О ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ СИСТЕМ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ОБЪЕМНОГО ВИДЕОИЗОБРАЖЕНИЯ В САПР СВЧ

Могилевский Сергей Андреевич

cтудент факультета компьютерных наук и телекоммуникаций Национальный исследовательский университет «БелГУ»,

г. Белгород

Е-mail: 

Пеньков Евгений Петрович

cтарший преподаватель кафедры информационно-телекоммуникационных систем и технологий ,

г. Белгород

Е-mail: penkov_e@bsu.edu.ru

Щепилова Дина Васильевна

 cтудент факультета компьютерных наук и телекоммуникаций Национальный исследовательский университет «БелГУ»

,г. Белгород

Е-mail: 

ABOUT POSSIBILITY OF APPLICATION THREE-DEMENTIONAL VIDIO SCENE REPRODUCTION SYSTEMS IN CAD UHF MODELS

Sergey Moglevski

student of Computer Science and Telecommunications faculty, National Research University Belgorod State University, Belgorod

Eugene Stumps

assistant of Information technology systems and technologies department, National Research University Belgorod State University, Belgorod

Dina Schepilova

student of Computer Science and Telecommunications faculty, National Research University Belgorod State University, Belgorod

Работа выполнена при поддержке госконтракта 8.2251.2011 РНП.ВШ.

АННОТАЦИЯ

В данной статье рассматриваются основные системы воспроиз­ведения объёмного изображения. Проанализированы основные достоинства и недостатки. Подобран наиболее подходящий метод воспроизведения объемного видеоизображения для систем автомати­зированного проектирования (САПР).

ABSTRACT

This article describes basic systems of three-dementional scene reproduction, had been analyzed main advantages and disadvantages. There was selected the most apropriate method of three-dementional scene reproduction for CAD (computer-aided design) systems.

Ключевые слова: параллакс-барьер; объемные видеоизоб­ражения; пассивный щелевой растр; очковая 3D система; безочковая 3D система.

Keywords: parallax barrier; three-dementional video scene(image; picture); passive slot-hole raster; glasses 3D system; no-glasses 3D system.

Системы 3D применяют как в развлекательных целях (киноин­дустрия и телевидение), так и в проектных и исследовательских разработках (3D моделирование сложных объектов и конструкций, медицине, автоматизированное управление технологическими и жилыми объектами и т. д.). Воспроизведение объемного изображения применяется для облегчения восприятия сложных объектов и моделей, более точного отображения их геометрических свойств с целью последующего изучения и анализа.

Существующие системы воспроизведения объемного видеоизоб­ражения можно разделить на две группы очковые и безочковые (рисунок 1).

Рисунок 1. Классификация систем воспроизведения объемного изображения

Для сравнения очковой и безочковой систем необходимо указать их основные преимущества и недостатки (таблица 1).

Таблица 1.

Сравнение систем воспроизведения объемного изображения

В рамках статьи рассмотрена безочковая система, т. к. она обладает рядом преимуществ которые можно применить в САПР. Но при этом системы обладают рядом недостатков, рассмотренных ниже, которые в той или иной степени влияют на выбор системы воспроизведения объемного изображения.

Наиболее распространенной системой безочкового воспроиз­ведения объемного изображения являются растровые 3D-дисплеи. В их функцию входит разделения световых потоков для правого и левого глаза, реализующиеся в виде периодических структур из однотипных элементов (растров). Существуют два типа растров: пассивные щелевые и активные линзовые [2, c. 66].

Дисплей с нерегулярным пассивным растром. Принцип формирования объемных изображений в данной системе основан на RGB модели, который предложили российские ученые. А.Н. Путилин и А.А. Лукьяница. Эта модель основана на том, что любой субпиксель ЖК-матрицы сам по себе не является источником света, а лишь управляет интенсивностью проходящего сквозь него излучения от лампы подсветки, пропуская через встроенный светофильтр красную, зеленную или синюю составля­ющую. Таким образом, изменению яркости субпикселя на самом деле соответствует изменение прозрачности ячейки жидкорстиаллической матрицы (ЖКМ) [2, c. 68, 69].

Дисплеи с периодическим щелевым растром. Пассивный щелевой растр представляет собой структуру из чередующихся прозрачных и непрозрачных полос. В настоящее время 3D-дисплеи с пассивным растром состоят из двух ЖКМ, размещенных друг за другом. Наружная ЖКМ воспроизводит так называемое кодированное изображение, состоящее из чередующихся столбцов изображений правого и левого ракурсов. А внутренняя ЖКМ, размещенная между наружной ЖКМ и лампами подсветки, выполняет роль устройства позволяющего использовать ЖК-дисплей, чтобы получить стерео­скопическое изображение без необходимости просмотра через очки (параллакс-барьер) [2, с. 66]

Дисплеи с линзовым растром. Как и в случае с паралакс-барьером, линзовый растр применяется совместно с кодированным изображением, состоящим из чередующихся элементов правого и левого ракурсов. Каждая линза растра приходится на два столбца кодированного изображения. Благодаря фокусирующему свойству цилиндрической линзы световые потоки от четных и нечетных столбцов матричного дисплея разделяются в пространстве и попадают, соответственно, в левый и правый глаза наблюдателя [2, с. 69]

Голографические дисплеи. Разделение объема воспроизведения множеством условных вертикальных плоскостей, проходящих ч/з центр дисплея. В любой части разбитого плоскостями пространства наблюдается собственный вид (ракурс) объемной сцены (простран­ства) наблюдается свой вид (ракурс) объемного изображения.

При использовании 3D моделирования САПР общими недостатками для приведённых выше систем являются: ограничение числа ракурсов, невозможность кругового обзора изображения, нали­чие эффекта чужого ракурса, то есть заметность «чужого» ракурса.

Валюметрические дисплеи. В таких 3D дисплеях, объемное изображение форматируется в виде вокселов или векторов, реально разнесенных в рабочем объеме дисплея (объеме воспроизведения), четко ограниченном его конструкцией. Недостатками данной системы при использовании 3D моделирования в САПР является то, что объем воспроизведения закрыт физически и исключена возможность отображения непрозрачных объектов (не критично).

Подход формирования проекционного метода предложен Южнокорейской командой ученых. В их системе эффект «планки» жалюзи, достигающейся при помощи полярайзеров, которые останавливают прохождение света после того, как он отражается от экрана. Чтобы заблокировать необходимое количество света, исследователи нанесли на экран специальное покрытие, похожее на пленку, которая удерживает четверть волны. Эта пленка изменяет поляризационное состояние света таким образом, что он больше не может пройти через полярайзеры, используя при этом единст­венный фронтальный проектор напротив экрана [1].

Проанализировав все достоинство и недостатки систем воспроиз­ведения объемного видеоизображения, для САПР лучшего всего использовать проекционные дисплеи.

Проекционных метод формирования изображений может работать в условиях, слабого освещения. При этом картинка недостаточно контрастна, особенно на темных планах. Несмотря на эти недостатки именно проекционные экраны, имея небольшую себестоимость, позволяют получить трехмерное изображение СВЧ процессов. Анализ трехмерной модели может ускорить разработку СВЧ устройств и быть применено для коллективного анализа

Список литературы:

1.Может ли 3D-кино без очков стать реальностью // NovostiUA.net.— 2012. [Электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: http://novostiua.net/techniks/16218-mozhet-li-3d-kino-bez-ochkov-stat-realnostyu.html (дата обращения: 12.12.2012).

2.Путилин А.Н. Мухин А.И. Безочковые устройства воспроизведения объемного изображения. Научно-технический журнал “ 625” Вып. 170 — Москва: изд-во, 2011. — С. 64—71.