У цій публікації в блозі ми дослідимо принципи та можливості технології призм Люціуса для стереоскопічного перегляду без окулярів.
Ви пам’ятаєте фільм «Аватар», випущений наприкінці 2009 року, який отримав широке визнання завдяки своїй приголомшливо красивій планеті Пандора та її 3D (тривимірним) зображенням, завдяки яким дія здавалася так, ніби вона відбувається прямо перед вами? У той час 3D-фільми все ще вважалися новинкою, але з того часу багато фільмів було випущено у 3D, а нещодавно з’явилися 3D-телевізори, щоб насолоджуватися цими фільмами вдома. Як бачите, 3D-технологія швидко поширилася за межі кіноіндустрії на різноманітні розважальні продукти та побутову електроніку.
Однак у перегляді 3D-відео все ще є деякі незручності. Найбільш представницькими є 3D-окуляри. Якщо ви дивитеся фільм без 3D-окулярів, ви побачите заплутане зображення, яке виглядає як дві різні сцени, змішані разом. Ця незручність стала перешкодою для популяризації 3D-відео. Крім того, багато людей скаржилися на напругу очей під час тривалого перегляду фільмів в окулярах. Це призвело до різкого зростання попиту на нові технології, які дозволяють людям насолоджуватися 3D-фільмами без окулярів.
Щоб зрозуміти це явище, нам спочатку потрібно зрозуміти, як рухаються наші очі, коли ми дивимося на близькі та далекі предмети. Наприклад, тримайте палець перед носом і поперемінно дивіться на далеке дерево і свій палець. Коли ви дивитеся на далеке дерево, ваш палець буде виглядати як два пальці. Цього разу чергуйте між правим і лівим оком, і ви помітите, що положення пальця у вашому правому оці відрізняється від положення пальця у вашому лівому оці. Це явище різного бачення речей правим і лівим оком називається бінокулярною диспропорцією. Ця бінокулярна диспропорція дає нам відчуття глибини тривимірного простору.
Досі бінокулярний паралакс реалізовувався на плоскому екрані за допомогою 3D-окулярів, щоб по-різному відображати зображення, отримані правим і лівим оком. Використання 3D-окулярів для створення стереоскопічних зображень має кілька недоліків. По-перше, роздільна здатність і яскравість зменшуються вдвічі, а по-друге, необхідність носити окуляри обтяжує і додає втоми для очей, яка посилюється при тривалому перегляді фільмів або телепрограм.
Щоб вирішити цю проблему, нещодавно був розроблений метод Lucius Prism Array, технологія, яка дозволяє отримувати стереоскопічні зображення без окулярів. Його виробляють за допомогою процесу, який називається наноімпринтингом, який створює тривимірні зображення шляхом розміщення на екрані мікроскопічних призматичних структур розміром від нанометрів (нм) до мікрометрів (мкм). Нанодрук — це технологія, яка створює мікроскопічні форми, поміщаючи сировину в дуже маленьку форму та загартовуючи її теплом або ультрафіолетовим світлом, подібно до виготовлення партії хліба тайякі. Це дозволяє методу Lucius Prism Array створювати стереоскопічне зображення, яке є набагато досконалішим, ніж традиційні 3D-окуляри.
Існуюча технологія створення 3D без окулярів, метод Parallax Barrier, існує з перших днів 3D-дисплеїв. Він працює, розміщуючи незліченну кількість непрозорих бар’єрів вертикально на екрані для створення бінокулярного паралакса. При правильному розміщенні праве і ліве око сприймають різні пікселі, створюючи ілюзію глибини. Однак паралактичні бар'єри мають деякі недоліки. Екран темний, а поле зору дуже вузьке, тому навіть найменша зміна кута огляду може спричинити зникнення ілюзії глибини.
Метод масиву призм Люціуса долає ці проблеми, використовуючи наноімпринтинг для вертикального розташування десятків мікропризм (трикутних стовпчиків) прозорого полімерного матеріалу розміром з мікрометр на поверхні екрана. Призми покриті з одного боку світловідбиваючим матеріалом і можуть випромінювати світло лише в одному напрямку, праворуч чи ліворуч, залежно від того, яка сторона покрита. Розташування цих призм контролює напрямок світла та створює бінокулярний паралакс, показуючи різні зображення праворуч і ліворуч. Це дозволяє користувачам бачити стереоскопічні зображення голими очима без потреби в 3D-окулярах.
Метод Lucius Prism Array має кілька переваг перед методом паралаксного бар’єру, традиційною 3D-технологією без окулярів. Перш за все, зберігається яскравість екрана, а широке поле зору дозволяє переглядати стереоскопічне зображення під різними кутами. Це також менше навантаження на очі, тому ви можете дивитися довше. Завдяки цим перевагам метод матриці призм Люціуса привернув увагу як наступне покоління технології 3D-зображення.
У вересні 2011 року в журналі Nature Communications була опублікована стаття про метод призм Люціуса, і вона привернула багато уваги як технологія 3D-зображень наступного покоління. Нинішній дисплей є невеликим прототипом, розміром 4×4 сантиметри в поперечнику, але дослідники вважають, що протягом наступного року його можна буде збільшити до розміру екрану телевізора. Якщо цю технологію буде комерціалізовано та вирішено проблеми з масовим виробництвом, її можна буде застосувати до мобільних телефонів, планшетних комп’ютерів і 3D-телевізорів, що дозволить легко насолоджуватися 3D-зображеннями будь-де.
Технологія Lucius Prism Array призначена не лише для кіноіндустрії. Технологія має великий потенціал у різних сферах, включаючи освіту, охорону здоров’я, рекламу та віртуальну реальність (VR). Наприклад, у сфері медицини 3D-анатомічні моделі можна точніше реалізувати для передопераційного моделювання, а в рекламній індустрії реклама продуктів може бути набагато реалістичнішою, ніж традиційні 2D-зображення. А поєднавши його з віртуальною реальністю, можна використовувати для створення більш захоплюючого досвіду користувача.
