Telewizja przeszła radykalną transformację od chwili pojawienia się na ekranach. Zaobserwowaliśmy przejście od ziarnistych, czarno-białych programów do żywych, kolorowych wyświetlaczy. Następnie producenci ścigali się, aby zwiększyć format, eksperymentując z technikami projekcji, co ostatecznie ustąpiło miejsca rewolucji w postaci płaskich paneli. W ciągu ostatnich dwudziestu lat panele LCD i plazmowe skurczyły się z pudełek wypełniających pomieszczenie do eleganckich paneli o grubości zaledwie kilku centymetrów. Obecnie dysponujemy telewizorami o przekątnej 61 cali, które umożliwiają wyświetlanie telewizji o wysokiej rozdzielczości (HDTV) tak ostrej i bogatej, że znikają pojedyncze piksele. Obraz wydaje się gęsty. Prawdziwy.
Ale kiedy ekran stanie się wystarczająco duży, aby zastąpić ścianę, w jakim kierunku podążają innowacje?
Odpowiedź może wydawać się znajoma, ponieważ to stare wiadomości zamaskowane nowymi okularami. Mówimy o telewizji 3D.
Cykl historyczny 3D
To nie pierwszy raz, kiedy branża próbuje zwabić nas do trzeciego wymiaru. Widzowie po raz pierwszy zetknęli się z technologią 3D w 1922 roku wraz z premierą filmu „Potęga miłości”. To, czy ówcześni ludzie uważali to za nowość, czy podstęp, przeszło do historii, ale stworzyło cykliczne zainteresowanie, które nie zanika.
Kolejny wielki boom nastąpił w latach pięćdziesiątych. Studia desperacko próbowały odciągnąć kinomanów od domowych telewizorów. Postawili nie tylko na efekty wizualne, ale także na spektakl. Producenci filmów klasy B wprowadzili dziesiątki sztuczek zwiększających immersję. Niektóre kina zainstalowały w siedzeniach płyty wibracyjne, aby symulować uderzenia. Inni podczas pokazów opuszczali nadmuchiwane szkielety po linach. W porównaniu z tymi chaotycznymi akrobacjami noszenie kartonowych okularów anaglifowych wydawało się całkiem spokojne.
3D na rynku domowej rozrywki
Pomimo długiej historii korzystania z tego formatu w Hollywood, technologia 3D z trudem przedostała się na rynek rozrywki domowej. Od czasu do czasu widzieliśmy odcinki i programy specjalne seriali telewizyjnych 3D. Istnieje nisza na rynku płyt DVD 3D. Dla większości konsumentów pozostała ona jednak raczej ciekawostką niż standardem.
Jednak sygnały z targów Consumer Electronics Show 2009 wskazywały na zmianę. Popularność niektórych eksponatów 3D wskazywała, że producenci poważnie podchodzili do wprowadzenia tej technologii do salonów. Celem nie było tylko pokazanie filmu, ale stworzenie iluzji tak atrakcyjnej, że widzowie będą sięgać po obrazy na ekranach.
Widzenie w trzech wymiarach
Dlaczego płaskie ekrany wyglądają płasko (i jak to naprawić)
Patrzysz na jabłko. Ma objętość. Można po nim spacerować. Teraz spójrz na zdjęcie tego jabłka na monitorze. To jest prostokąt pikseli. Krawędzie są ostre. Nie ma głębi. Dlaczego Twój mózg akceptuje prawdziwe jabłko jako obiekt 3D, ale odrzuca wersję cyfrową jako płaską?
Wszystko zależy od konwergencji.
Kiedy patrzysz na coś blisko, twoje oczy fizycznie zwracają się do wewnątrz. Promienie światła wpadające do każdego oka nie są już równoległe. Przecinają się. Twój mózg mierzy ten kąt przecięcia. Oblicza siłę wywieraną przez mięśnie oka. Mózg wykorzystuje te dane do oszacowania odległości. Im większa zbieżność, tym bliżej obiektu.
Ekran telewizora przerywa ten łańcuch. Ekran znajduje się w stałej płaszczyźnie, zwykle oddalonej o sześć stóp. Ale film 3D mówi Twojemu mózgowi, że obiekt unosi się dwie stopy przed szybą. Twoje oczy skupiają się na bliskim obiekcie, ale skupiają się na odległym ekranie. To właśnie ta rozbieżność powoduje bóle głowy związane z trójwymiarowym obrazem. Tworzy konflikt sensoryczny. Twoje oczy robią jedno, ale twój mózg doświadcza czegoś innego.
Technologia rozwiązuje ten problem, prezentując każdemu oku nieco inny obraz. Jak jednak rozdzielić te obrazy, żeby się nie pomieszały? Filtrujesz światło.
Okulary pasywne i sztuczka z kolorami
W świecie komercyjnym okulary dzieli się na dwie kategorie. Pasywny. Aktywny.
Okulary pasywne są tanie. Opierają się na prostej fizyce. Prawdopodobnie z nich korzystałeś. Klasycznym przykładem jest anaglif.
Anaglif pochodzi od greckiego anáglyphos, oznaczającego płaskorzeźbę. Wystaje nieco ponad tło. Na filmach trochę odstaje w twoją stronę.
W tych okularach zastosowano kolorowe soczewki. Zwykle czerwony i cyjan. Albo czerwony i niebieski. Spójrz na obraz anaglifowy bez okularów. Zobaczysz dwie nakładające się ramki. Jeden ma niebieski odcień. Drugi jest czerwony. Są przesunięte względem siebie.
Załóż okulary. Czerwona soczewka blokuje czerwone światło. Przepuszcza jedynie obrazy z niebieskim odcieniem. Niebieska soczewka blokuje niebieskie światło. Przepuszcza tylko obrazy z czerwonym odcieniem.
Twoje lewe oko widzi jedną klatkę. Twoje prawe oko widzi drugie.
Twój mózg skleja je ze sobą. Tworzy pojedynczy obraz z głębią. Ale pamiętasz problem z ostrością? Twoje oczy wciąż patrzą na ekran. Zbiegają się w punkcie, który nie pokrywa się z fizycznym położeniem ekranu. Iluzja działa. Napięcie pozostaje.
Światło spolaryzowane: czystsze doświadczenie
Anaglify są tanie, ale brzydkie. Kolory blakną. Tracisz szczegóły. Kina przeszły na polaryzację.
Okulary polaryzacyjne filtrują fale świetlne na podstawie ich orientacji. Światło wibruje we wszystkich kierunkach. Filtr polaryzacyjny blokuje wszystkie fale z wyjątkiem tych, które pokrywają się z jego osią.
Projektor wyświetla na ekranie dwa obrazy. Jeden jest spolaryzowany poziomo. Drugi jest pionowy. Lub we współczesnym kinie cyfrowym stosuje się polaryzację kołową. Lewy okrągły i prawy okrągły.
Okulary posiadają odpowiednie filtry.
Lewa soczewka przepuszcza tylko lewoskrętną polaryzację kołową. Prawa soczewka przepuszcza tylko prawoskrętną polaryzację kołową. Każde oko widzi tylko swój własny obraz. Kolory pozostają dokładne. Kontrast pozostaje wysoki. To najlepsze doświadczenie.
Jest jedno zastrzeżenie. Nie można po prostu kupić okularów polaryzacyjnych do telewizora w salonie. Większość standardowych ekranów nie wyświetla światła spolaryzowanego. Trzeba by telewizor zakryć specjalną folią. Lub całkowicie wymień ekran. Dlatego w kinach utrzymuje się polaryzacja.
Alternatywa dla okularów aktywnych
Okulary pasywne są wygodne. Ale mają ograniczenia. Pozwolenie jest wspólne. Każde oko otrzymuje tylko połowę obrazu.
Okulary aktywne rozwiązują ten problem poprzez zastosowanie baterii i przesłon. Są cięższe. Kosztują więcej. Ale dają wyraźniejszy obraz. Synchronizują się z telewizorem, zakrywając lewy obiektyw podczas wyświetlania prawego obrazu, a następnie przełączając.
