A háromdimenziós megjelenítési technikákat rendkívül széles körben alkalmazzák. Kezdetben és jelenleg is a legnagyobb felhasználási területe a filmipar (háromdimenziós mozi és TV). Elterjedten alkalmazzák a háromdimenziós technikákat továbbá az iparban, kutatásban és az orvostudományokban, koncerteken, sporteseményeken, videojátékokbanl, az oktatásban és újabban a YouTube-on is.
A háromdimenziós technikák talán legdinamikusabban fejlődő ágazata a háromdimenziós, számítógépes játékok és az internetes online játékok. Napjainkban már szerény összegekért bárki hozzájuthat egy háromdimenziós megjelenítő eszközhöz, és szabadon játszhat háromdimenziós játékokat, vagy használhat komolyabb háromdimenziós szoftvereket. Amíg a háromdimenziós megjelenítéssel felvértezett játékok még valóságosabbá varázsolják a felhasználók számára a virtuális valóságot, addig az esetleges háromdimenziós tervezőrendszerek felhasználóinak megkönnyítik a tervezés fáradtságos műveletét. Míg első esetben a szórakoztatás és a kikapcsolódás fokozása cél, a második esetben pedig a professzionális munkavégzés egyszerűsítése. Ami viszont közös e tevékenységekben, hogy a háromdimenziós élmény fokozza a hatékonyságot, akár pihenésről, akár munkáról van szó.
Napjainkban a háromdimenziós ipar egyik húzó ágazata a háromdimenziós mozifilmek vetítése. Az összes háromdimenziós „fellángolás”, amely a múlt évszázadokban bekövetkezett, mind a szórakoztatással függött össze és nem a tudománnyal. Ma már nincs olyan mozi, amelyben ne lenne legalább egy, háromdimenziós filmek vetítésére szolgáló terem (kivéve talán a művész mozikat). A közönség még mindig rajong a háromdimenziós tartalmakért, bár az utóbbi időben, mintha vesztett volna vonzerejéből a háromdimenziós mozizás. (Számos oka lehet ennek a kedvezőtlen trendnek.)
A mozik többségében a háromdimenziós tartalmak vetítése teljes mértékben digitálisan történik, háromdimenziós multiplexerek segítségével. A felhasználóknak cirkuláris polarizációs szűrős szemüveget kell viselniük a filmnézés közben. A tapasztalattal megerősített elmélet szerint az ilyen filmek vetítése csökkentett fényintenzitással történik. Ezek alól természetesen kivételt képez az IMAX technológia.
Napjainkban elterjedten használnak otthoni háromdimenziós televíziókat. Újabban bekerültek az otthonokba a szemüveg nélkül nézhető autosztereokópikus kijelzők is. Előbbieknél a felhasználóknak kellemetlenséget okozott a szemüveg viselete, és ezért csak különleges alkalmakkor ültek le megnézni egy-egy háromdimenziós filmet. Ezekben az esetekben pedig teljesen ki kellett zárni a környezet zavaró hatását, és a televízió világosságának csökkenése is zavaró lehetett. Az újabb autosztereokópikus kijelzőknél nincs fényerőesés, és a szemüvegviselettel járó kellemetlenség, azonban a tartalmak rosszabb minőségben lesznek láthatóak a kijelzőn. Világszerte sok televíziós csatorna indította el a háromdimenziós tartalmak folyamatos vetítését. Ezek a tartalmak általában nagyobb sportesemények és híresebb filmek. Természetesen létrejöttek a háromdimenziós tartalmak tárolására szolgáló eszközök is, mint például a Blu-ray disc, amelynek kapacitása jóval meghaladja egy szabványos DVD kapacitását, így alkalmas az egyébként sokkal nagyobb helyfoglalású, háromdimenziós tartalmak tárolására.
A háromdimenziós megjelenítés talán legkomolyabb területe az egészségügy és az ipar. Amíg az egészségügyben a háromdimenziós megjelenítés segítségével csökkentik a valóságos beavatkozások kockázatát, addig az iparban növelik a munkavégzés hatékonyságát, illetve minimalizálják a valóságos körülmények között bekövetkező hiba kockázatát. Az egészségügyben és az iparban egyaránt fontos, hogy a felhasználók (ez esetben orvosok és mérnökök) minimalizálni tudják azt a kockázatot, amelyet a megtervezett beavatkozás, illetve a konstrukció virtuális próba nélküli megvalósítása jelentene. Fontos továbbá, hogy a távgyógyászatban (kihelyezett katonai sebészet) és a nagy távolságokra lévő kutató laboratóriumokban elhelyezett berendezéseket (VIRCA rendszer) ruházzuk fel a valóság illúziójával. Ezzel elérhetővé válik az esetleges hibák számának radikális csökkentése.
Kérdésként merülhet fel, hogy a háromdimenziós megjelenítés és vizualizálás, illetve ezek eszközei, mely kutatási és piaci területeken jelentenek új irányt a jövőbeli munkákhoz. Erre választ maga az alapjelenség adhat, ami egyértelművé teszi, hogy ez a technika az emberi látás teljes folyamatába illeszkedik, illetve azt új lehetőségekkel egészíti ki. A három dimenzióban megjelenített térbeli objektumok:
az ember számára könnyebben értelmezhetők,
részletgazdagabbak,
lehetőséget adnak a lényeg kiemelésére,
biztosítják a valós és az animált objektumok átmenettel történő, illetve átmenet nélküli kapcsolódását,
realisztikustól eltérő tulajdonságok hozzáadásával segítik az áttekinthetőséget,
fizikai értelemben vett pozícióváltás nélküli térbeli bolyongás érzését kelthetik,
IT (information technology) eszközök alkalmazásával lehetőséget nyújtanak a telemanipuláció valósághű megvalósítéséra,
a hatás tárolható, időben és térben bármikor reprodukálható.
Mindezek alapján a minőségi térhatást megvalósító eszközök hasznosak lehetnek:
a tudomány,
a kutatás,
az oktatás,
a gyógyítás
és a szórakoztatóipar
szinte minden területén. A rendszerek telekommunikációs támogatással alapját képezhetik a:
a 3D internetes fórumoknak,
a virtuálisan kibővített platformoknak,
a valósághű tervezőfelületeknek,
az otthoni szórakoztatásnak,
a rehabilitációnak,
az idősgondozásnak
és a biztonságtechnikai távfelügyeletet igénylő megoldásoknak.
Napjainkban a szemüveggel kiegészített sztereó megjelenítő technológiák jelentik a technikailag megfelelő, érzet szempontjából kielégítő és zavarmentes, gazdaságilag a legelérhetőbb, leginkább felhasználható, térhatású megjelenítés megoldásait, a háromdimenziós vizualizációt. Az ilyen módon három dimenzióban megjelenített térbeli objektumok a szemlélő számára könnyen értelmezhetők, részletgazdagok, lehetőséget adnak a lényeg kiemelésére, biztosítják a valós és az animált objektumok kapcsolódását, realisztikustól eltérő tulajdonságok felruházásával segítik az átláthatóságot, valamint támogatják a pozícióváltás nélküli térbeli bolyongás érzésének kialakulását. Ezek az eszközök hasznosak lehetnek a tudományos kutatás, az oktatás, a gyógyítás és a szórakoztatóipar számos területén. Alapját képezhetik 3D internetes fórumoknak, virtuálisan kibővített platformoknak, valósághű tervezőfelületeknek. Továbbá hasznosak lehetnek az otthoni szórakoztatás, a rehabilitáció, az idősgondozás, a biztonságtechnikai távfelügyeletet igénylő megoldások területén.
