3Д (англ. 3D) - кратчайшее обозначение всей сферы трехмерного (объемного) отображения в общем виде, включая стереоскопическое отображение как частный случай.
   3Д ОТОБРАЖЕНИЕ (ТРЕХМЕРНОЕ отображение, ОБЪЕМНОЕ отображение) (англ. 3D imaging, three-dimensional imaging, volume imaging) - предъявление (зрению человека) такого визуального образа некоторой исходной сцены, характеризующейся трехкоодинатным (х, y, z) пространственным расположением объектов, из которого зрение способно однозначно выделить информацию о глубине (о значении продольной координаты z) расположения объектов или их элементов.
   Следует различать характер отображения сцены (определяемый передаточной функцией трехмерного дисплея) и характер восприятия результата отображения зрением человека (определяемый передаточной функцией трехмерного зрения человека). Передаточная функция трехмерного (объемного) зрения человека в своей основе определяется бинокулярным зрением, и поэтому в этом смысле неизменна. Передаточная функция трехмерного дисплея может быть различной, поскольку сколькими принципиальными видами можно представить информацию о глубине (чтобы эту информацию могло извлечь или проанализировать) зрение человека, столько видов трехмерных дисплеев можно в принципе (но не обязательно на практике) построить. Для ответа на вопрос, в скольких таковых видах можно представить информацию о третьей координате z (о глубине) расположения точки, следует обратиться к физическим свойствам пространства и к свойствам самого зрения человека.
   3Д ВИЗУАЛИЗАЦИЯ (ТРЕХМЕРНАЯ визуализация) (англ. 3D VISUALIZATION, three-dimensional VISUALIZATION) - частный случай объемного отображения, при котором роль исходной трехкоординатной сцены выполняет трехкоодинатный (х, y, z) пространственный ансамбль сигналов меньшей размерности, организованный с целью получения визуальной наглядности информации об этих сигналах, либо исходная сцена представлена излучением в невидимой глазу человека части спектра.
   Термин ТРЕХМЕРНАЯ ВИЗУАЛИЗАЦИЯ несет дополнительный смысловой оттенок (по сравнению с термином ТРЕХМЕРНОЕ ОТОБРАЖЕНИЕ), в частности, в смысле подчеркивания наличия преобразования размерности отображаемой информации, т.е. здесь трехмерная совокупность специально для целей отображения формируется из сигналов меньшей размерности. Например, такая ситуация имеет место при наблюдении пространственных графиков сигналов-выборок функций, наглядных в пространственном представлении функций (например, функции корреляции), также при наблюдении в пространственой форме атмосферных явлений, морского волнения, газодинамических потоков по сигналам множества датчиков.
   Термин ВИЗУАЛИЗАЦИЯ употребляется также для обозначения факта преобразования физической природы сигналов перед их наблюдением, например, говорят о ВИЗУАЛИЗАЦИИ фазового контраста, когда посредством некоторой фильтрации преобразуют невидимое глазу человека фазовое распределение в световом потоке в видимое амплитудное распределение (измененение интенсивности света). Тогда термин ТРЕХМЕРНАЯ ВИЗУАЛИЗАЦИЯ может быть применен, например, к ситуации с трехмерным отображением невидимой глазу трехмерной сцены (природа ночью) за счет применения прибора ночного видения, снабженного трехмерным дисплеем на выходе.
   Образно говоря, визуализация есть получение видимого глазу человека визуального образа, представляющего объекты, которые по своей физической природе невидимы глазу или вообще не предназначены для наблюдения (преобразование "скрытое-видимое"), а отображение есть перенос имеющегося изображения целостной сцены, изначально существующей именно в трехмерном виде (в природе или в синтезированном на компьютере варианте).
   ИНФОРМАЦИОННЫЙ ТРЕХМЕРНЫЙ ДИСПЛЕЙ (англ. INFORMATION THREE-DIMENSIONAL display) - устройство для трехмерного отображения сцены с предъявлением результата зрению человка с достаточно корректным воспроизведением информации о некоторой сцене. Критерием корректности служит совокупность стандартных требований, предъявляемых различными практическими задачами информативного трехмерного отображения (требования по разрешающей способности, быстродействию, цветопередаче, многоракурсности, панорамности трехмерного отображения, степени комфортности наблюдения). Если для какого-либо устройства трехмерного отображения указанные требования не удовлетворяются ни для одной из характерных задач информативного объемного отображения, то такое устройство нельзя считать информационным трехмерным дисплеем, а следует отнести к устройствам создания визуальных трехмерных эффектов (к визуальным аттракционам), которые способны выполнять лишь функции привлечения внимания, удивления зрителя, но не функцию сообщения достаточно содержательной информации.
   Везде в материалах настоящего физико-технического исследования под термином "трехмерный дисплей" подразумевается именно информационный трехмерный дисплей в указанном выше смысле (если иное не оговорено в тексте).
   Кроме того, под дисплеем по умолчанию будет пониматься электронный дисплей, т.е. оптоэлектронное устройство, которое в реальном времени преобразует входные информационные электрические сигналы в соответствующий оптический выходной пространственно-временной сигнал (визуальный образ). Поэтому, например, видеопроектор будет относиться к дисплеям, поскольку может работать с входными электронными аналоговыми или цифровыми сигналами, а кинопроекционный аппарат не является дисплеем в указанном смысле, поскольку работает с чисто оптической средой (кинопленкой).
   ТРЕХКООРДИНАТНЫЙ ОБЪЕКТНЫЙ ДИСПЛЕЙ (англ. VOLUMETRIC display) - дисплей с трехкоординатной динамической рабочей средой, в которой формируется трехкоординатное пространственное распределение интенсивности света, определяемое как объектное вследствие его геометрического подобия трехкоординатному пространственному распределению интенсивности света в объектах исходной трехмерной сцены (или вследствие геометрического подобия формируемого в среде распределения интенсивности света форме объектов виртуальной исходной трехмерной сцены, синтезированной на компьютере). Иначе говоря, каждая информационная точка (разрешимый элемент-отсчет либо сплошная область таких точек-отсчетов) исходной трехмерной сцены представлена одной соответствующей информационной точкой-отсчетом (далее - информационной точкой) объектного распределения интенсивности света в рабочей среде рассматриваемого дисплея таким образом, что величина каждой из трех пространственных координат (х₀, y₀, z₀) информационной точки внутри объема рабочей среды пропорциональна величине соответствующей пространственной координаты (X₀, Y₀, Z₀) информационной точки (или сплошной области информационных точек-отсчетов) исходной сцены.
   При этом каждым глазом наблюдателя воспринимается световое распределение во всем объеме рабочей среды, и зрением однозначно определяется дальность (координата z) расположения произвольного элемента точки напрямую по ее соответствующему расположению в указанном трехкоординатном объектном распределении интенсивности света (как при наблюдении объектов непосредственно исходной сцены).
   ТОД относится к физическому классу дисплеев с объектным световым распределением в трехкоординатной динамической рабочей среде.
  При наиболее коротком определении данный вид дисплеев можно обозначать просто как трехкоординатный дисплей, поскольку принципиальное наличие всех трех ненулевых пространственных координат для характеристики объема рабочей динамической среды обязательно только для данного вида дисплеев (это будет показано в разделе "Классификация трехмерных дисплеев").
   Применение определения "трехкоординатный" вместо англ. термина "volumetric" позволяет, прежде всего, избежать всех некорректно звучащих по-русски буквальных переводов указанного англ. термина (например, "вольюметрический" либо "объемно-метрический"), сохранив его исходный смысл - обязательное наличие объемной динамической рабочей среды, пространство которой характеризуется ненулевыми значениями всех трех пространственных координат. Но основной недостаток термина "volumetric" - слишком неопределенная (расплывчатая) характеристика вида дисплея и на английском языке, поскольку этим термином обозначают все дисплеи, для который понятие "объем" (volume) является основной характеристикой-метрикой (metric) без уточнения при этом, какие параметры дисплея характеризуются - параметры физической (реальной) среды или параметры формируемого виртуального образа. Термин "volumetric" вносит слишком большую неопределенность из-за его архаичности - он возник около 100 лет назад, когда предложения по трехмерному (объемному) отображения не были столь разнообразны, как в настоящее время (тогда еще не была изобретена голография). И за рубежом поэтому встречаются попытки применить термин "volumetric" даже к голографическим дисплеям, считая наличие объемного голографического образа основанием для наличия здесь "объемной метрики", т.е. при таком подходе к определениям вообще ликвидирована отличительная информация в сообщении о виде трехмерного дисплея. А современный термин "трехкоординатный" неразрывно связан с понятием физического пространства (координату можно измерить линейкой) и менее всего склоняет к его применению для характеристики виртуальных (создаваемых в сознании человека) трехмерных образов (к которым невозможно "приложить" измерительную линейку). Поэтому именно термин "трехкоординатный" (аналогично - "двухкоординатный", "однокоординатный") естественно связать с физически измеряемыми параметрами размерности, что ведет к предпочтительности его употребления (как на русском, так и на английском языках) по отношению к характеристике размерности физического пространства рабочей среды дисплея.
   В то же время современный термин "трехмерный" используется во все мире достаточно правомерно для характеристики любого свойства дисплея, ведущего к формированию трехмерного изображения (независимо от принципа действия дисплея), т.е. термин "трехмерный" является наиболее широким современным понятием, используемым для характеристики количества информационных степеней свободы как в реальных, так и виртуальных образах, поэтому термин "трехмерный" (аналогично - "двумерный", "одномерный") будет использоваться в настоящем физико-техническом исследовании для характеристики пространственной размерности в наиболее широком смысле.
   ГОЛОГРАФИЧЕСКИЙ ДИСПЛЕЙ (англ. HOLOGRAPHIC display) - дисплей, в одно-, двух- или трехкоординатной рабочей динамической среде которого информация о каждой точке (разрешимом элементе или отсчете) отображаемой трехмерной сцены записана в виде копии (реплики) элементарной интерференционной картины, несущая частота полос которой соответствует угловому расположению точки, кривизна и локальная частота полос - дальности расположения точки, а видность полос - яркости точки, а суперпозиция указанных элементарных интереференционных картин (зонных картин или зонных "пластинок" Френеля) представляет все точки отображаемой сцены.
   Указанная интерференционная картина обязательно динамична: ее параметры (структура и видность интерференционных полос) имеют возможность меняться для отслеживания изменения оптических свойств отображаемой трехмерной сцены. Копия (реплика) интерференционной картины представлена в динамической рабочей среде изменениями ее коэффициента пропускания и/или показателя преломления. Считывание указанной динамической интерференционной записи (восстановление динамической голограммы, зарегистрированной в рабочей среде) осуществляется освещением рабочей среды световым пучком с волновым фронтом (эквифазной поверхностью волны) заданного профиля (проще всего - с плоским волновым фронтом), в результате дифракции которого на неоднородностях коэффициента пропускания и/или показателя преломления среды образуется совокупность сферических волн, угол наклона волнового фронта каждой из которых задает угловое расположение соответствующей информационной точки наблюдаемой сцены, радиус кривизны волнового фронта задает дальность расположения этой информационной точки, а вещественная амплитуда (интенсивность) сферической волны задает яркость той же информационной точки.
  Левый и правый глаза наблюдателя воспринимают один и тот же волновой фронт под разными углами, что ведет к разным пространственным позициям информационной точки, соответствующей данной сферической волне, на сетчатках двух глаз, что позволяет зрительно определить дальность расположения точки (координату Z) в отображаемой сцене.
   ГД относится к физическому классу дисплеев с динамическим естественно-дифракционным (спектрально-угловым) представлением объектов отображаемой сцены в одно-, двух- или трехкоординатной рабочей среде. Данный физический класс дисплеев является более широким определением, чем голографический дисплей, поскольку голографический дисплей основан исключительно на интерференционной записи (регистрации) естественно-дифракционного оптического образа, но в целом в указанном физическом классе теоретически отсутствует принципиального ограничение на физическую формую реализации полной записи волны записи (хотя пока, кроме голографического метода, не предложено альтернативных методов регистрации в оптической среде полной информации о волне).
   Очень важно для корректной идентификации истинных свойств изображения (во избежание путаницы) различать истинный в вышеуказанном классическом смысле голографический дисплей (с динамической голограммой, несущей в своих параметрах основную информацию о оптических свойствах отображаемой сцены) и любой другой трехмерный дисплей, содержащий голографические оптические элементы (ГОЭ). Главное отличие последних дисплеев от голографических в классическом определении состоит в том, что ГОЭ не несет в своих параметрах информацию о параметрах сцены, а выполняет роль статического или коммутируемого (переключаемого) оптического элемента (дифракционной решетки, фокусирующего элемента и т.д.), и поэтому выходное изображение дисплея с ГОЭ не является в общем случае голографическим образом отображаемой трехмерной сцены (не характеризуется уникальными свойствами голографического образа сцены - воспроизведением практически непрерывной пространственной совокупности примыкающих друг к другу соседних ракурсов сцены, зарегистрированных как единое целое в голограмме). Поэтому неправомерным является применение определения "голографический" к дисплеям, в которых присутствуют ГОЭ, просто заменяющих известные оптические элементы (призмы, линзы) или их комбинации. Также неправомерным является применение термина "голографический", например, к стереоскопическим дисплеям, в которых применяются оптические элементы (статические или коммутируемые), основанные на принципе дифракции (дифракционные решетки), например, с целью получения совокупности разных направлений распространения информационного светового (т.е. с целью пространственного мультиплексирования ракурсов изображения для реализации многоракурсного изображения). Следует еще раз подчеркнуть, что в истинном голографическом дисплее обязательно присутствуют этапы формирования и восстановления динамической интерференционной информационной записи, в параметрах которой содержится основная информация об отображаемой трехмерной сцене.
   СТЕРЕОСКОПИЧЕСКИЙ ДИСПЛЕЙ (англ. STEREOSCOPIC display) - дисплей, в двухкоординатной динамической рабочей среде которого отображаемая (исходная) трехмерная сцена представлена парами своих двухкоординатных проекций, соответствующих парам различающихся между собой углов обзора сцены (парам разных ракурсов сцены), при этом первая и вторая проекция (первый и второй ракурсы) в каждой паре предназначена для восприятия соответственно левым и правым глазами наблюдателя.
   СД относится к физическому классу дисплеев с объектным представлением отображаемой сцены в двухкоординатной динамической рабочей среде.