W następnej sekcji przyjrzymy się, jak aktywne okulary radzą sobie z synchronizacją. Na razie pamiętajcie tylko, że okulary to nie magia. To tylko filtry światła.
Jak aktywne okulary tworzą efekt głębi
Inżynierowie już dawno porzucili stosowanie plastikowych soczewek z kolorowymi filtrami. Nowym standardem są aktywne okulary, które zapewniają czystszy i wyraźniejszy obraz 3D. W przeciwieństwie do okularów anaglifowych, które zniekształcają kolory, okulary te wykorzystują technologię wyświetlaczy ciekłokrystalicznych (LCD) do kontrolowania światła. Nie wymagają też folii polaryzacyjnych na ekranie. Zamiast tego kontrolują dokładny czas, w którym każde oko widzi obraz.
Te okulary nie są dodatkiem pasywnym. Są wyposażone w czujniki podczerwieni (IR), które synchronizują się bezprzewodowo z telewizorem. Wyświetlacz wyświetla naprzemiennie dwa lekko przesunięte obrazy z bardzo dużą częstotliwością. Jeśli spojrzysz na ekran bez okularów, zobaczysz rozmytą nakładkę dwóch obrazów jeden na drugim.
Soczewki ciekłokrystaliczne okularów przełączają się między stanami przezroczystymi i nieprzezroczystymi w doskonałej synchronizacji. Kiedy na ekranie pojawia się obraz prawego oka, lewa soczewka ciemnieje. Kiedy pojawi się obraz dla lewego oka, proces jest natychmiast powtarzany w odwrotnej kolejności. Migotanie następuje zbyt szybko, aby mózg mógł je zauważyć. Twój mózg łączy dwa oddzielne widoki w jeden trójwymiarowy obraz.
Dlaczego częstotliwość odświeżania jest ważna
Starsze ekrany LCD i plazmowe nie radziły sobie dobrze z tą metodą. Ich częstotliwość aktualizacji była zbyt niska. Gdyby telewizor nie mógł wystarczająco szybko odświeżyć obrazu, widzowie widzieliby migotanie okularów. To zniszczyło iluzję.
Nowoczesne wyświetlacze rozwiązały ten problem. Producenci wypuszczają teraz panele o wyjątkowo wysokich częstotliwościach odświeżania. Ta prędkość jest konieczna. Zapewnia płynną naprzemienność obrazów bez widocznych opóźnień.
Telewizory gotowe na technologię 3D
Wysoka rozdzielczość odgrywa tutaj ważną rolę. Łatwiej jest wyświetlać obrazy HD 3D w okularach aktywnych niż w okularach pasywnych. System pasywny wymusza na telewizorze wyświetlanie dwóch pełnych obrazów jednocześnie. Dzięki temu podwaja się ilość danych przetwarzanych w danym momencie przez panel.
System z aktywnymi okularami szybko zmienia obrazy. Oznacza to, że telewizor musi przetwarzać tylko jeden zestaw obrazów na raz. Wymagania dotyczące przepustowości są mniejsze. Rezultatem jest wyraźniejszy obraz przy mniejszym obciążeniu sprzętu.
Nie każdy telewizor nadaje się do tego celu. Technologia ta wymaga do działania specjalnego sprzętu. W następnej sekcji przyjrzymy się bliżej, jakie modele i funkcje sprawiają, że telewizor jest naprawdę gotowy na obsługę 3D.
Aktywne okulary 3D nie działają ze wszystkimi telewizorami. Nie można ich tak po prostu podłączyć i oczekiwać cudu. Głównym problemem jest synchronizacja. Ekran szybko przełącza się między obrazem dla lewego i prawego oka. Soczewki Twoich okularów powinny otwierać się i zamykać w doskonałej synchronizacji z tymi przełącznikami. Jeśli nie są zsynchronizowane, zobaczysz podwójne obrazy lub nie zobaczysz ich wcale. W tym miejscu złącze sygnału synchronizacji stereo staje się niezbędne.