Az már történeti adatokkal bizonyított tény, hogy a háromdimenziós technológia és megjelenítési forma története régre vezethető vissza. Az évek folyamán a népszerűségében és elterjedtségében időbeni periodicitás tapasztalható. A sztereoszkópok legnagyobb népszerűségüket a viktoriánus korban érték el, amit azóta sem tudtak túlszárnyalni, és sajnos a hagyományos fotográfiának igazi konkurenciát sohasem tudtak jelenteni. Ennek ellenére bizakodásra adhat okot, hogy a korszerű eszközök kényelmi szolgáltatásaikkal nagyobb szeletet tudnak kihasítani, és jelentősebb teret tudnak meghódítani a megjelenítő eszközök piacából. Ma a háromdimenziós megjelenítés a mindennapokban is alkalmazott, széles körben használt eszköz lett. Csak remélhető, hogy ezek a tágabb értelemben vett, kiegészített valóságok valamint a virtuális környezetek az emberi kapcsolatok új dimenzióit nyithatják meg, így a jövőben is fontos momentumai lesznek a kutatásoknak és a fejlesztéseknek.
Röviden foglalja össze, hogy a térbeli megjelenítés hogyan értelmezhető az eredeti felületről érkező hullámfront, vagy a felületet helyettesítő másodlagos felületről érkező hullámfront rekonstruálása tekintetében?
A képgenerálási eljárások feladata, hogy a virtuális kamera nézőpontjából egy kétdimenziós képet alkosson a háromdimenziós térről azzal a céllal, hogy a két kétdimenziós kép, egy bonyolult agyi mechanizmus után a térbeliség élményévé szintetizálódjon. Mik ennek a folyamatnak a feltételei?
Értelmezze a grafikus eljárás műveleteit! Mit jelent a képelemek összeállítása, a modell transzformációja, a látótéren kívül eső térrészek elhagyása, a nézőponti transzformáció, a képtérre történő vetítés és a megjelenítés?
A három dimenzióban megjelenített térbeli objektumok a szemlélő számára könnyen értelmezhetők, részletgazdagok, lehetőséget adnak a lényeg kiemelésére, biztosítják a valós és az animált objektumok kapcsolódását, realisztikustól eltérő tulajdonságok felruházásával segítik az áttekinthetőséget, támogatják a pozícióváltás nélküli térbeli bolyongás érzésének kialakulását. Ismertesse meg ezeket a folyamatokat, és jellemezze őket!
Miért lehetnek hasznosak a háromdimenziós megjelenítés eszközei a tudományos kutatás, az oktatás, a gyógyítás és a szórakoztatóipar számos területén, valamint az otthoni szórakoztatás, a rehabilitáció, az idősgondozás, a biztonságtechnikai távfelügyeletet igénylő megoldások területén?
Az ember – és az élővilág egyedei jelentős részének – látása úgynevezett binokuláris alapokon nyugszik, azaz a két szem által leképzett térrész síkbeli képeit az agy egy közös feldolgozási algoritmus segítségével együttesen értékeli, értelmezi. A legfontosabb momentum, hogy az adott objektumról a két érzékelő – adott esetben a két szem – eltérő térbeli pozíciója miatt, eltérő képeket regisztrál. Milyen olyan eseteket tud elképzelni, amikor valamilyen rendellenesség vagy nem teljes érzékelés miatt ezt a funkcióját az agy nem képes ellátni? Milyen hátrányokkal jár a térbeli látás hiánya a mindennapi életben?
A kép nélküli térbeli megjelenítés során általában hullámfront-rekonstrukciót valósítunk meg. Ennek tipikus példája a klasszikus hologram. Ennek készítése során olyan eszközt hozunk létre, amely az ábrázolandó, valóságos tárgy felületéről reflektálódó hullámfrontot állítja vissza. A tárgy egyszerű szemlélése esetén annak felületéről – a tulajdonságait hordozó –, reflektálódó hullámfrontot engedjük a szemeinkbe, ezáltal az agy képes a térbeliség érzésének létrehozására. Milyen feltételek teljesülése szükséges a klasszikus hologram létrejöttéhez és a rekonstrukciójához? A klasszikus holografikus megjelenítés rendkívül látványos, azonban elterjedése korlátozott. Mi ennek az oka?
