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Diseño y Resolución
de Prácticas para el
Laboratorio de
Televisión 3D
Proyecto de Fin de Carrera
Mario Barrios de Haro
1

Introducción

2

Fundamentos de la Ciencia Visual

3

Aplicación de la Ciencia Visual a la 3DTV

4

Diseño y Resolución de Prácticas

5

Conclusiones
1

Introducción

2

Fundamentos de la Ciencia Visual

3

Aplicación de la Ciencia Visual a la 3DTV

4

Diseño y Resolución de Prácticas

5

Conclusiones
Introducción

Fundamentos de la
Ciencia Visual

Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de
Visual a 3DTV
Prácticas

Conclusiones

Etapas de Desarrollo y Tiempos
Desconocimiento de área  Estudio 3D
Introducción

Fundamentos de la
Ciencia Visual

Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de
Visual a 3DTV
Prácticas

Conclusiones

Etapas de Desarrollo y Tiempos
Desconocimiento de área  Estudio 3D
MINOLI, Daniel. 3D Television (3DTV) Technology,
Systems, and Deployment. Rolling Out the
Infrastructure for Next-Generation Entertainment.
Introducción

Fundamentos de la
Ciencia Visual

Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de
Visual a 3DTV
Prácticas

Conclusiones

Etapas de Desarrollo y Tiempos
Desconocimiento de área  Estudio 3D
Estudio Laboratorio
• Cámara de video JVC Everio GS-TD1 3D Full HD.
• Televisor PANASONIC Viera TX-P42VT20E.
• Sistema de gafas NVIDIA 3D VISION y monitor 3D.
Introducción

Fundamentos de la
Ciencia Visual

Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de
Visual a 3DTV
Prácticas

Conclusiones

Etapas de Desarrollo y Tiempos
Desconocimiento de área  Estudio 3D
Estudio Laboratorio
Desarrollo de Prácticas  3 Prácticas
Introducción

Fundamentos de la
Ciencia Visual

Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de
Visual a 3DTV
Prácticas

Conclusiones

Etapas de Desarrollo y Tiempos
Desconocimiento de área  Estudio 3D
Estudio Laboratorio
Desarrollo de Prácticas  3 Prácticas
Redacción de la Memoria
Introducción

Fundamentos de la
Ciencia Visual

Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de
Visual a 3DTV
Prácticas

Conclusiones

Etapas de Desarrollo y Tiempos

Tiempo efectivo: 8-9 meses aprox.
Introducción

Fundamentos de la
Ciencia Visual

Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de
Visual a 3DTV
Prácticas

Conclusiones

Marco Histórico y Estado del Arte
1893: W.Friese:
Estereoscopio

1929: E. Land
Lámina Polaroid

1952: “Bwana Devil”
1º film Polaroid

Época Anaglífica 2ºGM

1890
1915: 1º Film
Anaglífico
1970: Multiplexión
Horizontal
Época Polaroid

Época Polaroid

1960

1936: Polaroid
en film 3D

1990: IMAX
Shutter Glasses

2008: TV 3D
Al hogar

2010: 1º Film 3D
Bajo Demanda

Época de Mejoras Tecnológicas

1960: Multiplexión 1985: Cines IMAX 2003: Film Digital 3D
Vertical
Angulo Visión

2009: Avatar

2012
Introducción

Fundamentos de la
Ciencia Visual

Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de
Visual a 3DTV
Prácticas

Conclusiones

Marco Histórico y Estado del Arte
Estado del Arte

Proyectadas 3 Fases de Desarrollo:
Fase 1: Frame Compatible

(2011)

Fase 2a: Servicio Compatible

(2012)

Fase 2b: Frame Compatible Compatible

(+2013)
Introducción

Fundamentos de la
Ciencia Visual

Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de
Visual a 3DTV
Prácticas

Conclusiones

Marco Histórico y Estado del Arte
Estado del Arte
Fase 1: Frame Compatible (Feb-2011)

Display interpreta
contenido 3D
Introducción

Fundamentos de la
Ciencia Visual

Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de
Visual a 3DTV
Prácticas

Marco Histórico y Estado del Arte
Estado del Arte
Fase 2a: Servicio Compatible (Jun-2012)

Conclusiones
Introducción

Fundamentos de la
Ciencia Visual

Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de
Visual a 3DTV
Prácticas

Marco Histórico y Estado del Arte
Estado del Arte

Conclusiones
1

Introducción

2

Fundamentos de la Ciencia Visual

3

Aplicación de la Ciencia Visual a la 3DTV

4

Diseño y Resolución de Prácticas

5

Conclusiones
Introducción

Fundamentos de la
Ciencia Visual

Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de
Visual a 3DTV
Prácticas

Estereovisión
¿Qué es?

Estereopar:

Conclusiones
Introducción

Fundamentos de la
Ciencia Visual

Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de
Visual a 3DTV
Prácticas

Paralaje

Conclusiones
Introducción

Fundamentos de la
Ciencia Visual

Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de
Visual a 3DTV
Prácticas

Paralaje

Conclusiones
Introducción

Fundamentos de la
Ciencia Visual

Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de
Visual a 3DTV
Prácticas

Paralaje

Problema de la acomodación del ojo:

Conclusiones
1

Introducción

2

Fundamentos de la Ciencia Visual

3

Aplicación de la Ciencia Visual a la 3DTV

4

Diseño y Resolución de Prácticas

5

Conclusiones
Introducción

Fundamentos de la
Ciencia Visual

Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de
Visual a 3DTV
Prácticas

Tecnologías 3D disponibles:
Sistemas Anaglíficos
Sistemas Pasivos
Sistemas Activos
Sistemas Autoestereoscópicos

