УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ АВТОСТЕРЕОСКОПИЧЕСКОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к области производства автостереоскопических изображений, т.е. стереоскопических изображений, которые можно наблюдать без использования специальных очков.
Известно устройство для получения стереоскопических изображений, состоящее из линзового растра и элементов изображения на материальном носителе, отличающееся тем, что линзовый растр выполнен в виде набора сферических линз, напротив каждой из которых на материальном носителе расположены фрагменты изображения с элементами отдельных ракурсов, по одному элементу ракурса в каждом фрагменте (заявка на изобретение RU 2000106879, опубл. 27.01.2002).
Известно устройство, создающее стерео- или вариоскопическое изображение, включающее в себя плоскую подложку, на которую полиграфическим методом или с помощью цифровой печати нанесена панорампараллаксограмма, образованная из F фрагментов, каждый из которых состоит из N участков от N кадров, несущих изображение объекта, полученное в цифровой форме, линейный или линзовый считывающий фильтр и прозрачную панель, обеспечивающую постоянное расстояние между панорампараллаксограммой и линейным или линзовым считывающим фильтром (свидетельство на полезную модель №14087, опубл. 27.06.2000).
Ближайшим аналогом полезной модели является устройство для получения стереоскопических растровых фотографий, состоящее из плоской подложки параллаксограммы с изображениями левого и правого кадров стереопары, при этом параллаксограмма размещена на постоянном расстоянии от линейного растра (патент РФ № RU 2129725, опубл. 27.04.1999). Для получения стереоскопических растровых фотографий выполняют съемку объекта с помощью электронной цифровой стереоскопической фотокамеры, получают при этом позитивное цифровое изображение левого и правого кадров стереопары, вводят эту цифровую информацию в компьютер. С помощью компьютера разбивают цифровые изображения левого и правого кадров стереопары на вертикальные полосы, по ширине равные щели линейного растра. Затем с помощью соответствующей программы компьютером заменяют в изображении левого кадра стереопары все четные полосы на соответствующие по номерам четные полосы правого кадра стереопары.
К недостаткам перечисленных выше аналогов, в том числе и ближайшего, относится то, что вследствие низкой разрешающей способности отпечатка ухудшено качество стереоизображения и снижена глубина резко изображаемого пространства.
Задачей, решаемой полезной моделью, является повышение качества автостереоскопического изображения и увеличение глубины резко изображаемого пространства.
Поставленная задача для первого варианта выполнения устройства решается за счет того, что устройство для создания автостереоскопического изображения содержит линзовый растр, соединенный с носителем, на котором выполнено воспроизводимое изображение, полученное в результате компьютерной обработки, при этом на поверхность носителя нанесен светочувствительный слой, а изображение, полученное в результате компьютерной обработки, перенесено на носитель посредством дискретного (точечного) экспонирования сфокусированным пучком электромагнитного излучения светочувствительного к этому излучению слоя носителя.
При этом носителем может являться линзовый растр (плоскость линзового растра), т.е. носитель совмещен с линзовым растром, или носителем может являться прозрачный лист из полимерного материала.
В частном случае исполнения устройства, в случае совмещения носителя с линзовым растром, на светочувствительный слой линзового растра после экспонирования нанесен слой белил или слой белил и серебряной краски.
В частном случае исполнения устройства, когда носителем является прозрачный лист из полимерного материала, на поверхность носителя со светочувствительным слоем после его экспонирования нанесен слой белил или слой белил и серебряной краски, при этом носитель обращен к линзовому растру противоположной поверхностью, а в линзовом растре использованы линзы, фокус которых расположен на поверхности со светочувствительным слоем.
Изображение при компьютерной обработке может быть получено преобразованием набора ракурсов в кодированное изображение под заданный шаг линзового растра.
Изображение при компьютерной обработке может быть также получено непрерывным формированием кодированного изображения под заданный шаг линзового растра посредством поточечной записи в файл соответствующих точек трехмерного компьютерного изображения в зависимости от положения виртуальной камеры при ее перемещении.
В частном случае выполнения устройства при экспонировании погрешность попадания сфокусированным пучком электромагнитного излучения в заданную точку на светочувствительном слое носителя составляет не более ±0,004 мм.
