3D-реальність

Різні технології отримання об'ємного зображення, їхні переваги й недоліки, огляд сучасних 3D-пристроїв, представлених на ринку, перспективи розвитку стереотехнологій

Сьогодні можна з великим ступенем ймовірності передбачити, що дуже скоро нас чекає справжній 3d-бум. Відповідні технології стрімко розвиваються, а кількість випущених 3d-моделей телевізорів, плеєрів, проекторів і відеокамер зростає в геометричній прогресії. Відкриємо завісу таємниці і заглянемо.

PhilipsЧеловек бачить світ одночасно з двох точок спостереження. Зображення, одержувані правим і лівим оком (їх називають стереопарою), трохи відрізняються. Аналізуючи ці відмінності, наш мозок отримує інформацію про обсяг і віддаленості аналізованих об'єктів. Основний принцип всіх сучасних 3D-технологій (стереотехнологій) отримання об'ємних зображень на плоскому екране- формування різних картинок (ракурсів) для правого і лівого ока. Відмінності полягають лише в тому, яким чином відбувається поділ зображень, щоб кожне око глядача сприйняв їх окремо (кадрами). Сьогодні найбільш поширені дві групи технологій такого поділу: стереоскопічні і автостереоскопічні. Перші вимагають наявності спеціальних окулярів: пасивних (анаглиф і поляризація, або технологія пасивного затвора) або активних (технологія активного затвора). Другі відтворюють тривимірне зображення, застосовуючи растровий екран, який може бути виконаний по бар'єрної або линзовой технології. -Якому випадку для перегляду підходить тільки спеціально підготовлений 3D-контент.

Як в смарагдовому місті

При анагліфние методі стереоефект виникає завдяки додатковому «фарбування» зображень стереопари в два різних кольори. Лівий і правий кадри поділяють за допомогою окулярів з відповідними світлофільтрами (зазвичай червоним і блакитним). Але при цьому кольоровість картинки спотворюється, а очі швидко втомлюються. Даний спосіб широко застосовували в кінотеатрах, а зараз його використовують в основному в поліграфії. Телебачення розвиває технології пасивного і активного затвора, а також автостереоскопічні.

фото 1 Sony

фото 2 Sony

фото 3 Panasonic

1-3. Фотоапарати WX5 (1) і TX (2) (Sony) з функцією 3D Sweet Panorama. Вмоделі G2 (Panasonic) (3) є змінний об'єктив і сенсорний дисплей

При поляризационной стереотехнологіі (пасивний затвор) зображення формується в поляризованому світлі (тобто такому, у якого площина коливань фотонів світлового променя розташована інакше, ніж у звичайного світла; це властивість використовують для фільтрації потоку). При цьому для кожного ока користувача створюється зображення зі своїм кутом поляризації (різниця між ними становить 90). Наприклад, картинка для одного ока може подаватися на парні рядки розгортки зображення на екрані, а для іншого-на непарні. Застосування спеціальних фільтрів в окулярах, що пропускають світло однієї поляризації і задержівающіх- інший, дає можливість розділити зображення на два ракурсу і подати кожному оці свою картинку. Цей метод дозволяє відносно просто і недорого формувати тривимірне ізображеніе.Цена очков- всього 40руб. Недолік полягає в тому, що потрібно значно підвищити яскравість картинки, так як 70% світла, що проходить через фільтри, поглинається.

Технологія пасивного затвора взята на озброєння в кінотеатрах системи IMAX, де використовують два проектора з поляризаторами, а також в 3D-моніторах. Їх випускають компанії JVC, Panasonic (обидві Японія), iZ3D, Panoram Technologies (обидві США). Такі пристрої часто встановлюють в спортбарах, щоб уболівальники могли дивитися гру улюбленої команди, відчуваючи себе практично учасниками дії. Стелевізорамі складніше. Компанія LG Electronics (Корея) - поки єдиний виробник, який підтвердив свою готовність випускати 3D-телевізори для будинку з технологією як активного, так і пасивного затвора. "Пасивні" моделі-LD920 і LD950. Остання укомплектована чотирма парами поляризованих очок, що дозволяє декільком членам сім'ї одночасно насолоджуватися 3D-програмами.

Тривимірні ігри і кіно

На ринку комп'ютерних ігор справи йдуть непогано: анонсована зовсім недавно 3D-система NVIDIA GeForce 3D Vision сумісна з безліччю вже випущених проектів, і більшість майбутніх ігрових новинок також освоять третій вимір. Що стосується фільмів в 3D-технології, то їх виробляють трьома способами. Перший: кінокартину, створену в техніці комп'ютерної анімації, переводять в формат 3D. Другий: корпорація IMAX знімає фільми спеціальною камерою відразу на дві плівки. Третій: 2D-зображення переводять в 3D (поки тільки у вигляді фрагментів голлівудських блокбастерів). Мабуть, головна проблема популяризації 3D- мала кількість контенту. Однак відбуваються зміни на краще: провідні кіностудії щорічно випускають кілька картин, сумісних з 3D-дисплеями. Студія Pixar вже планує випустити більше 10 анімаційних 3D-фільмів, а The Walt Disney Company пообіцяла, що незабаром все кінокартини, створювані Pixar, можна буде дивитися на 3D-екранах. Свій внесок вносять і виробники телевізорів. Наприклад, Samsung Electronics оголосила про початок співпраці з Dreamworks SKG для перекладу в 3D-формат таких популярних фільмів, як "Шрек", "Монстри проти прибульців" і т.д. Теоретично будь-який відеофільм за допомогою спеціальних програм можна конвертувати в формат 2D + Z і отримати об'ємну картинку.

Panasonic3D-телевізори і 3D-Blu-rayплеери з технологією активного затвора функціонують так: кожен кадр для лівого і правого ока обробляється по особливому алгоритму в спеціальному вбудованому блоці окремо і по черзі виводиться на екран. Щоб дивитися 3D-контент, знадобляться електронні окуляри, оснащені вбудованим процесором. На нього 3D-телевізор за допомогою блоку бездротового зв'язку (наприклад, ІК-блоку) посилає сигнал, щоб одночасно з подачею на екран картинки цей процесор "відкривав" відповідну лінзу очок і "закривав" іншу. Таким чином, кожне око бачить свою картинку, а мозок, отримуючи і зводячи їх воєдино, формує реалістичне 3D-зображення. Для роботи процесора окуляри оснащують акумулятором, ємності якого вистачає надовго (80ч без підзарядки).

3D-пристрої (телевізори, плеєри) з технологією активного затвора пропонують компанії Samsung Electronics (Корея), Philips (Нідерланди), Sony (Японія), LG Electronics, Panasonic (серія Viera) идр. Кожна з них прагне по-своєму удосконалити обладнання. Так, моделі серії C7000 (Samsung Electronics) забезпечують широкий кут огляду, тому глядачам не доведеться вибирати найбільш зручну точку перегляду. Ксожаленію, компанія Samsung Electronics докладає до своїх телевізорів лише одну пару 3D-окулярів, а додаткові можна придбати приблизно за 9 тис. Руб. Стелевізорамі даної фірми сумісні тільки окуляри того ж виробника. Плазмові 3D-телевізори серій 7000 (160 тис. Руб.) І 6900 (90 тис. Руб.) З широкоформатними екранами (діагональ-63 і 50 дюймів відповідно), випущені цією ж компанією, оснащені інноваційною технологією Clear Image Panel. Вконструкціі панелі замість звичного скла застосований ультратонкий плівковий світлофільтр. Він усуває подвійні відображення і забезпечує чіткість картинки і гарну передачу кольору практично для будь-якої точки перегляду навіть в досить яскраво освітлених приміщеннях.

фото 4 Acer

фото 5 Toshiba

фото 6 Panasonic

4. Завдяки підтримці формату 3D в ноутбуці Satellite A665 (Toshiba) всі сучасні ігри будуть виглядати більш реалістично. Крім того, він дозволяє використовувати диски Blu-ray 3D2. 5. Вмоделі Aspire 5745DG (Acer) 3D-зображення формується за допомогою "затвора" технології. Кноутбуку можна підключити зовнішній дисплей з розгорткою 120 Гц і на ньому також отримати картинку з 3D-ефектом. 6. Новий Full HD-3D-Bluray плеєр DMP-BDT100 (Panasonic) дозволить вам дивитися улюблені фільми у форматі 3D у себе вдома і забезпечить їх високу якість. Умоделі є також доступ до різного контенту через інтернет-протокол, слот для карт пам'яті SD, порт USB і HDMI-вихід

Внових моделях РК-телевізорів серії 9000 (Philips), випущених в 2010 р .: 32PFL9705, 40PFL9705 і 46PFL9705 (діагональ екрану- 32, 40 і 46 дюймів відповідно), що підтримують 3D-формат, використані тристороння фонове підсвічування Ambilight, змінюється в залежності від кольору стін, процесор Perfect Pixel HD Engine і технології LED. Урезультаті виникає відчуття, що дія з екрану переноситься прямо в кімнату. Для перегляду 3D-контента потрібні активні окуляри і ІК-передавач, що підключаються до телевізора.

К3D-телевізору 60 LX900 (Sony) з максимальною діагоналлю 60 дюймів додаються дві пари окулярів. Моделі Sony Bravia KDL-LX900 і KDL-HX900 завдяки високій частоті показу кадрів на екрані (її забезпечує функція Motionflow 400 PRO) створюють зображення, достовірно відтворює тривимірний світ.

ТВ в новому форматі

Вперше в Росії супутникова 3D-передача в реальному часі відбулася 15 квітня 2010г.Виступленіе солістів балету Маріїнського театру, зняте в форматі 3D, транслювалося з супутника Eutelsat 9 (Eurobird 9A) на каналі All-3D. Його дивилися в Санкт-Петербурзі, Москві і Парижі на екранах телевізорів Samsung, використовуючи активні окуляри. У травні 2010р. в рамках виставки "Зв'язок-Експоком" -2010 група компаній "Акадо" (Росія) і фірма Samsung Electronics продемонстрували можливості цілодобового телевізійного 3D-мовлення для масового споживача на платформі цифрового кабельного телебачення Акадо. Спільний проект сприяє розвитку 3D-технологій для дому та дозволить пропонувати користувачам широкий вибір програм з об'ємним зображенням. У жовтні 2010р. компанія "НТВ ПЛЮС" (Росія) офіційно оголосила про відкриття першого в нашій країні 3D-каналу в партнерстві з фірмою Panasonic. На базі цього каналу планують проводити в форматі 3D прямі трансляції Олімпійських ігор 2014р. з Сочі.

Компанія Panasonic в серії 3D-телевізорів Viera застосовує особливу технологію усунення перехресних перешкод (вони виникають при накладенні один на одного сигналів для правого і лівого відеоканалів, і в результаті утворюються здвоєні контури). Повний дозвіл при демонстрації рухомого зображення складає 1080 рядків. Нова технологія синхронізації між телевізором і світлофільтрами очок (high-precision active shutter) дозволяє отримати ясну, чітку і детальну об'ємну картинку.

чистий обсяг

SonyПрі автостереоскопічними технології стереоефект з'являється завдяки тому, що потрібний пучок світла направляють в потрібний очей. Як правило, для цього застосовують растрові екрани з мікролінзами Френеля, що грають роль светоделітель, і спеціальними бар'єрними сітками (непрозорі смужки). Урезультаті кожне око глядача бачить тільки той стовпець пікселів, який призначений для нього. Лінзовий-растровий варіант конструкції екранів називають лентикулярному. Такі монітори, засновані на растровому принципі, виробляють NewSight (Німеччина), Sharp (Японія), LG Electronics, Philips, Samsung Electronics идр. Поширення стандарту високої чіткості (HD) допомагає отримувати якісне зображення.

LCD-дисплей Flatron M4200D (LG Electronics) з діагоналлю 42 дюйма являє собою Лентікулярний екран. Один з його верств виконаний з прозорого пластика з довгими циліндричними мікролінзами, що створюють стереоскопічний ефект. Основні характеристики: разрешеніе- 1920 # 215; 1080 пікселів, яркость- 500 кд / м # 178 ;, контрастность- 1600: 1, час откліка- 8мс. Вновінке Sharp- моделі LL-151-3D XGA- застосована технологія 3D LCD Technology, яка використовує другу LCD-матрицю, щоб досягти ефекту параллаксного бар'єру. Коли 3D-режим включений, світло, проходячи через першу LCD-матрицю, направляється так, щоб парні стовпці пікселів фокусувалися на лівому оці, а нечетние- на правому. Дисплей перемикають в 3D-режим за допомогою спеціальної кнопки, розташованої на панелі управління. Ціна LL-151-3D XGA- близько 45 тис. Руб.

фото 7 Samsung

фото 8 Samsung

фото 9 Samsung

7-9. Домашній 3D-кінотеатр HT-C9950W (Samsung) пропонує якість об'ємного звучання 7.1-канальної музичної системи і широкі можливості мультимедійного контенту

Компанія Samsung Electronics почала випускати автостереоскопічні телевізори з діагоналлю екрана 19-65 дюймів. Вони оснащені додатковою матрицею двоопуклих мікролінз, завдяки якій стереозображення можна спостерігати з різних точок. Модель з діагоналлю 40 дюймів коштує близько 60 тис. Руб., 55 дюймов- приблизно 210 тис. Руб. Samsung Electronics домовляється про стереотрансляціях з операторами кабельного і супутникового телебачення.

Однак у даного методу є і суттєві недоліки. Зокрема, необхідно, щоб при перегляді голова глядача перебувала в певному положенні: досить зовсім небагато змінити його-і стереокартинка руйнується. Різні компанії намагаються поліпшити цю технологію. Наприклад, Philips і NewSight розробили власні технології багато ракурсів моніторов- WOWvx і MultiView. Афірма SeeReal Technologies (Німеччина) вмонтувала в свої дисплеї рухливий светоделітель і детектор положення голови глядача, завдяки яким зображення коректується відповідно до потрібним кутом зору.

Стереоперспектіви

Чи готові ми до 3D-ері? Безсумнівно, з візуальної точки зору у новій технології величезні перспективи. На ринку вже представлена ​​велика різноманітність 3D-техніки: камери і фотоапарати, Blu-ray-плеєри, ноутбуки (наприклад, Aspire 5745DG, Acer, з активними окулярами 3D-Vision, Nvidia, можна використовувати і в 3D-режимі, і як стандартний ноутбук ), 3D-телевізори з підсвічуванням, LED-, РК і плазмові 3D-моделі. Увиробництві останніх лідирують компанії Panasonic (моделі Viera TX-P50VT20 і TX-P65VT20 з діагоналлю екрана 50 і 65 дюймів відповідно) і Samsung Electronics (моделі PS42B450B1, PS50B450B1, PS42B451B2, PS50B451B2).

Існуючі напрацювання дозволяють почати реалізовувати стереоскопічне мовлення в Інтернеті, де можна надавати 3D-контент індивідуально. Розробляється і нова система телемовлення. Володарі приймальних пристроїв і 3D-телевізорів зможуть приймати об'ємні телепередачі з орбітального супутника Аstra 3A, що веде мовлення на Центральну і Східну Європу з 4мая 2010г.Компанія Discovery (США) разом з IMAX (Канада) і Sony планує запустити 3D-канал до 2011р.

фото 10 LG

фото 11 LG

фото 12 Panasonic

фото 13 Panasonic

фото 14 Samsung

фото 15 Sony

10,11. Інноваційна підсвічування витонченої моделі LX9500 (LG) товщиною всього 22,3мм забезпечує кращу яскравість. 12, 13. Камкодер HDC-SDT750 (Panasonic) дозволяє знімати відео у форматі 3D, досить лише встановити лінзу 3D-конвертор. Крім цього, в моделі багато інших функцій: сенсор 3MOS з поліпшеною системою шумозаглушення, зйомка відео в форматі 108p / 50Гц, гібридний оптичний стабілізатор зображення. 14,15. Інтегрована технологія конвертації 3D-LED-телевізорів серії 9000 (Samsung) (13) в режимі реального часу перетворює стандартне зображення в тривимірне, дозволяючи дивитися звичайні телепрограми і фільми в 3D-форматі. Домашній кінотеатр BDV-IZ1000W (Sony) (14) дає можливість переглядати 3D-контент з диска Blu-ray і забезпечує доступ до онлайн-відео.

Довгий час вузьким місцем в реалізації стереоскопічного видеопоказа був обсяг даних-його було неможливо передати існуючими засобами. Цифрове телебачення дозволило поширювати достатню кількість інформації і стало основою ряду пристроїв, що дають можливість виконати об'ємну візуалізацію.

SonyОдін з ефективних способів, що допомагають вирішити проблему великого обсягу даних, - використання формату 2D + Z. Злюбиться звичайним (2D) зображенням можна співвіднести інформацію про віддаленість кожного пікселя від спостерігача (Z-координату). Таке уявлення зображення називають форматом 2D + Z, а сукупність координат Z- картою глибини. Застосування цього формату дозволяє передавати стереоскопічне відео зі збільшенням потоку даних за все на 25-30%. Стереоскопічний картинка відновлюється шляхом інтерполяції вихідного зображення з урахуванням карти глибини. Отриману серію кадрів демонструють за допомогою растрового дисплея.

Формати телебачення MPEG-2 і MPEG-4 є хорошою базою для стандартної трансляції 3D-відеоданих, так як дають можливість передавати і звичайне (2D) зображення, і відповідну йому карту глибини (Z). Щоб декодувати стандартні потоки, розроблені декодери STB (Set Top Box). Наприклад, компанія Elecard (Росія) представила подібні телевізійні приставки, що дозволяють змінювати вбудоване в них програмне забезпечення і завдяки цьому нарощувати функціональність пристроїв. Такі декодери мають аналогові виходи для підключення до телевізорів і інтерфейси DVI / HDMI для під'єднання до цифрової техніки. Toshiba (Японія), Panasonic, Samsung Electronics і Sony пропонують телевізори з вбудованими конверторами для перетворення 2D- в 3D-формат.

SonyВто же час стати дійсно масовим 3D-телебачення перешкоджає кілька істотних проблем, перш за все пропускна здатність. Так, для поширення 3D-відео необхідна швидкість передачі 18 Мбіт / с. Це істотно більше, ніж поки пропускають канали HDTV в кабельних мережах. Значить, кабельні та супутникові оператори повинні розширити ємність каналів для передачі 3D-відео даних. Є й інша складність: кабельні та супутникові провайдери надають послуги в рамках своєї встановленої бази STB. Якщо у них приставка вдосконалена, на неї можна завантажити нове програмне забезпечення; якщо ж вона зроблена досить давно, доведеться купити «свіжу».

Нарешті, недавно створена версія HDMI 1.4 для роботи з 3D передбачає дозвіл 1080p для кожного ока (1080p / 24 Гц або 720p / 50 або 60 Гц). При цьому у кабельних і супутникових провайдерів виникнуть труднощі, так як їх STB не підтримують протокол HDMI 1.4 і не забезпечують можливість передачі зображення з подвоєним дозволом 1080p. Хоча всі ці проблеми в принципі можна розв'язати. Удосконалення технологій триває безперервно, глядачеві потрібно постійно пропонувати щось нове, і тому можна зробити висновок, що настання ери об'ємного телебачення не за горами.

Переваги та недоліки різних 3D-технологій

технологія	плюси	мінуси
анагліф	Дешевизна і простота методу	Втрата деяких квітів; необхідність використовувати окуляри; низька якість зображення
Технологія активного затвора	Відмінна якість зображення	Стереоочки досить дороги; потрібно періодично заряджати акумулятор
Технологія пасивного затвора (поляризаційна)	Хороша якість картинки	Потрібен екран з високою роздільною здатністю
автостереоскопічними технологія	Не потрібні окуляри; велика реалістичність	Значна ціна; потрібно екран з високою роздільною здатністю; при перегляді дозвіл по горизонталі зменшується в 2 рази