Телевидение претерпело радикальную трансформацию с тех пор, как впервые засветилось на экранах. Мы наблюдали переход от зернистых черно-белых трансляций к ярким цветным дисплеям. Производители затем гнались за увеличением формата, экспериментируя с методами проекции, которые в итоге уступили место революции плоских панелей. За последние двадцать лет ЖК- и плазменные панели уменьшились с занимающих всю комнату коробок до изящных панелей толщиной всего в несколько сантиметров. Теперь у нас есть 61-дюймовые телевизоры, способные отображать телевидение высокой четкости (HDTV) настолько резкое и насыщенное, что отдельные пиксели исчезают. Изображение кажется плотным. Реальным.
Но когда экран становится достаточно большим, чтобы заменить стену, куда дальше направляется инновация?
Ответ может показаться знакомым, потому что это старая новость, замаскированная под новые очки. Речь идет о 3D-телевидении.
Исторический цикл 3D
Это не первый раз, когда индустрия пытается вовлечь нас в третье измерение. Зрители впервые познакомились с 3D-технологией в 1922 году с выходом фильма «Сила любви». То, нашли ли люди того времени это новинкой или фокусом, ушло в историю, но это вызвало цикличный интерес, который отказывается угасать.
Следующий большой бум пришелся на 1950-е годы. Студии отчаянно пытались отвлечь кинозрителей от их домашних телевизоров. Они полагались не только на визуальные эффекты, но и на зрелищность. Продюсеры фильмов категории B представили десятки gimmicks (фокусов/фишек), чтобы усилить эффект погружения. В некоторых кинотеатрах в сиденья устанавливали вибрирующие пластины, имитирующие удары. Другие во время показов спускали по канатам надувных скелетов. По сравнению с этими хаотичными трюками ношение пары картонных анаглифических очков казалось вполне сдержанным.
3D на рынке домашней развлекательной техники
Несмотря на долгую историю голливудского использования этого формата, 3D с трудом пробивает себе путь на рынок домашней развлекательной техники. Мы видели эпизодические 3D-эпизоды телесериалов и специальные выпуски. Существует нишевый рынок 3D-дисков DVD. Тем не менее, для большинства потребителей это оставалось curiosities (любопытной диковинкой), а не стандартом.
Однако признаки с выставки потребительской электроники Consumer Electronics Show 2009 года указывали на сдвиг. Популярность определенных 3D-экспонатов свидетельствовала о том, что производители всерьез намерены внедрить эту технологию в гостиные. Целью было не просто показать фильм, а создать иллюзию настолько убедительной, что зрители могли бы потянуться, чтобы коснуться изображений на своих экранах.
Видение в трех измерениях
Почему плоские экраны выглядят плоскими (и как мы это исправляем)
Вы смотрите на яблоко. Оно имеет объем. Вы можете обойти его вокруг. Теперь посмотрите на фотографию этого яблока на вашем мониторе. Это прямоугольник из пикселей. Края резкие. Глубины нет. Почему ваш мозг принимает настоящее яблоко за трехмерный объект, но отвергает цифровую версию как плоскую?
Все дело в конвергенции.
Когда вы смотрите на что-то близкое, ваши глаза физически поворачиваются внутрь. Световые лучи, входящие в каждый глаз, больше не параллельны. Они пересекаются. Ваш мозг измеряет этот угол пересечения. Он вычисляет усилие, которое прикладывают глазные мышцы. Мозг использует эти данные для оценки расстояния. Чем больше конвергенция, тем ближе объект.
Телевизионный экран нарушает эту цепочку. Экран представляет собой фиксированную плоскость, обычно находящуюся на расстоянии шести футов. Но 3D-фильм сообщает вашему мозгу, что объект парит в двух футах перед стеклом. Ваши глаза конвергируют для близкого объекта, но фокусируются на удаленном экране. Именно это несоответствие вызывает головную боль от 3D. Оно создает сенсорный конфликт. Ваши глаза делают одно, а мозг ощущает другое.
Технология решает эту проблему, подавая каждому глазу немного различающееся изображение. Но как разделить эти изображения, чтобы они не смешались в кашу? Вы фильтруете свет.
Пассивные очки и трюк с цветом
В коммерческом мире очки делятся на две категории. Пассивные. Активные.
Пассивные очки дешевы. Они полагаются на простую физику. Вы, вероятно, пользовались ими. Классическим примером является анаглиф.
Анаглиф происходит от греческого anáglyphos, что означает низкий рельефный скульптурный рельеф. Он выступает немного над фоном. В кино он выступает немного в вашу сторону.
Эти очки используют цветные линзы. Обычно красные и циановые. Или красные и синие. Посмотрите на изображение анаглифа без очков. Вы видите два перекрывающихся кадра. Один имеет синий оттенок. Другой — красный. Они смещены относительно друг друга.
Наденьте очки. Красная линза блокирует красный свет. Она пропускает только изображение с синим оттенком. Синяя линза блокирует синий свет. Она пропускает только изображение с красным оттенком.
Ваш левый глаз видит один кадр. Ваш правый глаз видит другой.
Ваш мозг склеивает их вместе. Он создает единое изображение с глубиной. Но помните о проблеме фокусировки? Ваши глаза все еще смотрят на экран. Они конвергируют в точке, которая не совпадает с физическим расположением экрана. Иллюзия работает. Напряжение остается.
Поляризованный свет: более чистый опыт
Анаглифы дешевы, но уродливы. Цвета выцветают. Вы теряете детали. Кинотеатры перешли на поляризацию.
Поляризованные очки фильтруют световые волны в зависимости от их ориентации. Свет вибрирует во всех направлениях. Поляризационный фильтр блокирует все волны, кроме тех, которые выровнены по его оси.
Проектор проецирует два изображения на экран. Одно поляризовано горизонтально. Другое — вертикально. Или, в современном цифровом кино, используется круговая поляризация. Левая круговая и правая круговая.
Очки имеют соответствующие фильтры.
Левая линза пропускает только левую круговую поляризацию. Правая линза пропускает только правую круговую поляризацию. Каждый глаз видит только свое изображение. Цвета остаются точными. Контраст остается высоким. Это лучший опыт.
Есть один нюанс. Вы не можете просто купить поляризованные очки для своего телевизора в гостиной. Большинство стандартных экранов не проецируют поляризованный свет. Вам пришлось бы покрыть телевизор специальной пленкой. Или полностью заменить экран. Вот почему поляризация остается в кинотеатрах.
Альтернатива с активными очками
Пассивные очки удобны. Но у них есть ограничения. Разрешение делится. Каждый глаз получает только половину изображения.
Активные очки решают эту проблему, используя батареи и затворы. Они тяжелее. Они стоят дороже. Но они обеспечивают более четкое изображение. Они синхронизируются с телевизором, закрывая левую линзу, пока отображается правое изображение, а затем переключаясь.
В следующем разделе мы рассмотрим, как активные очки обрабатывают синхронизацию. А пока просто помните, что очки — это не магия. Это просто фильтры для света.
Как активные очки создают эффект глубины
Инженеры давно отказались от использования пластиковых линз с цветными фильтрами. Новым стандартом стали активные очки, обеспечивающие более чистое и четкое 3D-изображение. В отличие от анаглифических очков, которые искажают цвета, эти очки используют технологию жидкокристаллических дисплеев (LCD) для управления светом. Им также не требуются поляризационные пленки на экране. Вместо этого они контролируют точное время, когда каждый глаз видит изображение.
Эти очки не являются пассивным аксессуаром. Они оснащены инфракрасными (ИК) датчиками, которые синхронизируются с вашим телевизором по беспроводной связи. Дисплей с чрезвычайно высокой частотой чередует два слегка смещенных изображения. Если посмотреть на экран без очков, вы увидите размытое наложение двух изображений друг на друга.
Жидкокристаллические линзы в очках переключаются между прозрачным и непрозрачным состоянием в идеальной синхронизации. Когда на экране появляется изображение для правого глаза, левая линза затемняется. При появлении изображения для левого глаза процесс мгновенно повторяется в обратном порядке. Мерцание происходит слишком быстро, чтобы мозг мог его заметить. Ваш мозг объединяет два отдельных вида в одно трехмерное изображение.
