بررسی فناوری عینکهای سه بعدی

تا چند سال پیش، اگر می‌خواستید تصویر سه‌بعدی ببینید یا باید از عینک‌های آبی و قرمز استفاده می‌کردید یا چشمان خود را لوچ کرده و به یک صفحه پر از نقطه خیره می‌شدید.

این فناوری در آن زمان دستاوردی بزرگ بود، اما امروزه دانشمندان به دنبال راه‌های آسان و بهتری برای این کارند.

دانشمندان توانسته‌اند به اطلاعات بیشتری درباره چگونگی کار سیستم بینایی ما برسند. همچنین سیستم رایانه‌های ما نسبت به گذشته کامل‌تر شده است و با استفاده از سخت‌افزارهای جدید، فضاهای گرافیک واقعی‌تری را ایجاد می‌کند.

بسیاری از کاربران رایانه با بازی‌های سه‌بعدی آشنا هستند. در دهه ۹۰ میلادی علاقه‌مندان رایانه مبهوت بازی سه‌بعدی Castle Wolfenstein شدند که آنها را در فضای پر پیچ و خم یک قلعه قرار می‌داد.

آن قلعه شاید مانند قلعه سایر بازی‌ها بود، اما یک تفاوت اساسی با آنها داشت وآن سه‌بعدی بودن قلعه بود.

شما می‌توانستید در این قلعه به جلو و عقب حرکت کنید یا کلید بخصوصی را فشار دهید و اطراف خود را با زاویه ۳۶۰ درجه ببینید. در آن زمان این یک انقلاب به‌حساب می‌آمد و کاملا شگفت‌آور بود.

..امروزه افراد می‌توانند از گرافیک پیچیده‌تر به کار گرفته شده در بازی‌ها لذت ببرند که فضایی واقعی و سه‌بعدی را با نور پردازی طبیعی در صفحه نمایش رایانه ما ایجاد می‌کند. اما همین نمایشگر‌ها خود یک مشکل محسوب می‌شوند.

ما می‌توانیم بازی‌ها را به صورت سه‌بعدی بسازیم، چشمان ما هم می‌تواند اطراف خود را به صورت سه‌بعدی ببیند؛ اما مسأله بر سر این است که صفحه‌های نمایشگر که رابط بین بازی و ما هستند، مسطح‌اند. اینجاست که عینک‌های سه‌بعدی وارد کار می‌شود.

این عینک‌ها طوری طراحی شده‌اند که مغز ما را متقاعد می‌کند تصویری را که می‌بیند سه‌بعدی و واقعی است!

برای پی بردن به این که چگونه عینک‌های سه‌بعدی تصویر سه‌بعدی برای ما می‌سازند، باید ابتدا بدانیم چشمان ما چگونه این کار را انجام می‌دهد.

چگونه سه‌بعدی می‌بینیم؟

انسان‌ها مانند بسیاری از جانداران دیگر دارای‌۲ چشم نزدیک و در کنار هم هستند. موقعیت قرار گرفتن هر یک از دو چشم به این معناست که هر دو چشم به یک جا نگاه می‌کنند؛ اما با کمی‌ تفاوت در زاویه دید.

شما می‌توانید این موضوع را بررسی کنید، برای این کار روی یک شئ در فاصله دور تمرکز کنید و به‌صورت سریع و متناوب هر بار با یکی از چشمان‌تان به آن نگاه کنید تا به این نکته پی ببرید که ما در حقیقت از یک منظره ۲ تصویر متفاوت می‌بینیم، هر چند این تفاوت کم است.

مغز اطلاعات خود را از هر یک از ۲ چشم دریافت می‌کند؛ یعنی ۲ تصویر از یک منظره واحد. مغز این دو تصویر را با هم ادغام می‌کند و با تفسیر تفاوت جزئی که بین ۲ تصویر وجود دارد، تصویری سه‌بعدی برای ما تولید می‌کند.

این دیدن عمق به ما اجازه می‌دهد تا محیط اطراف خود را با جزئیات و دقت بالا ببینیم، تشخیص دهیم که یک شئ به ما نزدیک می‌شود یا دور. همچنین این امکان را می‌دهد تا ابعاد و اطراف یک شئ را بدون حرکت سر خود ببینیم.

با توجه به این نکات می‌توان دریافت که چرا بعضی‌ها این توانایی را برای تکامل و بقای بشر ضروری می‌دانند.

بدیهی است که دیدن سه‌بعدی برای کارهای ساده‌ای مانند پرتاب یا گرفتن و به هدف زدن توپ، رانندگی و پارک کردن خودرو و سوزن نخ کردن حیاتی خواهد بود.

توجه به این نکته ضروری است که نداشتن این توانایی، انجام این قبیل کارها را غیرممکن نمی‌کند، اما مطمئنا فرآیند انجام این کارها برای افرادی که این توانایی را ندارند، مانند کسانی که از یک چشم نابینا هستند، بسیار پیچیده‌تر خواهد بود.

فناوری‌های متفاوت برای دیدن تصاویر سه‌بعدی

کلید دیدن سه‌بعدی، توانایی چشمان ما در دیدن عمیق است که مغز ما براحتی این کار را انجام می‌دهد، به شرط این که در وهله اول چشمان ما اطلاعات درستی را به مغز ما ارسال کند.

این در واقع همان نکته‌ای است که عینک‌های آبی و قرمز با استفاده از آن، تصاویر سه‌بعدی را ایجاد می‌کنند: هریک از رنگ‌های آبی و قرمز قسمتی از تصویر را فیلتر می‌کنند و تصویری با کمی‌تفاوت در مقابل هر یک از ۲ چشم ما قرار می‌دهد. مغز این دو تصویر متفاوت آبی و قرمز را کنار هم می‌گذارد و نتیجه آن ایجاد یک تصویر سه‌بعدی است.

تصاویر جادوی چشم -Magic Eye pictures- از یک الگوی تصادفی نقاط استفاده می‌کند. در این روش برای دیدن تصویر سه‌بعدی، چشم بیننده باید در یک مسیر درست حرکت کند یا آنقدر بیننده به تصویر خیره شود تا چشم‌هایش تنها قسمت صحیح تصویر را ببیند.

در این حالت مغز باید شروع به رمزگشایی اطلاعات دریافتی خود کند.

هر دو روش دارای ایراداتی هستند. عینک‌های آبی و قرمز امکان دیدن رنگ‌ها را دشوار می‌سازد و دیدن تصاویر سه‌بعدی با استفاده از تصاویر جادوی چشم، یک هنر است. البته هیچ یک از این دو روش برای بازی‌های سه‌بعدی مناسب نیست.

با این حال، نکته اساسی ساخت و کنترل ۲ تصویر متفاوت برای هر یک از ۲ چشم ماست و این که ساخت این تصاویرتا چه اندازه آسان خواهد بود؟

جواب این سوال در چگونگی تولید بازی‌هاست. تا چندی پیش، گرافیکی که ما در رایانه‌هایمان برای بازی‌ها می‌دیدیم، از فریم‌های انیمیشنی تشکیل می‌شد که بدقت کشیده شده بود. مثلا اگر شما می‌خواستید در بازیتان یک دایناسور داشته باشید، باید می‌نشستید و زوایای مختلفی از آن را در رایانه می‌کشیدید.

اما امروزه، طراحان بازی‌ها با استفاده از نرم‌افزارهایی که تصاویر سه‌بعدی می‌سازند، بسیار آسان‌تر و زیباتر از گذشته دایناسور خود را می‌سازند و به محض تمام شدن این کار، دیگر نگرانی نخواهند داشت؛ چون رایانه تصاویر سه‌بعدی از دایناسور را در حافظه دارد و بازی به آسانی کار می‌کند.

در واقع تمام چیزهایی که شما روی نمایشگر خود در یک بازی سه‌بعدی مدرن می‌بینید با یک روش تولید شده‌اند. رایانه منظره مناسب و اجزایی که نیاز است روی صفحه نمایشگر ببینید، تولید می‌کند.

رایانه می‌تواند بدون هیچ مشکلی بعد از ساختن یک‌منظره، منظره دیگری را با کمی‌تفاوت در جهت دید بسازد و بعد از آن شما نیاز به راه‌حلی برای دریافت صحیح تصویر توسط چشمانتان دارید.

عینک‌های سه‌بعدی چگونه کار می‌کنند؟

تا اینجا گفتیم که رایانه می‌تواند براحتی تصویری از یک منظره را تولید کند و بلافاصله همان تصویر را با کمی‌اختلاف دید بسازد؛ در واقع همان دو تصویری که هر یک از دو چشم ما از یک منظره واحد می‌بینند.

کاری که عینک‌های سه‌بعدی می‌کنند، این گونه است که:

ابتدا رایانه تصاویر را می‌سازد و نمایش می‌دهد. در لحظه‌ای که تصویر مربوط به چشم راست نمایش داده می‌شود، عینک چشم سمت چپ را مسدود می‌کند و هنگامی‌که تصویر مربوط به چشم چپ در حال نمایش است، عینک چشم سمت راست را و این فرآیند به صورت سریع و متناوب ادامه می‌یابد.

سرعت انجام این اتفاقات باید آن قدر بالا باشد که مغز تصور کند این دو تصویر را در آن واحد از یک منظره و توسط

هر دو چشم دریافت کرده است تا با ادغام این دو تصویر، یک تصویر سه‌بعدی تولید کند. این دقیقا همان مدت زمانی است که تصویر باید با تصویر بعدی در یک پروژکتور قدیمی ‌تعویض شود تا یک فیلم به صورت متوالی دیده شود.