Conclusiones
Introducción

Fundamentos de la
Ciencia Visual

Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de
Visual a 3DTV
Prácticas

Conclusiones

Sistemas Anaglíficos
Fundamento: Imágenes I/D con filtros de color superpuestas
Introducción

Fundamentos de la
Ciencia Visual

Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de
Visual a 3DTV
Prácticas

Sistemas Anaglíficos

Técnicas de color:
Rojo-Cyan
Rojo-Azul
Rojo-Verde
Verde-Magenta

Conclusiones
Introducción

Fundamentos de la
Ciencia Visual

Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de
Visual a 3DTV
Prácticas

Sistemas Anaglíficos
Fantasmas

Problemas

Color
Distancias Focales

Conclusiones
Introducción

Fundamentos de la
Ciencia Visual

Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de
Visual a 3DTV
Prácticas

Sistemas Anaglíficos
Fantasmas

Problemas

Color
Distancias Focales

Conclusiones
Introducción

Fundamentos de la
Ciencia Visual

Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de
Visual a 3DTV
Prácticas

Conclusiones

Sistemas Pasivos

Fundamento:

Gafas sin electrónica con filtros polarizados

Ventajas:

Coste gafas
Nula fatiga ocular
Introducción

Fundamentos de la
Ciencia Visual

Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de
Visual a 3DTV
Prácticas

Conclusiones

Sistemas Activos

Fundamento:

Gafas con electrónica de oclusión temporal
Introducción

Fundamentos de la
Ciencia Visual

Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de
Visual a 3DTV
Prácticas

Sistemas Autoestereoscópicos

Fundamento:

Sin necesidad de gafas

Hay dos tipos:

Lentes Lenticulares
Barreras de Paralaje

Conclusiones
Introducción

Fundamentos de la
Ciencia Visual

Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de
Visual a 3DTV
Prácticas

Conclusiones

Sistemas Autoestereoscópicos

Lentes Lenticulares
Lenticular = forma de lenteja
Las lentes direccionan la luz a cada ojo
Problema del punto exacto
Introducción

Fundamentos de la
Ciencia Visual

Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de
Visual a 3DTV
Prácticas

Conclusiones

Sistemas Autoestereoscópicos

Barreras de Paralaje

Barrera = Rejilla de cristal líquido
1

Introducción

2

Fundamentos de la Ciencia Visual

3

Aplicación de la Ciencia Visual a la 3DTV

4

Diseño y Resolución de Prácticas

5

Conclusiones
Introducción

Fundamentos de la
Ciencia Visual

Aplicación de Ciencia
Visual a 3DTV

Diseño y Resolución
de Prácticas

Conclusiones

Estructura Global

Objetivos:

Declaración de intenciones

Trabajo Previo:

Lectura sobre temas de importancia

Trabajo Posterior:

Memoria a realizar tras la práctica

Desarrollo:

Cuerpo de la práctica
Introducción

Fundamentos de la
Ciencia Visual

Aplicación de Ciencia
Visual a 3DTV

Diseño y Resolución
de Prácticas

Conclusiones

Práctica 1

Objetivos:

Acercar al alumno a conceptos básicos de 3D

Trabajo Previo:

Lectura de conceptos básicos 3D

Trabajo Posterior:

Memoria de práctica + 2 tecnologías 3D

Desarrollo:

Pruebas de cámara en tiempo real
Paralaje a fondo
ZOOM 3D
Introducción

Fundamentos de la
Ciencia Visual

Práctica 1
Desarrollo:

Aplicación de Ciencia
Visual a 3DTV

Diseño y Resolución
de Prácticas

Conclusiones
Introducción

Fundamentos de la
Ciencia Visual

Aplicación de Ciencia
Visual a 3DTV

Diseño y Resolución
de Prácticas

Conclusiones

Práctica 2

Objetivos:

Conocer técnicas de compresión en 3DTV

Trabajo Previo:

Multiplexión espacial (estereogramas)
2D+Delta
Video+Depth
Frame Compatible – Servicio Compatible
Funciones MATLAB

Trabajo Posterior:

Memoria de práctica + futuras tecnologías

Desarrollo:

Código MATLAB de compresores
2 Vídeos de partida  1 Video Comprimido
Introducción

Fundamentos de la
Ciencia Visual

Práctica 2

Aplicación de Ciencia
Visual a 3DTV

Diseño y Resolución
de Prácticas

Conclusiones

Compresión por Columnas

Objetivo: Introducir dos fotogramas en el espacio de uno eliminando
columnas alternas
Funcion Principal: La MISMA para todos los compresores
clear all;
% Creamos los manejadores de video
%--------------------------------MANEJADOR_I = VideoReader('Flor_I.avi');
MANEJADOR_D = VideoReader('Flor_D.avi');
ESCRITOR = VideoWriter ('Resultado.avi');
numFrames = get(MANEJADOR_I, 'numberOfFrames');
% Se leen los frames del video
%----------------------------vidFrames_I = read(MANEJADOR_I, [1 numFrames]);
vidFrames_D = read(MANEJADOR_D, [1 numFrames]);

Sólo cambia la llamada
al compresor
Introducción

Fundamentos de la
Ciencia Visual

Práctica 2

Aplicación de Ciencia
Visual a 3DTV

Diseño y Resolución
de Prácticas

Compresión por Columnas

% Creamos una estructura de video. Los
frames se almacenan en el campo CDATA, de tamaño
Alto x Ancho x 3RGB x Numero de frames
%----------------------------------------------for k = 1 : numFrames
mov_I(k).cdata = vidFrames_I(:,:,:,k);
mov_I(k).colormap = [];
mov_D(k).cdata = vidFrames_D(:,:,:,k);
mov_D(k).colormap = [];
end
% Aplicamos a cada frame la compresion
requerida -------------------------------------for i = 1 : numFrames
FRAME_I = mov_I(i).cdata;
FRAME_D = mov_D(i).cdata;
stereo(i).cdata = Compresioncol
(FRAME_I, FRAME_D);
stereo(i).cdata =
uint8(stereo(i).cdata);
stereo(i).colormap = [];
end

Conclusiones

% Grabamos el archivo de video resultante
%---------------------------------------open (ESCRITOR);
writeVideo (ESCRITOR, stereo);
close (ESCRITOR);
% Mostramos las imágenes I y D comprimidas
%----------------------------------------hf = figure;
set(hf, 'position', [400 150
MANEJADOR_I.Width MANEJADOR_I.Height]);
for i=1:5
movie(hf, stereo, 1, MANEJADOR_I.FrameRate);
end
close all;
Introducción

Fundamentos de la
Ciencia Visual

Práctica 2

Aplicación de Ciencia
Visual a 3DTV

Diseño y Resolución
de Prácticas

Conclusiones

Compresión por Columnas

Compresor:
% Esta función toma frames por
separado de cada lado y los comprime por
columnas, unificando los resultados en un
nuevo frame llamado 'stereo'
%------------------------------------function stereo =
Compresioncol(FRAME_I, FRAME_D)
% FRAME
%Esta es la imagen
original. Cada pixel son 3 números RGB en
fila; hay el triple de columnas por tanto.
% Eliminar Columnas alternas
%-------------------------IMI = FRAME_I;
IMD = FRAME_D;
[nf,nc] = size (IMI);
ncc = ceil(nc/3);

stereo = [nf, ncc, 3];
k=1;
for ii=1:2:nc/3
for j=1:nf
stereo(j,k,1)=IMI(j,ii,1);
stereo(j,k,2)=IMI(j,ii,2);
stereo(j,k,3)=IMI(j,ii,3);
end
k=k+1;
end
for ii=2:2:nc/3
for j=1:nf
stereo(j,k,1)=IMD(j,ii,1);
stereo(j,k,2)=IMD(j,ii,2);
stereo(j,k,3)=IMD(j,ii,3);
end
k=k+1;
end
Introducción

Fundamentos de la
Ciencia Visual

Práctica 2

Aplicación de Ciencia
Visual a 3DTV

Diseño y Resolución
de Prácticas

Conclusiones

Compresión por Columnas

Flor_I.avi
Resultado.avi

Código
MATLAB
Flor_D.avi
Introducción

Fundamentos de la
Ciencia Visual

Práctica 2

Aplicación de Ciencia
Visual a 3DTV

Diseño y Resolución
de Prácticas

Conclusiones

Compresión por Filas

Objetivo: Introducir dos fotogramas en el espacio de uno eliminando
filas alternas
Compresor:
function stereo =
Compresionfilas(FRAME_I, FRAME_D)
% FRAME
%Esta es la
imagen original Cada pixel son 3 numeros
RGB en fila; hay el triple de columnas
por tanto.
%Eliminar filas alternas
[nf,nc] = size (FRAME_I);
nfc = ceil (nf/2);
stereo = [nfc , nc*2, 3]; %Crea
Matriz comprimida en filas
j=1;
for i=1:2:nf
for k=1:nc/3
stereo(j,k,1) = FRAME_I
(i,k,1);

stereo(j,k,2) = FRAME_I (i,k,2);
%Se copian los valores RGB
stereo(j,k,3) = FRAME_I (i,k,3);
end
j=j+1;
%alternas de la original
end
j=1;
for i=2:2:nf
for k=1:nc/3
stereo(j,k+nc/3,1) = FRAME_D
(i,k,1);
stereo(j,k+nc/3,2) = FRAME_D
(i,k,2);
%Se copian los valores RGB
stereo(j,k+nc/3,3) = FRAME_D
(i,k,3);
end
j=j+1;
%alternas de la original
end
Introducción

Fundamentos de la
Ciencia Visual

Práctica 2

Aplicación de Ciencia
Visual a 3DTV

Diseño y Resolución
de Prácticas

Conclusiones

Compresión por Filas

Flor_I.avi

Flor_D.avi

Código
MATLAB
Resultado.avi
Introducción

Fundamentos de la
Ciencia Visual

Práctica 2

Aplicación de Ciencia
Visual a 3DTV

Diseño y Resolución
de Prácticas

Conclusiones

Compresión por Quincunx

Objetivo: Introducir dos fotogramas en el espacio de uno eliminando
diagonales alternas
Compresor:
function stereomix = mixQX (FRAME_I, FRAME_D)
stereomix = FRAME_D;
[nf,nc] = size (FRAME_D);
% Superponemos un
imagen izquierda sobre
for i=1:2:nc/3
for j=1:2:nf
stereomix
stereomix
stereomix
end
end

mallado Quincunx de la
la derecha.

(j,i,1) = FRAME_I (j,i,1);
(j,i,2) = FRAME_I (j,i,2);
(j,i,3) = FRAME_I (j,i,3);

for i=2:2:nc/3
for j=2:2:nf
stereomix (j,i,1) = FRAME_I (j,i,1);
stereomix (j,i,2) = FRAME_I (j,i,2);
stereomix (j,i,3) = FRAME_I (j,i,3);
end
end
Introducción

Fundamentos de la
Ciencia Visual

Práctica 2

Aplicación de Ciencia
Visual a 3DTV

Diseño y Resolución
de Prácticas

Conclusiones

Compresión por Quincunx

Flor_I.avi
Resultado.avi

Código
MATLAB
Flor_D.avi
Superpuestas para valorar tasa binaria
Introducción

Fundamentos de la
Ciencia Visual

Práctica 2

Aplicación de Ciencia
Visual a 3DTV

Diseño y Resolución
de Prácticas

Conclusiones

Compresión por 2D + Delta

Objetivo: Introducir dos fotogramas en el espacio de uno, transmitiendo
el fotograma izquierdo y el fotograma Delta
Compresor
function stereo = CompresionDelta
(FRAME_I, FRAME_D)
% FRAME
%Esta es la imagen original
%Cada pixel son 3 numeros RGB en fila
%hay el triple de columnas por tanto.
DELTA = FRAME_D - FRAME_I;
[nf, nc] = size (FRAME_D);

for i=1:nf
for j=1:nc/3
stereo (i,j,1) = FRAME_I (i,j,1);
stereo (i,j,2) = FRAME_I (i,j,2);
stereo (i,j,3) = FRAME_I (i,j,3);
end
for j=1:nc/3
stereo (i,j+nc/3,1) = DELTA (i,j,1);
stereo (i,j+nc/3,2) = DELTA (i,j,2);
stereo (i,j+nc/3,3) = DELTA (i,j,3);
end
end
Introducción

Fundamentos de la
Ciencia Visual

Práctica 2

Aplicación de Ciencia
Visual a 3DTV

Diseño y Resolución
de Prácticas

Conclusiones

Compresión por 2D + Delta

Flor_I.avi

Flor_D.avi

Código
MATLAB
Resultado.avi
No hay compresión espacial
Introducción

Fundamentos de la
Ciencia Visual

Práctica 2
Conclusiones

Aplicación de Ciencia
Visual a 3DTV

Diseño y Resolución
de Prácticas

Conclusiones
Introducción

Fundamentos de la
Ciencia Visual

Aplicación de Ciencia
Visual a 3DTV

Diseño y Resolución
de Prácticas

Conclusiones

Práctica 3

Objetivos:

Experimentar modificaciones en entornos 3D

Trabajo Previo:

Tutorial Bryce 7.1
Paralaje
Sistemas Anaglíficos, Activos, Pasivos y
Autoestereoscópicos

Trabajo Posterior:

Memoria de práctica + Predicción de Futuro

Desarrollo:

Crear Entorno 3D
Anaglifo y estereograma autoestereoscópico
Modificaciones 3D
Introducción

Fundamentos de la
Ciencia Visual

Práctica 3

Aplicación de Ciencia
Visual a 3DTV

Diseño y Resolución
de Prácticas

Creación del Entorno 3D

Herramienta Bryce 7.1

Conclusiones
Introducción

Fundamentos de la
Ciencia Visual

Práctica 3

Aplicación de Ciencia
Visual a 3DTV

Diseño y Resolución
de Prácticas

Conclusiones

Creación del Entorno 3D

Obtención de Estereograma Autoestereoscópico
Dos capturas separadas

Imagen Derecha

Imagen Izquierda
Introducción

Fundamentos de la
Ciencia Visual

Práctica 3

Aplicación de Ciencia
Visual a 3DTV

Diseño y Resolución
de Prácticas

Conclusiones

Creación del Entorno 3D

Obtención de Estereograma Autoestereoscópico
clear all;
IMI = imread ('Imagen I.bmp');
IMD = imread ('Imagen D.bmp');
%Eliminar Columnas alternas
[nf,nc] = size (IMI);
ncc = ceil(nc/3);
IMmod = [nf , ncc, 3];
IMmod = IMD;
for i=1:2:nc/3
for j=1:nf
IMmod(j,i,1)=IMI(j,i,1);
IMmod(j,i,2)=IMI(j,i,2);
IMmod(j,i,3)=IMI(j,i,3);
end
end

%Representamos la imagen comprimida:
figure();
IMmod=uint8(IMmod);
image(IMmod);
imwrite (IMmod, 'Imagen Modificada.bmp');
Introducción

Fundamentos de la
Ciencia Visual

Práctica 3

Aplicación de Ciencia
Visual a 3DTV

Diseño y Resolución
de Prácticas

Creación del Entorno 3D

Obtención de Estereograma Autoestereoscópico

Código
MATLAB

Conclusiones
Introducción

Fundamentos de la
Ciencia Visual

Práctica 3

Aplicación de Ciencia
Visual a 3DTV

Diseño y Resolución
de Prácticas

Conclusiones

Creación del Entorno 3D

Obtención de Anaglifo:
%Funcion principal
clear all;
Izq = imread ('Imagen I.bmp');
Der = imread ('Imagen D.bmp');
[ROJO, AZUL] = Colores (Izq, Der);
Mallado_qx (ROJO, AZUL);
%Funcion que asigna una escala de rojos y
%azules a segun que imagen.
function [ROJO, AZUL] = Colores (Izq, Der);
ROJO = Der;
AZUL = Izq;
[nf, nc] = size (ROJO);
for i=1:nf
for j=1:nc/3
ROJO(i,j,1) = ROJO (i,j,1);
ROJO(i,j,2) = 0;
ROJO(i,j,3) = 0;
end
end

for i=1:nf
for j=1:nc/3
AZUL(i,j,1) = 0;
AZUL(i,j,2) = AZUL (i,j,2);
AZUL(i,j,3) = AZUL (i,j,3);
end
end
AZUL = uint8 (AZUL);
ROJO = uint8 (ROJO);
figure();
image (ROJO);
figure();
image (AZUL);

imwrite (ROJO, 'rojo.bmp');
imwrite (AZUL, 'azul.bmp');
Introducción

Fundamentos de la
Ciencia Visual

Práctica 3

Aplicación de Ciencia
Visual a 3DTV

Diseño y Resolución
de Prácticas

Creación del Entorno 3D

Obtención de Anaglifo:

Mallado_qx

Conclusiones
Introducción

Fundamentos de la
Ciencia Visual

Práctica 3

Aplicación de Ciencia
Visual a 3DTV

Diseño y Resolución
de Prácticas

Conclusiones

Creación del Entorno 3D

Modificaciones del Entorno 3D

Intercambio izquierda-derecha (side by side)
Introducción

Fundamentos de la
Ciencia Visual

Práctica 3

Aplicación de Ciencia
Visual a 3DTV

Diseño y Resolución
de Prácticas

Conclusiones

Creación del Entorno 3D

Modificaciones del Entorno 3D

Intercambio izquierda-derecha (side by side)
Mover objetos lejanos y cercanos: efecto en el paralaje
Introducción

Fundamentos de la
Ciencia Visual

Práctica 3

Aplicación de Ciencia
Visual a 3DTV

Diseño y Resolución
de Prácticas

Conclusiones

Creación del Entorno 3D

Modificaciones del Entorno 3D

Intercambio izquierda-derecha (side by side)
Mover objetos lejanos y cercanos: efecto en el paralaje
Imágenes demasiado dispares
Introducción

Fundamentos de la
Ciencia Visual

Práctica 3

Aplicación de Ciencia
Visual a 3DTV

Diseño y Resolución
de Prácticas

Conclusiones

Creación del Entorno 3D

Modificaciones del Entorno 3D

Intercambio izquierda-derecha (side by side)
Mover objetos lejanos y cercanos: efecto en el paralaje
Imágenes demasiado dispares
Acomodación del ojo
Introducción

Fundamentos de la
Ciencia Visual

Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de
Visual a 3DTV
Prácticas

Elección del Proyecto

Atracción por la temática
Aprendizaje desde cero
Libertad y creatividad

Conclusiones
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Diseño y Resolución de Prácticas para Laboratorio 3D

  • 1. Diseño y Resolución de Prácticas para el Laboratorio de Televisión 3D Proyecto de Fin de Carrera Mario Barrios de Haro
  • 2. 1 Introducción 2 Fundamentos de la Ciencia Visual 3 Aplicación de la Ciencia Visual a la 3DTV 4 Diseño y Resolución de Prácticas 5 Conclusiones
  • 3. 1 Introducción 2 Fundamentos de la Ciencia Visual 3 Aplicación de la Ciencia Visual a la 3DTV 4 Diseño y Resolución de Prácticas 5 Conclusiones
  • 4. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de Visual a 3DTV Prácticas Conclusiones Etapas de Desarrollo y Tiempos Desconocimiento de área  Estudio 3D
  • 5. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de Visual a 3DTV Prácticas Conclusiones Etapas de Desarrollo y Tiempos Desconocimiento de área  Estudio 3D MINOLI, Daniel. 3D Television (3DTV) Technology, Systems, and Deployment. Rolling Out the Infrastructure for Next-Generation Entertainment.
  • 6. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de Visual a 3DTV Prácticas Conclusiones Etapas de Desarrollo y Tiempos Desconocimiento de área  Estudio 3D Estudio Laboratorio • Cámara de video JVC Everio GS-TD1 3D Full HD. • Televisor PANASONIC Viera TX-P42VT20E. • Sistema de gafas NVIDIA 3D VISION y monitor 3D.
  • 7. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de Visual a 3DTV Prácticas Conclusiones Etapas de Desarrollo y Tiempos Desconocimiento de área  Estudio 3D Estudio Laboratorio Desarrollo de Prácticas  3 Prácticas
  • 8. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de Visual a 3DTV Prácticas Conclusiones Etapas de Desarrollo y Tiempos Desconocimiento de área  Estudio 3D Estudio Laboratorio Desarrollo de Prácticas  3 Prácticas Redacción de la Memoria
  • 9. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de Visual a 3DTV Prácticas Conclusiones Etapas de Desarrollo y Tiempos Tiempo efectivo: 8-9 meses aprox.
  • 10. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de Visual a 3DTV Prácticas Conclusiones Marco Histórico y Estado del Arte 1893: W.Friese: Estereoscopio 1929: E. Land Lámina Polaroid 1952: “Bwana Devil” 1º film Polaroid Época Anaglífica 2ºGM 1890 1915: 1º Film Anaglífico 1970: Multiplexión Horizontal Época Polaroid Época Polaroid 1960 1936: Polaroid en film 3D 1990: IMAX Shutter Glasses 2008: TV 3D Al hogar 2010: 1º Film 3D Bajo Demanda Época de Mejoras Tecnológicas 1960: Multiplexión 1985: Cines IMAX 2003: Film Digital 3D Vertical Angulo Visión 2009: Avatar 2012
  • 11. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de Visual a 3DTV Prácticas Conclusiones Marco Histórico y Estado del Arte Estado del Arte Proyectadas 3 Fases de Desarrollo: Fase 1: Frame Compatible (2011) Fase 2a: Servicio Compatible (2012) Fase 2b: Frame Compatible Compatible (+2013)
  • 12. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de Visual a 3DTV Prácticas Conclusiones Marco Histórico y Estado del Arte Estado del Arte Fase 1: Frame Compatible (Feb-2011) Display interpreta contenido 3D
  • 13. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de Visual a 3DTV Prácticas Marco Histórico y Estado del Arte Estado del Arte Fase 2a: Servicio Compatible (Jun-2012) Conclusiones
  • 14. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de Visual a 3DTV Prácticas Marco Histórico y Estado del Arte Estado del Arte Conclusiones
  • 15. 1 Introducción 2 Fundamentos de la Ciencia Visual 3 Aplicación de la Ciencia Visual a la 3DTV 4 Diseño y Resolución de Prácticas 5 Conclusiones
  • 16. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de Visual a 3DTV Prácticas Estereovisión ¿Qué es? Estereopar: Conclusiones
  • 17. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de Visual a 3DTV Prácticas Paralaje Conclusiones
  • 18. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de Visual a 3DTV Prácticas Paralaje Conclusiones
  • 19. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de Visual a 3DTV Prácticas Paralaje Problema de la acomodación del ojo: Conclusiones
  • 20. 1 Introducción 2 Fundamentos de la Ciencia Visual 3 Aplicación de la Ciencia Visual a la 3DTV 4 Diseño y Resolución de Prácticas 5 Conclusiones
  • 21. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de Visual a 3DTV Prácticas Tecnologías 3D disponibles: Sistemas Anaglíficos Sistemas Pasivos Sistemas Activos Sistemas Autoestereoscópicos Conclusiones
  • 22. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de Visual a 3DTV Prácticas Conclusiones Sistemas Anaglíficos Fundamento: Imágenes I/D con filtros de color superpuestas
  • 23. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de Visual a 3DTV Prácticas Sistemas Anaglíficos Técnicas de color: Rojo-Cyan Rojo-Azul Rojo-Verde Verde-Magenta Conclusiones
  • 24. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de Visual a 3DTV Prácticas Sistemas Anaglíficos Fantasmas Problemas Color Distancias Focales Conclusiones
  • 25. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de Visual a 3DTV Prácticas Sistemas Anaglíficos Fantasmas Problemas Color Distancias Focales Conclusiones
  • 26. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de Visual a 3DTV Prácticas Conclusiones Sistemas Pasivos Fundamento: Gafas sin electrónica con filtros polarizados Ventajas: Coste gafas Nula fatiga ocular
  • 27. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de Visual a 3DTV Prácticas Conclusiones Sistemas Activos Fundamento: Gafas con electrónica de oclusión temporal
  • 28. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de Visual a 3DTV Prácticas Sistemas Autoestereoscópicos Fundamento: Sin necesidad de gafas Hay dos tipos: Lentes Lenticulares Barreras de Paralaje Conclusiones
  • 29. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de Visual a 3DTV Prácticas Conclusiones Sistemas Autoestereoscópicos Lentes Lenticulares Lenticular = forma de lenteja Las lentes direccionan la luz a cada ojo Problema del punto exacto
  • 30. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de Visual a 3DTV Prácticas Conclusiones Sistemas Autoestereoscópicos Barreras de Paralaje Barrera = Rejilla de cristal líquido
  • 31. 1 Introducción 2 Fundamentos de la Ciencia Visual 3 Aplicación de la Ciencia Visual a la 3DTV 4 Diseño y Resolución de Prácticas 5 Conclusiones
  • 32. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Aplicación de Ciencia Visual a 3DTV Diseño y Resolución de Prácticas Conclusiones Estructura Global Objetivos: Declaración de intenciones Trabajo Previo: Lectura sobre temas de importancia Trabajo Posterior: Memoria a realizar tras la práctica Desarrollo: Cuerpo de la práctica
  • 33. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Aplicación de Ciencia Visual a 3DTV Diseño y Resolución de Prácticas Conclusiones Práctica 1 Objetivos: Acercar al alumno a conceptos básicos de 3D Trabajo Previo: Lectura de conceptos básicos 3D Trabajo Posterior: Memoria de práctica + 2 tecnologías 3D Desarrollo: Pruebas de cámara en tiempo real Paralaje a fondo ZOOM 3D
  • 34. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Práctica 1 Desarrollo: Aplicación de Ciencia Visual a 3DTV Diseño y Resolución de Prácticas Conclusiones
  • 35. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Aplicación de Ciencia Visual a 3DTV Diseño y Resolución de Prácticas Conclusiones Práctica 2 Objetivos: Conocer técnicas de compresión en 3DTV Trabajo Previo: Multiplexión espacial (estereogramas) 2D+Delta Video+Depth Frame Compatible – Servicio Compatible Funciones MATLAB Trabajo Posterior: Memoria de práctica + futuras tecnologías Desarrollo: Código MATLAB de compresores 2 Vídeos de partida  1 Video Comprimido
  • 36. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Práctica 2 Aplicación de Ciencia Visual a 3DTV Diseño y Resolución de Prácticas Conclusiones Compresión por Columnas Objetivo: Introducir dos fotogramas en el espacio de uno eliminando columnas alternas Funcion Principal: La MISMA para todos los compresores clear all; % Creamos los manejadores de video %--------------------------------MANEJADOR_I = VideoReader('Flor_I.avi'); MANEJADOR_D = VideoReader('Flor_D.avi'); ESCRITOR = VideoWriter ('Resultado.avi'); numFrames = get(MANEJADOR_I, 'numberOfFrames'); % Se leen los frames del video %----------------------------vidFrames_I = read(MANEJADOR_I, [1 numFrames]); vidFrames_D = read(MANEJADOR_D, [1 numFrames]); Sólo cambia la llamada al compresor
  • 37. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Práctica 2 Aplicación de Ciencia Visual a 3DTV Diseño y Resolución de Prácticas Compresión por Columnas % Creamos una estructura de video. Los frames se almacenan en el campo CDATA, de tamaño Alto x Ancho x 3RGB x Numero de frames %----------------------------------------------for k = 1 : numFrames mov_I(k).cdata = vidFrames_I(:,:,:,k); mov_I(k).colormap = []; mov_D(k).cdata = vidFrames_D(:,:,:,k); mov_D(k).colormap = []; end % Aplicamos a cada frame la compresion requerida -------------------------------------for i = 1 : numFrames FRAME_I = mov_I(i).cdata; FRAME_D = mov_D(i).cdata; stereo(i).cdata = Compresioncol (FRAME_I, FRAME_D); stereo(i).cdata = uint8(stereo(i).cdata); stereo(i).colormap = []; end Conclusiones % Grabamos el archivo de video resultante %---------------------------------------open (ESCRITOR); writeVideo (ESCRITOR, stereo); close (ESCRITOR); % Mostramos las imágenes I y D comprimidas %----------------------------------------hf = figure; set(hf, 'position', [400 150 MANEJADOR_I.Width MANEJADOR_I.Height]); for i=1:5 movie(hf, stereo, 1, MANEJADOR_I.FrameRate); end close all;
  • 38. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Práctica 2 Aplicación de Ciencia Visual a 3DTV Diseño y Resolución de Prácticas Conclusiones Compresión por Columnas Compresor: % Esta función toma frames por separado de cada lado y los comprime por columnas, unificando los resultados en un nuevo frame llamado 'stereo' %------------------------------------function stereo = Compresioncol(FRAME_I, FRAME_D) % FRAME %Esta es la imagen original. Cada pixel son 3 números RGB en fila; hay el triple de columnas por tanto. % Eliminar Columnas alternas %-------------------------IMI = FRAME_I; IMD = FRAME_D; [nf,nc] = size (IMI); ncc = ceil(nc/3); stereo = [nf, ncc, 3]; k=1; for ii=1:2:nc/3 for j=1:nf stereo(j,k,1)=IMI(j,ii,1); stereo(j,k,2)=IMI(j,ii,2); stereo(j,k,3)=IMI(j,ii,3); end k=k+1; end for ii=2:2:nc/3 for j=1:nf stereo(j,k,1)=IMD(j,ii,1); stereo(j,k,2)=IMD(j,ii,2); stereo(j,k,3)=IMD(j,ii,3); end k=k+1; end
  • 39. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Práctica 2 Aplicación de Ciencia Visual a 3DTV Diseño y Resolución de Prácticas Conclusiones Compresión por Columnas Flor_I.avi Resultado.avi Código MATLAB Flor_D.avi
  • 40. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Práctica 2 Aplicación de Ciencia Visual a 3DTV Diseño y Resolución de Prácticas Conclusiones Compresión por Filas Objetivo: Introducir dos fotogramas en el espacio de uno eliminando filas alternas Compresor: function stereo = Compresionfilas(FRAME_I, FRAME_D) % FRAME %Esta es la imagen original Cada pixel son 3 numeros RGB en fila; hay el triple de columnas por tanto. %Eliminar filas alternas [nf,nc] = size (FRAME_I); nfc = ceil (nf/2); stereo = [nfc , nc*2, 3]; %Crea Matriz comprimida en filas j=1; for i=1:2:nf for k=1:nc/3 stereo(j,k,1) = FRAME_I (i,k,1); stereo(j,k,2) = FRAME_I (i,k,2); %Se copian los valores RGB stereo(j,k,3) = FRAME_I (i,k,3); end j=j+1; %alternas de la original end j=1; for i=2:2:nf for k=1:nc/3 stereo(j,k+nc/3,1) = FRAME_D (i,k,1); stereo(j,k+nc/3,2) = FRAME_D (i,k,2); %Se copian los valores RGB stereo(j,k+nc/3,3) = FRAME_D (i,k,3); end j=j+1; %alternas de la original end
  • 41. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Práctica 2 Aplicación de Ciencia Visual a 3DTV Diseño y Resolución de Prácticas Conclusiones Compresión por Filas Flor_I.avi Flor_D.avi Código MATLAB Resultado.avi
  • 42. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Práctica 2 Aplicación de Ciencia Visual a 3DTV Diseño y Resolución de Prácticas Conclusiones Compresión por Quincunx Objetivo: Introducir dos fotogramas en el espacio de uno eliminando diagonales alternas Compresor: function stereomix = mixQX (FRAME_I, FRAME_D) stereomix = FRAME_D; [nf,nc] = size (FRAME_D); % Superponemos un imagen izquierda sobre for i=1:2:nc/3 for j=1:2:nf stereomix stereomix stereomix end end mallado Quincunx de la la derecha. (j,i,1) = FRAME_I (j,i,1); (j,i,2) = FRAME_I (j,i,2); (j,i,3) = FRAME_I (j,i,3); for i=2:2:nc/3 for j=2:2:nf stereomix (j,i,1) = FRAME_I (j,i,1); stereomix (j,i,2) = FRAME_I (j,i,2); stereomix (j,i,3) = FRAME_I (j,i,3); end end
  • 43. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Práctica 2 Aplicación de Ciencia Visual a 3DTV Diseño y Resolución de Prácticas Conclusiones Compresión por Quincunx Flor_I.avi Resultado.avi Código MATLAB Flor_D.avi Superpuestas para valorar tasa binaria
  • 44. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Práctica 2 Aplicación de Ciencia Visual a 3DTV Diseño y Resolución de Prácticas Conclusiones Compresión por 2D + Delta Objetivo: Introducir dos fotogramas en el espacio de uno, transmitiendo el fotograma izquierdo y el fotograma Delta Compresor function stereo = CompresionDelta (FRAME_I, FRAME_D) % FRAME %Esta es la imagen original %Cada pixel son 3 numeros RGB en fila %hay el triple de columnas por tanto. DELTA = FRAME_D - FRAME_I; [nf, nc] = size (FRAME_D); for i=1:nf for j=1:nc/3 stereo (i,j,1) = FRAME_I (i,j,1); stereo (i,j,2) = FRAME_I (i,j,2); stereo (i,j,3) = FRAME_I (i,j,3); end for j=1:nc/3 stereo (i,j+nc/3,1) = DELTA (i,j,1); stereo (i,j+nc/3,2) = DELTA (i,j,2); stereo (i,j+nc/3,3) = DELTA (i,j,3); end end
  • 45. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Práctica 2 Aplicación de Ciencia Visual a 3DTV Diseño y Resolución de Prácticas Conclusiones Compresión por 2D + Delta Flor_I.avi Flor_D.avi Código MATLAB Resultado.avi No hay compresión espacial
  • 46. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Práctica 2 Conclusiones Aplicación de Ciencia Visual a 3DTV Diseño y Resolución de Prácticas Conclusiones
  • 47. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Aplicación de Ciencia Visual a 3DTV Diseño y Resolución de Prácticas Conclusiones Práctica 3 Objetivos: Experimentar modificaciones en entornos 3D Trabajo Previo: Tutorial Bryce 7.1 Paralaje Sistemas Anaglíficos, Activos, Pasivos y Autoestereoscópicos Trabajo Posterior: Memoria de práctica + Predicción de Futuro Desarrollo: Crear Entorno 3D Anaglifo y estereograma autoestereoscópico Modificaciones 3D
  • 48. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Práctica 3 Aplicación de Ciencia Visual a 3DTV Diseño y Resolución de Prácticas Creación del Entorno 3D Herramienta Bryce 7.1 Conclusiones
  • 49. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Práctica 3 Aplicación de Ciencia Visual a 3DTV Diseño y Resolución de Prácticas Conclusiones Creación del Entorno 3D Obtención de Estereograma Autoestereoscópico Dos capturas separadas Imagen Derecha Imagen Izquierda
  • 50. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Práctica 3 Aplicación de Ciencia Visual a 3DTV Diseño y Resolución de Prácticas Conclusiones Creación del Entorno 3D Obtención de Estereograma Autoestereoscópico clear all; IMI = imread ('Imagen I.bmp'); IMD = imread ('Imagen D.bmp'); %Eliminar Columnas alternas [nf,nc] = size (IMI); ncc = ceil(nc/3); IMmod = [nf , ncc, 3]; IMmod = IMD; for i=1:2:nc/3 for j=1:nf IMmod(j,i,1)=IMI(j,i,1); IMmod(j,i,2)=IMI(j,i,2); IMmod(j,i,3)=IMI(j,i,3); end end %Representamos la imagen comprimida: figure(); IMmod=uint8(IMmod); image(IMmod); imwrite (IMmod, 'Imagen Modificada.bmp');
  • 51. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Práctica 3 Aplicación de Ciencia Visual a 3DTV Diseño y Resolución de Prácticas Creación del Entorno 3D Obtención de Estereograma Autoestereoscópico Código MATLAB Conclusiones
  • 52. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Práctica 3 Aplicación de Ciencia Visual a 3DTV Diseño y Resolución de Prácticas Conclusiones Creación del Entorno 3D Obtención de Anaglifo: %Funcion principal clear all; Izq = imread ('Imagen I.bmp'); Der = imread ('Imagen D.bmp'); [ROJO, AZUL] = Colores (Izq, Der); Mallado_qx (ROJO, AZUL); %Funcion que asigna una escala de rojos y %azules a segun que imagen. function [ROJO, AZUL] = Colores (Izq, Der); ROJO = Der; AZUL = Izq; [nf, nc] = size (ROJO); for i=1:nf for j=1:nc/3 ROJO(i,j,1) = ROJO (i,j,1); ROJO(i,j,2) = 0; ROJO(i,j,3) = 0; end end for i=1:nf for j=1:nc/3 AZUL(i,j,1) = 0; AZUL(i,j,2) = AZUL (i,j,2); AZUL(i,j,3) = AZUL (i,j,3); end end AZUL = uint8 (AZUL); ROJO = uint8 (ROJO); figure(); image (ROJO); figure(); image (AZUL); imwrite (ROJO, 'rojo.bmp'); imwrite (AZUL, 'azul.bmp');
  • 53. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Práctica 3 Aplicación de Ciencia Visual a 3DTV Diseño y Resolución de Prácticas Creación del Entorno 3D Obtención de Anaglifo: Mallado_qx Conclusiones
  • 54. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Práctica 3 Aplicación de Ciencia Visual a 3DTV Diseño y Resolución de Prácticas Conclusiones Creación del Entorno 3D Modificaciones del Entorno 3D Intercambio izquierda-derecha (side by side)
  • 55. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Práctica 3 Aplicación de Ciencia Visual a 3DTV Diseño y Resolución de Prácticas Conclusiones Creación del Entorno 3D Modificaciones del Entorno 3D Intercambio izquierda-derecha (side by side) Mover objetos lejanos y cercanos: efecto en el paralaje
  • 56. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Práctica 3 Aplicación de Ciencia Visual a 3DTV Diseño y Resolución de Prácticas Conclusiones Creación del Entorno 3D Modificaciones del Entorno 3D Intercambio izquierda-derecha (side by side) Mover objetos lejanos y cercanos: efecto en el paralaje Imágenes demasiado dispares
  • 57. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Práctica 3 Aplicación de Ciencia Visual a 3DTV Diseño y Resolución de Prácticas Conclusiones Creación del Entorno 3D Modificaciones del Entorno 3D Intercambio izquierda-derecha (side by side) Mover objetos lejanos y cercanos: efecto en el paralaje Imágenes demasiado dispares Acomodación del ojo
  • 58. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de Visual a 3DTV Prácticas Elección del Proyecto Atracción por la temática Aprendizaje desde cero Libertad y creatividad Conclusiones
  • 59. Gracias por su atención