3D-видео: Вперед в будущее

Первым «плацдармом», с которого 3D-видео начало проникать в нашу жизнь, были кинотеатры. Они существуют достаточно давно, хотя их количество, по сравнению с обычными, было не так уж велико, и репертуар стереофильмов был ограничен.     

Как все начиналось

Обычно в кинотеатрах для реализации 3D используется поляризационный метод (RealD). Проецируемые на экран изображения для левого и правого глаза поляризованы по-разному, а в очках установлены линзы с круговой поляризацией с разным направлением поляризации для каждого глаза. Раньше для стереокино использовались два проектора, но в последнее время эту технологию вытесняет один проектор с установленной на выходе быстродействующей электрооптической жидкокристаллической ячейкой, которая поочередно «переключает» поляризацию, последовательно демонстрируя кадры для левого и правого глаза. Экран для RealD тоже должен быть специальным — с металлизированным покрытием (в отличие от диэлектрической поверхности, металлическая не изменяет поляризацию отраженного света). Существует и другой метод — эклипсный, подразумевающий поочередную демонстрацию кадров для правого и левого глаза и наблюдение изображения через активные очки с ЖК-затворами, которые получают, специальный синхросигнал от проектора (обычно по ИК-каналу).

Что касается телевизоров, то пару десятилетий назад, когда любой из них содержал кинескоп (электронно-лучевую трубку, ЭЛТ), единственным способом показывать стереоизображение было использование анаглифических (двухцветных, обычно красно-синих) очков. Впрочем, хотя такое изображение и воспринималось трехмерным, нарушенная цветопередача и перекрестные помехи сводили на нет все удовольствие от просмотра фильмов подобным образом.

Но на тех этапах развития телевизионной техники более приоритетной задачей считалось повышение четкости, нежели 3D.

Приход нового измерения

После того как четкость телевизионного изображения достигла современного уровня, когда дальнейший рост уже не дает сколько-нибудь значимого визуального улучшения качества картинки, перед разработчиками встала новая задача: выбор нового направления развития телевидения с целью повышения его выразительной силы и привлекательности для конечных пользователей. И таким направлением буквально в 2007—2008 годах стало 3D-телевидение.

Для начала несколько слов о том, что такое современное 3D-телевидение. Многие, наверное, с детства помнят многочисленные фантастические романы и фильмы типа «Стар трека» и «Звездных воин», где описывались будущие технологии передачи трехмерных изображений. Очевидно, что современное 3D-телевидение отличается от представлений фантастов.

Современное 3D-ТВ правильнее было бы называть стереотелевидением. Вообще в основе нашего объемного зрения лежат два базовых принципа: бинарность (два глаза, впрочем, наличие именно двух глаз непринципиально, главное, чтобы больше одного) и триангуляции. Поскольку глаза разнесены в пространстве, каждый видит мир под своим углом, и именно в этом различии скрыта информация о расстоянии от наблюдателя до объектов.

Быстрые телевизоры

Однако до недавнего времени полноценная реализация 3D в бытовых телевизорах была невозможна из-за недостаточного быстродействия ЖК-ячеек, которые не успевали достаточно быстро переключаться между последовательными положениями для правых и левых кадров. Приходилось снижать частоту кадров, что допустимо для видеоигр, но не для кино. Однако сейчас с появлением новых ЖК-экранов, выполненных по технологии IPS, их быстродействие позволяет без каких-либо проблем реализовать подобную технологию даже в варианте Full HD.

Как работает 3D в современных ЖК-телевизорах со светодиодной подсветкой? На телеэкране чередуются кадры, предназначенные для наблюдения правым и левым глазом, а специальные очки с ЖК-затворами, получающие синхросигнал по ИК-каналу, поочередно открывают соответственно левый и правый глаз. На первый взгляд все выглядит очень просто, но дело в том, что ЖК-пиксели переключаются между положениями для «правого» и «левого» кадров хотя и очень быстро, но не мгновенно — это занимает определенное время, в течение которого левый кадр как бы «наплывает» на правый. Это может привести к перекрестным помехам, то есть к тому, что один глаз будет видеть отголосок изображения, которое предназначено для другого — изображение будет смазано, размыто. Однако есть способ уменьшить уровень перекрестных помех: достаточно на время переключения между кадрами гасить подсветку, ведь жидкие кристаллы всего лишь модулируют световой поток. Таким образом, цикл смены кадров выглядит так: в течение 1/240 секунды демонстрируется кадр для правого глаза, затем подсветка выключается на такой же промежуток (за это время происходит смена на кадр для левого глаза), затем подсветка включается снова, и синхронно с этим работают ЖК-затворы в очках. Тем не менее, в традиционной схеме с краевой (периферической) подсветкой всего экрана перекрестные помехи полностью подавить не удается.

В плазменных телевизорах сходные проблемы решаются несколько иначе. Плазменные панели предыдущих поколений использовали довольно медленные люминофоры, так что «след» от предыдущего кадра не успевал растаять и налагался на последующий. В новых плазменных панелях, в частности NeoPDP от Panasonic используются сверхбыстрые люминофоры с недолгим послесвечением, так что двоения 3D-картинки удается избежать.

Очки не только для очкариков

Неотъемлемой частью современного домашнего 3D-телевизора являются специальные 3D-очки. Устроены они довольно просто: каждое из «стекол» является ЖК-транспарантом, который может находиться в одном из двух состояний — открыт/закрыт. Когда переключать транспаранты и в какой последовательности, очки узнают от телевизора. Для этого он передает по инфракрасному каналу управляющие команды. На сегодняшний день разные производители телевизоров продвигают разные протоколы общения телевизор/очки, так что чаще всего совместимость достигается только внутри одного бренда, но существует тенденция к стандартизации протокола обмена и, более того, уже появляются универсальные очки, которые могут работать с телевизорами разных производителей. В частности, компания Panasonic совместно с Sony и Samsung образовали альянс, который будет продвигать единый стандарт на 3D-очки для телевизоров.