W MIEŚCIE

Obrazy w 3D bez używania okularów - dzieło doktorantów Politechniki Krakowskiej

opublikowano: 28 LIPCA 2025, 17:25autor: TR WZ
Obrazy w 3D bez używania okularów - dzieło doktorantów Politechniki Krakowskiej

Autostereoskopia na ekranie LCD - kiedyś zaawansowana technologia dostępna za duże pieniądze, a dzisiaj? Nadal zaawansowana technologia, którą można skonstruować dzięki “odrobinie” wiedzy matematycznej i drukowi 3D. Dowiedli tego doktoranci Szkoły Doktorskiej Politechniki Krakowskiej Jakub Dec i Michał Dolina.

Reklama

Krakowscy naukowacy zbudowali autorską platformę autostereoskopową pozwalającą na dynamiczne wyświetlanie obrazów trójwymiarowych i eksplorację zjawisk percepcji głębi bez używania specjalnych okularów. Za swój projekt otrzymali pierwszą nagrodę dla doktorantów na tegorocznej Uczelnianej Sesji Kół Naukowych Politechniki Krakowskiej.

Autostereoskopia oparta na barierze paralaksy to technika, która jest znana ludzkości od ponad 100 lat. – Naszym celem nie było "wynalezienie" czegoś zupełnie nowego, tylko opracowanie i przetestowanie własnego prototypu systemu autostereoskopowego – mówi mgr inż. Michał Dolina, doktorant drugiego roku Szkoły Doktorskiej Politechniki Krakowskiej, specjalista IT na Wydziale Informatyki i Telekomunikacji PK.

Tak powstał system VisScope - Michał Dolina i mgr inż. Jakub Dec (również doktorant drugiego roku) wykonali go całkowicie samodzielnie w ramach Koła Naukowego Grafiki Komputerowej Visgraph, którego są opiekunami. Całość działa w czasie rzeczywistym i może prezentować różne rodzaje trójwymiarowych treści na zwykłym ekranie LCD.

Technologia nie jest nowa. Była już stosowana chociażby w popularnej na przełomie lat 2009/2010 przenośnej konsoli do gier wideo Nintendo 3DS. – To jest nasza interpretacja i implementacja tej techniki w postaci działającego systemu, który można wykorzystać np. do wyświetlania interaktywnych grafik, materiałów promocyjnych czy nawet zaprogramowanych scen 3D – podkreśla Jakub Dec.

Ludzie widzą świat trójwymiarowo dlatego, że mają parę oczu, które są umieszczone w pewnej odległości od siebie. Każde oko widzi obraz pod nieco innym kątem, a mózg automatycznie łączy te dwa obrazy w jedno przestrzenne wrażenie głębi. Z racji tego, że „głębia” jest wyłącznie interpretacją na poziomie mózgu, możliwym jest, aby wywołać to samo wrażenie sztucznie, bez fizycznej głębi.

– Nasze urządzenie działa na tej samej zasadzie, ale zamiast dwojga oczu patrzących na prawdziwą, trójwymiarową scenę, mamy dwa obrazy wyświetlane jednocześnie na płaskim ekranie. Przed ekranem znajduje się przezroczysta folia z precyzyjnym układem pionowych pasków - tzw. bariera paralaksy. Jej zadaniem jest skierowanie każdego z tych obrazów do oczu oglądającego w taki sposób, aby lewe oko widziało inny obraz niż prawe – mówi Michał Dolina.

Choć samo wygenerowanie obrazu nie wymaga skomplikowanych obliczeń, zaawansowana matematyka jest potrzebna do precyzyjnego wyznaczenia fizycznych parametrów bariery paralaksy – takich jak szerokość i rozmieszczenie przesłon – tak, aby działała poprawnie w konkretnym środowisku. Znając właściwości zarówno ekranu, bariery jak i oglądającego i ich wzajemne relacje można dosłownie zmusić komputer do „spojrzenia oczami oglądającego”

Reklama

– Opracowaliśmy silnik graficzny, który działa tak, jak ludzki wzrok, tzn. obserwuje wirtualny świat przez dwie kamery a potem konstruuje z tego obraz „współpracujący” z barierą paralaksy – mówi Jakub Dec.

Następnym krokiem było zaprojektowanie samego urządzenia, a więc odpowiedniej ramki z regulowanym odsunięciem od ekranu oraz wydrukowanie i złożenie nakładki z wmontowaną w nią barierą. – To wszystko brzmi nieskomplikowanie, bo największa praca odbywa się tak naprawdę w naszym mózgu - przy odbiorze docierającego do naszych oczu obrazu. Niemniej, technologia jaka stoi za “oszukaniem” oczu, by wydziały trójwymiarowo coś, co trójwymiarowe nie jest, to skomplikowany proces dużych obliczeń cyfrowych i dużej dawki “zabawy” z percepcją – mówi Michał Dolina.

Czy to już czas hologramów?

Przygotowany przez doktorantów silnik graficzny służy do wyświetlania prostych scen trójwymiarowych, ale naukowcy przygotowali też skrypt składający dwa obrazy stereoskopowe oraz dwa prerenderowane (uprzednio przygotowane w programie wizualizacyjnym) stereoskopowe filmy. Skrypt działa też w przypadku filmów pełnometrażowych nakręconych w technologii trójwymiarowej.

– Jeżeli obraz źródłowy jest zarejestrowany poprawnie, to wytworzenie iluzji głębi jest praktycznie pewne – podkreśla Jakub Dec. – Osiągnięcie tego efektu jest też możliwe z niestereoskopowego obrazu, bądź filmu dzięki zastosowaniu sztucznej inteligencji, którą można wykorzystać do wyprodukowania maski głębokości i na jej podstawie sztucznie odtwarzać głębię obrazu (tak jak w przypadku „zdjęć 3D” dostępnych na niektórych platformach social media), ale to nadal jest tak naprawdę ten pierwszy etap procesu - pozyskanie obrazu stereoskopowego – dodaje.

Obraz trójwymiarowy można oglądać w zwykłych warunkach domowych oświetlonego (lub nie) pomieszczenia. Nie potrzeba żadnych projektorów, ciemni ani specjalnych źródeł światła. Ważne jest jednak, by patrzeć na ekran z odpowiedniej odległości i pod właściwym kątem. – Wtedy efekt 3D jest najlepiej widoczny, bo będzie mniej zjawisk, które mogą zniszczyć tę iluzję – mówi Michał Dolina.