На рынке только-только начали массово появляться устройства с поддержкой 3D-экранов, не требующих специальных очков для просмотра, а исследователи из Массачусетского технологического института не только придумали новый способ его реализации, но и создали рабочий экспериментальный образец.
Дисплей High-Rank 3D (HR3D) воспроизводит трёхмерное, доступное для просмотра под всеми углами изображение. Своё имя дисплей получил не просто так – он состоит из двух панелей разных световых рангов и использует сложный алгоритм обработки изображения. Подход, используемый в более простых дисплеях на основе параллакс-барьера, тут значительно расширен – вместо затемнённой решётки (как в экране приставки Nintendo 3DS) в качестве барьера используется вторая ЖК-панель, которая формирует сетку затворов из точек, которая подстраивается под специально формируемое изображение нижнего экрана. Комбинирование кадров этих изображений, их яркости и структуры зазоров даёт эффект, который изобретатели назвали Content Adaptive Parallax Barrier — «параллаксом, адаптирующимся к контенту».
Изюминка заключается в том, что для создания рабочего прототипа учёные использовали две обычные серийные ЖК-панели, с частотой обновления 120 Гц. Опытный образец был создан удалением поляризационного покрытия при помощи обычного ластика, и все фильтры с одной панели были размещены над второй. При этом нижнее изображение, как и верхнее, подвергается обработке математическим алгоритмом и формируется разделённая по времени вывода пара «маска – кадр». При этом изображение-маску выводит верхняя панель.
Использование такого подхода даёт значительные преимущества – это возможность рассмотреть изображение с любой точки, независимо от угла обзора, а также минимальная потеря яркости и поддержка высоких разрешений и экранов с высокой частотой обновления изображения. При создании сравнимого по качеству экрана по технологии вертикального и горизонтального параллакс-барьера из-за плотной сетки изображение потеряло бы значительную часть яркости, не говоря уже про уменьшенное вчетверо разрешение.
Все эти возможности достигаются в первую очередь благодаря адаптации отображаемого контента к HR3D экрану. Но одновременно это и главный недостаток технологии. Обсчёт необходимых «пар изображений» для верхней и нижней панели — нетривиальная задача. Использование методов факторизации для построения матриц светового поля каждого кадра отнимает на порядок больше ресурсов. К тому же обсчитывается не только наложение изображений, но и их временной сдвиг. Более того, программно подбираются самые подходящие для отображения пары кадров. Особое внимание яркости изображений уделяется не просто так – по сравнению с обычными 3D прирост составляет почти три раза. Это в перспективе может сыграть на руку мобильным устройствам, где особенно важен вопрос энергопотребления, – яркость подсветки новых дисплеев можно значительно сократить.
Ещё одно достоинство дисплея заключается в том, что при любых наклонах головы и смене угла зрения качество картинки не падает. В общем, можно было бы говорить про революцию в мире 3D-экранов, но до неё ещё далековато. Прототип на сегодняшний день способен демонстрировать лишь заранее перекодированный контент, «кодирование на лету» требует слишком больших затрат машинного времени. Решением этой проблемы может стать оптимизация алгоритма до такой степени, что с ним станут справляться существующие процессоры, либо в HR3D-дисплеи будут встраивать специализированные процессоры, которые будут заниматься «отрёхмериванием» контента. Остаётся только подождать, дело за малым. Желающие ознакомиться с разработкой подробно могут посмотреть презентацию или видеоролик.