حاجز التباين

كلما اقترب حاجز اختلاف المنظر من البكسلات، اتسعت زاوية الفصل بين الصورتين اليمنى واليسرى. في العرض المجسم، يجب أن تتقاطع الصورتان اليمنى واليسرى مع العينين، مما يعني أن المسافة بينهما يجب ألا تتجاوز بضع درجات. ويمكن اشتقاق المسافة بين البكسل وحاجز اختلاف المنظر (d) في هذه الحالة كما يلي.

من قانون سنيل:${\displaystyle n\sin x=\sin y}$

للزوايا الصغيرة:${\displaystyle \sin y\approx {\frac {e}{2r}}}$و${\displaystyle \sin x\approx {\frac {p}{2d}}\,.}$

لذلك:${\displaystyle d={\frac {rnp}{e}}\,.}$

بالنسبة لشاشة عرض مجسمة تلقائية نموذجية ذات مسافة بكسل تبلغ 65 ميكرومتر، ومسافة فصل بين العينين تبلغ 63 ملم، ومسافة مشاهدة تبلغ 30  سم، ومعامل انكسار يبلغ 1.52، فإن المسافة بين البكسل والحاجز يجب أن تكون حوالي 470 ميكرومتر.

يُفضّل أن تكون المسافة بين نقاط حاجز التباين ضعف المسافة بين نقاط البكسل تقريبًا، ولكن التصميم الأمثل يكون أقل من ذلك بقليل. يُعوض هذا التغيير في المسافة بين نقاط الحاجز عن اختلاف زاوية رؤية حواف الشاشة عن زاوية رؤية مركزها، مما يُمكّن الصورتين اليمنى واليسرى من استهداف العينين بشكل مناسب من جميع زوايا الشاشة.

في نظام حاجز التباين لشاشة عرض عالية الدقة، يمكن محاكاة الأداء (السطوع والتشويش المتبادل) باستخدام نظرية حيود فرينل. ^{[ 18 ]} من هذه المحاكاة، يمكن استنتاج ما يلي: إذا كان عرض الشق صغيرًا، فإن الضوء المار عبره ينحرف بشدة، مما يُسبب تشويشًا متبادلًا. كما ينخفض ​​سطوع الشاشة. أما إذا كان عرض الشق كبيرًا، فإن الضوء المار عبره لا ينحرف كثيرًا، ولكن الشقوق الأوسع تُسبب تشويشًا متبادلًا بسبب مسارات الأشعة الهندسية. لذلك، يُعاني التصميم من تشويش متبادل أكبر، ويزداد سطوع الشاشة. لذا، فإن أفضل عرض للشق يتحقق من خلال الموازنة بين التشويش المتبادل والسطوع.

لاحظ أنه يمكن أيضًا وضع حاجز اختلاف المنظر خلف وحدات البكسل في شاشة LCD. في هذه الحالة، يمر الضوء من شق عبر بكسل الصورة الأيسر في الاتجاه الأيسر، والعكس صحيح. ينتج عن ذلك نفس التأثير الأساسي لحاجز اختلاف المنظر الأمامي.

في نظام حاجز اختلاف المنظر، ترى العين اليسرى نصف عدد البكسلات فقط (أي بكسلات الصورة اليسرى)، وينطبق الأمر نفسه على العين اليمنى. ونتيجةً لذلك، تنخفض دقة العرض، ولذا قد يكون من المفيد تصميم حاجز اختلاف منظر يُمكن تفعيله عند الحاجة إلى عرض ثلاثي الأبعاد، أو تعطيله عند الحاجة إلى صورة ثنائية الأبعاد. إحدى طرق تفعيل حاجز اختلاف المنظر وتعطيله هي تصنيعه من مادة بلورية سائلة، حيث يُمكن إنشاء حاجز اختلاف المنظر بطريقة مشابهة لتكوين الصورة في شاشة العرض البلورية السائلة. ^{[ 19 ]}

توفر تقنية تعدد الإرسال الزمني وسيلة لزيادة دقة نظام حاجز اختلاف المنظر. ^{[ 20 ]} في التصميم الموضح، تستطيع كل عين رؤية الدقة الكاملة للوحة.

يتطلب التصميم شاشة عرض يمكنها التبديل بسرعة كافية لتجنب وميض الصورة أثناء تبديل الصور في كل إطار.

في نظام حاجز اختلاف المنظر القياسي، يجب على المشاهد أن يتخذ موقعًا مناسبًا بحيث يرى بعينيه اليسرى واليمنى المشهدين على التوالي. أما في "نظام ثلاثي الأبعاد مُتتبَّع"، فيمكن زيادة حرية الرؤية بشكل كبير من خلال تتبع موقع المستخدم وضبط حاجز اختلاف المنظر بحيث تُوجَّه المشاهدان اليمنى واليسرى دائمًا إلى عيني المستخدم بشكل صحيح. ويمكن تحديد زاوية رؤية المستخدم باستخدام كاميرا أمامية مثبتة أعلى الشاشة وبرنامج معالجة صور قادر على تحديد موقع وجه المستخدم. ويمكن ضبط زاوية عرض المشاهدين اليمنى واليسرى عن طريق تحريك حاجز اختلاف المنظر ميكانيكيًا أو إلكترونيًا بالنسبة للبكسلات. ^{[ 21 ] [ 22 ] [ 23 ]}

تتضمن إحدى التقنيات المستخدمة لتحديد مستوى التداخل من شاشة ثلاثية الأبعاد قياس النسبة المئوية للضوء الذي ينحرف من زاوية رؤية إلى أخرى. ^{[ 18 ]}

قد تصل نسبة التداخل في نظام ثلاثي الأبعاد نموذجي قائم على حاجز اختلاف المنظر عند أفضل وضع للعين إلى 3%. وخلصت نتائج الاختبارات الذاتية ^{[ 25 ]} التي أُجريت لتحديد جودة الصور ثلاثية الأبعاد إلى أنه للحصول على جودة ثلاثية الأبعاد عالية، يجب ألا تتجاوز نسبة التداخل 1 إلى 2%.

يُعدّ الانعراج سببًا رئيسيًا للتداخل. ^{[ 18 ]} وقد وُجد أن المحاكاة النظرية للانعراج تُقدّم تنبؤًا جيدًا لقياسات التداخل التجريبية في أنظمة حاجز التزيح المستحلب. وتتوقع هذه المحاكاة أن مقدار التداخل الناتج عن حاجز التزيح يعتمد بشكل كبير على حدة حواف الشقوق. فعلى سبيل المثال، إذا تحوّلت نفاذية الحاجز من معتمة إلى شفافة بشكل حاد عند انتقاله من الحاجز إلى الشق، فإن ذلك يُنتج نمط انعراج واسعًا، وبالتالي تداخلًا أكبر. أما إذا كان الانتقال أكثر سلاسة، فلن ينتشر الانعراج على نطاق واسع، وسيقلّ التداخل. ويتوافق هذا التوقع مع النتائج التجريبية لحاجز ذي حواف ناعمة نسبيًا (بمسافة بينية تبلغ 182 ميكرومترًا، وعرض شق يبلغ 48 ميكرومترًا، وانتقال بين العتامة والنفاذية على مساحة تبلغ حوالي 3 ميكرومترات). يُظهر الحاجز ذو الحواف الناعمة قليلاً تداخلاً بنسبة 2.3%، وهي نسبة أقل قليلاً من التداخل الناتج عن حاجز ذي حواف أكثر صلابة، والذي بلغ حوالي 2.7%. وتشير محاكاة الحيود أيضاً إلى أنه في حال انخفاض نفاذية حواف شق حاجز التزيح على امتداد 10 ميكرومترات، فإن التداخل قد يصل إلى 0.1. وتُعد معالجة الصور إجراءً بديلاً لمواجهة التداخل. يوضح الشكل المبدأ الكامن وراء تصحيح التداخل. ^{[ 26 ]}

توجد ثلاثة أنواع رئيسية من شاشات العرض المجسمة التلقائية المزودة بحاجز اختلاف المنظر:

• نماذج تجريبية مبكرة قامت ببساطة بوضع سلسلة من الشقوق الدقيقة على شاشة LCD عادية لمعرفة ما إذا كان لديها أي إمكانات.
  • الإيجابيات
    • سهل التركيب
  • السلبيات
    • أدنى جودة للصورة
• تتميز أولى شاشات "حاجز التباين" المتطورة بالكامل بوجود شقوق دقيقة كأحد المكونات البصرية فوق وحدات البكسل. وهذا يحجب كل صورة عن إحدى العينين ويعرضها للأخرى.
  • الإيجابيات
    • أرخص للإنتاج بكميات كبيرة
  • السلبيات
    • أقل كفاءة مع الإضاءة الخلفية ،
    • يحتاج إلى ضعف كمية الإضاءة الخلفية التي تحتاجها الشاشات العادية
    • زوايا رؤية ضيقة
• لا تحتوي أحدث الشاشات وأكثرها ملاءمة، في منتجات مثل نينتندو 3DS و HTC Evo 3D و LG Optimus 3D ، على حاجز التباين البصري أمام البكسلات، بل خلفها وأمام الإضاءة الخلفية . وبالتالي، تتعرض مصفوفة شاشة LCD بأكملها للعينين، ولكن من منظور كل عين، تكون صورة واحدة فقط من الصور المتداخلة مضاءة من الخلف. ويؤدي الوهج الناتج عن أعمدة البكسلات المضاءة إلى جعل الأعمدة المجاورة غير المضاءة أقل وضوحًا.
  • الإيجابيات
    • صورة واضحة
    • أكبر زاوية رؤية
  • السلبيات
    • أكثر تكلفة للإنتاج بكميات كبيرة
    • يستهلك إضاءة خلفية أكثر بنسبة 20-25% من الشاشات العادية