Volumetrikus típusú térbeli megjelenítés esetén a megjelenítők 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. Ismertesse, hogy melyek azok a feltételek, amelyek teljesülése nélkül nem jön létre a jelenség?
Az autosztereo megjelenítők legfőbb jellemzője, hogy speciális segédeszköz, például szemüveg használata nélkül képesek a térbeliség érzésének kialakítására. Itt is az ismert alapgondolatot alkalmazzák, miszerint a jobb illetve bal szemekbe más és más képet juttatnak. Ezt úgy valósítják meg, hogy különböző optikai eszközöket, elemeket helyeznek közvetlenül a képi információt hordozó ernyő elé. Melyek ezek a speciális eszközök, hogyan jellemezhetők optikai szempontból, a paramétereik milyen hatással lehetnek a térbeliség látványára? Az autosztereo megjelenítők két legismertebb változata a lentikuláris és a parallax sztereo-kijelző. A lentikuláris változatot a szakirodalomban mikrolencsés rendszernek is nevezik, mert egy képpontonként vezérelhető elektronikus kijelző előtt azonos gyújtótávolságú mikrolencsékből összeállított optikai egység helyezkedik el. Mutassa be a sugármenetet!
Autosztereo megjelenítők alkalmazásakor hibás szemlélési távolság illetve pozíció esetén az egymáshoz tartozó képrészek átfedése miatt zavaros képek keletkezhetnek. Magyarázza meg, mit jelent az ortoszkopikus és a pszeudoszkopikus látvány!
Az anaglif eljárás alkalmazása esetén az egymásra nyomtatott két egyszínű kép jól elkülöníthető spektrummal rendelkezik, és a szemlélő a látványt a kép színeinek megfelelő színű szemüvegen keresztül vizsgálja. Magyarázza meg, hogy ez miként eredményezheti a térbeliség látványának kialakulását! Színszétválasztásos multiplex módszer esetén az egymásra vetített két színes képet eltérő monokromatikus összetevőkből állítjuk elő, és azokat a nekik megfelelő szűrőkön keresztül szétválasztva juttatjuk a jobb és a bal szembe, így színhelyes térhatást érhetünk el. Magyarázza meg, hogy ezt hogyan használhatjuk ki! Melyek a módszer elterjedésének korlátai?
A shutter technológia egy időosztásos módszer, amely a képek szétválasztását már közvetlenül, a vetített kép generálásakor megoldja. Magyarázza el a térbeliség kialakulását e technológia alkalmazása esetén!
[15.1.] Többnézetű videó megjelenítés és kódolás. Híradástechnika. 2005/9.
[15.2.] Practical Holography. XII. SPIE. 1998.
[15.3.] Selected Papers on Fundamental Techniques in Holography. Milestone Series MS171. SPIE. 2001.
[15.4.] The Art and Science of Holography. Press Monograph SPIE. 2004.
[15.5.] Basics of Interferometry. Academic Press. 2006.
[15.6.] Optical Interferometry. Academic Press. 2003.
[15.7.] Basics of Holography. Cambridge University Press. 2002.
[15.8.] Optical Holography. Cambridge University Press. 1996.
[15.9.] Holographic Visions: A history of New Science. Science and Computing Series. Oxford University Press. 2006.
[15.10.] The Complete Book of Holograms: How They Work and How to Make Them. John Wiley & Sons. 1987.
[15.11.] Practical Holography. Taylor & Francis. 2003.
[15.12.] Selected Papers on Interferometry. Milestone Series MS28. SPIE. 1991.
[15.13.] Modern optika mérnököknek és kutatóknak. Műszaki Könyvkiadó. Budapest . 1982.
[15.14.] Panem. Budapest. 1997.
[15.15.] MK. Budapest. 1980.
[15.16.] Sztereomegjelenítés. Természet Világa. 2010.
[15.17.] 3D – álom vagy valóság. HTE. 2009.
[15.18.] Modern Optics. J. Wiley & Sons Inc.. 1990.
[15.19.] Fizika Laboratóriumi Gyakorlatok. Tankönyvkiadó. Budapest . 1976.