Почему важна частота обновления
Старые ЖК- и плазменные экраны плохо справлялись с этим методом. Их частота обновления была слишком низкой. Если телевизор не мог обновлять изображение достаточно быстро, зрители видели мерцание очков. Это разрушало иллюзию.
Современные дисплеи решили эту проблему. Производители теперь выпускают панели с чрезвычайно высокой частотой обновления. Эта скорость необходима. Она обеспечивает плавное чередование изображений без видимых задержек.
Телевизоры, готовые к 3D
Высокое разрешение играет здесь важную роль. Проецировать 3D-изображение в формате HD с использованием активных очков проще, чем с пассивными. Пассивная система заставляет телевизор одновременно отображать два полных изображения. Это удваивает объем данных, обрабатываемых панелью в любой данный момент.
Система с активными очками быстро чередует изображения. Это означает, что телевизору нужно обрабатывать только один набор изображений за раз. Требования к пропускной способности ниже. Результатом является более четкая картинка при меньшей нагрузке на оборудование.
Не каждый телевизор подходит для этой цели. Для работы этой технологии требуется специфическое оборудование. В следующем разделе подробно разбирается, какие именно модели и функции делают телевизор действительно готовым к 3D.
Активные 3D-очки работают не с любым телевизором. Просто подключить их и ожидать чуда не получится. Основная проблема заключается в синхронизации. Экран быстро переключается между изображениями для левого и правого глаза. Линзы ваших очков должны открываться и закрываться в идеальной синхронизации с этими переключениями. Если они рассинхронизированы, вы увидите двойное изображение или вообще ничего. Здесь становится незаменимым стереоскопический разъем для сигнала синхронизации.
Большинство телевизоров и мониторов, поддерживающих 3D, имеют специальный порт именно для этой цели. Это стандартизированный трехконтактный разъем. Один конец подключается к телевизору. Другой конец соединяется с инфракрасным (ИК) излучателем. Это небольшое устройство устанавливается сверху на экран и передает временные сигналы вашим очкам. Оно служит мостом между цифровым видеопотоком и физическим затвором ваших линз.
Как работает сигнал синхронизации
Разъем основан на логике транзистор-транзисторной логики (TTL). Это простой и надежный электрический стандарт. Один контакт передает питание с низким напряжением. Другой является заземлением. Третий контакт передает сам импульс стереосинхронизации. Этот импульс указывает очкам, когда нужно переключаться.
Но вот загвоздка: не все активные очки одинаковы. Существует два основных стиля из ранней эры 3D: E-D и ELSA. Они выглядят похоже. Их стоимость схожа. Но они несовместимы.
Стандарт стереоскопического сигнала синхронизации работает с излучателями для обоих стилей. Однако сами очки капризны. Излучатель E-D будет правильно управлять только очками E-D. Излучатель ELSA может активировать очки, но тайминг будет инвертирован.
Подумайте, что произойдет, если их смешать. Излучатель E-D посылает сигнал: «Левая линза, откройся». Очки ELSA интерпретируют тот же самый сигнал как: «Левая линза, закройся». Вместо этого открывается правая линза. Вы получаете противоположное изображение для каждого глаза. Это хуже, чем бесполезно. Это вызывает тошноту.
Почему ваш контент не выглядит объемным (пока)
У вас есть телевизор. У вас есть излучатель. У вас есть очки. Вы нажимаете воспроизведение. И… плоская картинка.
Здесь на сцену выходят поставщики контента. Телевизор, поддерживающий 3D, не может создать объем из ничего. Источник видео должен быть оптимизирован для стереоскопического просмотра. Некоторые студии снимают материал изначально в 3D. Они используют двойные объективы или специализированные установки. Запись готова к просмотру.
Другие пытаются конвертировать существующие материалы. Команды постпродакшна могут добавлять карты глубины и смещать слои. Это трудоемкий процесс. И часто это выглядит неестественно. Многие поставщики предпочитают встраивать 3D в производственный процесс с первого дня.
В настоящее время самый надежный способ просмотра 3D-контента — через компьютер. Подключите свой ПК к телевизору, поддерживающему 3D, с помощью кабеля HDMI. Транслируйте видео с компьютера. ПК обрабатывает кодирование и генерацию сигнала. Телевизор просто отображает его. Это громоздко. Но это работает.
