Новое измерение телевидения: 3dtv

Новое измерение телевидения: 3dtv
    Существует пара способов визуализации 3D-изображений — эклипсный (с активными жидкокристаллическими очками), поляризационный (с пассивными поляризационными фильтрами), и и вовсе без всяких очков — при помощи стереорастра поверх экрана
    Стереорастр — это в далеком прошлом узнаваемая разработка, разрешающая замечать 3D-изображение без каких-либо очков (на картине сверху — щелевой параллаксный барьер, внизу — цилиндрические линзы).
    С ней экспериментировали многие производители телевизоров, но при всем удобстве таковой схемы она имеет и большие недочёты: это не через чур широкая территория (правильнее, пара территорий) наблюдения и разрешение картины, уже не достигающее ставшего стандартом Full HD. Но, прогресс в данной области не следует на месте: разработки Фраунгоферовского университета машинально подстраивают картину так, дабы зритель постоянно находился в оптимальной территории наблюдения
    Как устроена 3D-камера Несложная мысль поставить две камеры «бок о бок» реализуема лишь при компактных любительских камер. При опытной аппаратуры это нереально с технической точки зрения — такие камеры достаточно громоздки, а стереобазу необходимо варьировать в весьма широких пределах — от считанных миллиметров (практически от нуля) до десятков сантиметров.

    Исходя из этого опытная установка для съемки 3D представляет собой две камеры, расположенные перпендикулярно друг к другу и поделённые полупрозрачным зеркалом (светоделителем). Одна камера снимает прямое изображение, вторая — отраженное (которое позже зеркально отображается в программном обеспечении). Наряду с этим расстояние между оптическими осями объективов, равно как и угол между ними, возможно поменять в весьма широких пределах

Без всякого преувеличения возможно заявить, что большинство выставки бытовой электроники IFA 2010 в Берлине была посвящена 3D-телевидению. Первое чувство от выставки — какое количество же тут очкариков! Нет, дело не в том, что у людей быстро испортилось зрение, легко фактически все стенды бессчётных производителей телевизоров были практически завалены очками.

3D так захватило воображение некоторых продавцов, что они на собственных стендах устраивали живые презентации с одновременной трансляцией 3D на громадный экран и раздачей поляризационных очков всем визитёрам. А уж от лозунгов об «открытии нового измерения телевидения» на стендах выставки рябило в глазах не меньше, чем от обилия самих 3D-телевизоров.

Динозавры 3D

3D-кинотеатры существуют довольно давно, не смотря на то, что их количество если сравнивать с простыми было не так уж громадно и репертуар фильмов в 3D кроме этого был ограничен. В большинстве случаев в кинотеатрах для реализации 3D употребляется поляризационный способ (RealD). Проецируемые на экран изображения для правого и левого глаза поляризованы по-различному, а в очках установлены линзы с круговой поляризацией с различным направлением поляризации для каждого глаза.

Раньше для стереокино употреблялись два проектора, но сейчас эту разработку вытесняет один проектор с установленной на выходе быстродействующей электрооптической жидкокристаллической ячейкой, которая поочередно «переключает» поляризацию, последовательно демонстрируя кадры для правого и левого глаза. Экран для RealD также должен быть особым — с металлизированным покрытием (в отличие от диэлектрической поверхности, железная не изменяет поляризацию отраженного света). Существует и второй способ — эклипсный, подразумевающий поочередную демонстрацию кадров для левого и правого глаза и наблюдение изображения через активные очки с ЖК-затворами, каковые приобретают особый синхросигнал от проектора (в большинстве случаев по ИК-каналу).

Что касается телевизоров, то несколько десятилетий назад, в то время, когда любой из них содержал кинескоп (электронно-лучевую трубку, ЭЛТ), единственным методом показывать стереоизображение было применение анаглифических (двухцветных, в большинстве случаев красно-светло синий) очков. Но, не смотря на то, что такое изображение и воспринималось трехмерным, нарушенная перекрёстные помехи и цветопередача сводили на нет все наслаждение от просмотра фильмов подобным образом.

Стремительные телевизоры

С возникновением жидкокристаллических и плазменных телевизоров начался новый виток развития 3D-разработок. Но до недавнего времени полноценная реализация 3D в бытовых телевизорах была неосуществима из-за недостаточного быстродействия ЖК-ячеек, каковые не успевали достаточно скоро переключаться между последовательными положениями для левых и правых кадров. Приходилось снижать частоту кадров, что возможно для игр, но не для кино.

Но на данный момент быстродействие ЖК-экранов разрешает без каких-либо неприятностей и с громадным запасом реализовать подобную разработку кроме того в варианте Full HD.

Как трудится 3D в современных ЖК-телевизорах? В общем это вариант существующей эклипсной технологии. На телеэкране чередуются кадры, предназначенные для наблюдения левым и правым глазом, а особые очки с ЖК-затворами, приобретающие синхросигнал по ИК-каналу, поочередно открывают соответственно правый и левый глаз.

На первый взгляд все выглядит весьма легко, но сатана, как мы знаем, кроется в подробностях. «Дело в том, что ЖК-пиксели переключаются между положениями для ‘левого’ и ‘правого’ кадров не смотря на то, что и весьма скоро, но не мгновенно — это занимает определенное время, за который левый кадр как бы ‘наплывает’ на правый, — растолковывает Дэнни Так, директор по техническому маркетингу подразделения телевизоров компании Philips.- Это может привести к перекрестным помехам, другими словами к тому, что один глаз будет видеть отголосок изображения, которое предназначено для другого, изображение будет смазано, размыто. Но имеется метод уменьшить уровень перекрестных помех — достаточно на время переключения между кадрами гасить подсветку, поскольку жидкие кристаллы всего лишь модулируют количество проходящего через них света, а за подсветку отвечают светодиоды под экраном».

Так, цикл смены кадров выглядит так: в течение 1/240 секунды демонстрируется кадр для правого глаза, после этого подсветка выключается на такой же промежуток (за это время происходит смена на кадр для левого глаза), после этого подсветка включается опять, и синхронно с этим трудятся ЖК-затворы в очках. Однако в классической схеме с краевой (периферической) подсветкой всего экрана перекрестные помехи всецело подавить не удается.

Плазма против ЖК

За прошедшие пара лет жидкокристалические панели избавились от многих собственных недочётов — большого энергопотребления, малого срока работы — и на поле громадных диагоналей превратились в важного соперника жидкокристаллическим панелям. Но с возникновением 3D извечный спор «плазма против ЖК» вышел на новый виток.

Неспециализированная разработка демонстрации 3D у плазмы очень схожа с вышеописанной — те же последовательные кадры плюс применение синхронизируемых затворных очков. Но, в отличие от ЖК, любой пиксель плазменной панели — сам по себе деятельный излучатель света, и к тому же очень быстродействующий, исходя из этого «плазма» изначально имеет низкий уровень перекрестных помех. Вот из-за чего кое-какие производители (к примеру, Panasonic) сделали ставку на плазменные 3D-телевизоры, покинув 2D для ЖК.

Но у плазмы имеется вторая значительная неприятность. Составной частью ЖК-экрана есть поляризатор, так что свет, исходящий от для того чтобы экрана, линейно поляризован. Линзы активных стереоочков — те же ЖК-экраны и в «открытом» состоянии также являются линейно поляризованные фильтры.

Исходя из этого яркость изображения на ЖК-экране при наблюдении через очки и без них остается неизменной. А вот в случае если взглянуть через активные очки на экран плазменной панели, излучающей неполяризованный свет, видимая контраст и яркость упадут в два раза.

Два телевизора в одном

Еще одно важное преимущество «плазмы» ранее пребывало в том, что пиксели панели возможно всецело гасить — это разрешало добиться настоящего тёмного цвета и высокого контраста. У ЖК с краевой (периферической) подсветкой черный цвет — в действительности темно-серый, потому, что маленькое количество света «просачивается» кроме того через всецело «закрытые» пиксели.

Но и в данной области ЖК-телевизоры наступают «плазме» на пятки: фактически все производители ЖК-панелей представили на выставке новые модели телевизоров с динамической сканирующей подсветкой. Мысль данной технологии пребывает в том, что светодиоды подсветки сейчас не находятся лишь по периметру, а распределены равномерно под всей поверхностью экрана, и наряду с этим их яркость управляема, причем для каждого кадра!

В тех местах кадра, где нужен настоящий, глубочайший черный цвет, подсветка , а где нужен броский белый — светодиоды включаются на полную мощность. Практически пара сотен светодиодов под экраном образуют монохромный «телевизор низкого разрешения», а ЖК-пиксели поверх него снабжают цвет и весьма четкое итоговое изображение большого разрешения (впредь до Full HD).

Динамическая подсветка способна не только дать «настоящий тёмный», но и еще больше снизить уровень перекрестных помех. С ее помощью возможно не просто выключать подсветку на однообразные промежутки «смены кадров», но добиться намного большей гибкости, выключая ее лишь в тех местах, где происходит смена изображения, и на необходимое время. По словам Дэнни Така, при таком методе работы уровень перекрестных помех сводится фактически к нулю.

Через строке

Одним из самых увлекательных экспонатов прошедшей выставки стал 31-дюймовый OLED-телевизор, представленный компанией LG. До тех пор пока это прототип с примерной стоимостью ?8−10 тысяч, но со временем OLED-разработка, без всякого сомнения, способна занять собственную нишу под солнцем. OLED-телевизор LG может показывать картину с разрешением Full HD простым образом, но способен демонстрировать и 3D-изображение.

Инженеры LG пошли пара вторым методом — они не стали связываться с активными очками, а применяли пассивные очки с линзами круговой поляризации с разным направлением для каждого глаза (подобны очкам RealD). Наряду с этим для левых и разделения правых кадров употребляется не время, а пространство — вместо последовательной демонстрации правые кадры отображаются посредством нечетных строчков экрана, а левые — четных, наряду с этим строки снабжены соответствующими поляризационными фильтрами.

Ясно, что при таком методе 3D-изображение имеет по вертикали уже не полное разрешение (FullHD), а лишь половинное, но и плюсы в этом также имеется: очки весьма легкие и выглядят как простые солнцезащитные, да и в синхронизации не нуждаются. К тому же это пока только первые шаги, и теоретически нет ничего, что мешает в будущем применять с OLED-телевизорами эклипсный способ с активными очками.

Долой очки

Но в обязательном порядке ли для просмотра 3D необходимы очки (активные либо пассивные)? Все существующие безочковые совокупности 3D основаны на стереорастре. Стереорастр — это комплект вертикальных щелей либо хороших (значительно чаще цилиндрических) линз, расположенных поверх экрана, находящегося в фокусе этих линз. На экране демонстрируется изображение, как бы нарезанное на чередующиеся (для левого и правого глаза) вертикальные полосы.

Благодаря линзам (щелям) любой глаз видит собственный изображение, составленное из таких полос.

Само собой разумеется, отсутствие очков — это плюс, но имеется у растра и минусы, благодаря которым он не взял особенного распространения. Прежде всего это маленькая «рабочая область — фокальная территория, в которой может наблюдаться стереоэффект. Наблюдать таковой телевизор возможно лишь с определенного расстояния, по центру, не выходя за пределы территории.

Но и данный недочёт в полной мере преодолим. На стенде Фраунгоферовского университета, что уже давно занимается разработкой безочковых 3D-дисплеев для опытного применения (в частности, для CAD/CAM), были представлены совокупности с «интеллектуальным растром». Правильнее, растр в том месте самый простой, линзовый, а вот все другое — вправду интеллектуальное.

Прежде всего это относится к совокупности обработки изображения, которая нарезает изображение на те самые вертикальные полосы. Главная часть создания Фраунгоферовского университета — камера, которая отслеживает расстояние и положение зрителя от него до экрана и в зависимости от этих данных адаптирует «нарезку» так, дабы зритель постоянно находился в самом центре стереозоны. Действительно, что будет делать такая совокупность при нескольких зрителей — остается непонятным, но, иначе, эта разработка предназначена для опытных стереомониторов, а не бытовых ТВ.

Статья размещена в издании «Популярная механика» (№99, январь 2011).

13 02 2015 Новое измерение


Темы которые будут Вам интересны:

Читайте также: