Autostereoskopie , bezbrýlová binokulární stereoskopie je typ stereoskopie , při které vnímání trojrozměrného obrazu nevyžaduje žádná oddělovací zařízení v podobě brýlí , stereoskopů a dalších zařízení umístěných před očima pozorovatele [1] . Trojrozměrný obraz je vnímán přímým sledováním ploché obrazovky nebo fotografie a nazývá se autostereogram .
Nejběžnějšími technologiemi autostereoskopie jsou lentikulární nebo štěrbinový rastr , holografie a také stereo zobrazení včetně světelného pole . Autostereoskopie se používá ve fotografii , kinematografii , televizi , reklamě a dalších oblastech zobrazování vizuálních informací. Hlavní výhoda principu spočívá v dostupnosti vnímání trojrozměrného obrazu bez přídavných zařízení i pro osoby se zrakovým postižením, které nosí brýle.
V moderní technice je známo mnoho autostereoskopických technologií, včetně těch využívajících okulografii . Většina z nich je ale založena na rastrovém principu separace stereopárů. V tomto případě lze použít lentikulární, prizmatický nebo štěrbinový rastr. Jasnost obrazu v horizontálním směru je nevyhnutelně snížena, ale jeho objem je pro většinu diváků sebevědomě vnímán. Každý z těchto dvou typů rastru poskytuje své výhody a není použitelný ve všech případech.
Princip je založen na překrývání různých částí obrazu mřížkou úzkých neprůhledných pruhů při pohledu z různých bodů. V tomto případě se obrazy stereopáru skládají ze stejných pásem, které se střídají jeden po druhém. Díky tomu každé oko pozorovatele vidí skrz štěrbiny v mřížce pouze pruhy části stereo páru pro něj určené, zatímco sousední jsou zakryty rastrem.
Technologii nezávisle na sobě vynalezli August Berthier, který však nedosáhl praktických výsledků, a Frederic Ives, který v roce 1901 vytvořil první autostereogram na světě na základě štěrbinového rastru [2] . O dva roky později začal Ives prodávat takové snímky, čímž zahájil komerční využití autostereoskopie [3] . 4. února 1941 začal v Moskvě fungovat první kinosál na světě vybavený autostereoskopickým bezbrýlovým plátnem s drátěnou štěrbinovou obrazovkou [4] . Na počátku 21. století společnost Sharp uvedla na trh první displej z tekutých krystalů na světě, který podporuje stereoskopii bez brýlí. Displej byl instalován v malých sériích dvou značek notebooků a nějakou dobu zůstal jedinečný. V roce 2009 byla uvedena na trh Fujifilm FinePix W Series Real 3D stereo kamera s 2,8palcovým autostereoskopickým LCD. Všechny tyto displeje, stejně jako pozdější displej herní konzole Nintendo 3DS , jsou založeny na technologii štěrbinové obrazovky.
Kromě velkých světelných ztrát je nevýhodou štěrbinové obrazovky poměrně úzká zóna, ze které je vidět trojrozměrný obraz. V důsledku toho musí pozorovatel hledat optimální polohu očí vůči obrazovce nebo obrazu, a pokud náhodou pohne hlavou, efekt zmizí. Rastr s paralelní štěrbinou poskytuje velmi úzké zorné pole umístěné kolmo k rovině obrazovky. K rozšíření této zóny a jejímu posunutí do roviny pod plátnem, která je pro promítání filmů vhodnější, navrhl sovětský vynálezce Semjon Ivanov použít „perspektivní“ rastr, jehož štěrbiny se sbíhají do jednoho bodu [2] . Někteří výrobci monitorů rozšiřují zorné pole řízením polohy stínících proužků podle signálů ze snímačů sledování očí .
