3D стереопроекция
Виды 3D стереопроекции, разные типы 3D очков и технические принципы их функционирования, различия в активной и поляризационной стереопроекция
EIKI EIP-D450 3D Ready! - 3D стереопроектор - активная технология DLP Link | Visio 3DStereoVisio 3DStereo - экран для обратной 3D-проекции - активная и поляризационая технология | ||
MW Miracle 3D - Алюминированный экран для фронтальной 3D-проекции - поляризационная технология | XPAND - Очки для 3D проектора - активная DLP Link |
Стереоизображение
Стереоизображение – это двухмерное изображение, имитирующее наличие третьего измерения, или вызывающее у зрителя иллюзию глубины. В основе лежит феномен бинокулярного зрения человека.
Человек видит двумя глазами две плоских картинки, после чего мозг совмещает их и анализирует углы, под которыми сходятся линии наблюдения, идущие от каждого глаза к объекту. Эта информация позволяет мозгу делать выводы о пространственном расположении окружающих предметов и воспринимается нами как объём.
Для того, чтобы заставить наш мозг воспринимать плоское изображение как объемное, необходимо, чтобы каждый глаз видел только соответствующее ему изображение. Два таких изображения, каждое из которых предназначено для своего глаза, называются стереопарой.
Для производства и демонстрации стереоизображений, стереофильмов или 3D видеоиспользуется множество различных методик. Наиболее проработанные и популярные из них:
Стереоскоп
Стереоскоп, как устройство для просмотра стереоизображений был изобретен еще в начале 19 века. За долгие годы его конструкция изменялась и совершенствовалась. Внутри стереоскопа размещаются специальные линзы или зеркала, позволяющие зрителю увидеть объемное изображение. Принцип работы прибора основан на том, что если сфотографировать какую-либо сцену с двух точек, расположенных на некотором расстоянии друг от друга (примерное расстояние между глазами человека), а затем расположить получившуюся стереопару так, чтобы один глаз видел только один снимок, а другой глаз—второй, то человек увидит «объёмное» изображение.
Анаглиф
Это технология основана на использовании специальных очков, одно стекло у которых окрашено в красный цвет, а другое – в синий. Картинка представляет собой два изображения стереопары, наложенные друг на друга, одно из которых окрашено в красный цвет, а другое – в сине-зеленый. В очках каждый глаз увидит только свою картинку, т.к. синий светофильтр не пропустит любые оттенки красного изображения, а красный – оттенки сине-зелёного. Мозг складывает два этих изображения, получая одну объёмную картинку. Несомненным плюсом данного способа является его простота, а недостатками – частичная потеря цветовой информации и быстрая утомляемость глаз.
Затворный
Технология заключается в попеременной демонстрации на экране изображений, предназначенных для левого и правого глаза, и также поочерёдном затемнении стёкол очков, так что каждый глаз поочерёдно видит предназначенное только ему изображение. Смена «левого» и «правого» изображения на экране и затемнение соответствующих стёкол жёстко синхронизированы и осуществляются с очень высокой частотой, так что за счёт эффекта инерции зрения у человека создаётся иллюзия, что он видит цельное трёхмерное изображение.
В настоящее время набирают популярность жидкокристаллические затворные очки, где вместо механических затворов используются ЖК-заслонки. На этом принципе основана технология XpanD (в кинотеатрах, редко дома) и nVidia 3D Vision (дома).
Основные недостатки затворного метода:
- увеличенное ослабление светового потока, что требует повышения яркости лампы проектора
- эффект раздвоения изображения быстро движущихся объектов
- повышенная утомляемость глаз
- повышенный вес очков, создающий нагрузку на переносицу
- очки с электроникой плохо поддаются санобработке
Линзовый растр
В основе этого способа лежит идея совмещения устройства для просмотра изображений стереопары с носителем стереоизображения. Это позволяет зрителю наблюдать стереоэффект без дополнительных приспособлений. Эффект достигается с помощью специальной пластины с линзами. Линзы преломляют свет таким образом, чтобы каждый глаз зрителя получал только одну колонку пикселей. К примеру, левый глаз будет видеть все чётные колонки, а правый - все нечётные. Изображение для такого просмотра строится таким образом, чтобы под каждой линзой оказалась пара полос: одна от левого, другая от правого изображений.
К сожалению, эта технология тоже имеет свои недостатки. Во-первых, вдвое уменьшается горизонтальное разрешение. Во-вторых, подобное устройство неспособно выводить обычную картинку, так как линзы всегда будут разлагать изображение на стереоскопическое. Третий недостаток связан с размерами стереозоны. Стереоизображение будет видно только в том случае, когда голова смотрящего будет находиться в пределах этой зоны.
Последний недостаток можно компенсировать с помощью специальных систем отслеживания зрачков, которые могут менять расположение линз в реальном времени, значительно расширяя таким образом границы стереозоны, но у них тоже есть недостаток – достаточно высокая цена.
Поляризация
Этот способ основан на свойствах поляризованного света. Левое и правое изображения проецируют на экран через поляризаторы, плоскость поляризации которых повёрнута друг относительно друга на угол в 90 градусов. Зритель же надевает очки, каждое из стекол которых пропускает изображение с определенным углом поляризации, а другое блокирует. Таким образом каждый глаз видит свою картинку, а в итоге мы видим объем. Относительный недостаток поляризационного метода заключается в том, что его практически невозможно использовать для LCD-мониторов. Для этого пришлось бы наносить микроскопические поляризационные фильтры, чередуя при этом направления поляризации, на каждый пиксель, что технологически крайне сложно. В настоящее время поляризационные методы применяются только в проекционных системах.
Стереопроекторы
В стереопроекторах применяются почти все перечисленные методы получения движущихся стереоизображений, причем методы эти достаточно сильно отличаются друг от друга, что позволяет сделать вывод об отсутствии безусловного лидера среди различных технологий. В каждом конкретном случае необходимо сделать выбор в пользу той или иной технологии в зависимости от поставленной задачи и материальных возможностей. Также немаловажно обратить внимание на недостатки каждого из методов. Наиболее простой и малозатратной является технология анаглифов, она даже не требует специального стереопроектора. А наиболее комфортной для просмотра – технология поляризации.