МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ИССЛЕДОВАНИЯ СТЕРЕОСКОПИЧЕСКОГО ЗРЕНИЯ С ПОМОЩЬЮ ЭЛЕКТРОННОГО ДИСПЛЕЯ
М.Касасбех
Государственный электротехнический университет “ЛЭТИ”
Санкт-Петербург, 197376, ул. Проф. Попова, 5, ГЭТУ, кафедра БМЭиОС, тел. 234-01-33
Появление высокопроизводительных ЭВМ и графических видеоконтроллеров для воспроизведения стереоскопических изображений типа ASUS V3800 Ultra Deluxe и ASUS V6800 GeForce создало предпосылки для разработки автоматизированного комплекса для исследования характеристик стереоскопического зрения. В основе указанных графических видеоконтроллеров используется принцип временного разделения изображений левого и правого каналов зрения с помощью специальных очков, затемнение линз которых осуществляется покадрово по сигналам персональной ЭВМ. Раздельное формирование и восприятие тестовых изображений левого и правого каналов, синтезированных с учетом пространственного параллакса создает эффект стереоскопического зрения. Применение персональной ЭВМ для оценки характеристик стереоскопического зрения обеспечивает преимущества, которыми не обладают известные системы для исследования стереоскопического зрения. Это касается автоматизации исследований, упрощения синтеза тестовых изображений, регистрации ответной реакции, обработки и анализа результатов исследований. Однако особенности формирования тестовых изображений на экране дисплея (дискретная структура растра, дискретность предъявления тестовых изображений во времени) и их восприятия (объект фиксации и плоскость фокусировки зрительного анализатора на тест-объектах находятся на поверхности экрана) требуют учета этих особенностей при разработке методик оценки характеристик стереоскопического зрения.
Острота стереоскопического зрения в норме составляет 10-30 угловых секунд для центрального поля зрения и возрастает до 2 угловых градусов на периферии. Границы латентного стереопсиса находятся в пределах горизонтальной диспарантности 10-30 угловых минут, а границы качественного стереопсиса - 30 - 6о угловых минут. Для периферического зрения эти границы увеличиваются. Следует также принимать во внимание то, что для обеспечения качественного стереоскопического зрения интервал предъявления стереопары должен быть в пределах 30 до 40 миллисекунд.
Проблемы разработки методик оценки перечисленных характеристик стереоскопического зрения связаны с тем, что для обеспечения высокой точности оценки необходимо увеличивать формат дискретного растра, т.е. уменьшать пространственную дискретность тестового изображения. Графические контроллеры V3800 Ultra Deluxe и ASUS V6800 GeForce обеспечивают формирование изображения в формате 1024х1024 элементов. Формат растра может быть увеличен и до 1600 элементов, однако при этом уменьшается частота кадров тестового изображения. При формате 800х600 элементов она составляет 160 Гц, а при формате 1600х1024 - 75 Гц. При частоте кадров 75 Гц частота предъявления элементов стереопары каждому каналу зрения составляет 37,5 Гц. Это приводит к ощутимым пульсациям яркости тестового изображения и ухудшению качества тестового изображения. Удовлетворительного качества стереоскопического изображения можно достичь при частоте кадров не менее 100 Гц. Формат изображения, воспроизводимого с такой частотой, не должен превышать 1024х1024 элементов. Снижение шага пространственно-угловой дискретизации тестового изображения достигается удалением экрана от наблюдателя и увеличением размера экрана. Расчеты показывают, что для обеспечения высокой точности оценки порогов стереопсиса необходимо использовать электронные дисплеи с размером экрана не менее 19 дюймов.
Известно, что стереоэффект усиливается при наблюдении за подвижными объектами. В этой связи, для оценки границ диспарантности целесообразно использовать подвижные тест-объекты, которые приближаются или удаляются от наблюдателя.
Предлагаемая методика использует тестовое изображение, состоящее из неподвижного объекта, предъявляемого в центре экрана для обоих каналов зрения, и тест-объектов, предъявляемых для каждого канала зрения раздельно, горизонтальная диспарантность которых плавно увеличивается с нуля до появления эффекта физиологической диплопии. При увеличении диспарантности испытуемый должен фиксировать моменты одиночного, глубинного и раздельного видения тест-объектов. Для исключения ошибок фиксации тестирование должно осуществляться раздельно для каждого типа тестового задания. Для усиления стереоэффекта целесообразно использовать цветовое кодирование: тест-объекты, разно удаленные по глубине должны быть окрашены в различные цвета.
В докладе обсуждаются алгоритм исследования характеристик стереоскопического зрения и результаты исследования, полученные с помощью разработанной системы.