Основные принципы работы 3D телевизоров

Путь в виртуальную реальность

3D-технологии для домашнего кинотеатра

Путь в виртуальную реальность

Другие изображения
Разделы статей: 

От природы наши глаза способны воспринимать окружающий мир в объемном виде. Но до недавнего времени просмотр телепрограмм, спортивных матчей и наших любимых фильмов был возможен только в двух измерениях. И даже появлявшиеся в конце XX века самые ранние 3D технологии были достаточно примитивными: и ярких реалистичных впечатлений не давали, и сопровождались чувством тошноты и усталостью глаз.

Но времена меняются, и современные 3d технологии в домашних телевизорах далеко обогнали своих ранних предшественников.

В чем же их успех? Как производителям удалось добиться яркости впечатлений и объемности картинки? Если говорить вкратце, то разработчики 3D-телевизоров смогли максимально приблизить искусственные технологии к созданному природой эффекту бинокулярного зрения. Именно благодаря тому, что каждый глаз человека воспринимает свой собственный образ и имеет несколько смещенную точку зрения, мы и видим окружающие нас предметы объемными. Эта особенность называется параллаксом и имеет решающее значение в нашей способности воспринимать глубину пространства. Человеческий мозг устроен так, что если он одновременно получает от правого и левого глаза два несколько смещенных изображения, то, совмещая их, он способен воспринимать глубину пространства и расстояние до объекта.

Любая телевизионная или экранная 3D -технология для достижения максимального успеха в передаче объемного изображения должна обеспечить несколько разные изображения для каждого глаза. Достигается это, как правило, с помощью цветовых фильтров или анаглифических очков, поляризационных очков, очков с затворными линзами и благодаря безочковым технологиям. У каждой из перечисленных технологий свой принцип действия, каждая имеет свои достоинства и недостатки. Рассмотрим подробнее каждый вариант.

Анаглифическая технология

Довольно проста, была известна еще в XIX века, и в современных моделях телевизоров не используется. Состоит она из цветных фильтров вместо линз: для левого глаза-красный фильтр, для правого - синий, редко - зеленый. при просмотре в таком режиме видео или статичной картинки изображение воспринимается глазами по-разному из-за различия в цветовых оттенках. Красный светофильтр отфильтровывает изображение для левого глаза, синий - для правого, и картинки обретают объем.
Оговоримся сразу, эта технология имеет ряд недостатков, из-за чего ее применение для частных кинозалов сводит на нет все ее плюсы. А плюсов здесь очень мало: во-первых, низкая стоимость таких цветных очков (менее 1 доллара), а во-вторых, любой цифровой телевизор или ЖК дисплей способен отображать искусственно тонированное 3D видео.

Самый главный недостаток анаглифических очков - очень низкая точность цветопередачи с заметными оттенками красного и синего или красного и зеленого цветов. Объемность в изображении слишком бледная и может вызывать чувство тошноты.

Поляризационные очки

Здесь также линзы очков являются обычными светофильтрами.А разделение кадров для левого и правого глаза происходит благодаря эффекту поляризации (ориентированным в разных направлениях колебаниям световых волн). В кинотеатрах поляризационная картинка получается с помощью двух проекторов. Варианты 3D видеовоспроизведения с поляризационными очками для городских кинотеатров сегодня используют компании IMAX 3D и RealD.

Направление поляризация света определяется как плоскость вдоль которой колеблется электрическое поле световой волны. Не вдаваясь в тонкости процесса можно сказать, что поляризация света дает возможность выборочно воспринимать с экрана свет в зависимости от типа поляризации. При этом используются специальные сфетофильтры в виде поляризационных пленок.Один фильтр пропускает лишь горизонтально ориентированные волны света, другой лишь световые волны с вертикальной поляризацией. Экраны в кинотеатрах имеют специальное покрытие, которое сохраняет при отражении поляризацию излучаемого проектором света. Изображения имеют направленные взаимно перпендикулярно поляризации световых потоков. В итоге каждый глаз видит свое изображение и это, в свою очередь, приводит к восприятию виртуального 3D эффекта.

В действительности, в таких коммерческих системах, как в RealD на самом деле используется более сложный тип поляризации света, называемый циркулярной или круговой поляризацией. Одно из изображений имеет правую, а другое левую круговую поляризацию. Преимущество использования циркулярно поляризованного света состоит в том, что вы можете наклонять голову из стороны в сторону без изменений в контрастности и яркости видимого изображения.

В домашней технике, а тем более на обычном плоском дисплее данный эффект получить довольно сложно, поэтому в телевизорах подобная технология стала использоваться лишь с 2011 года. А пионером в этом стала компания LG со своей фирменной технологией LG Cinema 3D. Примеру LG последовали Toshiba, Philips и ряд других компаний. А затем и Samsung представил свой вариант 3D телевизора на основе поляризационной технологии.

Достоинства:

  • Надежная технология позволяет получить высококачественную 3D картинку с богатыми цветами и тщательно проработанными деталями.
  • Дешевизна: пассивные поляризационные очки не имеют электронной начинки.
  • Отсутствие помех: нет мерцания и перекрестных искажений, как в случае использования активной 3D технологии с затворными очками.
  • Сниженные негативные эффекты в виде утомляемости глаз (по сравнению с технологией активного 3D).

Недостатки:

  • При использовании в телевизионном варианте понижается вдвое вертикальное разрешение из-за чередования на телеэкране в одном кадре строк для правого и левого глаза.

Очки с затворными линзами

Относятся в так называемой активная 3D технологии, в которой используются специальные очки с затворными ЖК линзами. На экране телевизора попеременно отображаются кадры для левого и правого глаза, а в управляемых (ИК или ВЧ излучателем) очках попеременно открываются ЖК линзы для пропускания светового потока. Наиболее активными сторонниками развития такой 3D технологии выступают сегодня известные производители телевизоров Panasonic, Samsung и Sony.

При таком подходе к обработке картинки вдвое понижается эффективная частота смены изображения на ТВ экране из-за необходимости отображения, последовательно для каждого глаза, отдельных кадров. Поэтому такие телевизоры и мониторы должны иметь удвоенную частоту кадровой развертки. Все 3D телевизоры с поддержкой системы активного 3D имеют минимальную частоту кадров 100/120 Гц.

Линзы затворов таких 3D очков действуют подобно затворам фотоаппарата и, поэтому каждый глаз видит лишь предназначенное для него изображение. Первоначально для управления очками использовался инфракрасный (ИК) канал. Сейчас более совершенные очки работают с использование радиочастотной технологии Bluetooth.

В наиболее совершенных моделях 3D телевизоров применяется также повышенная до 200/240 Гц частота обновления экранной картинки, что помогает снизить заметность эффекта мерцания и сделать более равномерным и плавным перемещение объектов в динамичных сюжетах.

Достоинства:

  • Надежная и отработанная технология, поддерживается ведущими производителями ЖК и плазменных телевизоров.


Недостатки:

  • Необходимы дорогие очки батарейками, что очень неудобно, когда хочется посмотреть 3D фильм в большой компании.
  • Линзы затворных очков поглощают часть светового потока, изображение может быть тусклым при пониженной яркости экрана и повышенном уровне внешнего освещения.
  • Частота обновления 100/120 Гц иногда может быть слишком низкой для динамичных спортивных и игровых сцен, что может приводить к мерцанию и смазыванию картинки.

Безочковые 3D технологии в домашнем кинозале

Наиболее привлекательными и лишенными многих неудобств представляются сегодня автостереоскопические 3D телевизоры, которые позволяют смотреть объемное видео без всяких очков. Приятно отметить, что такие модели уже начали появляться в продаже.

В автостерескопических телевизорах используются наносимые на экран специальные прозрачные оптические элементы. За счет чего каждый глаз и получает свое изображение и, поэтому создается иллюзия глубины.

Наиболее распространены сегодня два варианта автостереоскопии: метод лентикулярных линз и метод параллаксного барьера.

Лентикулярные линзы на экране 3D телевизора обладают своими достоинствами: нет необходимости одевать порой очень неудобные очки , а также легкий переход между просмотром 2D и 3D материалов. Но есть у них и недостатки: необходимость выбора определенного места при просмотре телевизора, что несколько огорчает.

Технология параллаксного барьера, была впервые разработанна Sharp. Эта технология использует в качестве визуальных барьеров управляемые жидкие кристаллы, которые под действием управляющего сигнала могут поворачиваться и тем самым менять направление проходящего через них света. Существенным преимуществом этого метода является то, что жидкокристаллический барьер может быть отключен, чтобы смотреть двумерное изображение.

Суть метода параллаксного барьера в том, что на поверхность экрана нанесено либо множество миниатюрных продольных линз, либо перед ЖК панелью расположено множество щелевых отверстий. За счет таких ухищрений каждый глаз видит свое изображение, из которых мозг собирает виртуальное объемное.

Однако, после длительного просмотра зрительное утомление и даже головная боль здесь также могут ощущаться. Чтобы наблюдать 3D эффект зритель должен находиться перед экраном в определенных зонах, таких зон несколько, так что вся семья может с покойно смотреть 3D телевизор.

Сейчас наступает эра автостереоскопических телевизоров, так как по мнению специалистов в ближайшие 5 лет нас ожидает полномасштабное использование этой технологии.

Что такое домашний кинотеатр?

Персональный кинозал от компании VIPelectronics

Домашний кинозал в XXI веке является сочетанием точных высокотехнологичных решений и полета творческой дизайнерской мысли. Это настоящий атрибут образа жизни успешного, самодостаточного человека, который создает собственную кинореальность. Узнать подробности>>>

Комплексный подход в проектировании, установке, обслуживании и продажах оборудования для домашних кинотеатров, систем умный дом и умный офис

  • Умный дом: www.smartcinemahome.ru
  • Интернет-магазин: www.avs-dom.ru
  • Умные офисы: www.умные-офисы.рф
  • Домашний кинотеатр: www.pkinozal.ru
  • Акустические системы Bowers&Wilkins: www.bowerswilkins-kazan.ru
  • Оборудование Control4 и Sonos: www.control4-kazan.ru