Mail.RuПочтаМой МирОдноклассникиИгрыЗнакомстваНовостиПоискВсе проекты
1 августа 2011

3DTV: новое измерение телевидения

Без всякого преувеличения можно сказать, что 3D стало заметным трендом сегодня. А уж от лозунгов об ”открытии нового измерения телевидения” рябит в глазах не меньше, чем от обилия самих 3D-ТВ. Обычные телевизоры уходят в прошлое.

Динозавры 3D

3D-кинотеатры существуют достаточно давно, хотя их количество по сравнению с обычными было не так уж велико и репертуар фильмов в 3D также был ограничен. Обычно в кинотеатрах для реализации 3D используется поляризационный метод (RealD). Проецируемые на экран изображения для левого и правого глаза поляризованы по-разному, а в очках установлены линзы с круговой поляризацией с разным направлением поляризации для каждого глаза. Раньше для стереокино использовались два проектора, но в последнее время эту технологию вытесняет один проектор с установленной на выходе быстродействующей электрооптической жидкокристаллической ячейкой, которая поочередно ”переключает” поляризацию, последовательно демонстрируя кадры для левого и правого глаза. Экран для RealD тоже должен быть специальным– с металлизированным покрытием (в отличие от диэлектрической поверхности, металлическая не изменяет поляризацию отраженного света). Существует и другой метод– эклипсный, подразумевающий поочередную демонстрацию кадров для правого илевого глаза и наблюдение изображения через активные очки с ЖК-затворами, которые получают специальный синхросигнал от проектора (обычно по ИК-каналу).

Что касается телевизоров, то пару десятилетий назад, когда любой из них содержал кинескоп (электронно-лучевую трубку, ЭЛТ), единственным способом показывать стереоизображение было использование анаглифических (двухцветных, обычно красно-синих) очков. Впрочем, хотя такое изображение и воспринималось трехмерным, нарушенная цветопередача и перекрестные помехи сводили на нет все удовольствие от просмотра фильмов подобным образом.

Быстрые телевизоры

С появлением жидкокристаллических и плазменных телевизоров начался новый виток развития 3D-технологий. Однако до недавнего времени полноценная реализация 3D в бытовых телевизорах была невозможна из-за недостаточного быстродействия ЖК-ячеек, которые не успевали достаточно быстро переключаться между последовательными положениями для правых и левых кадров. Приходилось снижать частоту кадров, что допустимо для видеоигр, но не для кино. Однако сейчас быстродействие ЖК-экранов позволяет без каких-либо проблем и с большим запасом реализовать подобную технологию даже в варианте Full HD.

Как работает 3D в современных ЖК-телевизорах? В общих чертах это вариант существующей эклипсной технологии. На телеэкране чередуются кадры, предназначенные для наблюдения правым и левым глазом, а специальные очки с ЖК-затворами, получающие синхросигнал по ИК-каналу, поочередно открывают соответственно левый и правый глаз. На первый взгляд все выглядит очень просто, но дьявол, как известно, кроется в деталях. ”Дело в том, что ЖК-пиксели переключаются между положениями для ‘правого’ и ‘левого’ кадров хотя и очень быстро, но не мгновенно – это занимает определенное время, в течение которого левый кадр как бы ‘наплывает’ на правый,– объясняет Дэнни Так, директор по техническому маркетингу подразделения телевизоров компании Philips.– Это может привести к перекрестным помехам, то есть к тому, что один глаз будет видеть отголосок изображения, которое предназначено для другого, изображение будет смазано, размыто. Однако есть способ уменьшить уровень перекрестных помех – достаточно на время переключения между кадрами гасить подсветку, ведь жидкие кристаллы всего лишь модулируют количество проходящего сквозь них света, а за подсветку отвечают светодиоды под экраном”. Таким образом, цикл смены кадров выглядит так: в течение 1/240 секунды демонстрируется кадр для правого глаза, затем подсветка выключается на такой же промежуток (за это время происходит смена на кадр для левого глаза), затем подсветка включается снова, и синхронно с этим работают ЖК-затворы в очках. Тем не менее втрадиционной схеме с краевой (периферической) подсветкой всего экрана перекрестные помехи полностью подавить не удается.

Плазма против ЖК

За прошедшие несколько лет плазменные панели избавились от многих своих недостатков – высокого энергопотребления, малого срока службы – и на поле больших диагоналей превратились в серьезного конкурента жидкокристаллическим панелям. Но споявлением 3D извечный спор ”плазма против ЖК” вышел на новый виток.

Общая технология демонстрации 3D у плазмы весьма схожа с выше-опи-сан-ной – те же последовательные кадры плюс использование синхронизируемых затворных очков. Но, в отличие от ЖК, каждый пиксель плазменной панели – сам по себе активный излучатель света, и к тому же весьма быстродействующий, поэтому ”плазма” изначально имеет низкий уровень перекрестных помех. Вот почему некоторые производители (например, Panasonic) сделали ставку на плазменные 3D-телевизоры, оставив 2D для ЖК.

