О технологиях показа кино в 3D
3D кинотеатры за последнее время расплодились в больших количествах. Не сильно в последнее время от них отстают в распространённости и 3d-телевизоры. Однако, что именно стоит за маркетинговым “3D” в каждом случае не всегда ясно и очевидно.
Стоит отметить, что правильнее было бы назвать это “стерео”-кино, но термин “стерео” уже давно и прочно (просто, видимо, по праву первенства) закрепился за звуком (в этом плане показательно, например, название журнала “Стерео и видео”). Поэтому маркетологам пришлось использовать термин “3D”, который ассоциируется с объёмным изображением в том или ином смысле. В данном случае понимается восприятие мозгом объёма за счёт подачи каждому из глаз изображения, чуть отличающегося от изображения для другого глаза, аналогично тому, как отличаются получаемые глазами изображения в жизни.
Теория
- 1. Затворная технология
Каждому глазу соответствует свой кадр и эти кадры перемежаются. Для того, чтобы отделить кадры один от другого нужны очки, которые будут пропускать один кадр и показывать другой, синхронно с показом этих кадров. Такие очки всегда содержат какую-то электронную начинку, требуют батареек (а значит их регулярной замены) и, что самое противное, мерцают. Эта технология уже довольно старая, ещё во времена CRT NVidia выпускала видеокарты, которые удваивали частоту смены кадров и имели специальные подключаемые к видеокарте очки, которые закрывали (с помощью LCS — Liquid Crystal Shutter) один из глаз синхронно с изображением. На пришедших на смену LCD это уже не было реально, ибо частота обновления первых ЖК была зело ниже необходимых 120 Гц. - 2. Второй способ — совместить картинку для обоих глаз одновременно на одном экране и делить её с помощью фильтров в очках. В этом случае фильтры на очках пассивные, не содержат электроники, но делят световой поток на основе некоторых физических свойств этого потока. Делить можно по-разному:
- а) по цветам:
это давным-давно известные сине-красные (или каких-то других цветов с непересекающимся спектром) очки. Самый простой и доступный способ. Недостатками этого способа является то, что теряются цвета, кроме того, после долгого сидения в таких разноцветных очках некоторое время после их снятия глаза видят разными цветами, ибо успели адаптироваться и подкорректировать «баланс белого» как могли. - б) по спектру:
Это несколько усложнённый первый способ: каждому глазу даются все три цвета, но в слегка разных непересекающихся диапазонах частот, соответствующих каждому из основных цветов. - в) по поляризации [5]. В данном случае можно рассмотреть два подварианта:
- Линейная поляризация:
Практика
Теперь перейдём к практике, то есть, к тому, какие из этих технологий сейчас где используются.
Кино смотрится в кинотеатрах, а кинотеатры бывают общественные и домашние. Для них целесообразность применения различных технологий по понятным причинам разная.Технологии общественных кинотеатров
На данный момент чаще встречаются две: IMAX 3d [3] и RealD 3d [2]. Обе используют пассивные очки с поляриками. Кроме них также известны технологии Xpan 3D [6] и Dolby 3D [4], но похоже они менее распространены.
IMAX 3D
В аймаксе используется линейная поляризация в очках, а изображение проецируется двумя проекторами на один экран. Получаемое изображение по моему опыту получается очень ярким, насыщенным, очки почти не затемняют изображение, есть только одно но: иногда видны так называемые перекрёстные помехи (crosstalk), то есть, глазу видно этакое полупрозрачное изображение, которое предназначено для другого глаза. На мой вкус, очень неприятный эффект.RealD 3D
Для RealD 3D поляризация используется круговая, но очки при этом более тёмные, да ещё и показывается фильм с помощью одного проектора, который 144 раза в секунду показывает кадры то для левого, то для правого глаза, а перед линзой проектора стоит синхронизированный фильтр, который даёт соответствующую поляризацию свету. В этом смысле здесь какой-то микс из первого и второго типа технологий, разделение картинок по времени перенесено из очков (которые пассивны и, соответственно, дёшевы, что критично для общественных кинотеатров) в дополнительный фильтр перед проектором. Это фильтр, кстати, ещё сильнее снижает яркость, поэтому RealD-технология очень «тёмная». По собственному опыту ещё могу сказать, что есть какие проблемы с цветами, по идее их быть не должно, а они есть. Мало того, что они неяркие, так ещё и почему-то уменьшается количество воспринимаемых оттенков цвета. Кроме того, я ещё почему-то различаю гораздо меньше деталей в RealD-очках, чем без них.Xpand 3D
Это единственный представитель технологии первого типа — активные очки, синхронизированные с сигналом от проектора. В кинотеатрах не встречал, но не исключено, что где-то у нас она используется, если кто знает где, скажите, интересно попробовать.Dolby 3D
Представитель технологии типа 2б по классификации из первой части статьи. Говорят, очки для этой технологии дороги, поэтому их делают достаточно тяжёлыми, чтобы уменьшить вероятность кражи. Опять-таки не встречал, но хотел бы попробовать, даже больше, чем Xpan 3D.Домашние кинотеатры
Хотя в принципе домашний кинотеатр может тоже быть основан на проекторе, но встречается это отсносительно редко, поэтому будем говорить исключительно о телевизорах. Более того, об их самом на данный момент распространённом типе — о ЖК-телевизорах. Домашним кинотеатром также может выступать компьютер с монитором, но почти все современные мониторы тоже ЖК и там могут использоваться все те же технологии.
В основном встречаются две технологии, которые являются яркими представителями первого и второго типов.Затворная технология
Большинство производителей (например, Samsung, Sony) оснащает телевизоры затворной 3д-технологией, требующей активных очков. В связи с ограничениями ЖК (ну не умеют жидкие кристаллы переключаться между состояниями достаточно быстро) на каждый показываемый кадр фильма приходится по четыре показываемых кадра: кадр под один глаз, тёмный кадр, кадр под второй глаз и ещё один тёмный кадр. Тёмный кадр необходим, ибо угнать ЖК-пиксель в чёрный цвет быстрее, чем перегнать его в другое промежуточное состояние. Соответственно, фактически до глаза доходит 25% от 2d-яркости телевизора. Плюс ещё очки фильтруют. Так что яркость картинки — это недостаток этой технологии номер раз.
Недостаток номер 2 я уже упоминал: очки мерцают. Причём мерцают с частотой не самой высокой, например, 60 Гц. Кто сидел на старых ЭЛТ мониторах, то поймёт и содрогнётся. Причём, если это мерцание на самом фильме не очень заметно (смотрели же мы телевизоры на 50Гц), то вот мерцание отфильтрованного очками внешнего источника света уже смотрится совсем противно. Плюс ещё может наличествовать дополнительный ухудшающий фактор, состоящий в том, что частоты мерцания очков могут быть близки к частотам мерцания самого источника, но не совпадать по фазе.
Другие минусы активных очков: тяжёлые, дорогие, несовместимые — у каждого производителя свой протокол синхронизации с телевизором.
Справедливости ради надо сказать, что скорее всего эта технология будет развиваться и, возможно, уже развилась. Например, можно поднять частоты и тогда проблема с мерцанием станет не столь выражена.Поляризационная технология
Совсем всё по-другому обстоит с телевизорами, использующими пассивную поляризационную технологию (такие телевизоры производит, например, LG).
Суть технологии в следующем: каждая строка телевизора имеет отличный от соседних фильтр, за счёт чего все чётные строки имеют круговую поляризацию в одну сторону, а нечётные — в другую. Если смотреть 3d на таком телевизоре без очков, то будет видна «гребёнка», то есть, несовпадение чётных и нечётных строк. Очки же просто фильтруют соответствующую поляризацию для каждого глаза. Они лёгкие, дешёвые и без батареек. Не мерцают. Кроме того, они взаимозаменяемы с очками RealD (и аналогичными очками других производителей), так что можно утащить из кино очки и смотреть в них дома ТВ, либо, что ещё лучше, взять свои очки от телевизора в кино.
