La autoestereoscopia es cualquier método para mostrar imágenes estereoscópicas (agregando percepción binocular de profundidad 3D) sin el uso de cascos especiales, gafas, algo que afecte la visión o cualquier cosa para los ojos por parte del espectador. Debido a que no se requiere casco, también se le llama " 3D sin gafas " o " 3D sin gafas ". Actualmente se utilizan dos enfoques amplios para adaptarse al paralaje del movimiento y ángulos de visión más amplios: seguimiento ocular y vistas múltiples para que la pantalla no necesite detectar dónde se encuentran los ojos del espectador. [1] Los ejemplos de tecnología de pantallas autoestereoscópicas incluyen lentes lenticulares , barrera de paralaje y pueden incluir imágenes integrales , pero en particular no incluyen pantallas volumétricas ni pantallas holográficas . [2]
Muchas organizaciones han desarrollado pantallas 3D autoestereoscópicas , que van desde pantallas experimentales en departamentos universitarios hasta productos comerciales, y utilizan una variedad de tecnologías diferentes. [3] El método de creación de pantallas de vídeo autoestereoscópicas de panel plano utilizando lentes fue desarrollado principalmente en 1985 por Reinhard Boerner en el Instituto Heinrich Hertz (HHI) en Berlín. [4] Sega AM3 (Floating Image System) [5] y HHI ya presentaban prototipos de pantallas de un solo visor en la década de 1990. 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 muy alta resolución y muy buena comodidad lograda mediante 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 ideal estereoscópico. Sin embargo, como esto limita la visualización a un solo espectador, no es recomendable para productos de consumo.
Actualmente, 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 determinada posición, se ve una imagen diferente con cada ojo, dando una convincente ilusión de 3D. Tales pantallas pueden tener múltiples zonas de visualización, permitiendo así que múltiples usuarios vean la imagen al mismo tiempo, aunque también pueden exhibir zonas muertas donde sólo se puede ver una imagen no estereoscópica o pseudoscópica , en todo caso.
Una barrera de paralaje es un dispositivo colocado frente a una fuente de imagen, como una pantalla de cristal líquido, para permitirle mostrar una imagen estereoscópica o multiscópica sin la necesidad de que el espectador use gafas 3D. El principio de la barrera de paralaje fue inventado de forma independiente por Auguste Berthier, quien fue el primero en publicarlo pero no produjo resultados prácticos, [6] y por Frederic E. Ives , quien creó y exhibió la primera imagen autoestereoscópica funcional conocida en 1901. [7] Aproximadamente dos años más tarde, Ives comenzó a vender imágenes de especímenes como novedades, el primer uso comercial conocido.
A principios de la década de 2000, Sharp desarrolló la aplicación de pantalla plana electrónica de esta antigua tecnología para su comercialización, vendiendo brevemente dos computadoras portátiles con las únicas pantallas LCD 3D del mundo. [8] 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 distribuido por KDDI. [9] [10] 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.
El principio de la fotografía integral, que utiliza una matriz bidimensional (X–Y) de muchos lentes pequeños para capturar una escena tridimensional, fue introducido por Gabriel Lippmann en 1908. [11] [12] La fotografía integral es capaz de crear Pantallas autoestereoscópicas similares a ventanas que reproducen objetos y escenas a tamaño natural, con paralaje completo y cambio de perspectiva e incluso la señal de profundidad de acomodación , pero la plena realización de este potencial requiere una gran cantidad de sistemas ópticos muy pequeños de alta calidad y muy alto ancho de banda. Hasta ahora sólo se han producido implementaciones fotográficas y de vídeo relativamente toscas.
Walter Hess patentó conjuntos unidimensionales de lentes cilíndricos en 1912. [13] Al reemplazar los pares de líneas y espacios en una barrera de paralaje simple con lentes cilíndricos diminutos, Hess evitó la pérdida de luz que atenuaba las imágenes vistas por luz transmitida y que hacía que impresiones en papel inaceptablemente oscuro. [14] Un beneficio adicional es que la posición del observador está menos restringida, ya que la sustitución de lentes equivale geométricamente a estrechar los espacios en una barrera de línea y espacio.
Philips resolvió un problema importante con las pantallas electrónicas a mediados de la década de 1990 inclinando las lentes cilíndricas con respecto a la cuadrícula de píxeles subyacente. [15] Basado en esta idea, Philips produjo su línea WOWvx hasta 2009, con hasta 2160p (una resolución de 3840×2160 píxeles) con 46 ángulos de visión. [16] La compañía de Lenny Lipton , StereoGraphics, produjo pantallas basadas en la misma idea, citando una patente mucho anterior para las lenticulares inclinadas. También han participado Magnetic3d y Zero Creative. [17]
Con 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: pantallas de campo de luz compresivas . Estas arquitecturas exploran el codiseño de elementos ópticos y el cálculo de compresión teniendo en cuenta características particulares del sistema visual humano. Los diseños de pantalla compresiva incluyen dispositivos duales [18] y multicapa [19] [20] [21] que son controlados por algoritmos como la tomografía computarizada y la factorización de matrices no negativas y la factorización de tensores no negativos .
Dolby, Stereolabs y Viva3D demostraron herramientas para la conversión instantánea de películas 3D existentes a autoestereoscópicas. [22] [23] [24]
Dimension Technologies lanzó una gama de LCD conmutables 2D/3D disponibles comercialmente en 2002 utilizando una combinación de barreras de paralaje y lentes lenticulares. [25] [26] SeeReal Technologies ha desarrollado una pantalla holográfica basada en el seguimiento ocular. [27] CubicVue exhibió una pantalla autoestereoscópica con patrón de filtro de color en la competencia i-Stage de la Consumer Electronics Association en 2009. [28] [29]
También hay 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 de ojo de mosca.
El término visualización automultiscópica se ha introducido recientemente como un sinónimo más breve de la extensa "visualización 3D autoestereoscópica de múltiples vistas", [30] así como del anterior y más específico "panorama de paralaje". Este último término originalmente indicaba un muestreo continuo a lo largo de una línea horizontal de puntos de vista, por ejemplo, captura de imágenes usando una lente muy grande o una cámara en movimiento y una pantalla de barrera móvil, pero luego llegó a incluir la síntesis de un número relativamente grande de vistas discretas.
A Sunny Ocean Studios, ubicado en Singapur, se le atribuye el mérito de haber desarrollado una pantalla automultiscópica que puede mostrar imágenes 3D autoestéreo desde 64 puntos de referencia diferentes. [31]
Investigadores del Media Lab del MIT han desarrollado un enfoque fundamentalmente nuevo para la autoestereoscopia llamado HR3D . Consumiría la mitad de energía, duplicando la duración de la batería si se usara con dispositivos como la Nintendo 3DS , sin comprometer el brillo o 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. [32]
El paralaje del movimiento se refiere al hecho de que la vista de una escena cambia con el movimiento de la cabeza. Así, se ven diferentes imágenes de la escena a medida que se mueve la cabeza 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 realizar seguimiento ocular .
Sin embargo, algunas pantallas autoestereoscópicas son pantallas de múltiples vistas y, por lo tanto, son capaces de proporcionar la percepción del paralaje del movimiento izquierda-derecha. [33] Ocho y dieciséis vistas son típicas de tales exhibiciones. Si bien es teóricamente posible simular la percepción del paralaje del movimiento arriba-abajo, no se sabe que ningún sistema de visualización actual lo haga, y el efecto arriba-abajo se considera menos importante que el paralaje del movimiento izquierda-derecha. Una consecuencia de no incluir el paralaje sobre ambos ejes se vuelve 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, tales objetos exhibirán más obviamente los efectos del cambio de perspectiva. un eje pero no el otro, apareciendo estirado o aplastado de diversas formas para un espectador que no está ubicado a la distancia óptima de la pantalla. [ cita necesaria ]
Las pantallas autoestereoscópicas muestran contenido estereoscópico sin coincidir con la profundidad focal, lo que muestra un conflicto de vergencia-acomodación . [34]
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