TECNOLOGIA - La visione delle immagini in 3D senza occhiali

[archimede-P.]

Esistono diversi sistemi per realizzare immagini stereoscopiche.

Nell’ambito delle riprese televisive, si ricorre all’utilizzo di due telecamere affiancate ad opportuna distanza che riprendono lo stesso soggetto da due punti di vista differenti, in modo da simulare la visione dei nostri occhi.

La visualizzazione delle immagini così prodotte si può realizzare tramite l’utilizzo di appositi occhiali dotati di lenti in grado di oscurarsi o rendersi trasparenti alternativamente, in modo da discriminare l'immagine per l’occhio destro da quella per il sinistro.

Lo sviluppo della tecnologia ha portato alla realizzazione di sistemi di visione stereoscopica senza la necessità di utilizzare gli occhiali, la tecnica che permette di evitare l’uso degli occhiali, si chiama: AS3D (Autostereoscopia), visione stereo 3D senza occhiali, mediante l’uso di monitor dedicati.

Gli schermi autostereoscopici sono in grado di riprodurre due o più prospettive (viste) della stessa scena separandole, in modo che gli occhi dell’osservatore ne possano vedere due differenti per volta.

Prenderemo ora in considerazione questa tecnologia, analizzando due differenti modalità di riproduzione dell’immagine:

• Autostereoscopia a barriera di parallasse: il filtro chiamato barriera blocca o libera alternativamente le immagini per uno e per l’altro occhio.
  
  

• Autostereoscopia a rete lenticolare: il filtro è realizzato mediante l’utilizzo di microlenti di forma semicilindrica, posto davanti al display. Le immagini, destra e sinistra, che attraversano questo filtro, vengono separate ed inviate ai rispettivi occhi. Il cervello ricostruisce l’immagine 3D unendo la doppia informazione.
  
  

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Il sistema a lente lenticolare.

Anche in questo caso, l’immagine riprodotta è costituita dai due soggetti ripresi dalle rispettive telecamere destra e sinistra, corrispondenti ai nostri occhi.

Nella seguente figura viene illustrata la sezione di una scena composta da due immagini, (sinistra in blu e destra in rosso) tagliate a strisce verticali sottilissime corrispondenti ai pixel o gruppi di pixel.

Ciascuna striscia verticale dell’immagine sinistra, viene posta a fianco della rispettiva striscia dell’immagine di destra. Sopra questo collage si pone una sottile lamina trasparente composta da lenti semicilindriche o semisferiche di piccole dimensioni, ad una distanza tale che la superficie del pannello coincida con il piano focale delle lenti. La diffrazione della luce operata dalle lenti, permette di dirigere la luce emessa dai pixel del pannello, nella direzione voluta.

Un osservatore che si trovi esattamente di fronte allo schermo, vedrà i pixel che si trovano in corrispondenza al centro di ciascuna lente, mentre un osservatore che si trovi disassato, vedrà altri pixel, non corrispondenti al centro delle lenti. In altre parole, ciascun occhio riceve l'immagine formata dall'insieme delle striscioline della foto relative all'occhio stesso. Per cui l'occhio sinistro risolverà l’immagine destinata all'occhio sinistro e quello destro farà la stessa cosa con l’immagine a lui destinata. Senza la necessità di indossare gli occhiali, si ha l'effetto 3D.

Al fine di aumentare l’angolo di visione, in modo da permettere l’utilizzo del tv da più spettatori contemporaneamente, si ricorre all’utilizzo di più insiemi di pixel posizionati sul pannello, in questo modo, ad ogni angolo di visuale, lo spettatore vedrà l’immagine che riproduce l’oggetto, osservato da quello specifico angolo di visione. Ad una certa disposizione dei pixel, corrisponde una disposizione o una forma particolare delle microlenti.

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Il sistema a barriera di parallasse.

Questo sistema illustrato nella figura seguente, definito “Autostereoscopia a barriera di parallasse” permette di mostrare ad ogni occhio l’immagine giusta grazie ad un filtro che, posto tra il pannello e la sorgente di luce, mostra l’immagine giusta ad ogni occhio, nascondendone l’altra.

Il sistema si avvale di un secondo strato lcd, posto tra la fonte luminosa di retroilluminazione e il pannello lcd principale, dedicato alla riproduzione delle immagini.

Questo pannello lcd aggiunto, crea piccolissime fessure verticali, dalle quali passa la luce di retroilluminazione che indirizzata secondo un preciso orientamento, guida l’immagine verso un determinato punto di vista. Il dispositivo è in grado di riprodurre due immagini contemporaneamente, alternate in sottili strisce verticali.

La barriera di parallasse indirizza ciascuna delle due immagini verso punti di vista separati, ovvero quelli relativi ai due occhi dello spettatore. La risoluzione nativa del display viene quindi dimezzata, per questo motivo per mantenere buone risoluzioni, è necessario incrementare il numero dei pixel.

Questa tecnologia ha però dei limiti, che riguardano principalmente l’obbligo per lo spettatore di posizionarsi in un determinato punto per poter godere dell’effetto 3D, ciò significa che lo spettatore deve restare di fronte al display, cercando la posizione migliore per ottimizzare l’immagine.

Nel caso di visione dello schermo di una videocamera, già disponibile sul mercato, il problema non si pone perché l’operatore non può muoversi da quella posizione per ragioni di stabilità della ripresa.

L’utilizzo di un pannello lcd aggiunto, necessario alla creazione della barriera di parallasse, permette se disattivato, la riproduzione di immagini riprese in modalità 2D standard.

Nella figura viene rappresentato come sia possibile visualizzare immagini in formato 3D mediante il sistema a barriera di parallasse. L’immagine a sinistra indicata come 2D display, illustra la visione delle immagini in 2 dimensioni, ottenuta tramite lo spegnimento della barriera di parallasse, realizzata con un secondo strato lcd. In questa situazione, la luce di retroilluminazione può attraversare liberamente gli strati lcd, in modo che gli occhi possano vedere la stessa immagine.

La parte destra dell’immagine, indicata come 3D display, illustra la visione delle immagini in 3 dimensioni, che si ottiene attivando la barriera di parallasse, in questo modo, la luce di retroilluminazione passa attraverso sottili fessure che coincidono con i pixel dedicati alla visione di ognuno dei due occhi, destro o sinistro. In questo modo, le immagini individuate dai due occhi, risultano differenti, in modo da creare l’effetto 3D.