Материал: 516_Mamchev, G. V. Televidenie Vysokoj Chetkosti

селей, так как каждый пиксель представляет собой совокупность трех субпикселей основных цветов R, G и В). Это приводит к тому, что зона видения одного ракурса будет представлять совокупность трех пространственно разнесенных субзон, в каждой из которых возможно восприятие только одного из трех цветоделенных изображений рассматриваемого ракурса объекта. В этом случае не будет выполняться пространственное смешение цветов и зрители смогут воспринимать только цветоделенные изображения отдельных ракурсов. Следовательно, в стереотелевизионных устройствах необходимо применять специально разработанные жидкокристаллические экраны с горизонтальным расположением чередующихся полосок цветных фильтров основных цветов, то есть с вертикальным чередованием субпикселей основных цветов (см. рис. З.1). Если на участке жидкокристаллического экрана, находящемся под одной линзой лентикулярного растра, будет размещено несколько субпикселей, то рассматривая стереоэкран под различными углами, наблюдатели будут видеть разные группы субпикселей, каждая из которых образует отдельное изображение. Применение стандартной жидкокристаллической панели, воспроизводящей 1920 пикселей (5760 субпикселей) по горизонтали и 1080 пикселей по вертикали позволяет отобразить 6 ракурсов объекта с разрешением 960 пикселей по горизонтали и 360 цветных пикселей по вертикали. Для воспроизведения бόльшего количества изображений разных ракурсов с более высоким качеством требуется в разы увеличить разрешающую способность жидкокристаллических панелей.

Появление жидкокристаллических телевизоров с более высокой разрешающей способностью по сравнению со стандартом ТВЧ ожидается уже в самом ближайшем будущем. Например, японский производитель электроники Sharp и телерадиовещательная корпорация NHK разработали первый в мире телевизор стандарта Super Hi-Vision с ультравысоким разрешением изображения 7680 4320 пикселей. Это в 16 раз выше четкости изображения стандарта Full HD, обусловленной воспроизведением 1920 1080 пикселей. Использование жидкокристаллического экрана с разрешением Super Hi-Vision в стереотелевизионном устройстве позволяет воспроизводить 12-ракурсное стереоизображение с 1920 пикселями по горизонтали или 24-ракурсные изображения с горизонтальным разрешением в 960 пикселей. При этом по вертикали будет отображаться 1440 цветных пикселей.

В то же время в стереосистемах нецелесообразно использование оптических растров в сочетании с плазменными панелями, поскольку в последних имеются физические ограничения на формирование ячеек (пикселей) малых размеров, соизмеримых с шириной штрихов кодированного стереоизображения, что не позволяет воспроизводить многоракурсные изображения с высоким разрешением.

Особо следует отметить, что наблюдение стереоизображений в многоракурсных системах с растровым стереоэкраном возможно только при правильном совмещении оптического растра со структурой жидкокристаллической матрицы. При неточной юстировке стереоэкрана (непараллельное совмещение цилиндрических линз с вертикальной осью жидкокристаллической матрицы, фактически совпадающей с направлением элементарных штрихов кодирован-

307

Рис. З.3. Схема образования муара при непараллельном совмещении цилиндрических линз с вертикальной осью жидкокристаллической матрицы

ного стереоизображения), а также при значительном различии между параметрами tр и mр будет возникать явление муара в результате интерференции пространственных частот структур кодированного изображения и оптического растра. Проявление муаровой картины приводит к ухудшению качества наблюдаемого стереоизображения, а в некоторых случаях может даже нарушить восприятие стереоэффекта.

Вследствие этого представляется очень важным установить допуск на несовмещение цилиндрических линз оптического растра с вертикальной осью жидкокристаллической матрицы, при котором муаровая картина не будет приводить к заметному ухудшению качества стереоизображений. Для этого рассмотрим схему образования муара при непараллельном совмещении линз оптического растра с элементарными штрихами кодированного стереоизображения, которая представлена на рис. З.3. Картина муаровых полос представляет в этом случае семейство параллельных прямых, равнонаклоненных к оси х, совпадающей с горизонтальной границей стереоэкрана, под углом .

tg tр sin 2 mр sin 1 , tр cos 2 mр cos 1

где 1, 2 – соответственно углы наклона линз оптического растра и элементарных штрихов кодированного изображения одного ракурса по отношению к оси х.

В этом случае расстояние (р) между всеми муаровыми полосами одинаково и определяется следующим соотношением

Так как углы 1 и 2 в общем случае отличаются мало, то

cos 1 2 1 1 2 2 ,

2

тогда

tр mр 2 1 2 2 tрmр

Муаровая картина при непараллельном совмещении линз оптического растра со структурой кодированного стереоизображения будет незаметна в том случае, если расстояние между муаровыми полосами будет превышать высоту стереоэкрана h, то есть p > h. В стереотелевизионных устройствах величина шага оптического растра выбирается из условия незаметности структуры растра для зрителя, то есть tp h/z, где z – число пикселей, воспроизводимых по вертикали стереоизображения. При этом допустимое значение ( 1 – 2) определяется соотношением ( 1 – 2) 1/z. Расчеты показывают, что муаровая картина будет практически незаметна зрителям, если угол рассовмещения линз оптического растра со штриховой структурой кодированного стереоизображения ( 1 – 2) не будет превышать 4 . Найденная допустимая величина ( 1 – 2) является допуском на точность юстировки автостереоскопического экрана.

При 1 = 2 муаровая картина будет также возникать в случае значительного различия численных значений параметров tp и mp, причем муаровые полосы располагаются параллельно направляющим вертикальных линз оптического растра. При этом расстояние между муаровыми полосами определяется выражением

p tрmр . mр tр

Примем, что tp = tp + . Определим величину , в пределах которой может отличаться шаг оптического растра в стереоэкране при незаметности муаровой картины зрителям. Причем условием незаметности муаровой картины в данном случае является p > b, где b – ширина стереоэкрана. В этом случае mp/(kфz – 1), где kф – формат кадра стереоизображения. Фактически допустимое значение оценивается соотношением 0,001tp, что является допуском на точность изготовления вертикальных линз оптического растра.

Особенность растрового способа селекции в том, что наблюдение стереоэффекта возможно только из определенных зон стереовидения, находящихся в месте пересечения световых лучей, идущих от всех штрихов кодированного изображения отдельных ракурсов. Зона видения одного ракурса в горизонтальной плоскости с геометрической точки зрения представляет собой неправильный ромб С0F0Г0B0 (рис. З.4). Из рис. З.4 следует, что ширина зоны видения изображения одного ракурса g определяется соотношением:

g eшт l fр fр eштl fр , так как l fр.

309

Рис. З.4. Построение зоны стереовидения многоракурсного изображения:

b0 – глазной базис

Причем ширина элементарных штрихов кодированного стереоизображения eшт в конечном счете зависит от разрешающей способности жидкокристаллической панели. В угловом измерении ширина зоны видения изображения одного ракурса определяется выражением (см. рис. З.4):

2arctg g2l .

Влюбом случае ширина зоны видения одного ракурса g не должна превосходить величины глазного базиса b0, так как рядом с зоной видения для одного глаза на расстоянии, не превышающем 65 мм, необходимо расположить зону видения для другого глаза, при этом зоны не должны перекрываться.

Ввертикальной плоскости относительно стереоэкрана зона видения представляет собой призму, основанием которой служит ромб С0F0Г0B0, а высота этой призмы определяется светоизлучающими свойствами жидкокристалличе-

ской матрицы в вертикальном направлении. Практически высота зоны видения изображения одного ракурса равна 2…3 м.

Глубина зоны видения изображения одного ракурса Aз определяется соотношением:

Aз2glb.

Для определения размеров зоны стереовидения многоракурсных изображений достаточно рассмотреть случай пересечения световых лучей, идущих только от крайних штрихов кодированного изображения, соответствующих различным ракурсам. По форме в горизонтальном сечении зона стереовидения представляет собой неправильный шестиугольник BCEFГК. Из рис. З.4 следует, что ширина зоны стереовидения многоракурсного изображения g определяется произведением ширины зоны видения одного изображения g на число воспроизводимых изображений различных ракурсов nx , то есть

В угловом измерении ширина зоны стереовидения многоракурсного изображения описывается следующим соотношением:

g

nx 2 arctg 2l nx.

Высота зоны стереовидения многоракурсного изображения равна высоте зоны видения изображения одного ракурса. Анализируя рис. З.4, можно определить глубину зоны стереовидения многоракурсного изображения A , которая позволяет установить возможность расположения нескольких зрителей в пределах одной зоны стереовидения

Более наглядное представление о возможности одновременного наблюдения стереоизображений из зоны стереовидения многоракурсного изображения несколькими зрителями может дать численный расчет размеров зоны. Для определения примерных размеров зоны стереовидения многоракурсного изображения рассмотрим численный расчет g и A для одного частного случая. Пусть b = 1300 мм, g = 65 мм, b0 = 65 мм, nx = 10, тогда в соответствии с выражениями (З.1) и (З.2) g = 0,65 м, а A = 5,84 м. Результаты расчета позволяют сделать вывод о том, что размеры зоны стереовидения многоракурсного изображения, формируемой оптическим растром, позволяют одновременно нескольким зрителям наблюдать стереоизображения. При этом зрители в пределах зоны стереовидения имеют возможность изменить свою позицию наблюдения, то есть оглядывать воспроизводимый стереоустройством пространственный образ физических объектов.

В силу селектирующих свойств оптического растра в пространстве перед автостереоскопическим экраном происходит повторение зоны видения изображения каждого ракурса (рис. З.5). Повторение зон видения в пространстве перед стереоэкраном объясняется тем, что световые лучи от каждого элементар-