Większość telewizorów i monitorów obsługujących 3D ma specjalny port przeznaczony właśnie do tego celu. Jest to znormalizowane złącze trzypinowe. Jeden koniec łączy się z telewizorem. Drugi koniec jest podłączony do emitera podczerwieni (IR). To małe urządzenie umieszcza się na górze ekranu i przesyła sygnały synchronizacji do okularów. Służy jako pomost pomiędzy cyfrowym strumieniem wideo a fizyczną migawką obiektywów.
Jak działa sygnał synchronizacji
Złącze oparte jest na logice tranzystorowo-tranzystorowej (TTL). Jest to prosty i niezawodny standard elektryczny. Jeden styk przenosi zasilanie niskiego napięcia. Drugi jest uziemiony. Trzeci styk sam przesyła impuls synchronizacji stereo. Impuls ten informuje okulary, kiedy należy je przełączyć.
Ale tu jest haczyk: nie wszystkie aktywne okulary są sobie równe. Istnieją dwa główne style z wczesnej ery 3D: E-D i ELSA. Wyglądają podobnie. Ich ceny są podobne. Ale są niezgodne.
Standard stereoskopowego sygnału synchronizacji współpracuje ze sterownikami obu stylów. Jednak same okulary są kapryśne. Emiter E-D będzie prawidłowo sterował tylko okularami E-D. Emiter ELSA może aktywować okulary, ale czas zostanie odwrócony.
Pomyśl, co się stanie, jeśli je zmieszasz. Emiter E-D wysyła sygnał: „Lewa soczewka otwarta”. Okulary ELSA interpretują ten sam sygnał jako: „Lewa soczewka, zamknij”. Zamiast tego otwiera się prawy obiektyw. Otrzymujesz przeciwny obraz dla każdego oka. To jest gorsze niż bezużyteczne. To sprawia, że czujesz się chory.
Dlaczego Twoje treści nie wyglądają (jeszcze) na duże
Czy masz telewizor? Masz emiter. Masz okulary. Naciskasz przycisk odtwarzania. I… płaski obraz.
W tym miejscu z pomocą przychodzą dostawcy treści. Telewizor obsługujący 3D nie może stworzyć głośności z niczego. Źródło wideo musi być zoptymalizowane do oglądania stereoskopowego. Niektóre studia kręcą materiały początkowo w 3D. Używają podwójnych obiektywów lub specjalistycznych konfiguracji. Nagranie jest gotowe do oglądania.
Inni próbują konwertować istniejące materiały. Zespoły postprodukcyjne mogą dodawać mapy głębi i warstwy przesunięcia. Jest to proces pracochłonny. I często wygląda to nienaturalnie. Wielu dostawców decyduje się na integrację 3D z procesem produkcyjnym od pierwszego dnia.
Obecnie najbardziej niezawodnym sposobem oglądania treści 3D jest korzystanie z komputera. Podłącz komputer do telewizora obsługującego 3D za pomocą kabla HDMI. Przesyłaj strumieniowo wideo z komputera. Komputer PC obsługuje kodowanie i generowanie sygnału. Telewizor po prostu to wyświetla. To kłopotliwe. Ale to działa.
Przyszły sprzęt może zmienić ten stan rzeczy. Prawdopodobnie zobaczymy odtwarzacze DVD i dyski Blu-ray przesyłające natywnie sygnały 3D bezpośrednio do telewizorów. Dostawcy telewizji kablowej i satelitarnej mogą nawet włączyć do swojej oferty transmisje 3D. Ale do tego czasu będziesz musiał zadowolić się obejściami.
Wyświetlacze obiektywu
Podczas gdy aktywne okulary zdominowały rozmowy w kinie domowym, wyświetlacze soczewkowe oferują inną ścieżkę. Te ekrany używają
Bądźmy szczerzy. Podczas gdy technologia holograficzna pobudza wyobraźnię, rzeczywistość konsumenckiego obrazowania 3D jest daleka od ideału. Możesz wypróbować lasery lub rzutowaną mgłę, ale te metody są albo zbyt niszowe, albo po prostu niepraktyczne dla salonu. Nie skalują się. Nie integrują się. Zawodzą.
