3D TV: прошлое, настоящее, будущее
Сейчас никого не удивляет стереокино, 3D телевизоры и объемные картинки. Знаете ли вы, как давно в СССР был открыт первый 3D кинотеатр? Так ли хороша объемная картинка? Стоит ли покупать 3D телевизор, а если и стоит, то какой? Скоро узнаете!
Чтобы было более понятно, начнем с принципа формирования 3D изображения. (более подробно см )
Благодаря тому, что между двумя глазами есть некоторое расстояние, мы можем рассматривать объекты окружающего мира одновременно с двух разных углов
Оценивая полученные «картинки», полученные с разных глаз, мозг узнает о расстоянии до предмета.
Один из основных параметров для оценки дальности объекта — параллакс, то есть, угловое расстояние между картинками для разных глаз на экране
Так и создается эффект объема — один глаз видит объект немного в другом месте, нежели другой.
Вот тут и появляется проблема. Как заставить глаза видеть разные картинки одновременно?
Рассмотрим некоторые методы показа 3D по степени возрастания сложности их реализации.
-
Анаглиф
Можно раскрасить очки в красный цвет для одного глаза, в сине-зеленый для другого и подавать картинку на экран особым образом:
Часть картинки, нарисованная красным цветом, сливается с фоном при просмотре через красный фильтр. Зеленая же выглядит темной. Для другого глаза всё наоборот. Метод очень прост и может быть повторен даже у вас на компьютере с помощью особого программного обеспечения.
Изобретение это довольно старое, кинотеатры с подобной технологией были в СССР еще в 191x годах. Спросите у родителей — возможно, они посещали такие фильмы, как, например, «Парад аттракционов».
В современных кинотеатрах данная технология не используется, так как просмотр картинки в таких красно-зеленых кислотных тонах быстро утомляет человека и часто приводит к небольшой дезориентации после снятия очков (поэкспериментируйте сами!).
-
Спектральное разделение
Есть более приемлемые для использования вариации анаглифа, основанные на спектральном разделении цвета на похожие, но различные компоненты, например, Dolby 3D:
На проекторе устанавливается вращающийся светофильтр, каждому зрителю выдают особые очки. В очках стоят светофильтры, пропускающие лишь три узких диапазона волн, из которых складывается итоговая картинка.
Я бывал в кинотеатре с подобной системой — работает хорошо, смотреть не утомительно. Одобряю.
-
Затворные (активные) очки
Вместо светофильтра, можно вставить в очки ЖК экраны вместо стекол, добавить батарейку и приемник для синхронизации с телевизором/проектором — получим затворные очки.
В каждый момент времени, одно из стекол таких очков затемнено.
Телевизоры с такой технологией обновляют картинку в два раза быстрее, чем обычные. А очки разделяют этот поток кадров между вашими глазами. Не обошлось и без недостатков — возможна плохая синхронизация, в результате изображение будет двоиться.
Кроме того, такие очки могут конфликтовать с люминесцентным освещением, а из-за постоянного моргания может начать болеть голова. Зато телевизоры такого плана легче производить и они меньше стоят.
Подобная технология использовалась и в кинотеатрах, но в настоящее время она вытесняется тем же IMAX и пассивными очками. Не рекомендую идти в кинотеатр с затворными очками или покупать такой телевизор — поберегите нервы. У меня вот стоит такой, постоянно 3D на нем смотреть не удастся, появляется усталость (хотя в 2D режиме работает он отменно)
-
Поляризационные (пассивные) очки
А что, если не очки будут «рулить» разделением кадров, а телевизор/проектор? Получим технологию с пассивными очками!
Всё вроде бы просто — два проектора, перед каждым проектором висит поляризатор, у зрителей очки. Именно так работает большинство современных кинотеатров (и IMAX в том числе). Но чтобы изображение не двоилось, нужен особенный отражающий экран с посеребрением, для сохранения вектора поляризации. Не все кинотеатры могут раскошелиться на такой, поэтому бюджетные 3D кинотеатры так и используют затворную технологию.
А вот телевизоры с такими очками создать непросто — необходимо нанести различные светофильтры на разные пиксели экрана. Обычно, фильтры располагают поочередно — четные ряды пикселей для одного глаза, нечетные — для другого. Но, хоть такие 3DTV стоят дороже, их удобнее смотреть, и очки для них стоят в десятки раз дешевле, чем активные.
-
Безочковые технологии
Как ни удивительно, для создания стерео эффекта можно обойтись и вовсе без очков!
Когда-нибудь видели напечатанные объемные картинки с «ребристой» поверхностью?
В чем тут фишка? Бугристая поверхность — не что иное как линзы. А на бумажной подложке напечатаны полоски изображения сразу для нескольких ракурсов просмотра (от двух до бесконечности). В случае особо качественных образцов, можно рассмативать объект с разных сторон почти как вживую.
Здесь возникает проблема — в горизонтальную плоскость вместо одной картинки теперь нужно запихнуть много (соответственно количеству ракурсов). Поэтому, до недавнего времени многоракурсные дисплеи хоть и существовали, но имели низкое разрешение по горизонтали, из-за чего картинка выглядела довольно некачественно.
Тем не менее, первый безочковый кинотеатр был запущен аж в 1941 году в СССР. Те технологии далеко опередили своё время. И вот, мы опять к ним возвращаемся, пройдя виток истории по спирали… (Больше про историю стерео кино в СССР можно посмотреть )
На нашей ежегодной выставке на фестивале наук можно увидеть и качественные напечатанные 3D картинки, и 48-ракурсный 3D телевизор, и даже посмотреть на себя в 9-ракурсном 3D мониторе:
48-ракурсный телевизор? Зачем столько ракурсов? Да затем, что чем больше ракурсов в такой картинке — тем более реалистичным будет просмотр и тем больше будет зон, где картинка корректно видна. Если ракурса всего два, достаточно сделать шаг в сторону, ракурсы для глаз перепутаются и всё станет плохо:
И здесь нас ожидает очередная проблема — если для обычного 3D фильма уже готовы технологии съемки (на две камеры), то снимать на 48 камер сразу — не выход! Конечно, существуют особые массивы камер для подобной съемки, но это очень сложно и затратно реализовать:
В общем, в этом и состояла основная цель выставки — показать, что мы уже умеем создавать из обычной стерео картинки многоракурсное видео для таких вот мониторов. Правда, почти всех посетителей «3D без очков» настолько завораживало, что они не обращали внимания на сложность создания такого видео.
-
Современные 3D фильмы и их качество
В последнее время ведутся постоянные споры — что лучше/безопаснее, 3D или 2D? Как бы мы привыкли за многие годы, что движущаяся картинка является плоской, а тут нате — объем появился. Не приведет ли это к нарушениям зрения, головным болям? …
А вот и нет. 3D видео ближе к реальной картинке, следовательно, смотреть его должно быть удобнее и естественнее, чем обычное 2D видео. В чем же причина споров? Да в плохом качестве того самого 3D, что показывают в кино!
Вот какие две разные картинки видят наши глаза в одном из кадров известного фильма:
И такое происходит повсеместно! Даже в высокобюджетных 3D фильмах встречаются подобные косяки. А уж что творится в низкобюджетных и (тем более) в документальных — и сказать страшно. Причина тривиальна — из-за съемки на две камеры, любые неточности их установки, даже неравномерный нагрев камер — всё приводит к искажениям фильма. Конечно, большинство из них можно исправить, но это не всем по карману.
В результате получаем, что люди выходят из кинотеатра с больной головой и уставшими глазами, а потом поносят саму технологию 3D. Но ведь причина не в самом 3D, а в косяках фильма или даже архитекторов кинотеатра. Кстати, наша группа занимается анализом фильмов и поиском артефактов в них. Уже выпущено 4 подробных отчета по современным фильмам. Еще несколько отчетов на подходе. (Описание и ссылки доступны )
Куда меньше проблем у искусственно созданных 3D фильмов — я имею в виду конвертацию 2D в 3D. Увы, дело это сложное и для достижения высокого качества, необходимы большие вложения денег. Например, на конвертацию «Титаника» потратили 18 миллионов долларов. И это лишь на один фильм! Так что не верьте рекламе нового телевизора с «функцией автоматической конвертации 2D в 3D» — скорее всего, картинке лишь придадут выпуклости, что не придаст объема отдельным объектам.
-
Будущее 3D
Ладно, предположим, 3D фильмы стали идеальными, у каждого дома стоит многоракурсный 3D телевизор, автоматически преобразующий 2D в 3D. Есть ли что-то круче? Оказывается, есть — голография. Данный метод позволяет рассматривать плоский объект как реальный, объемный, без всяких очков и приспособлений:
Поразительно, но и такие системы телевидения были созданы в СССР. Особая голографическая пленка для съемки, специальное оборудование для просмотра… В 1986 даже был снят первый в мире коммерческий голографический фильм. Правда, впервые он был показан публике на фестивале кино в сентябре 2013, после того, как пленку случайно обнаружили в архивах НИКФИ.
Голографические дисплеи существуют и сейчас, но технология пока в самом зачаточном состоянии. Съемка видео для таких дисплеев крайне затруднена, а устройства для показа очень сложны и дороги. Но будущее, очевидно, за этой технологией.
На данный момент, хороших результатов добилась фирма :
Но и без голографии можно получить очень красивые результаты — взгляните на многопроекторную систему на выставке в США:
-
Заключение
Итак, подведем итоги. Пока что 3D всё еще находится в зачаточном состоянии, качество большинства современных стереофильмов хромает, в результате чего смотреть их неприятно. Тем не менее, в течение нескольких лет, в обиход войдут многоракурсные безочковые телевизоры, а может, даже голографические дисплеи. Так что не стоит торопиться с покупкой 3D телевизора — он может очень быстро устареть. Но если очень хочется взглянуть на стерео прямо сейчас — лучше берите с пассивными очками.
Ссылки для интересующихся данной темой, упомянутые в данной статье:
