Технологии 3D-видео (стр. 2 из 5)
Благодаря последним технологическим достижениям поляризационные технологии стремительно набирают популярность. Поляризационный метод получил широкое распространение в кинопрокате благодаря четкому разделению стереопары, сохранению цветности; недостатки - необходимость использования дорогостоящего оборудования, специальных устройств визуализации и очки, которые зритель должен надевать.
1.4 Технология интерференционных фильтров
В проектор, перед лампой, устанавливают синхронизированный через контроллер специальный съёмный вращающийся дисковый фильтр с сегментами формирующий через кадр изображение для каждого глаза отдельно, которое смешивается с помощью пассивных спектральных очков многоразового пользования, выдаваемых зрителям. Принцип работы диска достаточно прост - две половины круга являются фильтрами для изображений левого и правого глаза, при работе диск вращается с очень высокой скоростью, обеспечивая попеременное переключение фильтрующих элементов разных длин волн. На каждом кадре фильма диск проворачивается 3 раза, то есть, при стандартной частоте фильма 24 кадра в секунду, он вращается со скоростью 3x24x60=4320 оборотов в минуту
Технология, используемая для создания стереоэффекта, называется «визуализация через волновое умножение» или технология интерферентной фильтрации и лицензирована Dolby у немецкой компании Infitec GmbH (сокращение от Interferenzfiltertechnik). Dolby 3D(ранее известная как Dolby 3D Digital Cinema)— торговая маркаDolby Laboratories, Inc.для показатрёхмерного киновцифровых кинотеатрах.Главное преимущество перед конкурирующими системами с пассивнымиполяризационнымиочками для зрителей в том, что данный метод позволяет сэкономить на стоимости экрана (не требуется посеребрённый или алюминированный экран), но стоимость самих фильтр-очков оказывается намного выше.
Использование эффекта Пульфриха нельзя отнести к стереоскопическим методам, поскольку при этом не формируются разные картинки для правого и левого глаз. Эффект Пульфриха заключается в том, что при запаздывании нервного сигнала от одного глаза, движение объекта справа налево (или слева направо, но не вверх или вниз) кажется изменяющим глубину, к наблюдателю или от наблюдателя. Такое запаздывание может быть вызвано размещением нейтрального (серого) затемняющего фильтра перед одним глазом.
Поскольку эффект Пульфриха зависит от движения в определенном направлении, его применимость сильно ограничена.
Преимуществом метода является возможность просмотра «обычным» способом, без специальных очков, при этом изображение не двоится, в отличие от стереоскопических методов, а только пропадает иллюзия глубины.
1.6 Безочковые (автостереоскопические) методы
Включают несколько технологий, не требующие от зрителя ношения специализированных очков для создания иллюзии стереоизображения. Используются в экспериментальных видеопанелях. В основном, представлены растровыми системами. (Кроме растрового, из безочковых методов известен также игольчатый, но сведений о его применении в кинематографе нет).
Растровому стерео более 110 лет. Впервые метод безочкового стерео с применением параллельного светопоглощающего растра предложен одновременно Бертье и Лизегангом в 1896 году. Впервые в мире для демонстрации стереокино этот метод был предложен в СССР С. Ивановым и А. Андриевским и реализован под руководством Б. Иванова в 1942-м. Первый в мире кинотеатр с растрово-линзовым экраном "Стереокино" был открыт в Москве в 1947-м. Размеры экрана составляли 3х3 м.
Для показа через растр исходная стереопара кадров "нарезается" на вертикальные полоски, которые затем чередуются так, чтобы под каждой линзой оказалась пара полос: одна от левого кадра, другая -- от правого. Такое "полосатое" изображение называют кодированным. Принцип действия линзово-растрового экрана показан на рис. 6. Поток света, исходящий от кодированного изображения, проходя через линзы, разделяется таким образом, что левый глаз наблюдателя видит левое изображение стереопары, правый глаз - правое.
Рис. 6 Схема разделения кодированного изображения стереопары с помощью линзового растра
Существует два типа растра - оптический (также называемый щелевым или барьерным) и линзовый (лентикулярный).
Оптический растр состоит из вертикальных непрозрачных полос, с щелями между ними. Полосы затеняют для каждого глаза «несоответствующие» части изображения.
Линзовый растр (более применимый в настоящее время) состоит из вертикально расположенных цилиндрических плоско-выпуклых линз. Линза одновременно выполняет функции щели и затеняющей полосы. Этот метод также применяется при изготовлении стереооткрыток.
Недостатки растровых методов: 1) качественное изображение наблюдается только при некоторых ракурсах, что, помимо необходимости расположения зрителей в фиксированных секторах обзора, накладывает ограничения на размер экрана; 2) эффективное разрешение изображения по горизонтали уменьшается в два раза.
Достоинство растрового метода в том, что устройство сепарации объединено с самим изображением и зрителю нет необходимости надевать какие-либо очки для просмотра. Кроме того, формирование объемного изображения из серии кадров, снятых с различных точек зрения, позволяет придать большую реалистичность сцене.
1.7 3D-дисплеи
Также в настоящее время на мировом рынке активно продвигаются 3D дисплеи. 3D-дисплей – любое устройство, способное вывести изображение, воспринимаемое человеком как объемное, без очков или других дополнительных устройств. 3D-дисплеи подразделяются на 3 вида:
1) аутостереоскопические. Воспроизводят два ракурса объемной сцены, один из которых предназначен для левого, а другой - для правого глаза.
2) волюметрические. Воспроизводят изображение в виде набора точек (вокселей) или векторов, физически разнесенных в ограниченном рабочем пространстве дисплея (объеме воспроизведения).
3) голографические. Воспроизводят непрерывное световое поле, соответствующее световому полю реальной 3D сцены.
На сегодняшний день к этому типу относятся практически все серийно выпускаемые устройства, какими бы эпитетами вроде "реальное 3D", "суперобъемный", "ошеломляюще реалистичный", "голографический" и пр. не украшались их рекламные буклеты и пресс-релизы.
Принцип: разделение объема воспроизведения на две части условной вертикальной плоскостью, перпендикулярной плоскости экрана и проходящей через его центр. Слева от плоскости наблюдается изображение для левого глаза, справа - для правого (рис. 7).
 |
Рис.7 Принцип работы аутостереоскопического дисплея
Очевидно, что для наблюдения стереоизображения человек должен располагать голову так, чтобы каждый глаз находился в "своем" пространстве, а это несколько утомительно.
Достоинства: 1) относительная простота изготовления, есть серийно выпускаемые модели; 2) невысокая себестоимость, возможно снижение цены в обозримом будущем; 3) реально достижимая скорость потока данных (двукратное увеличение от моно); 4) наличие инструментария для создания контента, драйверов, программ;
Недостатки: 1) невозможность "оглядывания" и динамического параллакса; 2) некоторая ограниченность зоны стереоэффекта; 3) наличие зон "неправильного" псевдоскопического эффекта; 4) вдвое меньшее горизонтальное разрешение в стереорежиме.
Цены на аутостереоскопические 3D дисплеи в данный момент выше чем на LCD мониторы (панели) аналогичных размеров, но тем не менее аутостереоскопические 3D дисплеи себя очень хорошо зарекомендовали в рекламной индустрии.
Аутостереоскопические 3D дисплеи широко применяются на выставках, в шоу-румах, в торговых залах для привлечения потребителей, при этом вызывая гораздо больше эмоций, чем обычные плазменные панели.
2. Волюметрические 3D дисплеи (V3D).
Существенно отличаются от всех рассмотренных выше типов 3D дисплеев, формирующих изображение с помощью элементов, расположенных в одной плоскости.
Принцип: воспроизведение объемного изображения в виде вокселов или векторов, реально разнесенных в рабочем объеме дисплея (объеме воспроизведения), четко ограниченном его конструкцией (рис. 8).
Рис.8 Принцип волюметрического дисплея
Достоинства: 1) истинно объемное изображение, обеспечивающее естественную связь между конвергенцией и аккомодацией, динамический параллакс и другие пространственные эффекты; 2) большой угол обзора, вплоть до 360 градусов по горизонтали и 270 градусов по вертикали;
Недостатки: 1) невозможность отображения непрозрачных объектов, нельзя отобразить реалистичную графику и видео; 2) объем воспроизведения закрыт физически, невозможно совмещение с реальными объектами; 3) требуется очень большая скорость потока данных; 4) очень высокая стоимость, от многих десятков но нескольких сотен тысяч долларов.
3. Голографические 3D дисплеи (H3D)
Воспроизводят непрерывное световое поле, соответствующее световому полю реальной 3D сцены. Однако, современная техника немыслима без цифровой обработки сигналов, стало быть, любая непрерывная функция с некоторой точностью апроксимируется рядом дискретных значений.
Принцип: разделение объема воспроизведения множеством условных вертикальных плоскостей, проходящих через центр экрана. В каждой части разбитого плоскостями пространства наблюдается свой вид (ракурс) объемной сцены (рис. 9).