IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

В повседневную жизнь 3D пришло к нам в начале нового тысячелетия. Мы, естественно, связываем это определение с киноискусством или мультипликацией. Но данная технология охватывает гораздо больше спектров нашей жизни. С момента появления первых компьютеров человек стремился переступить грань между реальностью и реальностью виртуальной. С легкостью переносить объект из трехмерной плоскости в нашу с вами трехмерную реальность - до недавнего времени оставалось несбыточной мечтой инженеров, врачей и даже историков. Именно таким технологиям и будет посвящена эта статья.

В 2010 году технология 3D считалась, пожалуй, наиболее популярной, востребованной и инновационной. Сейчас интерес к 3D подостыл, и с каждым днем находится все больше и больше людей ею недовольных. Впрочем, критика – лишь очередной шаг на пути к прогрессу. Чем больше выпускается фильмов и анимационных лент в формате 3D, тем громче раздаются голоса критиков, утверждающих, что закат стереокинематографа не за горами.

Главное отличие современного 3D от 3D прошлого века - сочетание с цифровыми технологиями, развитой компьютерной графикой и простота в эксплуатации необходимого оборудования. Если раньше изобретения встереокинематографе совершали одиночки, то теперь это дело огромных компаний, таких, как Walt Disney Company. [6]

Сегодня для нас уже привычно, что объемное кино можно смотреть и дома. Раньше так называемый стереофильм можно было увидеть лишь в кинотеатре, и то не в каждом. Сейчас эта технология имеет название 3d. Что такое 3d? На самом деле, 3d – это лишь аббревиатура (3 dimensions, то есть 3 измерения). Все, что способен увидеть здоровый человек вокруг – трехмерно, изображение же на экране обычного телевизора – двухмерно. Телевизор с 3d технологией позволяет видеть картинку почти как вживую, в объеме. Однако чтобы достичь такого эффекта, производителям пришлось поработать.

Для начала стоит сказать несколько слов о том, как вообще получается трёхмерная картинка. Съёмка в 3D осуществляется двумя объективами. В результате получается изображение, запечатлённое с двух разных точек, называемое стереопарой. При просмотре же необходимо сделать так, чтобы зритель каждым глазом видел только один из ракурсов. Затем полученная от органов зрения информация обрабатывается мозгом, который выдаёт нам образ цельного объёмного изображения.

Базовые познания из курса оптики напоминают о том, что создавать «объем» можно с помощью поляризации светового потока. Достаточно пропустить свет через специальные преломляющие свет кристаллы, чтобы создать иллюзию трехмерного изображения. Для просмотра такого изображения потребуется использование специальных поляризационных очков. На принципе поляризации основана технология iМах 3D, используемая в кинотеатрах и неприменимая в домашней электронике.

Первые шаги в области 3D-технологий основаны на разделении картинки для каждого глаза по цвету. Такое видео (или изображение) называется анаглифным, а для просмотра анаглифного контента нужны специальные красно-синие очки (для одного глаза – красный фильтр, для другого – синий). Впрочем, при таком подходе хромают цветопередача и качество изображения. Анаглифное видео было популярно в 70-80-х годах прошлого века, но с тех пор уже немало воды утекло, и на дворе XXI век, век инновационных технологий.

На сегодняшний день очень популярны две технологии 3d технологии для общего пользования: активная и пассивная. [3, С. 42]

Рассмотрим, как работает активная 3D технология. Начнём с очков. В них установлены жидкокристаллические светофильтры, поочерёдно закрывающиеся во время просмотра. Чтобы это происходило в нужный момент и именно с тем глазом, который не должен видеть показываемый в данное время ракурс, активные 3D-очки (их ещё называют затворными) синхронизируются с телевизором. Обычно для этого используют инфракрасный сигнал или радиосвязь.

В 3D-телевизорах, работающих по активной технологии, ракурсы демонстрируются поочерёдно. При этом изображение каждый раз охватывает всё разрешение экрана. Когда появляется левый кадр стереопары, в очках закрывается правый светофильтр. Затем ракурс меняется, и ЖК-затвор перекрывает световой поток уже к другому глазу, одновременно открывая первый. Вот так и создаётся иллюзия объёма изображения.