Поставленная задача для второго варианта выполнения устройства для создания автостереоскопического изображения решается за счет того, что устройство, содержит линейный линзовый растр, соединенный с носителем с выполненным на нем изображением, образованным оттенками серого или оттенками серого и прозрачными участками и полученным компьютерной обработкой n ракурсов этого изображения или его трехмерной компьютерной модели, при этом устройство снабжено дополнительным носителем, который окрашен с одной стороны сплошной заливкой одним цветом или окрашен разными цветами в виде периодически чередующихся параллельных полос одинаковой или разной ширины, при этом на поверхность носителя с изображением предварительно нанесен светочувствительный слой, а изображение, полученное в результате компьютерной обработки, перенесено на светочувствительный слой носителя посредством дискретного (точечного) экспонирования сфокусированным пучком электромагнитного излучения светочувствительного к этому излучению слоя носителя, кроме того, дополнительный носитель, выполненный из прозрачного материала, совмещен с носителем с изображением так, что дополнительный носитель и носитель с изображением, обращены друг к другу соответственно окрашенной стороной и стороной со светочувствительным слоем и зафиксированы друг относительно друга и относительно линейного линзового растра для исключения их взаимного смещения, при этом цветные полосы дополнительного носителя расположены ортогонально оси линз линейного линзового растра, при этом в линейном линзовом растре использованы линзы, фокус которых расположен в плоскости примыкающих друг к другу окрашенной поверхности дополнительного носителя и поверхности носителя со светочувствительным слоем.
Носитель с выполненным на нем изображением может быть выполнен из прозрачного листа полимерного материала.
Носителем с выполненным на нем изображением может являться линейный линзовый растр, т.е. носитель совмещен с линейным линзовым растром, причем светочувствительный слой нанесен на плоскую поверхность линзового растра.
Как и для первого варианта выполнения устройства, изображение при компьютерной обработке может быть получено преобразованием в кодированное изображение под заданный шаг линзового растра, для последующего переноса кодированного изображения на носитель.
Кодированное изображение, как для первого, так и для варианта сформировано:
- из набора n ракурсов полученных съемкой реального объекта цифровой фотокамерой (или видеокамерой),
- или съемкой 3D модели виртуальной камерой в среде трехмерного моделирования, а так же путем их комбинирования или наложения,
- или полученного непрерывным формированием посредством поточечной записи в файл соответствующих точек трехмерного компьютерного изображения в зависимости от положения виртуальной камеры при ее перемещении.
Кодированное изображение может быть получено также другими средствами.
Как и для первого варианта, в частном случае выполнения устройства погрешность попадания сфокусированным пучком электромагнитного излучения в заданную точку на светочувствительном слое носителя составляет не более ±0,004 мм.
Описанные выше варианты выполнения устройства относятся к объектам одного вида - к устройствам для создания автостереоскопического изображения, одинакового назначения и обеспечивают получение одного и того же технического результата. Техническим результатом от использования указанных выше двух вариантов устройства является повышение качества автостереоскопического изображения и увеличение глубины резко изображаемого пространства. Данный технический результат достигается за счет того, что используется носитель, на поверхность которого нанесен светочувствительный слой, а выполнение изображения, полученного компьютерной обработкой ракурсов изображаемого объекта или его трехмерной компьютерной модели, производится непосредственно на светочувствительный слой на поверхности носителя (носитель может быть в виде отдельного листа или совмещен с линзовым растром) печатающим (экспонирующим) устройством, которое производит дискретное (точечное) экспонирование сфокусированным пучком электромагнитного излучения чувствительного к этому излучению светочувствительного слоя носителя.
Использование возможности сверхточного экспонирования светочувствительного материала носителя позволяет достичь более высокого разрешения по сравнению с известными из уровня техники устройствами за счет точечного экспонирования сфокусированным пучком электромагнитного излучения, например, лазерного, при этом полученное изображение имеет физическое разрешение до 7000 dpi. Формирование отпечатка с таким разрешением обусловливает получение изображения с большей степенью детализации и с большей глубиной резко изображаемого пространства. Геометрическая стабильность попадания точки экспонирования на заданную позицию с низкой погрешностью позволяет обеспечить высокую геометрическую стабильность изображения и, как следствие, возможность более точного совмещения с линзовым растром по сравнению с аналогами.
Дополнительным техническим результатом от использования второго варианта полезной модели является возможность получения цветного объемного изображения (однотонного или многоцветного) при использовании исходного изображения, сформированного оттенками серого, за счет синтеза цвета для цветовоспроизведения на основе принципа аддитивной цветовой модели.
Дополнительным техническим результатом в частных случаях исполнения устройства (по первому варианту), когда на светочувствительный слой после экспонирования наносится слой белил или слой белил и серебряной краски, является повышение четкости автостереоскопического изображения при работе устройства в отраженном свете (источник света расположен с внешней стороны линзового растра).
Полезная модель поясняется схематическими чертежами, на которых показано устройство для создания автостереоскопического изображения.
На фиг.1 изображено устройство по первому варианту исполнения, носитель с изображением выполнен в виде отдельного листа.
На фиг.2 изображено устройство по первому варианту исполнения, носитель с изображением совмещен с линзовым растром.
На фиг.3 изображено устройство по второму варианту исполнения, носитель с изображением выполнен в виде отдельного листа из прозрачного материала.
На фиг.4 изображено устройство по второму варианту исполнения, носитель с изображением совмещен с линзовым растром.
Устройство для создания автостереоскопического изображения содержит линзовый растр 1 и носитель 2 с выполненным на нем кодированным изображением, полученным компьютерной обработкой n ракурсов этого изображения, или кодированным изображением, полученным непрерывным формированием посредством поточечной записи в файл соответствующих точек трехмерного компьютерного изображения в зависимости от положения виртуальной камеры при ее перемещении.
Основным качеством автостереоскопического изображения является то, что оно воспринимается наблюдателем без каких-либо внешних приспособлений. Линзовый растр разделяет визуальный поток так, что наблюдатель воспринимает полученное изображение как объемное.
Изображения могут быть получены фотографированием реальных объектов с помощью, например, цифровой камеры (или видеокамеры). Для того чтобы положение наблюдателя относительно устройства для создания автостереоскопического изображения в меньшей степени влияло на качество восприятия изображения можно использовать многоракурсную автостереоскопию. Многоракурсное (n-ракурсное) изображение, сформированное посредством цифровой обработки, состоит из n ракурсов, любые два из которых составляют стереопару. При перемещении головы наблюдателя внутри зоны наблюдения происходит плавный переход глаз из зоны видения одного ракурса в зону соседнего ракурса, и наблюдатель воспринимает это как естественное оглядывание предметов.
Изображение при компьютерной обработке получают преобразованием набора ракурсов в кодированное изображение под заданный шаг линейного линзового растра для последующего точечного экспонирования светочувствительного слоя носителя сфокусированным пучком электромагнитного излучения. Разделение n ракурсов производится оптически посредством линзового растра. Таким образом, каждый глаз наблюдает только «свое» изображение.
Также изображение можно получить другими способами, например, посредством создания трехмерных компьютерных моделей и дальнейшей их компьютерной обработкой. В частном случае, при компьютерной обработке изображение получают путем непрерывного формирования кодированного изображения под заданный шаг линейного линзового растра изображения посредством поточечной записи в файл соответствующих точек трехмерного компьютерного изображения в зависимости от положения виртуальной камеры при ее перемещении с последующим использованием полученного кодированного изображения для точечного экспонирования светочувствительного слоя носителя сфокусированным пучком электромагнитного излучения. После совмещения линзового растра с носителем разделение ракурсов производится оптически посредством линзового растра
Линзовый растр 1 представляет собой тонкую полимерную или стеклянную прозрачную пластину, одна сторона которой является гладкой и плоской, а другая состоит из большого числа малых сферических (для первого варианта устройства) или цилиндрических (для первого и второго варианта устройства) линз.
Полученное в результате компьютерной обработки кодированное изображение, которое может быть черно-белым (сформированным оттеками серого) или цветным, из файла компьютера поступает на печатающее устройство, при работе которого изображение (изображение из файла) переносится на носитель посредством дискретного (точечного) экспонирования сфокусированным пучком электромагнитного излучения с длиной волны, соответствующей например, длине волны светового излучения. Для восприятия электромагнитного излучения на одну из поверхностей носителя нанесен светочувствительный слой 3, чувствительный к длине волны электромагнитного излучения (например, лазерного). В процессе работы печатающего устройства происходит экспонирование светочувствительного слоя 3 с получением требуемого изображения.
Погрешность попадания сфокусированным пучком электромагнитного излучения при экспонировании в заданную точку на светочувствительном слое носителя в соответствии с ее заданным местоположением может быть, в частном случае выполнения устройства, не более ±0,004 мм.
В частном случае исполнения устройства, в случае совмещения носителя с линзовым растром, поверх светочувствительного слоя линзового растра после экспонирования может быть нанесен слой белил или слой белил и серебряной краски.
В частном случае исполнения устройства, когда носителем является прозрачный лист из полимерного материала, на поверхность носителя со светочувствительным слоем поверх светочувствительного слоя после его экспонирования нанесен слой белил или слой белил и серебряной краски, при этом носитель обращен к линзовому растру противоположной поверхностью, а в линзовом растре использованы линзы, фокус которых расположен на поверхности носителя со светочувствительным слоем.
Второй вариант выполнения устройства характеризуется тем, что устройство содержит, как и в первом варианте исполнения, линзовый растр, при этом линзовый растр должен быть образован цилиндрическими линзами (линейный линзовый растр), а также носитель 2 с предварительно нанесенным светочувствительным слоем 3, на котором посредством печатающего устройства выполняется изображение, полученное компьютерной обработкой.
Как и в первом варианте, изображение, полученное в результате компьютерной обработки (как получают изображение описано выше), перенесено на носитель 2 со светочувствительным слоем 3 печатающим (экспонирующим) устройством, использующим дискретное (точечное) экспонирование сфокусированным пучком электромагнитного излучения (например, лазерного) светочувствительного к этому излучению слоя носителя.
Для обоих вариантов исполнения устройства носителем с нанесенным на него светочувствительным слоем может являться как непосредственно линзовый растр (плоская сторона линзового растра), так и отдельный прозрачный лист из полимерного материала (на чертежах показан поз.2).
Носитель, в случае выполнения его в виде прозрачного листа из полимерного материала (поз.2), после нанесения на него изображения соединяют с линзовым растром прозрачным клеем, посредством ламинирования или другими известными средствами.
Устройство по второму варианту снабжено дополнительным носителем 4, например из полимера.
Одна из поверхностей 5 дополнительного носителя 4 окрашена или сплошной заливкой одним цветом или разными цветами в виде периодически чередующихся параллельных полос одинаковой или различной ширины. Цветные полосы дополнительного носителя 4, выполненного из прозрачного или непрозрачного материала, расположены ортогонально линзам линейного растра.
Окрашенный дополнительный носитель 4 соединен с носителем 2 с изображением или (в случае совмещения носителя с линзовым растром) с линзовым растром, на плоскую поверхность со светочувствительным слоем которого нанесено изображение, причем соединение выполнено таким образом, что носитель 4, и носитель с выполненным на нем изображением, обращены друг к другу соответственно окрашенной поверхностью 5 и стороной со светочувствительным слоем 3 и зафиксированы между собой и с линейным линзовым растром для исключения их взаимного смещения. В случае использования носителя 2 в виде отдельного листа из прозрачного материала линзы линзового растра выполнены так, что их фокус расположен в плоскости расположения примыкающих друг к другу окрашенной поверхности 5 дополнительного носителя 4 и поверхности носителя 2 со светочувствительным слоем 3.
Наложение изображения, сформированного оттенками серого (и, возможно, с прозрачными участками) на носитель, на котором имеются периодически повторяющиеся цветные полосы (например, синий, желтый, красный или красный, зеленый, синий) позволяют реализовать в данном варианте устройства способ синтеза цвета для цветовоспроизведения на основе принципа аддитивной цветовой модели.
Компьютерная обработка изображений, как для первого, так и для второго варианта выполнения устройства, осуществляется с помощью известных компьютерных программ, осуществляющих кодирование изображения, полученного описанными выше способами (например, программный пакет «Вариограф», включающий комплекс Variograph который осуществляет кодирование изображений).
Кодированное изображение может быть перенесено на носитель, например, посредством фотонаборного автомата, с помощью которого может производиться точечное экспонирование сфокусированным пучком электромагнитного излучения светочувствительного к этому излучению слоя носителя.
Таким же образом можно создавать вариоизображения (эффект смены изображений). Для создания вариоизображения нужны два изображения, отличающиеся друг от друга. Эти изображения, как и в описанном выше случае создания стереоизображения, кодируются компьютерной программой (такие программы известны), но несколько иным способом. Далее процесс аналогичен изготовлению стереоизображения.
В результате при просмотре вариоизображения под разными углами наблюдается смена изображений - отображается, мимика человека, движение и т.п. Варио- и стереоэффекты могут сочетаться на одном изображении.