Переход от плоского изображения к объёмному стал не менее революционным шагом, чем переход от черно-белого к цветному. Если недавно плоскую картинку многие воспринимали, как единственно возможную, то теперь вполне привычным стало и объемное изображение. Каково положение дел в этой области сегодня?
Природа наделила нас двумя глазами, и, благодаря этому, мы видим окружающий мир объёмным. Как это происходит? Всё дело в расстоянии между глазами - стереобазе. Мы видим один и тот же предмет с двух разных точек одновременно. Изображения, формируемые на сетчатке каждого глаза, несколько отличаются друг от друга. Чем ближе объект, тем значительнее эффект бинокулярного параллакса. На основании этих различий, мозг формирует представление о глубине сцены или о расстоянии от наблюдателя до объектов. Справедливости ради стоит заметить, что это упрощённое объяснение. Для «расчета объёма» мозг также использует информацию о глубине резкости (необходимы некоторые усилия для перевода фокуса с близких объектов на дальние) и «узнавание» объектов, но это уже выходит за рамки данного материала.
Для того чтобы получить объёмное изображение, надо дать каждому глазу увидеть свою картинку. Два изображения вместе составляют стереопару.
Стереопару на одном экране условно можно показать тремя способами:
Шлемы (очки) виртуальной реальности. В оба стекла встроены небольшие экраны, каждый из которых формирует свою картинку;
3D-очки. В отличие от предыдущих, сами изображение не формируют, а позволяют видеть каждому глазу свою картинку с общего экрана;
3D-экраны. Позволяют видеть объёмное изображение без использования 3D-очков («невооруженным глазом»).
Поскольку материал посвящен экранам, рассмотрим два последних метода подробнее.
Первыми появились устройства, позволяющие видеть объёмное изображение на экране при помощи специальных очков.
Зеркальные системы. Эта технология оказалась настолько неудобной и, следовательно коммерчески невыгодной, что массовый зритель так и не испытал ее на себе. Стереопара проецировалась на экран таким образом, чтобы изображения не перекрывались. Картинки на экране располагались рядом. Очки были сделаны по принципу стереоскопа: система зеркал направляла правую картинку в правый глаз, левую - в левый. Получалось «настоящее» объемное изображение. Однако оно было вдвое уже ширины экрана, а процесс настройки зеркал под конкретного зрителя и размещения его возле экрана становился сущим кошмаром (невозможно без содрогания вспоминать свои опыты, для которых понадобились почти все найденные в доме зеркала, включая настенное из прихожей).
Очки с красно-зелёными или красно-синими светофильтрами. Помню, как «выпирающие» из старого, неизвестно где найденного математиком учебника по стереометрии, чертежи казались нам, школьникам, настоящим чудом. Сейчас этот вид получения объема широко распространён в кинотеатрах. При просмотре «объёмных фильмов» зрители надевают очки с плёнками-светофильтрами. Этот метод применяется и в кино, и на телевидении, и в компьютерной сфере. Его популярность объясняется тем, что он, пожалуй, самый недорогой из всех видов получения объёма на экране.
Стереопара подготавливается специальным образом. При съёмке на каждой камере устанавливается красный или зелёный светофильтр (сегодня съёмка ведётся обычным образом, а стереопары подготавливаются на компьютере при монтаже). Затем она проецируется на один экран так, что картинки накладываются одна на другую. Светофильтры в очках пропускают в каждый глаз только «свою» картинку. Если правый глаз через красный светофильтр видит только те кадры, что сняты через правую камеру с использованием такого же красного светофильтра, то левый - точно также, но уже через зелёные светофильтры. У этого метода есть и недостатки: светофильтры уменьшают количество цветовых оттенков в получаемом изображении; несоответствие характеристик светофильтров в очках светофильтрам (реальным или виртуальным), используемым при подготовке стереопары, приводит к «просачиванию» паразитного изображения, разрушающего стереокартину.
Очки с поляризаторами. Наибольшее распространение технология получила в компьютерной области (популярные очки VR-100 от ASUS, которыми комплектовались видеокарты серии Deluxe). Ряд фирм предлагает решения и для телевидения. Это очки в комплекте с устройством их синхронизации с кадровой разверткой, которое включается между источником видеосигнала и видеовходом телевизора.
Вместо светофильтров используются оптические затворы, работающие по принципу ЖК-матриц (об этом, кстати, не раз говорилось на нашем сайте). Кадры стереопары выводятся на экран не одновременно. Компьютерные мониторы показывают сначала один, затем второй. На телевидении одно изображение выводится в чётных строках растра, второе - в нечётных (в чётном и нечётном полях телекадра). Когда на экран выводится картинка для левого глаза, синхронно срабатывает затвор и правый глаз её не видит. Аналогично происходит со второй картинкой стереопары. Здесь объёмное изображение имеет лучшую цветовую насыщенность, в отличие от случая со светофильтрами. Недостатки: необходимость синхронизации очков с отображением стереопары на экране (мало нам очков, так от них ещё и кабель куда-то тянется!), яркость картинки уменьшается вдвое, на столько же становится меньше частота обновления экрана (каждый глаз видит половину демонстрируемых кадров/полей), на телевидении - вдвое уменьшается вертикальное разрешение.
