Bent u ooit gefascineerd geweest door de grote 3D-schermen op drukke winkelstraten, die u met het blote oog kunt zien?
Een ruimteschip zeilt langzaam uit het scherm, een panda leunt naar voren - de beelden lijken uit het scherm te komen, driedimensionaal en adembenemend.
In het dagelijks leven is alles wat we op schermen zien tweedimensionaal. Dus hoe kunnen grote 3D-schermen met het blote oog beelden uit het scherm laten springen? Deze contra-intuïtieve visuele ervaring is eigenlijk een visuele misleiding.
Naked-eye 3D verwijst naar het vermogen om driedimensionale visuele effecten direct met het blote oog waar te nemen, zonder externe hulpmiddelen zoals brillen of helmen. Het kernprincipe van deze technologie maakt gebruik van onze inherente parallax-eigenschap.
Het menselijk visuele systeem heeft een afstand van ongeveer 60 mm tussen de twee ogen. Bij het bekijken van een object vertonen de beelden die op het netvlies van het linker- en rechteroog worden gevormd een zekere mate van horizontaal verschil.
Als je je wijsvinger voor je ogen houdt, je rechteroog sluit en met je linkeroog kijkt, en vervolgens je linkeroog sluit en met je rechteroog kijkt, zul je merken dat de positie van je wijsvinger ten opzichte van de verre achtergrond verandert. Dit fenomeen heet parallax.
Als er parallax tussen beide ogen bestaat, waarom zien we dan geen dubbele beelden en nemen we in plaats daarvan driedimensionale objecten waar?
Nadat de ogen informatie van twee verschillende beelden hebben ontvangen, verwerkt de hersenen deze informatie automatisch. Zo kunnen we uiteindelijk een driedimensionaal beeld waarnemen.
De 3D-technologie met het blote oog simuleert dit natuurlijke proces: door middel van speciale displaytechnologie en beeldverwerkingsmethoden worden beelden vanuit verschillende kijkhoeken tegelijkertijd op het scherm geprojecteerd, waardoor ons linker- en rechteroog elk een ander beeld kunnen waarnemen.
Op deze manier worden de hersenen bij de verwerking van deze beelden misleid en worden ze omgezet in een driedimensionaal beeld. Het lijkt alsof de echte wereld zich voor onze ogen afspeelt.
De belangrijkste uitdaging van 3D-technologie voor het blote oog is ervoor te zorgen dat het linker- en rechteroog verschillende beelden zien. Momenteel zijn er drie gangbare technische benaderingen:
Het principe van deze technologie kan worden begrepen als het plaatsen van een laag jaloezieën (oftewel spleetroosters) voor het scherm, waardoor het weergegeven beeld in extreem fijne verticale strepen wordt verdeeld. De aanwezigheid van dit rooster blokkeert een deel van het licht.
Wanneer het beeld voor het linkeroog op het scherm wordt weergegeven, blokkeren de strepen het rechteroog; omgekeerd blokkeren de rasterstrepen voor het rechteroog het beeld voor het linkeroog. Door de zichtbare beelden voor beide ogen te scheiden, ervaart de kijker een 3D-effect.
(Let op: 3D-brillen maken ook gebruik van het principe van lichtbarrières.)
Het technische principe van lenticulaire lenzen is het toevoegen van een laag lenticulaire lenzen vóór het scherm. Door de lichtweg te veranderen, kunnen de lenzen elke pixel in verschillende richtingen breken.
Via algoritmen worden de beelden voor het linker- en rechteroog nauwkeurig over elkaar heen gelegd op het scherm. De lenslaag stuurt deze twee beelden vervolgens naar respectievelijk het linker- en rechteroog van de kijker. Nadat de hersenen deze twee parallaxbeelden hebben ontvangen, worden ze samengevoegd tot een driedimensionaal beeld.
In tegenstelling tot de passieve lichtbreking via lenzen, regelt deze technologie actief de emissierichting van het licht van elke pixel. Zo worden beelden voor het linker- en rechteroog direct in het overeenkomstige oog geprojecteerd. Zo kan het menselijk oog een 3D-effect waarnemen.
Gewone schermen zenden licht uit in alle richtingen: ongeacht waar u voor het scherm staat, ziet u precies hetzelfde tweedimensionale beeld.
De kern van 3D-technologie voor het blote oog ligt in het scheiden van kijkhoeken en het leveren van twee parallaxbeelden voor het linker- en rechteroog om de hersenen aan te zetten tot driedimensionale synthese, wat de sleutel is tot het bereiken van het driedimensionale effect.
Technologieën zoals parallaxbarrières en lenticulaire lenzen vormen de hardwarebasis voor 3D-schermen die met het blote oog te zien zijn. Maar ook de inhoud is van cruciaal belang voor het presenteren van een driedimensionale visuele ervaring.
Bij het weergeven van scherminhoud wordt een optimale kijkhoek vooraf ingesteld en worden driedimensionale beelden geconstrueerd met behulp van perspectiefprincipes.
In offline scenario's zul je zien dat vrijwel alle grote 3D-schermen die met het blote oog te zien zijn, in hoeken van 90° van gebouwen zijn geïnstalleerd. En dat is geen toeval.
Onze ogen en hersenen beoordelen de afstand en de vorm van objecten aan de hand van perspectief en schaduwen. Een plat scherm kan daarom nauwelijks sterke diepte-indicaties bieden.
Het presenteren van twee aangrenzende zijden van een object op twee verticale vlakken voldoet volledig aan de perspectiefwet van het observeren van een echte kubus in een hoek in de realiteit. De hersenen zullen de beelden op deze twee oppervlakken automatisch " aan elkaar plakken en mentaal een volledig driedimensionaal object construeren.
Wanneer een virtuele kubus uit het scherm moet breken, volgt het gerenderde beeld strikt de perspectiefwet van "dichtbij-groot en ver-klein": het deel dat dichterbij is, wordt heel groot getekend, terwijl het deel dat verder weg is, klein wordt getekend.
Dit perspectiefprincipe realiseert het gevoel van afstand tussen het virtuele object en het scherm door middel van visuele schaalvergroting, waardoor het lijkt alsof het object uit het scherm steekt.
Bij het ontwerpen van scherminhoud wordt doorgaans een fictief zwart schermframe gecreëerd of wordt de rand van de hoek van het gebouw direct gebruikt als occluder, waardoor het object dat het frame wil verlaten, deze grens kan overschrijden.
Neem bijvoorbeeld het 3D-scherm van Chengdu Taikoo Li, dat met het blote oog te zien is. Bij het weergeven van een ruimteschipbeeld ligt de werkelijke schermrand weliswaar ver buiten het zichtbare kader, maar de illusie van een uitbrekend beeld wordt gecreëerd door de helderheid en de beeldrand nauwkeurig te regelen.
(Let op: De ramen van het aangrenzende gebouw zijn in de afbeelding gereproduceerd om het realisme van het frame verder te vergroten.)
De weergave van 3D-schermen die met het blote oog te zien zijn, doorbreekt de beperkingen van traditionele tweedimensionale vlakken door de perspectiefrelatie van echte objecten te simuleren en deze te combineren met de parallax van het linker- en rechteroog. Zo wordt de driedimensionale perceptie van de echte wereld gesimuleerd.
Het is als een sensorische truc: er wordt geen echte driedimensionaliteit gecreëerd, maar er worden de sensorische signalen gestimuleerd die de hersenen nodig hebben om driedimensionaliteit d"waar te nemen.
In een tijdperk van schaarse aandacht biedt deze technologie een ongekende visuele ervaring en nieuwe mogelijkheden voor commerciële toepassingen. Of het nu gaat om merkcommunicatie, stedelijke landschappen of interactieve marketing, het heeft een compleet nieuw rijk aan verbeelding geopend.
