В предыдущем разделе мы рассказали о методах, на которых основывается большинство стереоскопических устройств, и теперь вам будет легче понять принципы работы конкретных 3D-систем. Всё эти устройства имеют свою специфику и обладают как некоторые преимуществами так и недостатками. Постараемся их изложить в сравнительной таблице, а также проведем несколько тестов на имеющихся у нас 3D-устройствах.
Рассмотрим поотдельности вспомогательные средства просмотра - стереоочки с помощью которых происходит разделение (или сведение) двух ракурсов (для правого и левого глаза). Для некоторых типов очков не требуется специальных стереомониторов и возможен просмотр не только на экране обычного дисплея, но и на бумаге; непосредственно сами 3D-устройства (стереомониторы, шлемы виртуальной реальности); автостереоскопические мониторы (на основе линзового растра или решетки - параллаксного барьера), не требующие наличия очков для просмотра стереоизображения; а также проекционные системы, используемые в 3D-кинотеатрах или в демонстрационных залах (системы типа IMAX, Dolby 3D, RealD 3D, DIGITAL 3D и прочие).
Идеальная 3D-стереосистема должна передавать изображения для каждого глаза без потерь и без искажения цвета и яркости (т.е. каждый глаз видит картинку, как на обычном мониторе), взаимопроникновение ракурсов должно отсутствовать либо быть минимальным, чрезмерное мерцание недопустимо. В таком случае, человек увидит 3D-картинку так же комфортно, как видит реальный мир.
Анаглифные очки
Очки с цветными (обычно красно-синими) светофильтрами.
Преимущества:
- Не требуется специальных стереомониторов. Просмотр возможен как на экране дисплея, так и на бумаге.
Недостатки:
- Для совмещения изображений для правого и левого глаза используется цветовое кодирование, а для разделения цветные светофильтры, поэтому главный недостаток сильная потеря и искажение цвета изображения.
- Некомфортные и неестественные для глаз светофильтры.
Стоимость:
- От 50 до 100 рублей
Призматические линзы (очки)
Используются для комфортного сведения параллельной стереопары (т.е. нет необходимости в кодировании стереопары в единое изображение).
Преимущества:
- Просмотр возможен как на экране монитора, так и на бумаге.
- Не искажает цвета.
Недостатки:
- Необходима фокусировка (т.е. подбор расстояния от очков до изображения).
Стоимость:
- От 100 до 200 рублей
Линзы Френеля
Принцип действия линзы Френеля для просмотра стереокартинки ничем не отличается от призматической линзы. Используется для сведения параллельной стереопары.
Поляризационные очки
Очки с слегка затемненными светофильтрами. Бывают либо с линейной, либо с круговой поляризацией. Используются со многими стереомониторами, например Zalman, Hyundai, iz3D, а так же с зеркальными 3D-мониторами.
Преимущества:
- Пассивные очки.
- Без мерцания.
Недостатки:
- В случае линейной поляризации может наблюдаться взаимопроникновение ракурсов (ghost) при сильных наклонах головы вправо влево. ( > 15-20 градусов).
Стоимость:
- от 200 до 500 рублей
Затворные очки (NVIDIA 3DVision, eDimensional, СТЭЛ) и монитор с высокой частотой вертикальной развёртки
Преимущества:
- Полное разрешение по вертикали и по горизонтали (эквивалентно моно-режиму).
- Отсутствие гхоста.
Недостаткти:
- Требуется наличие монитора с высокой частотой вертикальной развертки.
- Мерцание (даже при частоте 120 герц).
- Высокая стоимость.
Стоимость:
- От 3000 до 7000 рублей.
3D-УСТРОЙСТВА
Для разделения кодированного стереоизображения поляризация используется во многих 3D-устройствах, но мониторы могут использовать различные принципы одновременного отображения стереоракурсов, например, черезстройчность (интерлейс) или зеркальное сведение.
Стереомониторы с черезстрочной поляризацией (Zalman, Hyundai) и пассивные поляризационные очки
На дисплей нанесена специальная плёнка, преобразующая линейно-поляризованный свет в свет с круговой поляризацией с противоположным направлением для чётных и нечётных строчек пикселей.
На монитор выводится чересстрочная стереопара, горизонтальные полосы, где чётные строки содержат полосы правого ракурса, а нечётные - левого. Поляризационные очки показывают строчки только с соответсвующей поляризацией на очках, т.е. для каждого глаза показывается своё изображение.
Преимущества:
- Пассивные очки, соответственно, отстутствие мерцания.
- Круговая поляризация (при наклонах головы не возникает гхост).
Недостатки:
- В стереорежиме вдвое меньшее разрешение.
- Малые углы просмотра в стереорежиме (по горизонтали и по вертикали) - определённые зоны гхоста и перемена изображений левого и правого глаза.
- Черезстрочность бросается в глаза при просмотре небольших деталей картинки или при чтении текста.
Cтереомониторы на основе двух матриц, расположенных друг за другом (iz3d, Perceiva) и пассивные поляризационные очки
Данные стереомониторы аналогичны обычному ж/к монитору, но состоят из двух параллельных LCD панелей и поляризационных фильтров. На первой панели в каждом пикселе задается суммарная интенсивность, а на второй — направление поляризации. Преобразование входных левого и правого изображений производится специальным процессором, который находится в мониторе (Perceiva), в мониторе iz3d используется программное преобразование, с помощью видеодрайвера. На выходе из монитора после прохождения через поляризационные очки оператора световые сигналы формируют два изображения: для левого и правого глаза.
Преимущества:
- Пассивные очки, соответственно, отстутствие мерцания.
- Полное разрешение по вертикали и по горизонтали (эквивалентно моно-режиму).
Недостаткти:
- Из-за линейной поляризации при наклонах головы возникает небольшой гхост.
- Постоянный гхост на одном из глаз.
- Искажение цветопередачи и яркости.
Стереомониторы на основе двух мониторов с полупрозрачным зеркалом (MPS-монитор CiFRO-CiTY, Planar, StereoPixel) и пассивные поляризационные очки
Основа зеркального метода - два обычных (моноскопических) одинаковых монитора и полупрозрачное зеркало между ними. Как известно, ЖК-мониторы дают поляризованный свет. Мониторы и зеркало располагаются под специальным углом таким образом, чтобы отражённое в зеркале изображение от одного монитора совпадало с изображением другого монитора. При отражении от зеркала, поляризация от одного из мониторов меняется на противоположную. Разделение ракурсов происходит с помощью очков с ортогонально-расположенной линейной поляризацией. Стереомониторы подобной системы обладают наилучшими показателями и оптимальной стоимостью, по сравнению с другими 3D-стереосистемами, поэтому используются в фотограмметрии, картографии и в военных областях.
Преимущества:
- Пассивные очки, соответственно, отстутствие мерцания.
- Полное разрешение по вертикали и по горизонтали (эквивалентно моно-режиму).
- Высокое качество стерео изображения, идеальная цветопередача.
- Возможность сборки в домашних условиях (низкая себестоимость).
Недостаткти:
- Из-за линейной поляризации при наклонах головы возникает небольшой гхост.
Шлемы виртуальной реальности (Oculus Rift, eMagin Z800 и и т.д.)
Преимущества:
- Отсутствие гхоста, т.к. на каждый глаз проецируется своя картинка.
Недостаткти:
- Низкое разрешение.
- Мерцание.
- Высокая стоимость.
Автостереоскопические мониторы на основе линзового растра (Philips, SeeReal, SuperD)
Подробнее...
Проекционные 3D-стерео системы
На сегодняшний день существует так же несколько различных технологий используемых кинотеатрами. Подробнее используемые принципы рассмотрим ниже.
Dolby 3D
На сегодняшний день технология Dolby 3D наиболее распространена в кинотеатрах. Главное преимущество перед конкурирующими системами с пассивными поляризационными очками для зрителей в том, что для показа подойдёт обычный экран, а также отстуствует потребность в приобритении дополнительного проектора, что существенно может уменьшить стоимость расходов на перевод кинотеатра в формат цифрового 3D.
Данная технология - это усовершенствованный анаглиф (т.е. спектральный метод разделения). В проектор, перед лампой, устанавливают вращающийся дисковый светофильтр с сегментами, синхронизированный с частотой смены ракурсов для каждого глаза отдельно. Разделение происходит с помощью пассивных спектральных очков многоразового пользования.
Весь визуальный спектр может восприниматься человеком через сочетание красного, зелёного и синего цветов (RGB) В фильтрующем диске есть сегменты, которые фильтруют свет прожектора на красный, зелёный и синий цвет разных длин волн. При этом красный цвет определённой частоты видит левый глаз, а красный цвет другой частоты — правый (каждый глаз видит красный своего цвета). То же самое верно для зелёного и синего. Разница в цветовом восприятии для левого и правого глаза корректируется дополнительными фильтрами очков.
IMAX
Системы IMAX обеспечивают самое качественное и комфортное отображение, за счет использования поляризационной технологии.
Основной недостаток метода (точно так же как и в системах RealD 3D) — высокие требования к экрану, прежде всего экран не должен менять поляризацию падающего на него света от двух проекторов, в противном случае происходит разрушение стереоэффекта. Чтобы этого избежать, в IMAX используется экран с метализированным покрытием. Перевод обычного кинотеатра на подобную стереотехнохнологию более затратный, по сравнению с Dolby 3D.
RealD 3D
В отличие от технологии IMAX 3D, RealD не требует двух проекторов. Компания Sony имеет эксклюзивное соглашение на использование технологии RealD для показа фильмов с помощью своих 3D-проекторов.
В технологии RealD 3D используется круговая поляризация света. Эта технология подобна IMAX с той разницей, что круговая поляризация вместо линейной позволяет сохранять стереоэффект и избегать двоения изображения при небольших боковых наклонах головы.
Проектор попеременно проецирует кадры для каждого глаза, причем эти кадры проецируются в циркулярном поляризованном свете — по часовой стрелке для правого глаза, против часовой - для левого. Происходит это благодаря установленному перед объективом проектора "электроно-поляризационного" фильтра, в котором попеременная циркулярная поляризация происходит благодаря "слоенному пирогу" из поляризационного и ЖК фильтров. Очки с противоположной круговой поляризацией обеспечивают процесс, при котором каждый глаз видит свою собственную картинку вне зависимости наклона головы зрителя. Высокая скорость передачи кадра — 72 кадра в секунду для каждого глаза — обеспечивает изображению постоянное действие. В 3D кинотеатрах каждый кадр проецируется три раза, чтобы уменьшить мерцание, в обычном видео изображении - 25 кадра в секунду. В результате получается стабильно-устойчивое изображение.
Digital 3D
XpanD
В технологии XpanD используется затворный метод разделения изображений для левого и правого глаз. Изображения проецируются поочередно, а в активных очках смонтированы ЖК-затворы, которые синхронно с проектором поочередно закрываются, позволяя каждому глазу видеть только своё изображение. Сигнал синхронизации передаётся на очки с использованием инфракрасного излучения.
Эта технология, в отличие от поляризационных IMAX 3D и RealD, не требует специального экрана, в связи с чем стоимость переоборудования кинотеатра при внедрении стереопоказа оказывается ниже, но имеет недостаток в необходимости использования активных затворных очков, которые наоборот имеют высокую стоимость.