И вот, наконец, появились «честные» 3D-экраны, дающие объёмное изображение без использования каких-либо очков. Но и тут есть свои тонкости.
Метод линз. Принцип его работы аналогичен календарикам с объёмной или меняющейся в зависимости от угла наклона картинкой. Расположенные перед экраном вертикально тонкие цилиндрические линзы отклоняют свет от пикселей таким образом, что одни из них видны только правым глазом, другие - только левым. Главная проблема - положение зрителя перед экраном ограничено: можно сидеть строго напротив центра экрана и только на определенном расстоянии от него. Каждый производитель борется с этой проблемой по-своему. Например, Philips применяет не два, а до девяти вертикальных рядов пикселей за каждой цилиндрической линзой, а A.C.T. Kern использует специальную камеру на дисплее. Она следит за положением глаз зрителя и специальным программным обеспечением корректирует изображение, что позволяет смотреть на него почти с любых ракурсов и расстояний, а также обеспечивает небольшой наклон самих цилиндрических линз. Метод позволяет получать объёмное изображение не только на ЖК или плазменных панелях, но и на большом экране, содержащем вертикальные цилиндрические линзы.
Метод затеняющей маски. Компания Sharp предлагает на рынке ноутбук с переключаемым 2D/3D-экраном, а с некоторых пор и 2D/3D-монитор. Технология такова: между цветной TFT LCD панелью и лампой подсветки расположена еще одна ЖК-матрица - параллаксный барьер. В режиме 2D барьер полностью пропускает свет и монитор работает, как обычно. При активировании 3D режима, в параллаксном барьере становятся непрозрачными тонкие вертикальные линии. Они затеняют свет от лампы подсветки, в результате чего чётные вертикальные ряды пикселей TFT-матрицы становятся невидимы одному глазу, а нечётные - другому. При этом падает яркость экрана и вдвое ухудшается горизонтальное разрешение. Смотреть 3D-изображение можно, расположившись точно напротив центра экрана, примерно в 53 см от него. Подобную технологию использует и Sanyo, только параллаксный барьер у нее расположен перед TFT-матрицей. Для увеличения углов обзора и диапазона расстояний от экрана до зрителя, Sanyo использует параллаксный барьер в виде ступенчатых, а не непрерывных вертикальных линий. Это решение увеличивает углы обзора, но несколько снижает четкость картинки.
Технологии формирования объёмного изображения при помощи специальных очков отработаны довольно хорошо и по всем параметрам неплохи. Пожалуй, их главным недостатком является наличие самих очков. Поэтому скоро их вытеснят экраны, формирующие объёмное изображение. Тогда 3D-очки, скорее всего, займут нишу мобильных устройств, подобно наушникам аудиоплееров (сегодня практически любой дисковый плеер воспроизводит видеодиски). Смотреть на ходу видеоклипы, конечно, не получится, но, почему бы, не использовать такие очки в метро по дороге на работу? Некоторые фирмы уже сегодня предлагают нечто подобное, например XEYE от Leadtek - очки-мониторы с наушниками.
В случае с 3D-экранами пока ещё остаётся простор для технических улучшений. Впечатляющие результаты уже достигнуты в случае, когда один зритель смотрит на изображение с одной точки. А вот с увеличением углов просмотра и количества зрителей предстоит ещё немало работы. Хотя в последние годы и тут заметен прогресс. Уже в августе этого года Sharp выведет на рынок 3D ЖК-дисплей LL-151D. В течение следующих двух лет Toshiba намерена начать серийное производство дисплеев, дающих объём в пределах 30-ти градусного угла обзора на расстоянии 30 см от экрана и более. Philips разработала чип IC3D, позволяющий отображать объём на экране мобильного телефона, и планирует его массовые поставки в первом квартале следующего года. Samsung представила первый 3D дисплей для мобильника и прогнозирует рынок 3D-экранов от $300 млн. в 2007 году до $2 млрд. в 2010. Opticallity заявляет, что ее технология позволит смотреть 3D-экран под углами до 120 градусов нескольким зрителям одновременно. Совсем недавно в области 3D-дисплеев произошло революционное изменение. Молодой изобретатель Джереми Ньютон разработал, так называемый «вывернутый наизнанку», интерактивный компьютерный экран. Одновременно несколько зрителей может смотреть на этом дисплее различные видеоизображения. Предложенная изобретателем система состоит из линзового-растрового, или лентикулярного, стереоскопического экрана, камеры, отслеживающей положение зрителей относительно него, и управляющего компьютера. Массив из вертикально ориентированных линз позволяет выделять изображения, предназначенные для просмотра двумя зрителями, сидящими, соответственно, слева и справа друг от друга.
Все разработки ведут к тому, что вскоре нам больше не придется выстраиваться в очередь в собственной гостиной, чтобы аккуратно сесть на отмеренном от телевизора расстоянии в неподвижной позе для просмотра трёхмерного видео.
 |
|
Оставить комментарий