ПРАВИЛЬНО ПОНЯТЬ РАБОТУ КАЖДОГО ВИДА ТРЕХМЕРНЫХ ДИСПЛЕЕВ МОЖНО ТОЛЬКО ПУТЕМ ВВЕДЕНИЯ ОБЩЕЙ ДЛЯ НИХ ФИЗИЧЕСКОЙ КЛАССИФИКАЦИИ
Физическую классификацию трехмерных дисплеев проведем, применяя два фундаментальных физических критерия:
- характер представления объектов отображаемой сцены в выходном световом потоке дисплея,
- размерность физического пространства рабочей среды дисплея.
Исходя из базовых свойств объемного зрения человека (см. раздел "3Д дисплей и объемное зрение человека"), существуют только два варианта представления объектов отображаемой сцены, которые при их восприятии зрением человека создают в его сознании адекватный трехмерный образ сцены. Таковыми являются объектное представление и естественно-дифракционное (спектрально-угловое) представление. В первом случае хрусталик глаза действует как объектив, перенося "готовое" изображение сцены из физического пространства рабочей среды дисплея на сетчатку глаза (при необходимости осуществляя преобразование объектного объемного изображения в объектное "плоское"). Во втором случае хрусталик каждого глаза действует как анализатор по углу дифракции (спектрально- угловой анализатор), проводя преобразование Френеля (Фурье) над предъявляемым зрению дифракционным визуальным образом сцены, превращая его в объектное "плоское" представление - изображение на сетчатке.
Размерность физического пространства рабочей среды дисплея может иметь только три возможных значения: однокоординатное, двухкоординатное и трехкоординатное пространство, чему соответствуют одномерная, двумерная и трехмерная рабочая среда.
Нулевую размерность имеет точка физического пространства, построить в пределах которой полноценную рабочую среду информационного трехмерного дисплея не представляется возможным. Четырехмерного физического пространства в приближении ньютоновской теории тяготения не существует, и время рассматривается как информационная степень свободы, не связанная какими-либо зависимостями с пространственными координатами, что соответствует нерелятивистскому случаю (когда взаимозависимость между пространственными и временными степенями свободы, описываемая уравнениями Лоренца, отсутствует). Если чья-либо фантазия нарисует релятивистский трехмерный дисплей с римановым пространством рабочей среды, то у автора нет возражений, однако правильно использовать такой дисплей можно будет только в соответствующем релятивистском случае (со скоростью движения наблюдателя относительно трехмерного дисплея порядка скорости света), определяемом теорией относительности Эйнштейна и теорией пространства Римана, но такой экзотический случай полета наблюдателей в межпланетном пространстве рассматривать не будем (это пока скорее сюжет для научно-фантастического романа).
Далее будет показано, что искомое естественно-дифракционное представление математически описывается с позиций физики дифракционным интегралом Френеля-Кирхгофа от функции F, описывающей объектное распределение амплитуды света, т.е. распределение амплитуды света в объектах отображаемой сцены (поэтому назовем F объектной функцией для краткости), а с позиций теории информации - интегральной сверткой объектной функции F с пространственно-импульсным откликом слоя физического пространства, находящегося между рабочей средой и наблюдателем (с откликом-действием пространства на световой поток от точечного источника). Оба описания необходимы для достаточного понимания основ работы трехмерных дисплеев (для выявления фундаментальных "кирпичиков" в оптических схемах любых разработок данных дисплеев).
Следующим шагом классификации будет рассмотрение 6 получившихся подклассов (как комбинации двух классов, различающихся представлением образа, и трех классов, различающихся размерностью) с сопоставлением свойств подклассов со базовыми параметрами трех (сложившихся исторически) видов трехмерных дисплеев - стереоскопических, трехкоординатных (volumetric) и голографических.
|