Prostorová televize je obecný pojem, který odpovídá různým typům televizních systémů, které do té či oné míry reprodukují trojrozměrnou povahu okolního světa [1] . Tyto systémy musí poskytovat alespoň jednu z následujících podmínek pro lidské vnímání televizního obrazu:
Dokonalý systém prostorové televize má dvě nové vlastnosti, které jej odlišují od jednoduchého televizního systému: trojrozměrná interaktivita - schopnost diváka interagovat s trojrozměrným obrazem a trojrozměrnost , která umožňuje očím člověka pracovat v přirozený režim, přesouvají svůj pohled od blízkých objektů pozorování ke vzdáleným.
Stupeň dokonalosti prostorových televizních systémů lze posoudit pomocí jejich klasifikace [2] [3] , založené na geometrické části plenoptické funkce [4] , což je záznam rozložení intenzity světla uvnitř svazku paprsků na vstup optické soustavy oka: P=P(θ, φ, r, x, y, z) . Je funkcí šesti parametrů (měření), přičemž: θ, φ, r tvoří sférický souřadnicový systém se středem v pozorovacím bodě a x, y, z jsou kartézské souřadnice pozorovacího bodu. Šest parametrů (měření) téměř úplně určuje konfiguraci (geometrii) zobrazovacího systému v prostoru.
Protože dokonalý 3D TV systém musí implementovat celou sadu parametrů (mít kompletní konfiguraci), můžeme mluvit o šestirozměrnosti dokonalého 3D TV systému. S ohledem na to je v tabulce uveden příklad klasifikace různých televizních systémů.
| č. p / p | Možnosti | Vzorec (úplný) | vzorec (zkráceně) | televize |
|---|---|---|---|---|
| jeden | θ, φ | 2D(θ, φ) | 2D | 2D (normální) |
| 2 | θ, φ, r | 3D(θ, φ, r); 2,5D(θ, φ, r) | 3D; [2,5D] | Objemové [stereoskopické] bez rozhlížení se kolem objektů pozorování |
| 3 | θ, φ, r, x | 4D(θ, φ, r, x) | 4D(r, x) | Objemový s horizontálním pohledem |
| čtyři | θ, φ, r, x, y | 5D(θ, φ, r, x, y) | 5D(r, x, y) | Objemový s horizontálním a vertikálním pohledem |
| 5 | θ, φ, r, x, y, z | 6D(θ, φ, r, x, y, z) | 6D(r, x, y, z) | 3D s libovolným pohybem pozorovacího bodu |
| θ, φ jsou elevační úhel a azimut přímky pohledu; r je vzdálenost od bodu pozorování k bodu objektu; x, z (horizontální), y (vertikální) – souřadnice pozorovacího bodu. | ||||
Zde jsou podmíněné vzorce pro možnosti pro televizní systémy. Podobný vzorec 3D(θ, φ, x) (není v tabulce) znamená, že máme co do činění s dvourozměrným obrazem θ, φ trojrozměrného objektu, pokud je možné se rozhlédnout, pohybujícím se horizontálně x. V tomto případě není v televizním systému žádné měření r, to znamená, že není zajištěna možnost změny akomodace a konvergence lidských očí při sledování trojrozměrného grafu.
Protože přítomnost úhlových souřadnic θ a φ v jakémkoli televizním systému je povinná, lze je vynechat a použít zkrácený vzorec, například 5D(r, x, z) . Ten označuje 3D televizní systém nebo televizor (vzorce se nemusí shodovat) s trojrozměrným obrazem s hloubkou r a schopností pohybovat se v trojrozměrném prostoru (trojrozměrná interaktivita) v horizontále x, z rovina.
Ve výše uvedeném klasifikačním systému bude mít obvyklý stereoskopický (3D - z anglického 3 - dimenzionálního označení přijatého v obchodě) systém vzorec 2,5D (r) .
Takové zlomkové označení potřebuje vysvětlení. Když nasměrujeme svou pozornost do určité zóny prostoru, nastavíme pozorovací vzdálenost, tato zóna se pomocí zrakového orgánu zvýrazní. Volba úhlu je způsobena maximálním rozlišením oka v blízkosti linie pohledu a výběr hloubky (rozsahu) je způsoben akomodací a konvergencí oka. Akomodace (zaostření) oka poskytuje jasné vidění do hloubky ostrosti. Konvergence (zkosení) očí minimalizuje disparitu ve zvolené pozorovací vzdálenosti, čímž se eliminuje zdvojení obrazu. Pokud televizní systém neposkytuje funkce konvergence a akomodace očí, pak v něm není žádné měření r , pokud poskytuje obě funkce, můžeme mluvit o přítomnosti tohoto měření, pokud je poskytováno pouze jedno, asi 50 % provedení měření r nebo asi 0,5 r . Při pozorování stereopáru se při přesunu pozornosti z blízkých bodů objektu ke vzdáleným mění konvergence očí, přičemž akomodace zůstává nezměněna, odpovídající vzdálenosti stereopáru. Taková nepřirozená práce očí vede k jejich zvýšené únavě.
Prostorové televizní přijímače (TV) jsou rozděleny do tří typů:
Prostorové televizory jsou zase rozděleny do dvou typů:
U obou typů 3D televizorů lze televizní systém charakterizovat vzorcem 6D(r, x, y, z) .
U prvního (uzavřeného, akvárium) typu je pozorovací bod umístěn v bodě fyzického prostoru, který je vně prostoru obrazu. Na rozdíl od skutečného akvária můžete pomocí joysticku interaktivně měnit obsah objemového obrazu tohoto kulového terminálu (TV), virtuálně měnit souřadnice x, y, z a přesunout se tak do zcela jiné oblasti televizního světa. . Na druhou stranu, pokud si přejete, můžete své „akvárium“ obejít v kruhu, přiblížit se k němu nebo se k němu vzdálit, a tím změnit své souřadnice x, y, z ve fyzickém světě. V obou případech by měl být střed souřadnicového systému x, y, z svázán s libovolným vybraným bodem ve 3D obrazu. Popsané schéma pozorování velkého televizního světa lze jen stěží nazvat přirozeným, protože jsme zvyklí vidět svět kolem nás bez ostrých omezení jeho hlasitosti.
U druhého (otevřeného) typu poskytuje konstrukce monitoru (TV) vnímání trojrozměrného obrazu bez umělého omezení hloubky a s dosti širokým zorným polem. Divák je před „oknem“ prostorového monitoru a toto okno může být buď malé, nebo může zakrývat diváka tak, aby byl umístěn do středu koule prostorového televizoru. V tomto případě má divák snadno iluzi, že je uvnitř televizního obrazu, s minimálně vnímatelnými vlastními rozměry. Divák se může cítit jako létat ve virtuálním vrtulníku, který ovládá speciálním dálkovým ovladačem (joystickem). Střed souřadnicového systému x, y, z by v tomto případě měl být také svázán s vybraným bodem objemového snímku.