Будущее оборудование может изменить это положение дел. Вероятно, мы увидим DVD-плееры и Blu-ray диски, которые будут передавать нативные 3D-сигналы непосредственно на телевизоры. Провайдеры кабельного и спутникового телевидения могут даже включить 3D-трансляции в свои предложения. Но до тех пор вам придется довольствоваться обходными путями.
Линзовые дисплеи
Хотя активные очки доминируют в разговорах о домашнем кинотеатре, линзовые дисплеи предлагают другой путь. Эти экраны используют
Давайте будем честны. Хотя голографические технологии захватывают воображение, реальность потребительского 3D-изображения далека от идеала. Вы можете попробовать лазеры или проецируемый туман, но эти методы либо слишком нишевые, либо просто непрактичны для гостиной. Они не масштабируются. Они не интегрируются. Они терпят неудачу.
Но есть один метод, который вы, возможно, уже видели, даже не осознавая этого. Вы видели его на футбольном стадионе. Вы видели его на корпоративном гала-вечере. Он основан на экране, покрытом линзеобразной пленкой. Это то, что ближе всего подошло к настоящему 3D-изображению без очков для массовой аудитории.
Как работают линзеобразные дисплеи
Секрет кроется в линзулах. Это микроскопические линзы, встроенные на нижнюю сторону специальной пленки, покрывающей экран. Дисплей показывает не одно изображение, а два набора одного и того же изображения, переплетенных вместе.
Вот физика процесса. Линзы направляют свет от экрана к вашим глазам. Одна линза фокусируется на изображении для левого глаза. Другая — на изображении для правого глаза. Ваш мозг получает эти две различные перспективы. Он синтезирует их. Вы видите глубину.
Это оптический трюк, но cleverный (изобретательный).
Контент-мейкеры должны проделать здесь основную работу. Они должны создавать специальные переплетенные файлы. Если вы посмотрите на этот поток на стандартном ЖК-экране, вы не увидите 3D. Вы увидите размытое месиво из двойных изображений. Система хрупкая. Она требует точности.
Проблема «сладкой точки»
Есть подвох. Большой. Линзеобразные дисплеи зависят от «сладкой точки».
Вы должны стоять в определенной позиции, чтобы получить эффект. Сдвиньтесь влево. Изображение размывается. Сдвиньтесь вправо. Оно искажается. Сделайте шаг в следующую «сладкую точку», и целостное изображение снова сложится. Это похоже на ходьбу по лабиринту из света.
Производители знают об этом ограничении. Некоторые тестируют камеры, отслеживающие положение вашей головы. Телевизор корректирует изображение в реальном времени, чтобы удерживать вас в «сладкой точке». Это перспективно. Но что происходит, когда смотрят четыре человека? Технология плохо справляется с несколькими зрителями. На данный момент это опыт для одного человека.
Фактор укачивания
Даже если вы займете правильное положение, ваши глаза могут возмутиться. Некоторые пользователи сообщают об укачивании уже через несколько минут. Почему?
Это конфликт между аккомодацией и конвергенцией. Ваши глаза фокусируются на плоском экране. Но ваш мозг пытается конвергировать на 3D-объекте, которого не существует. Это несоответствие вызывает напряжение. Это неудобно.
С другой стороны, вам не нужно покупать активные затворные очки. Вам не нужно заряжать батареи. Вам не нужно беспокоиться о том, что вы потеряете пару пластиковых очков стоимостью $200. В этой простоте есть свое очарование.
3D-телевидение — это мимолетный тренд или будущее?
Станет ли 3D следующим стандартом? Или это циклический тренд, который появляется и исчезает каждые несколько десятилетий, как ЭЛТ или плазменные экраны? Слишком рано делать выводы.
Технология совершенствуется. Более быстрые процессоры. Лучшие линзы. Более умное отслеживание. Возможно, уже скоро вы будете инстинктивно уклоняться, когда бейсболист бьет линейный мяч прямо в камеру. Или, может быть, мы просто примем тот факт, что 3D — это фокус для вечеринок, а не для повседневного использования.
Аппаратное обеспечение готово. Контент проблематичен. Аудитория скептически настроена. Мы ждем, чтобы увидеть, какая сторона победит.
