Телебачення зазнало радикальної трансформації з того часу, як вперше засвітилося на екранах. Ми спостерігали перехід від зернистих чорно-білих трансляцій до яскравих кольорових дисплеїв. Виробники потім гналися за збільшенням формату, експериментуючи з методами проекції, які у результаті поступилися місцем революції плоских панелей. За останні двадцять років РК- і плазмові панелі зменшилися з коробок, що займають всю кімнату, до витончених панелей товщиною всього в кілька сантиметрів. Тепер у нас є 61-дюймові телевізори, здатні відображати телебачення високої чіткості (HDTV) настільки різке та насичене, що окремі пікселі зникають. Зображення здається щільним. Реальним.
Але коли екран стає досить великим, щоб замінити стіну, куди далі прямує інновація?
Відповідь може здатися знайомою, тому що це стара новина, замаскована під нові окуляри. Йдеться про 3D-телебачення.
Історичний цикл 3D
Це не вперше, коли індустрія намагається залучити нас до третього виміру. Глядачі вперше познайомилися із 3D-технологією у 1922 році з виходом фільму «Сила кохання». Те, чи знайшли люди того часу це новинкою чи фокусом, відійшло в історію, але це викликало циклічний інтерес, який відмовляється згасати.
Наступний великий бум припав на 1950-ті роки. Студії відчайдушно намагалися відвернути кіноглядачів від їхніх домашніх телевізорів. Вони покладалися як візуальні ефекти, а й у видовищність. Продюсери фільмів категорії B представили десятки gimmicks (фокусів/фішок), щоб посилити ефект занурення. У деяких кінотеатрах сидіння встановлювали вібруючі пластини, що імітують удари. Інші під час показів спускали канатами надувних скелетів. Порівняно з цими хаотичними трюками, носіння пари картонних анагліфічних окулярів здавалося цілком стриманим.
3D на ринку домашньої розважальної техніки
Незважаючи на довгу історію голлівудського використання цього формату, 3D насилу пробиває собі шлях на ринок домашньої розважальної техніки. Ми бачили епізодичні 3D-епізоди телесеріалів та спеціальні випуски. Існує нішевий ринок 3D-дисків DVD. Тим не менш, для більшості споживачів це залишалося curiosities (цікавою дивиною), а не стандартом.
Однак ознаки виставки споживчої електроніки Consumer Electronics Show 2009 року вказували на зрушення. Популярність певних 3D-експонатів свідчила про те, що виробники мають намір впровадити цю технологію у вітальні. Метою було не просто показати фільм, а створити ілюзію настільки переконливою, що глядачі могли б потягнутися, щоб торкнутися зображень на своїх екранах.
Бачення у трьох вимірах
Чому плоскі екрани виглядають плоскими (і як ми це виправляємо)
Ви дивитеся на яблуко. Воно має об’єм. Ви можете обійти його довкола. Тепер подивіться на фотографію цього яблука на моніторі. Це прямокутник із пікселів. Краї різкі. Глибини немає. Чому ваш мозок сприймає справжнє яблуко за тривимірний об’єкт, але відкидає цифрову версію як плоску?
Вся справа у конвергенції.
Коли ви дивитесь на щось близьке, ваші очі фізично повертаються усередину. Світлові промені, що входять у кожне око, більше не паралельні. Вони перетинаються. Ваш мозок вимірює цей кут перетину. Він обчислює зусилля, яке прикладають м’язи очей. Мозок використовує ці дані для оцінки відстані. Чим більша конвергенція, тим ближчий об’єкт.
Телевізійний екран порушує цей ланцюжок. Екран є фіксованою площиною, що зазвичай знаходиться на відстані шести футів. Але 3D-фільм повідомляє вашому мозку, що об’єкт ширяє у двох футах перед склом. Ваші очі конвергують для близького об’єкта, але фокусуються на віддаленому екрані. Саме це невідповідність викликає головний біль від 3D. Воно створює сенсорний конфлікт. Ваші очі роблять одне, а мозок відчуває інше.
Технологія вирішує цю проблему, подаючи кожному оку зображення, що трохи різниться. Але як поділити ці зображення, щоб вони не змішалися в кашу? Ви фільтруєте світло.
Пасивні окуляри та трюк з кольором
У комерційному світі окуляри поділяються на дві категорії. Пасивні. Активні.
