La autoestereoscopia es cualquier método de visualización de imágenes estereoscópicas (añadiendo la percepción binocular de la profundidad 3D) sin el uso de cascos especiales, gafas, algo que afecte a la visión o cualquier cosa que cubra los ojos del espectador. Como no se requiere casco, también se denomina " 3D sin gafas " o " 3D sin gafas ".
Existen dos enfoques generales que se utilizan actualmente para dar cabida a la paralaje de movimiento y a ángulos de visión más amplios: el seguimiento ocular y las vistas múltiples, de modo que la pantalla no tenga que detectar dónde se encuentran los ojos del espectador. [1] Algunos ejemplos de tecnología de pantallas autoestereoscópicas son las lentes lenticulares , las barreras de paralaje y las imágenes integrales . Las pantallas volumétricas y holográficas también son autoestereoscópicas, ya que producen una imagen diferente para cada ojo, [2] aunque algunos hacen una distinción entre los tipos de pantallas que crean un conflicto de vergencia-acomodación y los que no lo hacen. [3]
Las pantallas autoestereoscópicas basadas en barreras de paralaje y metodologías lenticulares se conocen desde hace unos 100 años. [4]
Muchas organizaciones han desarrollado pantallas 3D autoestereoscópicas , que van desde pantallas experimentales en departamentos universitarios hasta productos comerciales, y utilizando una gama de diferentes tecnologías. [5] El método de creación de pantallas de video de panel plano autoestereoscópicas utilizando lentes fue desarrollado principalmente en 1985 por Reinhard Boerner en el Instituto Heinrich Hertz (HHI) en Berlín. [6] Los prototipos de pantallas de un solo visor ya se presentaron en la década de 1990, por Sega AM3 (Floating Image System) [7] y el HHI. Hoy en día, esta tecnología ha sido desarrollada principalmente por empresas europeas y japonesas. Una de las pantallas 3D más conocidas desarrolladas por HHI fue la Free2C, una pantalla con una resolución muy alta y muy buena comodidad lograda por un sistema de seguimiento ocular y un ajuste mecánico perfecto de las lentes. El seguimiento ocular se ha utilizado en una variedad de sistemas para limitar el número de vistas mostradas a solo dos, o para ampliar el punto óptimo estereoscópico. Sin embargo, como esto limita la visualización a un solo espectador, no es una opción ideal para productos de consumo.
En la actualidad, la mayoría de las pantallas planas emplean lentes lenticulares o barreras de paralaje que redirigen las imágenes a varias regiones de visualización; sin embargo, esta manipulación requiere resoluciones de imagen reducidas. Cuando la cabeza del espectador está en una posición determinada, se ve una imagen diferente con cada ojo, lo que da una ilusión convincente de 3D. Estas pantallas pueden tener múltiples zonas de visualización, lo que permite que varios usuarios vean la imagen al mismo tiempo, aunque también pueden presentar zonas muertas en las que solo se puede ver una imagen no estereoscópica o pseudoscópica , si es que se ve alguna.
Una barrera de paralaje es un dispositivo colocado delante de una fuente de imagen, como una pantalla de cristal líquido, para permitirle mostrar una imagen estereoscópica o multiscópica sin necesidad de que el espectador use gafas 3D. El principio de la barrera de paralaje fue inventado independientemente por Auguste Berthier, quien publicó primero pero no produjo resultados prácticos, [8] y por Frederic E. Ives , quien hizo y exhibió la primera imagen autoestereoscópica funcional conocida en 1901. [9] Aproximadamente dos años después, Ives comenzó a vender imágenes de muestras como novedades, el primer uso comercial conocido.
A principios de la década de 2000, Sharp desarrolló la aplicación de panel plano electrónico de esta vieja tecnología para su comercialización, vendiendo brevemente dos computadoras portátiles con las únicas pantallas LCD 3D del mundo. [10] Estas pantallas ya no están disponibles en Sharp, pero otras empresas aún las fabrican y desarrollan. De manera similar, Hitachi lanzó el primer teléfono móvil 3D para el mercado japonés bajo la distribución de KDDI. [11] [12] En 2009, Fujifilm lanzó la cámara digital FinePix Real 3D W1 , que cuenta con una pantalla LCD autoestereoscópica incorporada que mide 2,8 pulgadas (71 mm) en diagonal. La familia de consolas de videojuegos Nintendo 3DS utiliza una barrera de paralaje para imágenes en 3D. En una revisión más reciente, la New Nintendo 3DS , esto se combina con un sistema de seguimiento ocular para permitir ángulos de visión más amplios.
El principio de la fotografía integral, que utiliza una matriz bidimensional (X-Y) de muchas lentes pequeñas para capturar una escena 3D, fue introducido por Gabriel Lippmann en 1908. [13] [14] La fotografía integral es capaz de crear pantallas autoestereoscópicas similares a ventanas que reproducen objetos y escenas a tamaño real, con paralaje completo y cambio de perspectiva e incluso la señal de profundidad de acomodación , pero la realización completa de este potencial requiere una gran cantidad de sistemas ópticos muy pequeños de alta calidad y un ancho de banda muy alto. Hasta ahora solo se han producido implementaciones fotográficas y de video relativamente rudimentarias.
