Ugrás a tartalomhoz

3D megjelenítési technikák

Dr. Fekete Róbert Tamás, Dr. Tamás Péter, Dr. Antal Ákos, Décsei-Paróczi Annamária (2014)

BME-MOGI

14. fejezet - Volumetrikus (térbeli) háromdimenziós technikák

14. fejezet - Volumetrikus (térbeli) háromdimenziós technikák

A térbeli 3D megjelenítés esetén egy diffúzan reflektáló anyagra, esetleg valamilyen féligáteresztő közegre vetítenek vezérelt sugarakat nagy sebességgel, így a szem által érzékelt képek az agyban nem választódnak szét, összemosódnak és a térbeliség látszatát keltő elemekké állnak össze. A diffúziót biztosító felületekről a sugarak visszaverődnek, de egy részük át is haladhat rajtuk. Ennek megfelelően léteznek reflexiós, transzmissziós és vegyes rendszerek. Hasonlóan, a felületek is mozoghatnak vagy állhatnak, így megkülönböztethetünk álló vagy mozgó ernyős, illetve dupla vagy sokrétegű rendszereket. A volumetrikus megjelenítők egyik legnagyobb hátránya, hogy a tárgyak csak az ernyő által behatárolt térfogatban jeleníthetők meg.

A többrétegű rendszerek tulajdonképpen egy egyszerűsített változatot takarnak, ugyanis a térbeliség csupán néhány diszkrét rétegre korlátozódik. Itt általában néhány folyadékkristályos rétegre vetítenek párhuzamosnak tekinthető vetületeket, és ez adja a térbeliség érzését. E rétegek száma a legkorszerűbb rendszerekben sem haladja meg a húszat. Legnagyobb hátrányuk, hogy a megjelenített objektumokra szellemképek vetülnek, ugyanis a beérkező fénysugarak egyik rétegben sem nyelődnek el tökéletesen, hanem továbbhaladnak.

Ha egy képet gyorsan forgó felületre vetítünk, háromdimenziós képet állíthatunk elő. Nagyjából ezen az egyszerű elven alapul a térbeli megjelenítő eszközök működése. Ezek a készülékek valódi háromdimenziós, körbejárható képet jelenítenek meg. A berendezések speciális LED-es fényforrása fokonként más és más képet vetít egy megjelenítő közegbe (légnemű, folyékony vagy szilárd). Így az előttünk megjelenő kép is mindig eltérő, ha más szögből nézzük. A végeredmény egy szoborszerű, bármely irányból megtekinthető és körbejárható kép, melyhez még mélységérzet is társul.

A volumetrikus kijelzők tehát olyan megjelenítő eszközök, amelyek képesek a különféle objektumok valós térbeli reprezentálására, kijelzésére a háromdimenziós térben. A térbeli kijelzők tehát alkalmasak háromdimenziós vizualizáció létrehozására, az x-, y-, z-síkokban jól definiált régiók fény-emissziójával, fényszórásával továbbá fényáteresztésével.

14.1. ábra - Volumetrikus kijelző I.

Volumetrikus kijelző I.


14.2. ábra - Volumetrikus kijelző II.

Volumetrikus kijelző II.


14.3. ábra - Volumetrikus kijelző III.

Volumetrikus kijelző III.


14.4. ábra - Volumetrikus kijelző IV.

Volumetrikus kijelző IV.


Statikus, volumetrikus kijelzők

A statikus, volumetrikus kijelzőknél a megjelenítő berendezés nem tartalmaz olyan aktuátorokat, melyek a képtér egyes pontjainak reprezentálását dinamikusan valósítják meg. Ezekben a kijelzőkben az egyes képpontok (voxelek – volume, térbeli pixelek) reprezentálását statikus források biztosítják, állandósult üzemben, és csupán a voxelek elhelyezésénél van szerepe a mozgató mechanizmusoknak.

Ezekben a kijelzőkben az aktív elemekből egy címezhető térrészt alakítanak ki. Az elemek kikapcsolt állapotban  átláthatóak, míg bekapcsolt állapotban átláthatatlanok. Amikor a voxelek a definiált térben aktívak, akkor egy kvázi stabil és szilárd mintázatot hoznak létre a kijelző terében.

A különböző volumetrikus kijelzők más és már alapközeget használnak a kijelzési térben. Létezik gáz, folyékony és szilárd halmazállapotú alapanyag. Ezeket az alapközegeket általában lézerfénnyel gerjesztik, és ezzel az alapanyagok elektromágneses sugárzás kibocsátására ösztönzik a látható tartományban.

Más kijelzőknél normál levegőt használnak, mint alapanyag, és ezt a közeget nagyteljesítményű és jól fokuszált, impulzus üzemű lézerekkel gerjesztik. Az infravörös lézerfény fókuszpontjában a levegőből plazma jön létre, és ugyancsak fénykibocsátás tapasztalható a látható tartományban. A lézerfény fókuszpontját forgó tükrök és mozgó lencsék vezetik a kívánt térpontra, ahogy pattogó hangok kíséretében kirajzolódnak a voxelek. Ezzel a technikával nagyobb terjedelmű megjelentés is kivitelezhető – felhőkre és ködre is történhet kijelzés.

14.5. ábra - Statikus volumetrikus kijelző

Statikus volumetrikus kijelző