Но зато у плазмы есть другая серьезная проблема. Составной частью ЖК-экрана является поляризатор, так что свет, исходящий от такого экрана, линейно поляризован. Линзы активных стереоочков – те же ЖК-экраны и в ”открытом” состоянии тоже представляют собой линейно поляризованные фильтры. Поэтому яркость изображения на ЖК-экране при наблюдении сквозь очки и без них остается неизменной. А вот если посмотреть сквозь активные очки на экран плазменной панели, излучающей неполяризованный свет, видимая яркость и контраст упадут вдвое.

Два телевизора в одном

Еще одно серьезное преимущество “плазмы” ранее состояло в том, что пиксели панели можно полностью гасить – это позволяло добиться настоящего черного цвета и очень высокого контраста. У ЖК с краевой (периферической) подсветкой черный цвет – на самом деле темно-серый, поскольку небольшое количество света “просачивается” даже сквозь полностью “закрытые” пиксели. Однако и в этой области ЖК-телевизоры наступают “плазме” на пятки: практически все производители ЖК-панелей представили на выставке новые модели телевизоров сдинамической сканирующей подсветкой. Идея этой технологии состоит в том, что светодиоды подсветки теперь не располагаются только по периметру, араспределены равномерно под всей поверхностью экрана, и при этом их яркость управляема, причем для каждого кадра! В тех местах кадра, где нужен настоящий, глубокий черный цвет, подсветка просто выключается, а где нужен яркий белый – светодиоды включаются на полную мощность. Фактически несколько сотен светодиодов под экраном образуют монохромный “телевизор низкого разрешения”, а ЖК-пиксели поверх него обеспечивают цвет и очень четкое итоговое изображение высокого разрешения (вплоть до Full HD).

Динамическая подсветка способна не только дать ”настоящий черный”, но и еще больше снизить уровень перекрестных помех. С ее помощью можно не просто выключать подсветку на одинаковые промежутки ”смены кадров”, но добиться гораздо большей гибкости, выключая ее только в тех местах, где происходит смена изображения, и на нужное время. По словам Дэнни Така, при таком алгоритме работы уровень перекрестных помех сводится практически к нулю.

Через строчку

Одним из самых интересных экспонатов прошедшей выставки стал 31-дюймовый OLED-телевизор, представленный компанией LG. Пока это прототип с ориентировочной ценой €8–10 тысяч, но со временем OLED-технология, без всякого сомнения, способна занять свою нишу под солн-цем. OLED-телевизор LG может показывать картинку с разрешением Full HD обычным образом, но способен демонстрировать и 3D-изображение. Инженеры LG пошли несколько другим путем – они не стали связываться с активными очками, а использовали пассивные очки с линзами круговой поляризации с различным направлением для каждого глаза (аналогичны очкам RealD). При этом для разделения правых и левых кадров используется не время, а пространство – вместо последовательной демонстрации правые кадры отображаются с помощью нечетных строк экрана, а левые – четных, при этом строки снабжены соответствующими поляризационными фильтрами.

Понятно, что при таком способе 3D-изображение имеет по вертикали уже не полное разрешение (FullHD), а только половинное, однако иплюсы в этом тоже есть: очки очень легкие ивыглядят как обычные солнцезащитные, да и в синхронизации не нуждаются. К тому же это пока только первые шаги, и теоретически ничто не мешает в будущем использовать сOLED-телевизорами эклипсный метод с активными очками.

Долой очки

Но обязательно ли для просмотра 3D нужны очки (активные или пассивные)? Все существующие безочковые системы 3D основаны на стереорастре. Стереорастр – это набор вертикальных щелей или положительных (чаще всего цилиндрических) линз, расположенных поверх экрана, находящегося в фокусе этих линз. На экране демонстрируется изображение, как бы нарезанное на чередующиеся (для правого и левого глаза) вертикальные полоски. Благодаря линзам (щелям) каждый глаз видит свое изображение, составленное из таких полосок.

Конечно, отсутствие очков – это плюс, но есть у растра и минусы, благодаря которым он не получил особого распространения. В первую очередь это небольшая ”рабочая область”– фокальная зона, в которой может наблюдаться стереоэффект. Смотреть такой телевизор можно только с определенного расстояния, по центру, не выходя за пределы зоны.

Но и этот недостаток вполне преодолим. На стенде Фраунгоферовского института, который уже давно занимается созданием безочковых 3D-дисплеев для профессионального применения (в частности, для CAD/CAM), были представлены системы с ”интеллектуальным растром”. Точнее, растр там самый обычный, линзовый, а вот все остальное – действительно интеллектуальное. В первую очередь это относится к системе обработки изображения, которая нарезает изображение на те самые вертикальные полоски. Ключевая часть разработки Фраунгоферовского института – камера, которая отслеживает положение зрителя и расстояние от него до экрана и в зависимости от этих данных адаптирует ”нарезку” таким образом, чтобы зритель всегда находился в самом центре стереозоны. Правда, что будет делать такая система в случае нескольких зрителей – остается непонятным, но, с другой стороны, эта разработка предназначена для профессиональных стереомониторов, а не бытовых ТВ.

Существует несколько методов визуализации 3D-изображений – эклипсный (с активными жидкокристаллическими очками), поляризационный (с пассивными поляризационными фильтрами), а также ивовсе без всяких очков – при помощи стереорастра поверх экрана.

Стереорастр – это давно известная технология, позволяющая наблюдать 3D-изображение без каких-либо очков (на картинке сверху – щелевой параллаксный барьер, внизу– цилиндрические линзы). С ней экспериментировали многие производители телевизоров, однако при всем удобстве такой схемы она имеет и серьезные недостатки: это не слишком широкая зона (точнее, несколько зон) наблюдения и разрешение картинки, уже не достигающее ставшего стандартом Full HD. Впрочем, прогресс в этой области не стоит на месте: разработки Фраунгоферовского института автоматически подстраивают картинку таким образом, чтобы зритель всегда находился в оптимальной зоне наблюдения.

Как устроена 3D-камера

Простейшая идея поставить две камеры ”бок о бок” реализуема только в случае компактных любительских камер. В случае профессиональной аппаратуры это невозможно с технической точки зрения – такие камеры достаточно громоздки, а стереобазу нужно варьировать в очень широких пределах – от считанных миллиметров (фактически от нуля) до десятков сантиметров. Поэтому профессио-нальная установка для съемки 3D представляет собой две камеры, расположенные перпендикулярно друг к другу и разделенные полупрозрачным зеркалом (светоделителем). Одна камера снимает прямое изображение, вторая – отраженное (которое потом зеркально отображается в программном обеспечении). При этом расстояние между оптическими осями объективов, равно как и угол между ними, можно менять в очень широких пределах.

Вылететь из экрана

До недавнего времени ассортимент 3D-фильмов был достаточно беден – ведь стереоизображение представляло собой самостоятельное развлечение, сюжет и качество самого фильма при этом отступали на второй план. ”Однако в последние два года режиссеры, наконец, осознали, что 3D – не самоцель, а лишь средство, позволяющее сделать фильм более выразительным, – говорит Мелисса Байерс, стереограф компании Vision3, работавшая над многими 3D-проектами (вчастности, над 3D-короткометражкой ”Подкидыш” (Foundling) в рамках проекта ”Параллели” компании Philips). – Однако эта новая технология требует принципиально иного и гораздо более сложного подхода ксъемкам, невозможно просто взять стереокамеру иснять 3D-фильм. Буквально везде, начиная от идеи, сценария, планов и заканчивая монтажом, нужно учитывать 3D-специфику. К тому же для съемки различных сцен нужна разная стереобаза – расстояние между оптическими осями камер и угол между ними. Иногда приходится переснимать сцены несколько раз, подбирая этот параметр экспериментально. Вомногих случаях 3D и вовсе ненужно и даже вредно– например, всценах смалой глубиной резко изображаемого пространства (обычно это портреты) или вочень динамичных сценах сбыстрой сменой планов. Так что злоупотреблять 3D как ин-стру-ментом тоже не стоит. Впрочем, существуют исвоеобразные неписаные правила: с давних времен зритель привык, что если он смотрит 3D-фильм, то как минимум один раз что-нибудь должно вылететь из экрана. Истереографы стараются зрителей в этом не разочаровывать”.

Дмитрий Мамонтов, www.popmech.ru

HTC Incredible S
ОС: Android 2.2 • Процессор: Qualcomm MSM 8255 • Разрешение фото: 8 Мпикс • Диагональ экрана: 4 "Подробнее
Комментарии
101
arthur.manoucharyan@mail.ru
Ежедневные бесплатные рекомендации по купле-продаже акций на ММВБ только на сайте www .city-trader.ru/
СсылкаПожаловаться
Shmel
3D в кинотеатре?
СсылкаПожаловаться
Александр Созинов
А где это все мы?! Ась ? )
СсылкаПожаловаться
Чтобы оставить комментарий, вам нужно авторизоваться.
Обнаружили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter.
Hi-Tech Mail.Ru
Apple iPhone 6S 32GB
от35 640руб.
Samsung Galaxy A5 (2016)
от17 700руб.
Apple iPhone 7 32GB
от43 400руб.
Apple iPhone SE 64GB
от30 700руб.
Meizu M3 Note 16GB
от9 490руб.
Xiaomi Redmi 3S Pro 32GB
от9 131руб.
Samsung Galaxy A3 (2016)
от14 000руб.
Samsung Galaxy J2 Prime
от7 986руб.
Samsung Galaxy S7 32GB
от32 500руб.
Подпишитесь на нас
Новости Hi-Tech Mail.Ru