Пасивні окуляри дешеві. Вони покладаються на просту фізику. Ви, мабуть, користувалися ними. Класичним прикладом є анагліф.
Анагліф походить від грецького anáglyphos, що означає низький рельєфний скульптурний рельєф. Він виступає трохи над тлом. У кіно він виступає трохи у ваш бік.
Ці окуляри використовують кольорові лінзи. Зазвичай червоні та ціанові. Або червоні та сині. Подивіться зображення анаглифа без окулярів. Ви бачите два кадри, що перекриваються. Один має синій відтінок. Інший – червоний. Вони зміщені щодо один одного.
Надягніть окуляри. Червона лінза блокує червоне світло. Вона пропускає лише зображення із синім відтінком. Синя лінза блокує синє світло. Вона пропускає лише зображення з червоним відтінком.
Ваше ліве око бачить один кадр. Ваше праве око бачить інше.
Ваш мозок склеює їх разом. Він створює єдине зображення із глибиною. Але чи пам’ятаєте про проблему фокусування? Ваші очі ще дивляться на екран. Вони конвергують у точці, яка не збігається з фізичним розташуванням екрана. Ілюзія працює. Напруга залишається.
Поляризоване світло: більш чистий досвід
Анагліфи дешеві, але потворні. Кольори вицвітають. Ви втрачаєте деталі. Кінотеатри перейшли на поляризацію.
Поляризовані окуляри фільтрують світлові хвилі в залежності від їхньої орієнтації. Світло вібрує у всіх напрямках. Поляризаційний фільтр блокує всі хвилі, крім тих, що вирівняні по його осі.
Проектор проектує два зображення на екрані. Одне поляризоване горизонтально. Інше – вертикально. Або в сучасному цифровому кіно використовується кругова поляризація. Ліва кругова та права кругова.
Окуляри мають відповідні фільтри.
Ліва лінза пропускає лише ліву кругову поляризацію. Права лінза пропускає лише праву кругову поляризацію. Кожне око бачить лише своє зображення. Кольори залишаються точними. Контраст залишається високим. Це найкращий досвід.
Є один аспект. Ви не можете просто купити поляризовані окуляри для свого телевізора у вітальні. Більшість стандартних екранів не проектують поляризоване світло. Вам довелося б покрити телевізор спеціальною плівкою. Або повністю замінити екран. Ось чому поляризація залишається у кінотеатрах.
Альтернатива з активними окулярами
Пасивні окуляри зручні. Але вони мають обмеження. Дозвіл ділиться. Кожне око одержує лише половину зображення.
Активні окуляри вирішують цю проблему, використовуючи батареї та затвори. Вони важчі. Вони коштують дорожче. Але вони забезпечують чіткіше зображення. Вони синхронізуються з телевізором, закриваючи ліву лінзу, доки не з’явиться праве зображення, а потім перемикається.
У наступному розділі ми розглянемо, як активні окуляри обробляють синхронізацію. А поки що просто пам’ятайте, що окуляри — це не магія. Це просто фільтри світла.
Як активні окуляри створюють ефект глибини
Інженери давно відмовилися від використання пластикових лінз із кольоровими фільтрами. Новим стандартом стали активні окуляри, що забезпечують чистіше та чіткіше 3D-зображення. На відміну від анагліфічних окулярів, які спотворюють кольори, ці окуляри використовують технологію рідкокристалічних дисплеїв (LCD) для керування світлом. Їм також не потрібні поляризаційні плівки на екрані. Натомість вони контролюють точний час, коли кожне око бачить зображення.
Ці окуляри є пасивним аксесуаром. Вони оснащені інфрачервоними (ІЧ) датчиками, які синхронізуються з вашим бездротовим телевізором. Дисплей із надзвичайно високою частотою чергує два злегка зміщені зображення. Якщо ви побачите екран без окулярів, ви побачите розмите накладання двох зображень один на одного.
Рідкокристалічні лінзи в окулярах перемикаються між прозорим і непрозорим станом ідеальної синхронізації. Коли на екрані з’являється зображення для правого ока, ліва лінза затемняється. При появі зображення для лівого ока процес миттєво повторюється у зворотному порядку. Мерехтіння відбувається занадто швидко, щоб мозок міг його помітити. Ваш мозок поєднує два окремі види в одне тривимірне зображення.
Чому важлива частота оновлення
Старі РК- та плазмові екрани погано справлялися з цим методом. Їхня частота оновлення була надто низькою. Якщо телевізор не міг оновлювати зображення досить швидко, глядачі бачили мерехтіння окулярів. Це руйнувало ілюзію.
Сучасні дисплеї вирішили цю проблему. Виробники випускають панелі з надзвичайно високою частотою оновлення. Ця швидкість необхідна. Вона забезпечує плавне чергування зображень без видимих затримок.
Телевізори, готові до 3D
Висока роздільна здатність відіграє тут важливу роль. Проеціювати 3D-зображення у форматі HD з використанням активних окулярів простіше, ніж з пасивними. Пасивна система змушує телевізор одночасно відображати два повні зображення. Це подвоює обсяг даних, оброблюваних панеллю у будь-який момент.
Система з активними окулярами швидко чергує зображення. Це означає, що телевізору потрібно обробляти лише один набір зображень за один раз. Вимоги до пропускної спроможності нижче. Результатом є чіткіша картинка при меншому навантаженні на обладнання.
Не кожен телевізор підходить для цього. Для цієї технології потрібне специфічне устаткування. У наступному розділі докладно розбирається, які саме моделі та функції роблять телевізор справді готовим до 3D.
Активні 3D-окуляри працюють не з будь-яким телевізором. Просто підключити їх та чекати дива не вийде. Основна проблема полягає у синхронізації. Екран швидко перемикається між зображеннями для лівого та правого ока. Лінзи ваших окулярів повинні відкриватися та закриватися в ідеальній синхронізації з цими перемиканнями. Якщо вони розсинхронізовані, ви побачите подвійне зображення чи взагалі нічого. Тут стає незамінним стереоскопічний роз’єм для сигналу синхронізації.
Більшість телевізорів та моніторів, що підтримують 3D, мають спеціальний порт саме для цієї мети. Це стандартизований триконтактний роз’єм. Один кінець підключається до телевізора. Інший кінець з’єднується з інфрачервоним (ІЧ) випромінювачем. Цей невеликий пристрій встановлюється зверху на екран і передає тимчасові сигнали окулярам. Воно служить мостом між цифровим відеопотоком та фізичним затвором ваших лінз.
Як працює сигнал синхронізації
Роз’єм заснований на логіці транзистор-транзисторної логіки (TTL). Це простий та надійний електричний стандарт. Один контакт передає живлення з низькою напругою. Інший є заземленням. Третій контакт передає сам імпульс стереосинхронізації. Цей імпульс вказує на окуляри, коли потрібно перемикатися.
Але ось проблема: не всі активні окуляри однакові. Існує два основних стилі з ранньої ери 3D: E-D та ELSA. Вони виглядають схоже. Їхня вартість схожа. Але вони несумісні.
Стандарт стереоскопічного сигналу синхронізації працює з випромінювачами обох стилів. Однак самі окуляри примхливі. Випромінювач E-D правильно керуватиме лише окулярами E-D. Випромінювач ELSA може активувати окуляри, але таймінг буде інвертовано.
Подумайте, що станеться, якщо їх перемішати. Випромінювач E-D посилає сигнал: “Ліва лінза, відкрийся”. Окуляри ELSA інтерпретують той самий сигнал як: “Ліва лінза, закрийся”. Натомість відкривається права лінза. Ви отримуєте протилежне зображення для кожного ока. Це гірше, ніж марно. Це спричиняє нудоту.
Чому ваш контент не виглядає об’ємним (поки що)
У вас телевізор. Ви маєте випромінювач. У вас є окуляри. Ви натискаєте відтворення. І… плоска картинка.
Тут на сцену виходять постачальники контенту. ТБ, що підтримує 3D, не може створити об’єм з нічого. Джерело відео має бути оптимізоване для стереоскопічного перегляду. Деякі студії знімають матеріал спочатку у 3D. Вони використовують подвійні об’єктиви чи спеціалізовані установки. Запис готовий до перегляду.
Інші намагаються конвертувати наявні матеріали. Команди постпродакшну можуть додавати карти глибини та зміщувати шари. Це трудомісткий процес. І часто це виглядає неприродно. Багато постачальників вважають за краще вбудовувати 3D у виробничий процес з першого дня.
В даний час найнадійніший спосіб перегляду 3D-контенту через комп’ютер. Підключіть свій ПК до телевізора, який підтримує 3D, за допомогою кабелю HDMI. Транслюйте відео з комп’ютера. ПК обробляє кодування та генерацію сигналу. ТБ просто відображає його. Це громіздко. Але це працює.
Майбутнє обладнання може змінити стан справ. Ймовірно, ми побачимо DVD-плеєри та Blu-ray диски, які передаватимуть нативні 3D-сигнали безпосередньо на телевізори. Провайдери кабельного та супутникового телебачення можуть навіть включити 3D-трансляції у свої пропозиції. Але до того часу вам доведеться задовольнятися обхідними шляхами.
Лінзові дисплеї
Хоча активні окуляри домінують у розмовах про домашній кінотеатр, лінзові дисплеї пропонують інший шлях. Ці екрани використовують
Давайте будемо чесні. Хоча голографічні технології захоплюють уяву, реальність споживчого 3D-зображення далека від ідеалу. Ви можете спробувати лазери або туман, що проектується, але ці методи або занадто нішеві, або просто непрактичні для вітальні. Вони не масштабуються. Вони не інтегруються. Вони зазнають невдачі.
Але є один метод, який ви, можливо, вже бачили, навіть не усвідомлюючи цього. Ви бачили його на футбольному стадіоні. Ви бачили його на корпоративному гала-вечорі. Він заснований на екрані, покритому лінзеподібною плівкою. Це те, що найближче підійшло до справжнього 3D-зображення без окулярів для масової аудиторії.
Як працюють лінзеподібні дисплеї
Секрет криється в лінзулах. Це мікроскопічні лінзи, що вбудовані на нижню сторону спеціальної плівки, що покриває екран. Дисплей показує не одне зображення, а два набори того самого зображення, переплетених разом.
Ось фізика процесу. Лінзи направляють світло від екрану до очей. Одна лінза фокусується на зображенні для лівого ока. Інша – на зображенні для правого ока. Ваш мозок отримує ці дві різні перспективи. Він синтезує їх. Ви бачите глибину.
Це оптичний трюк, але cleverний (винахідний).
Контент-мейкери повинні виконати тут основну роботу. Вони повинні створювати спеціальні переплетені файли. Якщо ви побачите цей потік на стандартному РК-екрані, ви не побачите 3D. Ви побачите розмите місиво з подвійних зображень. Система тендітна. Вона потребує точності.
Проблема «солодкої точки»
Є каверза. Великий. Лінзеподібні дисплеї залежать від “солодкої точки”.
Ви повинні стояти у певній позиції, щоб отримати ефект. Посуньтеся вліво. Зображення розмивається. Посуньтеся праворуч. Воно спотворюється. Зробіть крок у наступну «солодку точку» і цілісне зображення знову складеться. Це схоже на ходьбу лабіринтом зі світла.
Виробники знають про це обмеження. Деякі тестують камери, які відстежують положення вашої голови. ТБ коригує зображення в реальному часі, щоб утримувати вас у «солодкій точці». Це є перспективним. Але що відбувається, коли дивляться чотири особи? Технологія погано справляється із кількома глядачами. На даний момент це досвід для однієї людини.
Фактор заколисування
Навіть якщо ви займете правильне положення, очі можуть обуритися. Деякі користувачі повідомляють про заколисування вже за кілька хвилин. Чому?
Це конфлікт між акомодацією та конвергенцією. Ваші очі фокусуються на плоскому екрані. Але ваш мозок намагається конвергувати на 3D-об’єкті, якого немає. Ця невідповідність викликає напругу. Це незручно.
З іншого боку, вам не потрібно купувати активні окуляри затвора. Вам не потрібно заряджати батареї. Вам не потрібно турбуватися про те, що ви втратите пару пластикових окулярів вартістю $200. У цій простоті є своя чарівність.
3D-телебачення — це швидкоплинний тренд чи майбутнє?
Чи стане 3D наступним стандартом? Чи це циклічний тренд, який з’являється і зникає кожні кілька десятиліть, як ЕПТ чи плазмові екрани? Занадто рано робити висновки.
Технологія удосконалюється. Швидші процесори. Найкращі лінзи. Розумніше відстеження. Можливо, вже скоро ви інстинктивно ухилятиметеся, коли бейсболіст б’є лінійний м’яч прямо в камеру. Або, можливо, ми просто приймемо той факт, що 3D – це фокус для вечірок, а не для повсякденного використання.
Апаратне забезпечення готове. Контент проблематичний. Аудиторія скептично налаштована. Ми чекаємо, щоб побачити, який бік переможе.
