3D окуляри - що це таке? Якими вони бувають? Чим відрізняються один від одного?

Активні 3D окуляри NVIDIA 3D Vision для дому

3D окуляри - допоміжні пристрої, завдяки яким створюється ілюзія об'ємності стереозображення. Якщо говорити конкретніше, то стереоокуляри - це, як правило, пристрої, які розбивають стереопару на два зображення, кожне з яких мабуть лише для одного ока. Завдяки бінокулярного людського зору, а у випадку з активними окулярами, і ефекту інерції зору, виникає дуже вірогідна ілюзія об'ємності зображення, що проглядається.

На ринку представлено чимало різновидів 3D очок, але, по суті, вони діляться всього лише на два класи - активні та пасивні. Під активними маються на увазі т.зв. "Затворні окуляри" (shutter glasses), в яких рідкокристалічні заслінки по черзі закривають праве і ліве око, в той час як проектор, з якими вони синхронізовані, по черзі демонструє кадри для правого і лівого ока. Таким очками потрібно автономне живлення і бездротової приймач синхронізуючого сигналу (як правило такий сигнал передається по інфрачервоному променю, хоча є моделі з радіосінхронізаціей).

Клас пасивних очок включає, поляризаційні та анагліфічні окуляри та їх різновиди; пасивні окуляри набагато простіше в технічному плані і дешевше активних, але, тим не менш, конкуренція між ними зберігається.

Анагліфічні окуляри

Найдавніший і найменш, якщо завгодно, поважний метод створення стереоіллюзіі - це "анагліфічні кодування" стереозображення. Як правило, це два чорно-білих або кольорових кадру стереопари, накладені один на одного; в одному переважають червоні тони, в іншому - синьозелені або сині; кольорові фільтри в окулярах блокують відповідну частину картинки, так що кожне око бачить тільки те, що " призначається "тільки йому.

Типові анагліфічні окуляри. Картон і два світлофільтра.

Анагліфічні окуляри дуже дешеві: їх виготовляють звичайно з картону і пластика, працюють вони завжди безвідмовно - якщо тільки не начепити їх догори ногами. Втім, якщо кольори в анагліфічного картинки і світлофільтрах відрізняються один від одного, ефект стерео закономірним чином пропадає - наприклад, в червоно-синіх анагліфічних окулярах не вийде побачити об'ємність картинки, призначеної для перегляду в зелено-пурпурних окулярах.

Головною ж проблемою анагліфічних очок є та обставина, що говорити про яку-небудь кольору виявляється, м'яко кажучи, скрутно - з цілком зрозумілих причин. Більш того, якщо довго сидіти в таких окулярах, в силу зорової інерції в усьому навколишньому світі червоно-сині тони будуть ще довго переважати. Дискомфорт від перегляду виявляється досить суттєвим, головні болі - теж не рідкість.

Фактично, анагліфів зараз не використовується для демонстрації кіно, зате активно застосовується в якості "атракціону" - дитячі книжки з стереокартинки, стереофотографії з космічних апаратів (NASA, наприклад, активно публікує в анагліфів стереозображення з марсоходів Spirit і Opportunity), і т.д.

Одна з фотографій, зроблених на Марсі. Використовуйте анагліфічні окуляри.

Поляризаційні окуляри

Пасивний клас очок, які відносно дешеві у виробництві (у всякому разі, якщо порівнювати їх з затворів), не потребують будь-якого спеціального обслуговування; в батарейках теж, отже, не потребують.

Розрізняють два основні типи таких очок за типом фільтрів, що використовуються в них: з лінійної та кругової (циркулярної) поляризацією. При лінійної поляризації (як, наприклад, у плівкових кінотеатрах IMAX 3D) фільтри розташовуються під прямим кутом один до одного, при круговій використовуються фільтри з різноспрямованою поляризацією. Відповідно, проектор також забезпечується відповідними фільтрами, причому обидва зображення виводяться на екран одночасно. Поляризаційні фільтри в окулярах "розділяють" єдине зображення на два компоненти стереопари: кожне око бачить тільки те, що йому призначається, друга компонента фільтрується повністю.

У кругової поляризації є певні переваги перед лінійною: при використанні лінійної поляризації, якщо глядач у лінійно-поляризованих окулярах нахиляє голову, ефект стерео може бути нерівним. При циркулярної поляризації такого не відбувається.

Головна складність з поляризаційними 3D окулярами - це необхідність використання спеціального "срібного" екрану, який володіє високою відбивною здатністю і, головне, зберігає поляризацію світла, що виходить від проектора. Багато кінотеатрів економлять на правильних екранах, що робить картинку темною і нудною.

Варто відзначити, що в системі кінотеатрів RealD використовується своя окрема різновид поляризаційної системи: проектор поперемінно проектує кадри для кожного ока, причому ці кадри проектуються в циркулярному поляризованому світлі - за годинниковою стрілкою для правого ока, проти годинникової - для лівого. Перед об'єктивом проектора встановлюється активний поляризаційний фільтр, в якому поперемінна циркулярна поляризація відбувається завдяки комбінації поляризаційного і рідкокристалічного фільтрів.

Щоб уникнути значного мерехтіння, частота проектування складає 72 кадру в секунду для кожного ока, при цьому кожен кадр проектується три рази, що відповідає стандартним 24 кадрів в секунду.

Infitec - інтерференційні фільтри

Метод стереопоказа в кінотеатрах Dolby 3D, що використовує технологію інтерференційних фільтрів (Interference Filters Technology). При цьому методі для кожного ока формуються зображення з різними довжинами хвиль червоного, зеленого і синього кольорів. Спеціальні окуляри фільтрують певні довжини хвиль, так що глядач бачить стереозображення. У порівнянні з поляризаційним даний метод дозволяє заощадити на вартості екрану (не потрібно посріблений або алюмінований екран), але вартість самих очок виявляється набагато вище.

Затворні 3D окуляри

Як вже сказано вище, в такі окуляри вбудовуються рідкокристалічні затвори (shutter - за аналогією із затвором фотоапарата), які по черзі, з частотою близько 60 Гц, закривають праве і ліве око, в той час як проектор або дисплей, з якими вони синхронізовані, по черзі демонструє кадри для правого і лівого ока (також з частотою 60 Гц, так що сукупна частота розгортки становить 120 Гц).

Активні стереоокуляри XpanD.

У кожний момент часу людина, відповідно, бачить тільки одним оком одну половину стереозображення, однак оскільки кадри змінюються дуже швидко, через інерційність зору виникає відчуття цілісності картинки.

У такі окуляри також вбудований бездротової приймач (зазвичай інфрачервоний), який отримує сигнал від передавального пристрою і тим самим синхронізує роботу затворів зі зміною кадрів на екрані.

На жаль, такі окуляри найдорожче у виробництві та експлуатації, вимагають власних джерел живлення (батарейок), але при цьому вони досить надійні і з ними немає тих проблем, які виникають з поляризаційними окулярами, коли ефект стерео може зникати з-за "неправильного" положення голови глядача. Саме на затворні 3D окуляри роблять ставки практично всі виробники 3D електроніки для будинку - 3D телевізорів, кінотеатрів і персональних комп'ютерів.

Головна проблема - та ж, що й у решти типів очок (крім анагліфічних): втрата сприймається глядачем яскравості. Для комфортного перегляду фільмів в 3D кінотеатрах потрібні більш потужні проектори, виробникам сучасних 3D телевізорів і моніторів також доводиться враховувати цю обставину.

Варто відзначити, що затворний метод по суті дуже старий: перша реалізація в кінематографі припадає на 1935 рік, але тоді це були, природно, не очки, а вбудовані в підлокітники візори з механічними затворами. Візори не відрізнялися надійністю, легко втрачали синхронізацію з проектором, що викликало весь спектр неприємних відчуттів у глядачів. У наш час високих технологій більшість проблем, які асоціювалися у скептиків з активними 3D окулярами, зникли.

Власне, фінансове питання багато в чому і визначає для кожного конкретного кінозалу, яка саме технологія буде використовуватися. Активні окуляри дорожче самі по собі і в експлуатації, але зате вони не вимагають установки дорогого екрану, в той час як "в комплекті" з дешевими і надійними поляризаційними окулярами неминуче йде спеціальний посріблений екран. У кожного кінопідприємця своя математика і стратегічні міркування, тому різні системи кінопоказу як і раніше успішно конкурують один з одним. У кінцевому підсумку, який формат 3D краще - вирішуєте саме ви, глядачі.