Mail.RuПочтаМой МирОдноклассникиИгрыЗнакомстваНовостиПоискВсе проекты
01 августа 2011 18:42

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
Alcatel IDOL 4S
Мощный флагман по невероятной цене
Новинка Micromax
Недорогой смартфон с огромным аккумулятором
Комментарии
102
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
Подпишитесь на нас
Новости Hi-Tech Mail.Ru