!Шестизмерен свят в дисплея

Текст: Анна Маринова.

Триизмерните и четириизмерните изображения около нас вече отдавна не са лукс, нито кой знае какво технологично чудо. Двуизмерните пък са направо ретро и понякога ни се струват доста скучни на фона на техните 3D и 4D събратя. Но какво ще кажете за идеята за 6D изображения? Шестизмерните образи досега бяха само смела мечта и мнозина от нас дори не смееха да допуснат, че са възможни. Практиката обаче показва точно обратното те не само, че могат да бъдат постигнати на практика, но и генерирането им се оказва не толкова трудна задача, колкото се смяташе досега. Доказателство за това е работата на група учени, които вече дори са на път да създадат пълноценен шестизмерен дисплей.

Шестото измерение
Зад проекта за разработката на шестизмерен екран стоят учени от Масачузетския технологичен институт (MIT) и специалисти от института по информатика Макс Планк (MPI Informatik). Начело на програмата пък е професорът от MIT Рамеш Раскар (Ramesh Raskar), който е и сътрудник към изследователската лаборатория Mitsubishi Electric (MERL). Лабораторията е и една от институциите, предоставила частично финансиране на проекта, наречен Passive 6D Reflectance Field Displays «Пасивни шестизмерни отражателни дисплеи».
В основата на програмата стои разработката на дисплеи, които да реагират на промени във външното осветление и на местоположението и посоката на движение на наблюдателя. Точно в това се състои и разликата между шестизмерните и традиционните триизмерни екрани. Колкото и съвършени да са 3D дисплеите, изображението, което визуализират те, зависи само от това, което е записано в паметта на компютъра или от фиксирания образ върху пластмасата, когато става дума за холограма. В реалния свят обаче нещата не стоят така. Там телата променят своя вид, цвят, сянка в зависимост най-вече от светлината (а и от други фактори). Точно това цели и групата на Рамеш Раскар да създаде дисплей, който да визуализира обекти, способни да реагират на външни фактори така, както биха реагирали, ако се намираха в реалния свят.

Бутилка в рамка
Въпреки че учените все още са в началото на своята работа, те вече имат готов и доста впечатляващ прототип на шестизмерна фотография, която наскоро представиха пред света по време на конференцията SIGGRAPH (Special Interest Group on GRAPHics and Interactive Techniques). На пръв поглед тя представлява обикновена снимка на бутилка с тъмно вино. С тази разлика, че изображението реагира на всяка промяна в силата и посоката на външното осветление. Например ако бъде осветена от задната си страна с лампа, която се движи, бутилката и даже нейната сянка се променят. На уеб страницата на проекта - http://www.mpi-inf.mpg.de/resources/prfdisplays, може да бъде видяно кратко видео, на което е демонстрирано как се мени цветът и сянката на същата бутилка, когато снимката е изложена на дневна светлина.
Най-парадоксалното е, че уникалният шестизмерен ефект е постигнат без абсолютно никаква електроника. Тайната се състои в това, че от обратната страна на снимката е поставен набор от миниатюрни лещи и матрица, които заедно образуват т.нар. екран на селективната прозрачност. Точно той прави така, че цветът и отражението на бутилката да се променят в съответствие с движението на Слънцето (при естествена светлина) или лампата, поставена зад снимката. Ефектът е уникално изображение, максимално близко до реалността.

Тайната на лещите и шарките
Снимката с бутилката е типичен пример за устройство, генериращо шестизмерно изображение. Такова устройство, според Рамеш Раскар, би трябвало да бъде наричано Ultimate synthetic display. Той и екипът му разработили няколко подобни апарата. Всеки от тях се състои от няколко основни компонента набор от лещи, матрица-модулатор и разсейващ екран. Принципът на действие на устройството не е сложен. Миниатюрните лещи събират лъчите от идващото отзад осветление, а специалната матрица (модулаторът) отговаря за измененията, настъпващи при преминаващата светлина. Модулаторът представлява обикновена пластинка с прозрачни и непрозрачни участъци. Точно те оказват влияние върху навлизащата през лещите светлина, която се променя в зависимост от ъгъла на падане на лъчите.
Какъв точно ефект ще бъде закодиран в матрицата, зависи от нейния създател. Може например да се променя само сянката на обекта или да се изобразяват букви, цифри или геометрични фигури, преминаващи една в друга при движението на светлината. Подобен ефект демонстрира и един от опитните прототипи, конструирани от екипа на Раскар в Масачузетския технологичен институт. Той визуализира растящ и смаляващ се ромб, уголемяващ се квадрат и т.н. Въпросният прототип се състои от решетка с 49 лещи (7х7) и модулатор.
При всички прототипи изобретателите използвали съвсем малки квадратни лещи вместо лентикулярни. Причина за това решение е фактът, че квадратните лещи карат очите да виждат само необходимите пиксели в зависимост от положението на наблюдателя. Това означава, че при преместването на точката на зрение по хоризонтала и вертикала във всяко око попада само предназначеното за него изображение.

Бъдещето на 6D изображенията
Учените признават, че разработените досега прототипи на 6D дисплея са доста далеч от шестизмерния екран, за който те мечтаят и към който в крайна сметка се стремят. Основното предизвикателство пред тях е постигането на съвместимост на технологията с течнокристална матрица. Друга важна насока, върху която трябва да се съсредоточат учените, е понижаването на цената на едно 6D устройство. Като пример за евентуалната стойност на подобен апарат специалистите посочват част от разходите, направени от тях по време на разработките те трябвало да вложат по 30 щатски долара за всеки пиксел от изображение, което при това не може да се похвали с висока резолюция. А за създаването на образ с резолюция 100х100 пиксела, видими от 10 различни ъгъла, ще са необходими 100 милиона пиксела. Освен това хората на Раскар поясняват, че биха искали да поработят и върху възможността за подвижност на картината. Затова ще е необходимо да използват и видео, а не само фото изображение, върху каквото са се трудили досега.

Работещите по проекта смятат, че за да разрешат всички тези проблеми, ще са им необходими приблизително 10 години. Въпреки не много краткия срок, учените са на мнение, че възможността за постигане на шестизмерна анимация е съвсем реална и осъществима.