Это всё были плюсы. Теоретически минусы технологии следующие: 1080p показывается для каждого глаза посредством 540 строк. Правда, удваивается частота кадров и на одной и той же строке для одного глаза показывается то чётная, то нечётная строка контента. Кроме того, по технологическим причинам теневая маска между строками на таком телевизоре чуть шире, чем обычно (ибо надо же где-то переходить от одного фильтра к другому).
На практике [1] выясняется следующее: так как контент по вертикальной координате для соседних строк почти идентичен, то после процесса формирования в мозгу объёмной картины отсутствие половины строк нивелируется и воспринимаемая чёткость картинки получается лишь чуть ниже, чем в 2d-варианте.
Теневая маска же больше обычной с практической точки зрения на настолько незначительную величину, что и упоминать об этом не стоит.Другие технологии
Во-первых, есть сведения о том, что существуют телевизоры, не требующие очков для просмотра объёмного контента. Судя по всему тут используется технология, аналогичная той, которая позволяет создавать открытки с ощущением объёма, то есть, изображение делится вертикально на полоски, перед которыми стоит призма, направляющая свет от одной полоски в один глаз, а от соседней — в другой. Очевидно, что в этом случае диапазон мест, из которых будет наблюдаем объём, довольно ограничен. Однако это не существенное ограничение для маленьких экранов и такая технология использована в одном из телефонов LG и в карманной игровой приставке от Nintendo.
Во-вторых, можно сделать два маленьких экрана и повесить их непосредственно перед глазами, получится шлем (или очки) виртуальной реальности. Вдвоём таким образом кино тоже не посмотришь.
В-третьих, у меня появилась мысль о том, что возможно можно адаптировать технологию, аналогичную Dolby 3D для телевизора, то есть, сделать для пиксела 6 субпикселей с разными, непересекающимися спектрами. Скорее всего это будет дорого в плане производства как ТВ, так и очков, но вдруг кто-то уже сделал или сделает?Как Работают 3D-Очки?
Если вы недавно ходили в кино, вы, возможно, испытали удивление, увидев это в 3D благодаря специальным очкам. Если вы из старшего поколения, вы, возможно, помните, как прозрачная красная и синяя пластиковая пленка помогала изображениям появляться на странице или экране. Но как на самом деле работают эти 3D-очки? Подробнее на сайте 3d max.
КАК МЫ ЕСТЕСТВЕННЫМ ОБРАЗОМ ВИДИМ В ТРЕХ ИЗМЕРЕНИЯХ?
Ваши глаза, естественно, видят мир вокруг вас под двумя немного разными углами. Это дает вам восприятие глубины и позволяет судить о том, насколько далеко что-то находится. Вот почему, когда вы закрываете один глаз, затем другой, то, на что вы смотрите, кажется, слегка меняется. 3D-очки помогают вашим глазам обрабатывать 3D-изображения на экране и создавать иллюзию глубины.
3D-ОЧКИ С АНАГЛИФАМИ
Очки с анаглифами более известны как красно-синие очки, хотя иногда они бывают других хроматически противоположных цветов, таких как пурпурный и зеленый или красно-зеленый. Во-первых, одно и то же изображение проецируется под двумя разными углами. Затем один объектив отфильтровывает весь красный цвет на изображении, в то время как другой отфильтровывает весь синий. Затем ваш мозг обрабатывает два изображения вместе, заставляя вас видеть их в 3D. Изображение, сопровождающее этот блог, является хорошим примером изображения анаглифа.
ПОЛЯРИЗОВАННЫЕ 3D-ОЧКИ
3D-очки, которые вы видите сегодня в кинотеатрах, скорее всего, поляризованные очки. Как и в очках с анаглифами, два изображения проецируются на один и тот же экран. Однако вместо красной и синей окраски у них разные поляризации. Линзы ваших очков вместо того, чтобы фильтровать красный и синий, фильтруют одну из этих поляризаций. Затем, как и в очках с анаглифами, ваш мозг обрабатывает два изображения вместе.
3D-очки-это интересный способ улучшить ваш опыт просмотра фильмов, но если вам когда-нибудь понадобятся обычные очки или вы хотите убедиться, что ваши глаза правильно обрабатывают изображения, запишитесь на прием к одному из офтальмологов CEENTA сегодня.
Как работают 3D-очки
А помните, раньше в кинотеатрах бесплатно раздавали 3D-очки?
Как человеческий глаз видит объем
Человек видит окружающие предметы в объеме благодаря работе головного мозга. Поскольку наши глаза расположены на небольшом расстоянии друг от друга, в мозг поступает два изображения — с правого глаза и с левого. И уже в мозге происходит объединение этих двух картинок в одну общую, объемную — это называется бинокулярное зрение.
Как работают 3D-очки
Чтобы сделать фильм объемным, его монтируют таким образом, чтобы на экране одновременно было два изображения, будто бы криво наложенных друг на друга — именно из-за этого эффекта у нас рябит в глазах, если смотреть фильм без специальных очков. Но когда мы надеваем 3D-очки, наш правый глаз начинает видеть одно изображение, в то время как левый — другое. То есть, таким образом искусственно воссоздается бинокулярное зрение, и мы видим фильм в объеме.
Виды 3D-очков
При этом существует два вида 3D-очков, и вы, скорее всего, пользовались обоими. У одних одно стекло красное, другое — синее (это анаглифные 3D-очки), а другие имеют обычные черные стекла, но все равно обладают 3D-эффектом (это поляризованные очки).
Анаглифные 3D-очки
Анаглифные очки работают очень просто. Как упоминалось ранее, на экран кинотеатра проецируются два разных изображения (немного криво наложенных друг на друга). Чтобы очки-анаглифы сработали, эти изображения на экране должны иметь разные оттенки — одно должно быть синеватым, другое красноватым.
Соответственно, синяя часть очков пропускает только красный свет, в то время как красная часть очков пропускает только синий свет, и мозг видит две картинки, которые преобразует в одну объемную.
Поляризованные 3D-очки
3D-очки с поляризацией работают сложнее. Да, анаглифные очки прекрасно справляются со своей задачей, но при их использовании теряется качество изображения. И чтобы избавиться от этого недостатка, придумали 3D-очки нового типа.
Такие очки работают на основе физического явления — круговой поляризации. В результате картинка на экране выглядит как обычно, то есть, не двоится, а при надевании очков мы все равно видим объем.
Это происходит за счет того, что когда поляризованные 3D-очки наводятся на экран с фильмом, то одно стекло пропускает свет с круговой поляризацией по часовой стрелке, в то время как другое — только свет с круговой поляризацией против часовой стрелки. Таким образом, наши глаза снова видят разные изображения, а мозг объединяет их в одно объемное.
Наука, стоящая за 3D-очками: как они работают?
Вы когда-нибудь задумывались, как эти необычные 3D-очки создают такие реалистичные впечатления от просмотра? Независимо от того, сидите ли вы в кинотеатре или смотрите 3D-фильм дома, 3D-очки играют важную роль в оживлении изображений и фильмов. В этой статье мы углубимся в науку, лежащую в основе 3D-очков, и исследуем, как они работают.
Основы 3D-технологий
Что такое 3D-технология?
Технология 3D относится к способности создавать трехмерное визуальное впечатление, имитирующее то, как мы воспринимаем глубину в реальном мире. Она направлена на воссоздание иллюзии восприятия глубины путем представления слегка отличающихся изображений каждому глазу. Когда эти изображения объединяются, наш мозг интерпретирует их как единое трехмерное изображение.
Как работает 3D-технология?
Технология 3D работает по принципу стереоскопии, которая включает в себя проецирование двух отдельных изображений на экран. Эти изображения слегка смещены друг от друга, имитируя естественное бинокулярное зрение, с которым мы сталкиваемся в повседневной жизни.
Чтобы просмотреть эти изображения в 3D, наши глаза должны воспринимать их по отдельности. Вот тут-то и вступают в игру 3D-очки. Эти очки позволяют каждому глазу видеть только соответствующее изображение, создавая иллюзию глубины и улучшая общее впечатление от просмотра.
Типы 3D-очков
Очки с анаглифами
Анаглифные очки — наиболее распространенный и широко доступный тип 3D-очков. Они состоят из пары очков с красными и голубыми линзами. Красная линза отфильтровывает голубую составляющую изображения, в то время как голубая линза отфильтровывает красную составляющую. Такое разделение гарантирует, что каждый глаз воспринимает только предполагаемое изображение.
Поляризованные очки
Поляризованные очки часто используются в кинотеатрах для 3D-показов. Они работают с использованием двух различных поляризационных фильтров, по одному для каждого глаза. Эти фильтры пропускают только соответствующее изображение, эффективно разделяя левое и правое изображения. Это создает 3D-эффект при просмотре в поляризованных очках.
Очки с активным затвором
Очки с активным затвором обычно используются с 3D-телевизорами. Они работают, чередуя изображения, показываемые каждому глазу в быстром темпе. Очки синхронизируются с телевизором, открывая и закрывая жалюзи перед каждым глазом, позволяя видеть только предполагаемое изображение. Этот метод создает бесшовное 3D-изображение.
Как с помощью 3D-очков добиться желаемого эффекта?
Зачем нам нужны 3D-очки?
При просмотре 3D-фильма без очков каждый глаз будет видеть оба изображения, проецируемые на экран. Это привело бы к получению размытого и искаженного изображения. 3D-очки решают эту проблему, отфильтровывая нежелательное изображение для каждого глаза, гарантируя, что воспринимается только желаемое изображение. Это разделение позволяет нашему мозгу объединять два изображения и воспринимать их как единое трехмерное изображение.
Как работают анаглифные очки?
Очки-анаглифы работают с использованием цветовых фильтров для разделения левого и правого изображений. Красная линза отфильтровывает голубую составляющую изображения, а голубая линза отфильтровывает красную составляющую. Эти цветовые фильтры гарантируют, что каждый глаз получает только желаемое изображение, создавая 3D-эффект.
Как работают поляризованные очки?
Поляризованные очки работают с использованием двух различных поляризационных фильтров, по одному для каждого глаза. Эти фильтры ориентированы в разных направлениях, пропуская только соответствующее изображение. При просмотре в поляризованных очках каждый глаз видит немного разное изображение, создавая иллюзию восприятия глубины.
Как работают очки с активным затвором?
Очки с активным затвором работают за счет попеременного быстрого открывания и закрывания жалюзи перед каждым глазом. Они синхронизируются с 3D-телевизором или проектором, чтобы гарантировать, что каждый глаз видит только желаемое изображение. Благодаря быстрому переключению между левым и правым изображениями очки с активным затвором обеспечивают плавный просмотр в 3D.
Роль технологий в 3D-очках
Как работают линзы в 3D-очках?
Линзы в 3D-очках играют решающую роль в разделении левого и правого изображений. В анаглифных очках используются цветные фильтры, в то время как в поляризованных очках используются поляризационные фильтры. С другой стороны, очки с активным затвором используют жидкокристаллическую технологию для открывания и закрывания жалюзи перед каждым глазом.
Как работает процесс синхронизации?
В случае очков с активным затвором синхронизация имеет решающее значение для создания плавного 3D-изображения. Очки синхронизируются с 3D-телевизором или проектором с помощью беспроводных сигналов или инфракрасной технологии. Такая синхронизация гарантирует, что жалюзи открываются и закрываются в нужное время, позволяя каждому глазу видеть правильное изображение.
Как технология влияет на качество 3D-изображения?
Достижения в области технологий значительно улучшили качество 3D-изображения. Благодаря использованию дисплеев с более высоким разрешением и более эффективных очков изображения, проецируемые на экран, становятся более четкими и яркими. Кроме того, процесс синхронизации стал более точным, что привело к плавному и захватывающему 3D-восприятию.
Заключение
3D-очки произвели революцию в том, как мы смотрим фильмы и воспринимаем визуальный контент. Используя принципы стереоскопии и разделяя левое и правое изображения, эти очки создают иллюзию глубины и улучшают наши впечатления от просмотра. Независимо от того, носите ли вы очки с анаглифами, поляризационные очки или очки с активным затвором, принцип работы 3D-очков остается неизменным: фильтрация и синхронизация изображений для создания трехмерного эффекта. Так что в следующий раз, когда вы наденете свои 3D-очки, вспомните об увлекательной науке, которая делает все это возможным!
- а) по цветам: