Как работает технология воспроизведения 3D в телевизорах

Как работает технология воспроизведения 3D в телевизорах

Технология воспроизведения 3D в наши дни продолжает развиваться и многие компании все также ищут и совершенствуют инновационные решения для восприятия человеком 3D без дополнительного оборудования. Скорее всего доведенная до совершенства такая 3D технология уже ждет нас в ближайшем будущем, ну а в этой статье мы с вами рассмотрим воспроизведение 3D видео контента и его восприятие человеком не только в очках но и без них. Да, в наш век телевизоры не только поумнели, но и научились передавать трехмерное изображение, которое состоит из ширины, высоты и уже третьего измерения - глубины.

Воспроизводить трехмерное изображение на телевизоре можно с USB-флешки (тут подробно о том, как выбрать USB-флеш-накопитель) или по средством HDMI кабеля (здесь читайте о том, как выбрать кабель HDMI). В целях эксперимента, пробовал на телевизоре воспроизводить объемный файл 3D с SD карты (подробно о классах SD читайте здесь), но время от времени на экране наблюдаются так называемые артефакты.

Если интересно, то о принципе работы USB-флешки можете почитать здесь, а о флеш-памяти тут. Ну, а я с вашего позволения продолжу.

3D (Dimensional) - это термин относится к разной области информационных технологий, использующих эффект стереоскопии (стереодисплей, трехмерное телевидение, 3D очки...), а также к компьютерной индустрии (3DMark, Autodesk 3ds Max, игры...) и другим подобным направлениям. Термин определяет что-либо, имеющее три измерения (трехмерное пространство и графику, объемный звук). Также термин можно применить к устройствам (3D-принтер, 3D-сканер...), которые работают по методу и принципу трехмерного моделирования.

Из всего этого многообразия, к которому можно отнести технологию 3D, в этой статье речь пойдет о принципе формирования трехмерного изображения в телевизорах 3D и восприятии объемного изображения человеком с помощью дополнительного оборудования и без него. Как я уже говорил, на сегодняшний день существует несколько технологий создания трехмерного изображения:

  • 3D технология анаглиф (с сине-красными очками);
  • активная (затворная) технология 3D;
  • пассивная (поляризационная) технология 3D;
  • автостереоскопическая технология 3D - без очков (лентикулярная пленка и параллакс барьер);

На каждой из этих технологий объемного изображения мы остановимся и поговорим отдельно. Об активной и пассивной технологии 3D я уже упоминал здесь и писал в статье о том, как выбрать телевизор для дома. Активная и пассивная технология объемного изображения используется всеми именитыми производителями. Например, компания Samsung отдает предпочтение затворной технологии, а LG активно продвигает поляризационную.

3D технология анаглиф.

Стереопара анаглиф (anagliphos - рельефный) уже не пользуется такой популярностью как раньше и сегодня производители ее не используют в своих моделях телевизоров. В этой технологии эффект 3D достигается с помощью кодирования двух одинаковых картинок. При участии цветовых фильтров одно и тоже изображение шифруется для каждого глаза. Как правило, для левого глаза предназначен фильтр красный, а для правого - голубой или синий. Очки анаглиф Для восприятия человеком технологии анаглиф и достижения эффекта 3D в специальные очки вместо стекла (линз) вставлены цветовые фильтры. Для каждого глаза фильтры пропускают точно такой же цвет, что был применен изображению во время его кодирования. Что такое анаглиф или как работает 3D технология с красно-синими очками Таким образом, изображения (обработанные красным фильтром) предназначенные для красного канала проходят сквозь фильтр очков красного цвета и поглощаются (не видимы для глаза), а в синем фильтре очков воспроизводится. Тоже самое происходит и в синем канале. Изображения (обработанные синим фильтром) проходя через фильтр очков синего цвета поглощаются, а в красном передаются глазу. Получается что каждый глаз через фильтр очков получает противоположный цвет двух одинаковых изображений, которые немного смещены относительно друг друга. Данная технология уже ушла в прошлое и не используется производителями.