Большое достоинство активной технологии в том, что ракурсы демонстрируются в полноэкранном режиме и отдельно друг от друга. При таком способе не происходит ни малейших потерь в разрешении картинки. То есть зритель каждым глазом видит изображение максимальной чёткости, какую только могут обеспечить свойства контента и экран телевизора.

Главный же недостаток этого устройства – сравнительно большой вес, причиняющий зрителю немалый дискомфорт. Неудивительно, ведь внутри затворных очков находится источник питания, приёмник и плата управления. Кстати, наличие батареи подразумевает ещё и то, что она может разрядиться в самый разгар киносеанса. Помимо этого, к недостаткам активных 3D-очков можно добавить их высокую стоимость.[2, С. 2]

Пассивные очки устроены гораздо проще. В них нет никакой электроники, так что источник питания не требуется. С виду они очень похожи на обычные солнцезащитные очки, вот только стёкла в них особенные. В качестве фильтров там используется специальная плёнка, пропускающая световые волны определённой полярности. Поэтому пассивные очки ещё называют поляризационными.

Экран телевизора покрывает такая же плёнка. Чтобы разделить правый и левый ракурс изображения, на ней имеются чередующиеся горизонтальные участки противоположной полярности, которые должны идеально совпадать со строками пикселей. Картинка выводится на дисплей не поочерёдно для каждого глаза, а сразу для обоих. При этом стереопара разделяется чересстрочно.

Несомненным достоинством этой технологии являются легкие и удобные очки. К тому же они ещё и стоят в разы дешевле активных. А поскольку во время просмотра световой поток не перекрывается, пассивная технология 3d лишена эффекта мерцания. Правда, потери яркости здесь тоже имеются, но они составляют не более 50%.

А вот с чёткостью изображения дела обстоят не очень гладко. Проблема в том, что в пассивном 3D каждый ракурс состоит лишь из половины строк. Конечно, оба они друг друга дополняют, но небольшая часть деталей картинки всё равно теряется. Кроме того, из-за чересстрочного разделения ракурсов контуры изображений выглядят слегка гребенчатыми.

Новинки 3Dтехнологии являются на сегодня дисплеи, на которых можно смотреть объёмное видео невооружённым глазом, появились недавно, хотя автостереоскопия известна ещё с прошлого века. Вероятно, многим знакомы сувенирные открытки и календари с трёхмерными картинками. Изображение там разделено на тонкие полоски, при этом линии правого и левого ракурсов чередуются. Это напоминает пассивное 3D, только вместо поляризационной плёнки на картинку накладывают лентикулярный растр, состоящий из множества призматических линз. Они-то и разделяют оптически два ракурса, создавая эффект объёма.[4, С. 5]

Этот же принцип использовался и при разработке дисплеев, позволяющих смотреть 3D без очков. Так что их создатели вовсе не придумали нечто принципиально новое. Основная проблема такой технологии – расфокусировка изображения при изменении точки обзора. Когда первые лентикулярные 3D-телевизоры были представлены на технических выставках, производители даже отмечали на полу место, с которого надо смотреть на экран, иначе стереоэффект пропадал.

С тех пор в этой области произошёл значительный прогресс: появились многоракурсные дисплеи, способные демонстрировать объёмную картинку сразу нескольким зрителям, при этом изображение фокусируется персонально для каждого. И всё же решить проблему полностью пока не удалось, так что смотреть 3D без очков приходится практически неподвижно, да и углы обзора у большинства лентикулярных телевизоров не такие большие, как хотелось бы. Также не всем нравится, как выглядит на автостереоскопических экранах обычное двухмерное изображение.

Какое 3d лучше активное или пассивное вопрос так и остался без ответа. Конечно, самый удобный и перспективный вариант – 3D без очков. Однако лентикулярная технология требует серьезной доработки. Не исключено, что от нее и вовсе откажутся в пользу чего-то принципиально другого. Даже если не брать в расчет указанные выше недостатки, высокая цена лентикулярных телевизоров не способствует их популярности. Самые дешёвые устройства такого типа не уступают по стоимости подержанному автомобилю. Сейчас они являются новинкой, а потому сумма, которую придётся выложить за обладание этой чудо-техникой, несколько завышена. Будем надеяться, что к 2020 году такой 3D-телевизор сможет купить любой работающий потребитель. Пока же приобретение за огромные деньги явно «сыроватого» аппарата выглядит не очень рационально.

Что же касается традиционных направлений, то многочисленные диспуты о том, какое 3D лучше – активное или пассивное – не утихнут, видимо, никогда. К сожалению, истина в этом споре пока не родилась. Если проследить историю соперничества двух технологий, то активное 3D периодически вырывается вперёд, однако пассивное быстро его догоняет. [5, С. 4]

Когда-то в пассивных очках пропадал стереоэффект при малейшем наклоне головы, чего не наблюдалось у конкурентов. Однако проблема была устранена, когда вместо линейной поляризации стали применять круговую, что сделало просмотр более комфортным. Затворные же очки удобней не стали, а потому проиграли сопернику в этом плане. Затем в активных 3D-телевизорах удвоили частоту кадров, чтобы компенсировать их потерю для каждого глаза. А вот в пассивном 3D, на ракурс приходится только половина разрешения картинки. Для устранения данного недостатка также была увеличена частота обновления экрана. Правда, это не устранило проблему, а лишь в какой-то степени улучшило качество изображения. Однако вскоре телевизоры начали оснащать дисплеями Ultra HD, разрешение которых – 3840 × 2160 – позволило даже в пассивном 3D демонстрировать каждому глазу 1080 строк Full HD.

В общем все описанные технологии далеки от идеала, а восприятие любого изображения очень субъективно. Мерцание в затворных очках замечают далеко не все, а к их весу вполне можно привыкнуть. В то же время большинство недостатков пассивного 3D можно разглядеть, если только приблизиться почти вплотную к экрану. Так что решать, какое 3D лучше, придётся самостоятельно. Необходимо сравнить в магазинах разные модели телевизоров, оцените картинку. Надев активные очки, определить будет ли вам удобно провести в них несколько часов. Главное, чтобы просмотр любимых фильмов не причинял дискомфорт и доставлял удовольствие.

Впечатляющие технологические и коммерческие достижения современного 3D, далеко превосходящие все мечты XX века, связаны с «Аватаром» Джеймса Кэмерона. Самая успешная картина на планете, «Аватар» перевернул представления о реальности у миллионов людей — во многом, благодаря новаторству в 3D-эффектах.

Так что сегодня вряд ли стоит бояться спада интереса к стереокинематографу. Формат нашел свою нишу — им стала полнометражная анимация и хорошая фантастика. Выйдет ли 3D за пределы этих жанров – покажет время, но пока его ждет бурное развитие именно в рамках зрелищного, развлекательно кино. [1, С. 5]

Список использованной литературы:

1. Баранок А. 3D-Интернет. Переход в трехмерное измерение уже начался // Портал об облачных технологиях LA.BY.2014г. С 1-6. Официальный сайт: http://la.by/news/3d-internet-perehod-v-trehmernoe-izmerenie-uzhe-nachalsya

2. Веденский Б. 3D-технологии – что это такое и с чем его едят? [ Droider Hunter ]// Droider все об Android.2015г. С 1-5. Официальный сайт: http://droider.ru/post/3d-tehnologii-chto-eto-takoe-i-s-chem-ego-edyat-droider-hunter-14-12-2011/

3. Михайлова А. Е., Дошина А. Д. 3D принтер — технология будущего // Молодой ученый. — 2015. — №20. — С. 40-44.

4. Стрельцов Д. Как работает технология воспроизведения 3D в телевизорах // Информационный – технический дневник гика HOBBYITS.COM.2014г. С 5-6. Официальный сайт: http://hobbyits.com/televizor-smart-tv/kak-rabotaet-texnologiya-vosproizvedeniya-3d-v-televizorax.html

5. Какая 3d технология лучше - активная и пассивная? // Кратко обо всем. 2015г. С 1-7. Официальный сайт:http://kratko-obo-vsem.ru/science-and-technology/6-technology-3d-active-and-passive-that-it-is-better.html

6. Mir3D.ru — портал о 3D технологиях. Режим доступа: http://www.mir3d.ru

7

Код для цитирования: Скопировать