Válcový čočkový rastr byl patentován v roce 1912 Walterem Hessem. Nahrazení štěrbinové clony za sbíhavé čočky stejné velikosti umožnilo drasticky snížit ztráty světla, v důsledku čehož byly fotografie s překrývající se mřížkou příliš tmavé. Další výhodou bylo rozšíření zóny viditelnosti stereo obrazu, která je pro bariérové autostereogramy příliš úzká. Díky tomu se plnohodnotný trojrozměrný obraz stal viditelným nejen z jedné omezené oblasti přesně před středem obrazovky, ale také z bočních bodů. Díky vlastnostem lentikulárního rastru bylo možné vytvářet víceúhlové autostereogramy, kdy se při pohybu hlavy pozorovatele mění úhel pohledu na snímané objekty [5] . Takový autostereogram se nazývá „paralaxní panoramagram“ [6] .
Philips v polovině 90. let vytvořil technologii stereo zobrazení s lentikulárním rastrem, jehož čočky byly umístěny přesně nad pixelovými liniemi odpovídajícími dílčím obrázkům stereo páru. Takové zařízení umožňovalo monitorům řady WOWvx přijímat bezbrýlový stereo obraz s rozlišením až 2160p při 46 možných pozorovacích úhlech [7] . StereoGraphics vyrábí monitory podobného designu, ale se šikmým lentikulárním rastrem.
Krátce před vynálezem Hesse v roce 1908 navrhl Gabriel Lippmann technologii pro střelbu přes dvourozměrné pole sférických mikročoček [8] . V tomto případě je možné získat objemové obrázky, které přesně reprodukují zachycené objekty v jejich původní velikosti. Každá z mikročoček tvoří částečný obraz předmětu ve svém vlastním úhlu , který se liší od úhlů ostatních čoček. Výsledkem je, že při reprodukci takto pořízeného snímku pozorovatel vidí trojrozměrný obraz fotografovaných objektů, „visících“ za fotografickou deskou ve stejné vzdálenosti jako v okamžiku fotografování [9] . Při jakémkoliv posunu hlavy se mění úhel pohledu stejně jako v případě rozhlížení se po původních předmětech. Takovýto víceúhlový obraz se někdy nazývá aspectogram nebo integrální obraz. Za nevýhodu aspektografie je považováno malé úhlové pole , omezené periodou rastru mikročočky. Integrální fotografie je tedy vhodná pouze pro focení malých objektů, úměrných velikosti desky s rastrem. Povahou výsledného obrazu a dalšími vlastnostmi se integrální fotografie blíží později vynalezené holografii , a proto se někdy nazývá paprsková nebo nekoherentní holografie [8] .
Holografie , kterou v roce 1947 vynalezl maďarský fyzik Denes Gabor , se stala technologií poskytující nejpokročilejší autostereoskopii [10] . Při záznamu hologramů se nepoužívají žádné čočky a místo tvaru fotografovaných objektů a rozložení osvětlení na nich se přímo zaznamenává vlnové pole světla odraženého těmito objekty. K tomu jsou osvětleny koherentními světelnými zdroji, což jsou lasery různých typů. Laserové světlo odražené objekty se přidává k referenční vlně ze stejného zdroje a vytváří interferenční obrazec na povrchu fotografické desky s vysokým rozlišením, sestávající z mikroskopických střídajících se pruhů [11] . Když je vyvolaná fotografická deska osvětlena stejným světlem, v důsledku difrakce na okrajích pásů interferenčního obrazce se láme a vytváří vlnové pole identické s polem existujícím v době záznamu hologramu [12] . Výsledkem je, že pozorovatel vidí virtuální obraz zachycených objektů „visících“ ve stejné vzdálenosti od fotografické desky jako objekty samotné. Snímek zároveň působí objemně a víceúhlově, což umožňuje „dívat se“ za snímaný objekt při posunutí hlavy [10] . Přes přesnost a realističnost zobrazování objektů nenašla holografie široké praktické uplatnění ve fotografii a kině kvůli technologické složitosti a potřebě koherentních světelných zdrojů.
| stereo obraz | |
|---|---|
| Technika | |
| Vnímání | |
| Aplikace, produkty | |