Istnieje jednak jedna metoda, którą być może już widziałeś, nawet nie zdając sobie z tego sprawy. Widziałeś go na stadionie piłkarskim. Widziałeś go na gali firmowej. Opiera się na ekranie pokrytym folią w kształcie soczewki. To coś najbardziej zbliżonego do prawdziwego obrazu 3D bez okularów dla głównego nurtu odbiorców.
Jak działają wyświetlacze soczewkowe
Sekret tkwi w soczewkach. Są to mikroskopijne soczewki wbudowane w spód specjalnej folii pokrywającej ekran. Wyświetlacz pokazuje nie jeden obraz, ale dwa zestawy tego samego obrazu splecione ze sobą.
Oto fizyka procesu. Soczewki kierują światło z ekranu na Twoje oczy. Jedna soczewka skupia obraz dla lewego oka. Drugie widać na zdjęciu dla prawego oka. Twój mózg odbiera te dwie różne perspektywy. Syntetyzuje je. Widzisz głębię.
To sztuczka optyczna, ale sprytna.
Twórcy treści muszą wykonać tutaj większość pracy. Muszą utworzyć specjalne powiązane pliki. Jeśli spojrzysz na ten strumień na standardowym ekranie LCD, nie zobaczysz obrazu 3D. Zobaczysz rozmazany bałagan podwójnych obrazów. System jest kruchy. Wymaga precyzji.
Problem „słodkiego punktu”.
Jest pewien haczyk. Duży. Wyświetlacze w kształcie soczewki opierają się na słodkim punkcie.
Aby uzyskać efekt, trzeba stanąć w określonej pozycji. Przesuń w lewo. Obraz jest rozmazany. Przejdź w prawo. To jest zniekształcone. Zrób krok do następnego „słodkiego punktu”, a cały obraz znów się złoży. To jak chodzenie przez labirynt świateł.
Producenci są świadomi tego ograniczenia. Niektórzy testują kamery śledzące położenie głowy. Telewizor dostosowuje obraz w czasie rzeczywistym, aby utrzymać Cię w optymalnym punkcie. To jest obiecujące. Ale co się stanie, gdy oglądają to cztery osoby? Technologia ta nie radzi sobie dobrze z obsługą wielu widzów. Na razie jest to doświadczenie jednoosobowe.
Czynnik choroby lokomocyjnej
Nawet jeśli przyjmiesz właściwą pozycję, twoje oczy mogą się złościć. Niektórzy użytkownicy zgłaszają chorobę lokomocyjną już po kilku minutach. Dlaczego?
Jest to konflikt pomiędzy akomodacją a konwergencją. Twój wzrok skupia się na płaskim ekranie. Ale twój mózg próbuje skupić się na obiekcie 3D, który nie istnieje. Ta rozbieżność powoduje napięcie. To niewygodne.
Z drugiej strony nie musisz kupować okularów z aktywną migawką. Nie musisz ładować akumulatorów. Nie musisz się martwić, że zgubisz parę plastikowych okularów za 200 dolarów. Ta prostota ma swój urok.
Telewizja 3D to przemijający trend czy przyszłość?
Czy 3D stanie się kolejnym standardem? A może jest to trend cykliczny, który pojawia się i znika co kilka dekad, jak CRT czy ekrany plazmowe? Jest za wcześnie na wyciąganie wniosków.
Technologia się poprawia. Szybsze procesory. Najlepsze soczewki. Inteligentniejsze śledzenie. Może minąć dużo czasu, zanim instynktownie upadniesz, gdy baseballista uderzy piłką liniową bezpośrednio w kamerę. A może po prostu zaakceptujemy fakt, że 3D to imprezowa sztuczka, a nie do codziennego użytku.
Sprzęt jest gotowy. Treść jest problematyczna. Publiczność jest sceptyczna. Czekamy, która strona wygra.