Плюс. Таким образом создается иллюзия для человеческого мозга и достигается эффект 3D в технологии анаглиф. Благодаря своей дешевизне эта технология жива и по сей день. Ведь создать изображение в формате анаглиф можно с помощью специализированных программ (StereoPhoto Maker, Blender или Adobe Photoshop) или найти уже обработанное видео в сети интернет. К тому же очки в пластиковой или картонной оправе с цветовыми фильтрами стоят не дорого, но если вы решили с экономить то их можно сделать своими руками (сервис YouTube имеет очень много видеоматериала по созданию красно-синих очков в домашних условиях).

Минус. К недостатком данной технологии 3D можно отнести то, что цветовые фильтры кроме цветов своего спектра (красный, синий) поглощают еще и рядом стоящие цвета и оттенки. Из-за этого объемное изображение выглядит несколько тусклым по сравнению с активной и пассивной технологией воспроизведения 3D.

Активная затворная технология 3D.

Активная технология 3D работает немного по-другому принципу. Затворная технология 3D по очереди передает смещенные относительно друг друга изображения на каждый глаз по-очереди. Другими словами, при воспроизведении первой картинки за ней следует вторая картинка с точно таким же изображением, которая смещена в сторону относительно первой. Точно также выводится на экран вторая пара одинаковых картинок, а за ними третья, четвертая и так далее.

Активные затворные 3D очки

Для восприятия человеком активной 3D технологии нужны специальные очки у которых линзы сделаны из жидкокристаллических материалов. Работают затворные 3D очки от источника питания, которым служит батарейка расположенная между линз. Я уже говорил, что активные 3D очки с жидкокристаллическими линзами, которые закрываются кристаллами в момент подачи на них напряжения (очки не прозрачные), а в состоянии покоя, то есть без напряжения, наоборот открытыми (очки прозрачные).

Как работает активная затворная 3D технология

Таким образом, очки выполняют роль некого фильтра, который синхронно с кадрами телевизора на большой скорости поочередно закрывает глаза. Получается, что каждый глаз из двух смешанных относительно друг друга картинок будет видеть только одну. Мозг человека сочетает в себе переданные глазами ему картинки и воспринимает как объемное изображение. Таким образом в активной технологии разделяется ракурс и создается эффект 3D.

Если для просмотра видео в режиме 2D рекомендуют частоту смены кадров не менее 100 Гц, то для качественного просмотра 3D фильма нужна частота смены кадра не менее 400 Гц  . Все ведущие производители 3D телевизоров чтобы увеличить качество изображения работают в этом направлении и в своем ассортименте имеют модели со сменой кадров 200, 400, 800, 1000 Гц...

Плюс. Данная технология дает возможность каждому глазу видеть изображение в полном разрешении видео потока. То есть если телевизор воспроизводит видео в формате Full HD, то и глаза воспринимают качество Full HD.

Минус. Недостаток данной технологии в том, что затворный тип воспроизведения 3D немного затемняет изображение и может привести к усталости глаз при длительном просмотре.

Пассивная поляризационная технология 3D.

Пассивная технология 3D работает уже по-другому принципу и не содержит в очках никаких источников питания. В поляризационной технологии принцип формирования объемного изображения достигается с помощью линейных или круговых волн света.

Пассивная линейная технология применяется в кинотеатрах IMAX. В линейной поляризации объемное изображение формируется с помощью двух картинок одновременно выведенных на экран, но каждая из них имеет свою поляризацию. Транслируемые картинки пропускаются под разными углами через световые фильтры, и не накладываясь друг на друга параллельно передаются в очки зрителя.

Пассивные поляризованные очки 3D

В свою очередь очки, так же как и проекторы, имеют свои световые фильтры, которые фильтруют световой поток для каждого глаза. То есть правый глаз получает картинку пропущенную через один фильтр, а левый глаз получает картинку пропущенную через другой фильтр. Таким образом в кинотеатре с помощью двух проекторов и очков со специальными фильтрами создается объемное 3D изображение.

Линейная  технология имеет ряд недостатков. Например, при отклонении головы зрителя относительно экрана, изображение начинает мутнеть и разрушаться. В кинотеатре это компенсируется с помощью большого экрана, а для телевизоров была разработана круговая поляризационная технология 3D.

Принцип работы линейной и круговой поляризационной технологии 3D

Пассивная круговая технология 3D работает по принципу круговой поляризации света. Другими словами, во время прохождения светового потока сквозь фильтры он начинает двигаться в разном вращательном направлении для каждого глаза. Очки с разными круговыми поляризующими фильтрами отсекают не предназначенное для глаза круговое вращательное направление и пропускают поляризацию идентичную фильтру.

То есть поток света с левой вращательной поляризацией блокируется световыми фильтрами очков с правой круговой поляризацией, а потом поток с правой вращательной поляризацией блокируется левым фильтром круговой поляризации. Таким образом каждый глаз получает предназначенное для него изображение. По такому принципу работают многие кинотеатры 3D, где проекторы дают световой поток, который отражается от экрана.

Как работает пассивная поляризационная технология 3D

А вот телевизор 3D работает несколько иначе потому, что в нем источником светового потока служит сам экран. Для достижения воспроизведения 3D по принципу круговой поляризации света на телевизор производители нанесли специальную пленку, которая служит фильтрующей линзой и обеспечивает круговое (вращательное) поляризационное изображение.

Следует сказать, что у круговой пассивной 3D технологии изображение формируется методом чересстрочной развертки, что уменьшает в двое количество строк, а также разрешение телевизора.

Плюс. Очень дешевые поляризационные очки, которые не вызывают усталости глаз и болей в голове при просмотре 3D. В пассивной технологии потеря яркости (50%) при просмотре объемного изображения несколько ниже чем у активной (70%) технологии.

Минус. Пассивная технология 3D использует чересстрочный метод развертки, что приводит к ухудшению качества картинки. Из-за нанесенной пленки на экран телевизора при просмотре 2D уменьшается яркость изображения. Пассивные очки снижают качество изображения. Например, если транслируется видео файл с разрешением 1080p (Full HD), то в силу технологии на каждый глаз "распределяется" по 540p. Активная технология отображает полное разрешение.

Технология воспроизведения 3D без очков. 

Как работают 3D очки в разных технологиях воспроизведения объемного изображения мы разобрались. Теперь давайте рассмотрим как работает 3D без очков и всяких дополнительных аксессуаров. Следует сказать, что существует несколько методов воспроизведения и восприятия объемного изображения человеком без очков.

Технология 3D с лентикулярной пленкой. Чтобы человек мог смотреть и воспринимать объемное изображение без дополнительных устройств, производители покрывают экран телевизора лентикулярной пленкой. Она состоит из множества линз, которые имеют форму призмы. Таким образом лентикулярные растровые линзы под разными ракурсами фокусируют лучи и создают для  зрителя иллюзию объема (стереоскопический эффект).

Как работает лентикулярная технология воспроизведения 3D

У такой технологии наблюдать объемное изображение можно только на определенном расстоянии от телевизора и с ограниченным углом обзора. Иначе вместо 3D изображения вы получите искаженную трансляцию видео. Так как в данной технологии картинка для каждого глаза транслируется отдельно, то снижается разрешения объемного изображения.

Чтобы увеличить угол обзора производители техническим решением разложили трехмерную картинку на девять изображений транслирующихся в различные области. Таким образом удалось увеличить угол обзора до девяти точек вместо одной для просмотра 3D контента.

Технология 3D с параллаксным барьером. В этой технологии эффект 3D и восприятия человеком объемного изображения достигается за счет установленного перед экраном барьера (перегородка) в котором имеются так называемые щели. Таким образом через эти щели зритель находящийся перед экраном видит одним глазом определенный набор пикселей, а вторым глазом другой набор пикселей.

Как работает технология воспроизведения с параллаксным барьером

Вместе с этим изображение на экране шифруется (кодируется) таким образом, что левый ракурс изображения отображается в пикселях только для левого глаза, а правый ракурс для правого глаза. Таким образом в технологии 3D, где нет очков и других аксессуаров создается иллюзия объемного изображения.

Плюс. Не требуются дополнительные устройства для просмотра объемного изображения.

Минус. Ограничение зрителя в положении перед экраном и точек восприятия объемного изображения.  Все эти без очковые технологии воспроизведения 3D еще "сырые" и требуют значительных доработок.

В последнее время поговаривают о создании голографических экранов и дисплеев, которым ненужны будут какие-нибудь дополнительные устройства для создания эффекта 3D. Ну что же правда это или ложь покажет время, а пока по ряду причин доминируют активная и пассивная технология воспроизведения 3D. Если вы стоите на пороге приобретения телевизора с технологией 3D, то не лишним для вас будет ознакомиться со статьей по выбору этого цифрового устройства.

На этом буду заканчивать. Надеюсь статья была для вас полезной и информативной. До встречи на страницах блога. Пока!



  • Андрей

    Прочитал все статьи.
    Очень понравились.
    Достаточно доступно,хорошо изложено.
    Спасибо.

  • http://hobbyits.com/author/b06febcfbc00db4f67aed9234e3e52b0 Дмитрий

    Пожалуйста Андрей, рад что мои публикации могут восприниматься легко. И вам спасибо.

  • Дмитрий

    Очень хорошая статья. А какую, по личному опыту, технологию вы бы порекомендовали покупателям. Спасибо.

  • http://hobbyits.com/author/b06febcfbc00db4f67aed9234e3e52b0 Дмитрий

    Спасибо, стараюсь подробно излагать материал. Мне трудно сказать однозначно ибо это может вызвать резонанс приверженцев той или иной технологии. А кроме того у них у всех есть свои плюсы и минусы... Удачи!!!

  • Владимир

    Отличная статья!
    Тогда вопрос по другому- У Вас дома какая 3Д технология(если есть)?

  • http://hobbyits.com/author/b06febcfbc00db4f67aed9234e3e52b0 Дмитрий

    Здравствуйте, Владимир!
    Вопрос вы задали по другому, только вот смысл вложили тот же. Конечно же, у меня есть телевизор SMART с функцией 3D. Для себя я выбрал активную затворную технологию, но длительными просмотрами (взахлеб) 3D фильмов не страдаю. Безусловно я смотрю все новинки, но подхожу к просмотру с умом и на сегодняшний день своим выбором доволен. Удачи!

  • Владимир

    У мня такой вопрос, я купил телевизор LG 47LA860V-ZA какой у него 3D Круговой или Линейный? и вот еще что я не понял, (В пассивной технологии потеря яркости (50%) при просмотре объемного изображения несколько ниже чем у активной (70%) технологии воспроизведения 3D.)это относится к плюсу или к минусу??

  • http://hobbyits.com/author/b06febcfbc00db4f67aed9234e3e52b0 Дмитрий

    Здравствуйте, Владимир!

    У вашей модели пассивная (круговая) технология 3D, а вообще это вопрос к производителю. Как видите в статье - это отнесено к плюсу (меньше потеря яркости). Вообще это оценки экспертов, которые я в свое время по крупицам собирал, а потом обработал и изложил в данной статье. Просто хотел собрать для людей информацию в одном месте.

    Насколько у меня это получилось пусть оценивают читатели. Я видел в работе телевизоры с этой технологией от LG и впечатления весьма положительные. Так, что я бы не стал акцентировать на этом внимание. Тем более, что это оценки экспертов, а для простых людей они крайне мало заметны.

  • Владимир

    Благодарю.А вы как профессионал можете сказать плюсы и минусы LG 47LA860V-ZA?

  • http://hobbyits.com/author/b06febcfbc00db4f67aed9234e3e52b0 Дмитрий

    Владимир, я себя не отношу к профессионалам... В моем понятии, это люди, которые создают панели Smart TV и пишут к ним программное обеспечение. Я просто плотно интересуюсь цифровыми технологиями, а полученными знаниями делюсь на страницах своего блога.

    Мне бы не хотелось начинать разбирать модели телевизоров ибо это может вызвать недовольство читающих... Кто-то возможно в чем-то со мной согласится, а другие начнут критиковать. У каждого ведь свое мнение и видение достоинств и недостатков в целом. Скажу одно, что у Вас хорошая модель на сегодняшний день. Удачи!!!

  • Владимир

    Благодарю вас.

  • http://hobbyits.com/author/b06febcfbc00db4f67aed9234e3e52b0 Дмитрий

    Всегда пожалуйста. Удачи!

  • Роман

    Здравствуйте!Можно у вас узнать?!Вот у меня такой вопрос...Возможно ли использовав 3D технологию ,подать не стереопару,а два совершенно разных видеопотока(допустим разных фильмов) и с помощью очков их увидеть двум разным людям....Допустим один смотрит одно кино в одних очках,а другой другое кино в других очках...Если да ,то как это возможно?Заранее спасибо...

  • http://hobbyits.com/author/b06febcfbc00db4f67aed9234e3e52b0 Дмитрий

    Роман: Я разработками не занимаюсь. Увы. Судя по всему Вам к производителям.

    От себя могу сказать, что разделения эффекта 3D при трансляции двух видео потоков (два фильма) не встречал. Удачи!!!

  • Борис

    Спасибо. Статья написана простым, понятным языком.

  • Марат

    Роман: Не могу сказать про фильм, но играть за разных персонажей на весь экран может плейстейшн. Возможно и фильмы сможет разделить. Вам копать в том направлении

  • Денис

    Здравствуйте, Владимир. 20 лет увлекаюсь 3D фотографией. Сначала сам делал боксы для просмотра стереопар- фото и слайдов, затем скачал программы и делал анаглифы фото и цыфру (для компа ). Сейчас задумываю купить телевизор 3D. Не подскажете, есть ли программы для преобразования стерео пар (есть в цифровом варианте). Не могу понять как это будет на ТВ - чтобы работало, как видео, чтобы технологии 3D работали? По этому не знаю какой ТВ выбрать - с активной или пассивной системой 3D? Что посоветуете?

  • http://hobbyits.com/author/b06febcfbc00db4f67aed9234e3e52b0 Дмитрий

    Денис: Я ведь для этого и публикацию написал, чтобы подробно все объяснить. Каждый сам для себя должен сделать выбор в пользу той или иной технологии.

    При выборе телевизора, сравните ту и другую технологию и сделайте выбор.

  • Эдуард

    Спасибо за статью хорошая! У меня вопрос смогу ли я с пассивными очками от LG посмотреть 3d фильм на пк с помошью программ или плеера? Или экран нужен специальный?!

  • http://hobbyits.com/author/b06febcfbc00db4f67aed9234e3e52b0 Дмитрий

    Эдуард: Я думаю? Вам нужно еще раз статью прочитать... Если будете использовать очки стереопара анаглиф (anagliphos - рельефный), то сможете :)

    Так же вы сможете использовать очки от компании LG в том случае, если будете телевизор использовать как монитор.

    P.S. Можете поэкспериментировать и результатами поделиться с читателями. Удачи!

  • http://vk.com/id174208035 Артём Слоев

    Можно ли подключить Интернет к телевизору через телефон?

  • http://hobbyits.com Дмитрий Стрельцов

    Можно по беспроводной сети, если в телевизор встроен адаптер Wi-Fi. Если встроенного модуля нет, то можно купить внешний. Однако, тут тоже есть определенные тонкости.

  • http://vk.com/id17950859 Татьяна Салата

    Спасибо! Статья даёт очень внятное разъяснение о 3д и его преимуществах)))
    купили недавно телевизор с функцией 3д не можем нарадоваться))))

  • http://hobbyits.com Дмитрий Стрельцов

    Меня тоже впечатляет объемное изображение, но в последнее время для просмотра никак времени выкроить не могу.

  • Камиль

    Почему когда я смотрю 3d в анаглиф очках фильм становиться зелёным и нет никаког
    3d.

  • http://hobbyits.com Дмитрий Стрельцов

    Я пользуюсь активной технологией, а упомянутой вами технологией уже давно не интересуюсь (архаизм). Может кто из посетителей вам подскажет в чем проблема.

  • Алексей

    У меня телевизор с активным 3D, я считаю, что это лучший (хоть и дорогой) из всех представленных особенно с сочетанием конвертации 2D в 3D. А то что темнее, то это придает, дополнительную четкость изображения. аА усталость глаз происходит из-за непривычки глаз.

  • http://hobbyits.com Дмитрий Стрельцов

    Для каждого владельца, та технология ближе, которая на его телевизоре. У меня тоже 3D с активной технологией, но также видел в действии и пассивную технологию. Мне понравилась больше активная, но на вкус и цвет...