Технология создания 3d изображений
Технология трехмерного изображения давно получила широкое распространение и потому никого не удивляет. Какой принцип лежит в основе создания технологий 3d изображений, в чем их различия и какие наиболее перспективны?
Принцип создания 3D изображений
Все разработки, направленные на получение объемных изображений, основываются на особенностях человеческого зрения.
В основе создания 3D контента лежит принцип записи на 2 камеры. Это дает возможность снять на 2 различных, но при этом лишь совсем немного разделенных изображения. В результате полученные изображения ориентированы отдельно на левый и правый глаз. То есть в момент восприятия картинки глаза видят немного отличающиеся изображения. Полученная информация поступает в мозг, который путем объединения изображений формирует трехмерную картину мира.
Для получения «двойной» съемки во время записи фильмов и видеороликов кинокомпании задействуют оборудование, которое обеспечивает параллельную работу двух камер. Для этого устройства оснащены системой точного контроля, позволяющей настраивать слаженную работу камер.
Ключевое условие – чтобы оптическая составляющая камер была практически идентичной.
Некоторые кинокомпании для получения желаемого эффекта применяют в работе видеокамеры, которые оснащены двухлинзовой системой съемки. Но и в этом случае готовая работа будет включать 2 отдельных ряда кадров: первый – для правого, второй – для левого. А уже тот момент, каким образом зритель будет просматривать созданное изображение, напрямую зависит от типа установленной для этого системы воспроизведения.
Виды технологий просмотра
Все лидеры телевизионной техники давно стали осваивать выпуск оборудования, способного воспроизвести пространственные изображения. 3D мониторы активно применяются во многих областях, начиная с моделирования, компьютерного проектирования, медицинской визуализации и завершая азартными играми.
В чем разница между активным 3D и пассивным:
Основное развитие в формате 3D получили жидкокристаллические LED телевизоры и «плазмы». Все они воспроизводят изображения в качестве Full HD. Если их сравнивать, то в силу технологических особенностей, «плазмы» демонстрируют лучшее качество. Для сохранения плавности картинки видео выводятся поочередно для каждого глаза, выдерживая кадровую частоту в пределах 60 Гц. В результате общая кадровая частота для обоих глаз достигает отметки в 120 Гц. Этого невозможно добиться без строгого требования ко времени отклика матрицы. Параметр не должен превышать отметку в 3 мс.
При таком требовании к выводимым на экран видео получить желаемый 3D эффект можно несколькими способами. Мы упомянем лишь самые востребованные технологии создания и воспроизведения 3d изображений.
Анаглиф – рельефный
Метод получения стереоэффекта, внедренный еще в 80-х годах прошлого века, реализуется посредством цветового кодирования изображений, которые считываются левым и правым глазом по отдельности.
Для получения эффекта задействуют анаглифические очки, функцию линз в которых исполняют светофильтрующие пары цветов:
- красный – для левого;
- бирюзовый (синий) – для правого.
За счет бинокулярного смешения цветов формируется объемное и при этом однотонное изображение. Адаптация зрения и мозга к специфическим условиям восприятия происходит быстро. Единственный минус – даже после кратковременного сеанса длительностью не более 15 минут многие отмечают, что испытывают дискомфорт в виде снижения цветовой чувствительности при восприятии обычного мира.
Сегодня этот метод практически не применяется, поскольку был вытеснен более инновационными технологиями.
Поляризация – iMax 3D
Самый простой способ создать «объем» с хорошей детальностью и цветопередачей — поляризовать световые потоки. Для получения желаемого эффекта свет пропускают через кристаллы, которые преломляют его потоки. Это и создает иллюзию трехмерного изображения. Поляризационные стереопары бывают четырех вариантов исполнения: с горизонтальным и вертикальным вектором направления, а также четырехстрочные и подкадровые.
На принципе поляризации построена получившая широкое распространение в развлекательной сфере технология iMax 3D и RealD.
При просматривании созданных таким способом изображений применяют очки, в которые вставлены линзы с разной степенью поляризации. Чтобы при наклоне головы и смене положения тела не возникали перекрестные искажения, а изображения не утрачивали яркость и контрастность, разработчики оснащают очки линзами с круговой поляризацией: для одного глаза с левой, для другого – с правой.
Как работает поляризационная система подробно описано в видео-ролике:
Разделение строк – XpanD 3D
В последние годы нашла воплощение идея формировать изображения посредством построчного ввода их на экран. Для получения эффекта применяют оборудование, которое воспринимает, а затем формирует объемное изображение.
Современная XpanD технология создания 3d изображений широко применяется в кинотеатрах и при оборудовании домашних 3D-телевизоров и мониторов.
Для просмотра созданного с ее помощью контента задействуют очки, синхронизированные с оборудованием для воспроизведения. Линзы аксессуара состоят из таких же жидких кристаллов, как сама матрица телевизора.
В очки встроен ИК-датчик, который проецирует на стекла очков разделенные изображения. В результате каждый глаз видит только ту часть картинки, которая предназначена для него. Остальная часть изображения автоматически прикрывается поворотом стекла. В момент отключения ИК-датчика стекла перестают менять свою позицию и эффект объемного изображения пропадает.
Аксессуар управляется от телевизора посредством Bluetooth или инфракрасного канала связи.
Эффект параллакса
Сегодня на пике популярности автостереоскопические 3D дисплеи, которые выстраивают объемные зрительные образы путем создания эффекта параллакс-барьера.
Принцип создания объемных изображений посредством параллакса построен на том, что видимое положение объекта в зависимости от угла обзора наблюдателя немного изменяется относительно удаленного фона. Интегрированные в экран жидкокристаллические барьеры под действием сигнала проворачиваются под определенным углом, направляя световой поток в заданном направлении.
Наличие параллаксного барьера дает возможность зрителю видеть картинки как бы удаленными в глубину по отношению друг от друга. Воспринимая и обрабатывая «разорванную» картинку, мозг просто формирует из нее цельное изображение.
Эта усовершенствованная технология удобна тем, что не требует дополнительной гарнитуры. Единственный ее минус в том, что при малейшей корректировке угла просмотра относительно заданной оптимальной точки глаза перестают воспринимать изображение как единое целое. Они просто определяют его как две отдельных расположенных в удалении друг от друга картинки.
Экраны с параллаксными барьерами нашли широкое применение в портативных устройствах – ноутбуках, фотоаппаратах и телефонах. При необходимости кристаллический барьер всегда можно отключить и просматривать видео в формате 2D.
Существуют и более новые решения в области автостереоскопии, которые дают возможность отображать объемные картинки одновременно для большого числа зрителей. Для этого изображения разделяются между зрителями не посредством линз, а делятся во времени. Такой эффект достигается за счет работы встроенной системы микролинз, которые динамически перестраивают копии изображений, задавая им определенную позицию перед дисплеем.
В результате зритель имеет возможность видеть полную копию изображения, а в случае смены положения просто «переноситься в зону трансляции» параллельно воспроизводимой копии. Но для применения такой системы требуется оборудование, способное поддерживать частоту трансляции порядка 2000 Гц, что в домашних условиях пока не представляется возможным.
