3D очки и их разновидности

Автор: Георгий Вампилов

3D очки - что это такое? Какими они бывают? Чем отличаются друг от друга?

Активные 3D очки NVIDIA 3D Vision для дома

3D очки - вспомогательные устройства, благодаря которым создаётся иллюзия объёмности стереоизображения. Если говорить конкретнее, то стереоочки - это, как правило, устройства, которые разбивают стереопару на два изображения, каждое из которых видимо только для одного глаза. Благодаря бинокулярности человеческого зрения, а в случае с активными очками, и эффекту инерции зрения, возникает весьма достоверная иллюзия объёмности просматриваемого изображения.

На рынке представлено немало разновидностей 3D очков, но, в сущности, они делятся всего лишь на два класса - активные и пассивные. Под активными подразумеваются т.н. "затворные очки" (shutter glasses), в которых жидкокристаллические заслонки поочерёдно закрывают правый и левый глаз, в то время как проектор, с которыми они синхронизированы, поочерёдно демонстрирует кадры для правого и левого глаза. Таким очкам нужно автономное питание и беспроводной приёмник синхронизирующего сигнала (как правило такой сигнал передаётся по инфракрасному лучу, хотя есть модели с радиосинхронизацией).

Класс пассивных очков включает, поляризационные и анаглифические очки и их разновидности; пассивные очки намного проще в техническом плане и дешевле активных, но, тем не менее, конкуренция между ними сохраняется.

Анаглифические очки

Самый старинный и наименее, если угодно, почтенный метод создания стереоиллюзии - это "анаглифическое кодирование" стереоизображения. Как правило, это два чёрно-белых или цветных кадра стереопары, наложенные друг на друга; в одном преобладают красные тона, в другом - синезелёные или синие; цветные фильтры в очках блокируют соответствующую часть картинки, так что каждый глаз видит только то, что  "предназначается" только ему.

Типичные анаглифические очки. Картон и два светофильтра.

Анаглифические очки очень дёшевы: их изготавливают обыкновенно из картона и пластика, работают они всегда безотказно - если только не нацепить их вверх ногами. Впрочем, если цвета в анаглифической картинки и светофильтрах отличаются друг от друга, эффект стерео закономерным образом пропадает - например, в красно-синих анаглифических очках не получится увидеть объёмность картинки, предназначенной для просмотра в зелёно-пурпурных очках.

Главной же проблемой анаглифических очков является то обстоятельство, что говорить о какой-либо цветопередаче оказывается, мягко говоря, затруднительно - по вполне понятным причинам. Более того, если долго сидеть в таких очках, в силу зрительной инерции во всём окружающем мире красно-синие тона будут ещё долго преобладать. Дискомфорт от просмотра оказывается весьма существенным, головные боли - тоже не редкость.

Фактически, анаглиф сейчас не используется для демонстрации кино, зато активно применяется в качестве "аттракциона" - детские книжки со стереокартинками, стереофотографии с космических аппаратов (NASA, например, активно публикует в анаглифе стереоизображения с марсоходов Spirit и Opportunity), и т.д.

Одна из фотографий, сделанных на Марсе. Используйте анаглифические очки.

Поляризационные очки

Пассивный класс очков, которые относительно дёшевы в производстве (во всяком случае, если сравнивать их с затворными), не требуют какого-либо специального обслуживания; в батарейках тоже, стало быть, не нуждаются.

Различают два основных типа таких очков по типу фильтров, используемых в них: с линейной и круговой (циркулярной) поляризацией. При линейной поляризации (как, например, в плёночных кинотеатрах IMAX 3D) фильтры располагаются под прямым углом друг к другу, при круговой используются фильтры с разнонаправленной поляризацией. Соответственно, проектор также снабжается соответствующими фильтрами, причём оба изображения выводятся на экран одновременно. Поляризующие фильтры в очках "разделяют" единое изображение на две компоненты стереопары: каждый глаз видит только то, что ему предназначается, вторая компонента отфильтровывается полностью.

У круговой поляризации есть определённые преимущества перед линейной: при использовании линейной поляризации, если зритель в линейно-поляризованных очках наклоняет голову, эффект стерео может пропадать. При циркулярной поляризации такого не происходит.

