Такое разное 3D

В индустрии видеоразвлечений технология 3D существует еще с 80-х годов двадцатого века. В большинстве советских городов был кинотеатр «Стерео» или хотя бы зал стереокино. Так чем же то 3D отличается от 3D нынешнего?

Обмануть наши глаза, а точнее, мозг, заставить его верить, что плоское изображение обладает объемом, можно разными способами. Самый простой и известный — стереоэффект. Показывая правому и левому глазу отдельно одно и то же изображение, но снятое с учетом особенностей каждого глаза, можно добиться иллюзии глубины на картинке. Подобные трюки демонстрировались на ярмарках еще в позапрошлом веке.

Другой, более совершенной 3D-технологией является голография. Плоское изображение в ней является на самом деле многослойным. Свет, отражаясь от этих многочисленных слоев, создает эффект глубины и объемности безо всяких вспомогательных средств.

Безусловно, голография по всем параметрам обгоняет стереографию в битве за качество 3D-эффекта. Но проигрывает в простоте реализации. На данный момент попытки создать голографическое видео (вспомним «Звездные войны») носят академический характер. Закоперщиками в этом деле являются японские ученые и специалисты Массачусетского технологического института.

Именно поэтому за основу потребительских 3D-решений взята стереография.

В настоящее время стереографическое 3D можно разделить на следующие классы:

— анаглифическая технология (те самые красно-синие очки из 80-х);

— пассивная стереография на основе эффекта поляризации;

— активная стереография на основе так называемого активного затвора (Active Shuttler);

— автостереография.

Анаглифическое стереоизображение можно рассмотреть с помощью красно-синих очков

Первые три технологии требуют наличия у зрителя специальных очков, помогающих ощутить стереоэффект. Автостереография, базирующаяся на таких законах оптики, как дифракция и рефракция, способна создать его безо всяких вспомогательных средств.

Производители автостереографией нас не балуют — везде требуются очки. Однако пока это самый экономически выгодный способ показать объемную картинку в масштабе мирового кинопроката. Только вот способ ее получения в 3D-кинотеатре и на экране 3D-телевизора разный.

Принципиально процесс создания объемной иллюзии в киноиндустрии и телевидении похож. В каждый момент времени экран проецирует изображение, видимое только одним глазом. Быстрое чередование таких проекций и создает эффект объема. Только в кинотеатре изображения для разных глаз разделяются по поляризации, а в телевидении или на экране 3D-монитора — по времени (например, с помощью чересстрочной развертки).

Применение поляризационной технологии в кино обусловлено количеством зрителей и необходимостью сокращать расходы на 3D-оборудование. Используемые в киноиндустрии очки используют пассивный поляризационный эффект. За дешевизну приходится платить: пассивная стереоскопия требует существенного повышения яркости картинки, поскольку практически 70% света поглощается в ходе его прохождения через поляризационные фильтры.

Поляризационная стереография является пассивной. Благодаря поляризационным фильтрам картинки для правого и левого глаза разделяются

Использовать эффект поляризации в телевидении невыгодно. Повышение яркости экрана приводит к высокому энергопотреблению и снижению срока службы. Кроме того, совмещение стереографии с набравшим уже популярность форматом картинки HD не должно допускать каких-либо ее потерь или искажений.

Именно поэтому решения для 3D-телевидения основаны на технологии активного затвора (Active Shuttler). Идея проста: активные очки поочередно закрывают изображение для правого или левого глаза, а иллюзия объема достигается за счет того, что человеческий глаз не способен регистрировать события, сменяющие друг друга с частотой выше 50 миллисекунд. В то время как очки поочередно затемняют глаза, 3D-телевизор поочередно показывает чересстрочную картинку для открытого в данный момент глаза.

Понятное дело, что такая технология требует наличия обратной связи между очками и телевизором — в настоящее время почти все производители для этого используют инфракрасное излучение. То есть очки в 3D-телевидении должны иметь источник питания инфракрасного приемо-передатчика и самого активного затвора.

Технология активного затвора — удовольствие недешевое. Модель 3D-очков с активным затвором Samsung SSG2000X стоит около 7000 рублей

В теории, проблему дешевого оборудования должна решить автостереография. Экран на ее основе способен создавать объемное изображение без каких-либо подручных средств. Эффект достигается путем размещения перед экранной матрицей специальной дифракционной решетки, отклоняющей свет от находящихся рядом пикселей специально для правого и левого глаза. С дифракционной решеткой большинство из нас сталкивались, покупая так называемые стереооткрытки. Их ребристая поверхность — это и есть та самая решетка.

Наверняка каждый покупал стереооткрытки. Как раз в них и используется автостереография

С использованием технологии дифракционной автостереографии, например, сделан экран коммуникатора Samsung SCH-W960, который продается на южнокорейском рынке.

В более сложных, так называемых линзово-растровых экранах применяют эффект рефракции. Для вертикальной чересстрочной развертки устанавливается система механически поворачивающихся линз, снабженных механизмом контроля положения головы зрителя. Они и отражают отдельные изображения для правого и левого глаза, подстраиваясь под их положение в пространстве.

Дифракционные автостереоскопические дисплеи в настоящее время просты в производстве, но обладают довольно низкой яркостью и контрастностью. Кроме того, глубина стереоэффекта в них оставляет желать лучшего.

Для создания объема в автостереоскопические экраны устанавливают систему микролинз, находящуюся перед LCD-матрицей

Экраны на основе рефракции сложны благодаря наличию оптико-механических компонентов. Даже по самым оптимистичным прогнозам мы еще не скоро сможем себе позволить 3D-экран хорошего качества без специальных очков для просмотра 3D-видео.