Walter Hess patentó conjuntos unidimensionales de lentes cilíndricas en 1912. [15] Al reemplazar los pares de líneas y espacios en una simple barrera de paralaje con pequeñas lentes cilíndricas, Hess evitó la pérdida de luz que oscurecía las imágenes vistas con luz transmitida y que hacía que las impresiones en papel fueran inaceptablemente oscuras. [16] Un beneficio adicional es que la posición del observador está menos restringida, ya que la sustitución de lentes es geométricamente equivalente a estrechar los espacios en una barrera de líneas y espacios.
Philips resolvió un problema importante con las pantallas electrónicas a mediados de los años 1990 al inclinar las lentes cilíndricas con respecto a la cuadrícula de píxeles subyacente. [17] Basándose en esta idea, Philips produjo su línea WOWvx hasta 2009, funcionando hasta 2160p (una resolución de 3840×2160 píxeles) con 46 ángulos de visión. [18] La empresa de Lenny Lipton , StereoGraphics, produjo pantallas basadas en la misma idea, citando una patente mucho anterior para las lenticulares inclinadas. Magnetic3d y Zero Creative también han estado involucrados. [19]
Con los rápidos avances en la fabricación óptica, la potencia de procesamiento digital y los modelos computacionales para la percepción humana, está surgiendo una nueva generación de tecnología de visualización: las pantallas de campo de luz compresiva . Estas arquitecturas exploran el diseño conjunto de elementos ópticos y la computación compresiva, teniendo en cuenta las características particulares del sistema visual humano. Los diseños de pantallas compresivas incluyen dispositivos duales [20] y multicapa [21] [22] [23] que funcionan con algoritmos como la tomografía computarizada y la factorización matricial no negativa y la factorización tensorial no negativa .
Dolby, Stereolabs y Viva3D demostraron herramientas para la conversión instantánea de películas 3D existentes a formato autoestereoscópico. [24] [25] [26]
En 2002, Dimension Technologies lanzó una gama de pantallas LCD conmutables 2D/3D disponibles comercialmente que utilizan una combinación de barreras de paralaje y lentes lenticulares. [27] [28] SeeReal Technologies ha desarrollado una pantalla holográfica basada en el seguimiento ocular. [29] CubicVue exhibió una pantalla autoestereoscópica con patrón de filtro de color en la competencia i-Stage de la Asociación de Electrónica de Consumo en 2009. [30] [31]
También existe una variedad de otros sistemas autoestéreo, como la visualización volumétrica , en la que el campo de luz reconstruido ocupa un volumen real de espacio, y la imagen integral , que utiliza un conjunto de lentes tipo ojo de mosca.
El término visualización automultiscópica se ha introducido como sinónimo más corto de la extensa "visualización 3D autoestereoscópica de múltiples vistas" [32] , así como del término anterior, más específico, "panorama de paralaje". El último término originalmente indicaba un muestreo continuo a lo largo de una línea horizontal de puntos de vista, por ejemplo, captura de imágenes utilizando una lente muy grande o una cámara en movimiento y una pantalla de barrera cambiante, pero más tarde llegó a incluir la síntesis a partir de un número relativamente grande de vistas discretas.
A Sunny Ocean Studios, ubicado en Singapur, se le atribuye el desarrollo de una pantalla automultiscópica que puede mostrar imágenes 3D autoestéreo desde 64 puntos de referencia diferentes. [33]
Un equipo de investigadores del Media Lab del MIT ha desarrollado un método totalmente nuevo de autoestereoscopia, denominado HR3D . Consumiría la mitad de energía y duplicaría la duración de la batería si se utilizara con dispositivos como la Nintendo 3DS , sin comprometer el brillo ni la resolución de la pantalla; otras ventajas incluyen un ángulo de visión más amplio y el mantenimiento del efecto 3D cuando se gira la pantalla. [34]
El paralaje de movimiento se refiere al hecho de que la visión de una escena cambia con el movimiento de la cabeza. Por lo tanto, se ven diferentes imágenes de la escena cuando la cabeza se mueve de izquierda a derecha y de arriba a abajo.
Muchas pantallas autoestereoscópicas son pantallas de vista única y, por lo tanto, no son capaces de reproducir la sensación de paralaje del movimiento, excepto para un solo espectador en sistemas capaces de seguimiento ocular .
Sin embargo, algunas pantallas autoestereoscópicas son pantallas de múltiples vistas y, por lo tanto, son capaces de proporcionar la percepción de paralaje de movimiento de izquierda a derecha. [35] Ocho y dieciséis vistas son típicas para tales pantallas. Si bien es teóricamente posible simular la percepción de paralaje de movimiento de arriba a abajo, no se conocen sistemas de visualización actuales que lo hagan, y el efecto de arriba a abajo se considera ampliamente menos importante que el de izquierda a derecha. Una consecuencia de no incluir paralaje sobre ambos ejes se hace más evidente a medida que se presentan objetos cada vez más distantes del plano de la pantalla: a medida que el espectador se acerca o se aleja de la pantalla, dichos objetos exhibirán de manera más obvia los efectos del cambio de perspectiva sobre un eje pero no sobre el otro, apareciendo estirados o aplastados de diversas formas para un espectador que no se encuentra a la distancia óptima de la pantalla. [ cita requerida ]
Las pantallas autoestereoscópicas muestran contenido estereoscópico sin una profundidad focal correspondiente, lo que presenta un conflicto de acomodación de vergencia . [3]
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