Главная сложность с поляризационными 3D очками - это необходимость использования специального "серебряного" экрана, который обладает высокой отражательной способностью и, главное, сохраняет поляризацию света, исходящего от проектора. Многие кинотеатры экономят на правильных экранах, что делает картинку тёмной и скучной.

Стоит отметить, что в системе кинотеатров RealD используется своя отдельная разновидность поляризационной системы: проектор попеременно проецирует кадры для каждого глаза, причем эти кадры проецируются в циркулярном поляризованном свете - по часовой стрелке для правого глаза, против часовой - для левого. Перед объективом проектора устанавливается активный поляризационный фильтр, в котором попеременная циркулярная поляризация происходит благодаря комбинации поляризационного и жидкокристаллического фильтров.

Поляризационные очки RealD.

Чтобы избежать ощутимого мерцания, частота проецирования составляет 72 кадра в секунду для каждого глаза, при этом каждый кадр проецируется три раза, что соответствует стандартным 24 кадрам в секунду.

Infitec - интерференционные фильтры

Метод стереопоказа  в кинотеатрах Dolby 3D, использующий технологию интерференционных фильтров (Interference Filters Technology). При этом методе для каждого глаза формируются изображения с разными длинами волн красного, зелёного и синего цветов. Специальные очки отфильтровывают определённые длины волн, так что зритель видит стереоизображение. В сравнении с поляризационным данный метод позволяет сэкономить на стоимости экрана (не требуется посеребрённый или алюминированный экран), но стоимость самих очков оказывается намного выше.

Затворные 3D очки

Как уже сказано выше, в такие очки встраиваются жидкокристаллические затворы (shutter - по аналогии с затвором фотоаппарата), которые поочерёдно, с частотой порядка 60 Гц, закрывают правый и левый глаз, в то время как проектор или дисплей, с которыми они синхронизированы, поочерёдно демонстрирует кадры для правого и левого глаза (также с частотой 60 Гц, так что совокупная частота развёртки составляет 120 Гц).

Активные стереоочки XpanD.

В каждый момент времени человек, соответственно, видит только одним глазом одну половину стереоизображения, однако поскольку кадры сменяются очень быстро, в силу инерционности зрения возникает ощущение цельности картинки.

В такие очки также встроен беспроводной приёмник (обычно инфракрасный), который получает сигнал от передающего устройства и тем самым синхронизирует работу затворов со сменой кадров на экране.

К сожалению, такие очки дороже всего в производстве и эксплуатации, требуют собственных источников питания (батареек), но при этом они достаточно надёжны и с ними нет тех проблем, которые возникают с поляризационными очками, когда эффект стерео может исчезать из-за "неправильного" положения головы зрителя. Именно на затворные 3D очки делают ставки практически все производители 3D электроники для дома - 3D телевизоров, кинотеатров и персональных компьютеров.

Главная проблема - та же, что и у остальных типов очков (кроме анаглифических): потеря воспринимаемой зрителем яркости. Для комфортного просмотра фильмов в 3D кинотеатрах нужны более мощные проекторы, производителям современных 3D телевизоров и мониторов также приходится учитывать это обстоятельство.

Стоит отметить, что затворный метод по существу очень стар: первая реализация в кинематографе приходится на 1935 год, но тогда это были, естественно, не очки, а встроенные в подлокотники визоры с механическими затворами. Визоры не отличались надёжностью, легко теряли синхронизацию с проектором, что вызывало весь спектр неприятных ощущений у зрителей. В наше время высоких технологий большинство проблем, которые ассоциировались у скептиков с активными 3D очками, исчезли.

Собственно, финансовый вопрос во многом и определяет для каждого конкретного кинозала, какая именно технология будет использоваться. Активные очки дороже сами по себе и в эксплуатации, но зато они не требуют установки дорогостоящего экрана, в то время как "в комплекте" с дешёвыми и надёжными поляризационными очками неизбежно идёт специальный посеребрённый экран. У каждого кинопредпринимателя своя математика и стратегические соображения, поэтому разные системы кинопоказа по-прежнему успешно конкурируют друг с другом. В конечном итоге, какой формат 3D лучше - решаете именно вы, зрители.

мультимедиа
Разделы:
Рубрики:
Популярное: