local_phone

8 (800) 555-21-89

3D-стереоскопия

Во всем мире технологии, которые позволяют видеть 3D объемные изображения на плоском экране, называются стереоскопическими (stereoscopic) или 3D стереоскопическими технологиями. Основным принципом всех современных 3D стерео технологий является разнесение изображения отдельно для каждого глаза. В жизни мы видим каждым глазом чуть различную картинку, которая отличается на небольшой угол зрения. Соответственно, мы получаем две слегка различающиеся картинки, которые наш мозг восстанавливает в одну объемную стереоскопическую картинку. Таким образом, 3D стерео изображение формируется именно мозгом.

Когда мы смотрим обычный телевизор или экран, то каждому глазу показывается одинаковая картинка и не возникает объемного стереоэффекта. Для решения этой задачи был открыт принцип стереоскопии, который заключается в том, что при показе каждому глазу специально подготовленной отдельной картинки человек начинает видеть объемное 3D стереоизображение. Но, простого способа разнесения изображения для каждого глаза (напр., стереоскопы) оказалось недостаточно (так как качество такой 3D стерео технологии невысоко и просматривать стерео неудобно). Создание качественного 3D стерео изображения требует специального высокотехнологичного оборудования (3D очков, компьютера, 3D монитора или проектора, драйверов, 3D фильмов или игр).

В настоящее время в мире развивается несколько технологий отображения видеопотока в формате 3D-стерео. Каждая 3D технология имеет свои недостатки и достоинства.

Одной из самых первых технологий, получивших широкое распространение, является технология цветового разделения изображения для левого и правого глаза (аниграфическое разделение). 3D анаглиф технологии используют разные цвета для каждого кадра видеопотока. Традиционно в стереоскопических технологиях левое изображение преимущественно красного цвета, а правое – синего. Стерео очки для наблюдения тоже имеют соответствующие светофильтры (красный и синий).

Преимущества 3D технологии цветового разделения: низкая стоимость технологии, простота использования стереоскопии и отсутствие специальных требований к применяемым для отображения мониторам или проекторам.

Недостатки 3D анаглиф технологии цветового разделения: искажения в отображении цветов, плохое качество стереоскопии и быстрая утомляемость глаз. Стереотехнология анаглиф (цветового разделения) активно применяется для отображения статических 3D изображений в 3D фотографий. В настоящее время данная технология заменяется более современными стереоскопическими технологиями, хотя в применении к данному проекту, может быть достаточно легко реализована с помощью использования базовых функций среды разработки.

Продолжением англиф технологии является стереоскопическая технология цветового разделение внутри спектра цветов (Infitec).  В 3D технологии цветового разделения внутри спектра цветов изображения для левого и правого глаза используют разные цвета (анаглифическое разделение), но в данной 3D технологии разделение происходит не на красный и синий, а на отдельные полоски внутри спектра этих цветов. Данная особенность стереоскопической технологии позволяет повысить качество стереоизображения и избежать искажения цветов.

3D очки, применяемые в данной стереотехнологии, тоже имеют соответствующие светофильтры, однако эти светофильтры очень сложны, так как должны разделять спектр цветов.

Преимущества 3D технологии цветового разделения внутри спектра (Infitec): высокое качество стереоскопии и отсутствие специальных требований к применяемым для отображения экранам.

К недостатки стереотехнологии цветового разделения внутри спектра можно отнести небольшое искажение в отображении цветов, дороговизна 3D очков, наличие специальных требований к 3D оборудованию. К тому же  данная 3D технология требует достаточно много места для размещения 3D оборудования. Именно поэтому основное применение технология Infitec нашла в 3D кинотеатрах.

В 3D технологии поляризационного разделения, два изображения разделяются с помощью поляризации света (линейная поляризация или круговая поляризация). Они проецируются на специальный экран (3D серебряный экран), не меняющий поляризации падающего света. Направления поляризации фильтров подобраны таким образом, что каждый глаз видит только предназначенное для него изображение. 3D технология поляризационного разделения применяется в проекционных 3D EVENT системах, специальных мониторах, 3D кинотеатрах.

Преимущества 3D поляризационной технологии: высокое качество 3D эффекта, возможность использовать проекционные системы для большого числа зрителей, наиболее комфортное решение для длительного просмотра 3D стерео.

Недостатки стереоскопической технологии поляризационного разделения: незначительные несовершенства при разделении изображений из-за рассеивающих свойств экрана, 3D оборудование для стереоскопической технологии требует места для размещения, сложность установки и настройки оборудования, специальный 3D экран.

Сферой применения данной технологии являются 3D кинотеатры, массовые 3D показы, шоу, выставки и мероприятия, сфера науки и образования, а так же они предназначены для реализации для сложных проектов. Именно эта технология может быть использована в качестве основной для реализации основных функций проекта и обеспечения высококачественного 3D эффекта.

Затворная (shutterglasses) технология, использующая жидкокристаллические очки, в настоящий момент является наиболее распространенной 3D технологией для дома и для бизнеса. Основными производителями 3D очков для данной технологии являются NVidia (очки 3D VISION), Xpand (очки Xpand). В ближайшее время прогнозируется  появление очков и от других крупнейших компаний-производителей.

В 3D технологии затворного разделения изображения для левого и правого глаза проецируются на экран по очереди и для наблюдения используются 3D очки, стекла которых затемняются синхронно с подаваемым изображением.

3D технология затворного разделения применяется для домашних и бизнес решений, для выставок и презентаций и в других направлениях. Для данной технологии требуется специальные 3D мониторы или 3D проекторы, поддерживающие технологию синхронизации в 120 Гц. Все больше новых мониторов и проекторов поддерживают данную технологию. Это мониторы Samsung, ViewSonic, Acer и другие, а также проекторы BenQ, ViewSonic, Mitsubishi и Acer.

Преимущества стереоскопической технологии затворного разделения: высокое качество изображения 3D, простота установки и настройки, поддержка многих производителей, доступность и возможность интеграции сложных 3D систем.

Недостатки 3D технологии затворного разделения: специальные требования к 3D оборудованию (высокая частота 3D монитора/3D проектора - 120 Гц), дорогие 3D очки и низкая пригодность для проведения массовых мероприятий.

Технология поляризационных 3D очков нашла свое продолжение в 3D технологии поляризационных 3D мониторов, в которых изображение для левого и правого глаза разделяется с помощью поляризации света от матрицы LCD-стереомонитора. Данный 3D эффект достигается с помощью различных поляризационных фильтров-пленок. К стереомонитору прилагаются поляризационные 3D очки, которые пропускают изображение для каждого глаза отдельно. Основными производителями подобных устройств являются компании JVC и Zalman.

Преимущества стереоскопической технологии поляризационных 3D мониторов: доступная цена 3D оборудования, простота установки 3D оборудования, поляризационный 3D монитор может служить как обычный монитор.

Из недостатков стереоскопической технологии поляризационных 3D мониторов можно выделить среднее качество стереоизображений и 3D видео, падение разрешения 3D и ограниченный угол просмотра 3D видео и 3D изображений, так как обязательным условием является непосредственное нахождение человека строго в определенной точке перед поляризационным 3D монитором.

Безусловно, необходимость применения очков для восприятия 3D изображений и видео влечет за собой ряд неудобств. Поэтому наиболее привлекательной для массового применения является 3D технология автостереоскопических мониторов без использования очков, где  изображение для левого и правого глаза разделяется с помощью специальной растровой пленки-фильтра на LCD автостереоскопическом мониторе, который состоит из микроколб. Для просмотра 3D не требуются специальные 3D очки.

Пространство перед автостереоскопическим 3D монитором разбивается на несколько зон, если зритель попадает в одну из таких зон, то он видит стереоизображение на автостереоскопическом 3D мониторе. При переходе из одной зоны стереоскопического монитора в другую 3D изображение искажается. Наиболее комфортный просмотр 3D изображения будет с расстояния 3-5 метров от монитора.

Наиболее известными решениями по автостереоскопическим дисплеям являются мониторы: Philips и SuperD. Преимущества 3D технологии автостереоскопических мониторов: отсутствие 3D очков, компактность, автостереоскопический монитор можно использовать как обычный монитор.

Недостатки 3D технологии автостереоскопических мониторов: малая глубина 3D изображения, специальная дорогая обработка 3D видео роликов, меньшее разрешение 3D изображения, требования к положению зрителя и  высокая стоимость оборудования.

Для полного отвлечения и погружения в виртуальность используются видео очки и шлемы виртуальной реальности. В данной 3D технологии используются видеоочки с поддержкой 3D - это специальные видео устройства, которые надеваются на голову. В данной стереотехнологии изображение для левого и правого глаза выводится на два LCD дисплея, размещенных прямо перед каждым глазом зрителя на близком расстоянии. LCD дисплеи имеют маленький размер и невысокое разрешение, но с близкого расстояния эти дисплеи выглядят как большой кинотеатральный экран. Примерами устройств, реализованных на данной технологии, являются 3D видео очки Cinemizer OLED от компании Carl Zeiss и видеоочки Vuzix Wrap 920AR, упомянутые выше.

Преимуществами 3D технологии, использующей видео очки являются компактность стереосистемы, отключение от окружающей реальности и  невысокая цена (для среднего разрешения 3D видео очков).

Недостатки 3D технологии - это  невысокое разрешение, ограничение применения данной 3D технологии, недостаточная поддержка и высокая стоимость (для высокого разрешения стерео дисплеев).

 

В настоящий момент наибольшее развитие получили две 3D стерео технологии - это активная затворная 3D технология и поляризационная технология. В первую очередь это вызвано их стоимостью, удобством установки и настройки, а также направлениями применения.

Активные (затворные) очки, как например 3D VISION от компании NVIDIA – это наилучшее решение для дома и для бизнеса для просмотра 3D видео одним человеком или группой из несколько человек. Преимуществом активных очков является совместимость с большим количеством устройств (3D мониторов, телевизоров и проекторов), легкость установки и применение обычных экранов.

Поляризационные системы – это наилучшее решение для массовых показов, мероприятий и выставок. Преимуществом данной технологии является низкая стоимость поляризационных очков и возможность использовать проекторы с любыми техническими параметрами (светимостью, разрешением и т.д.). Все эти технологии работают с форматом 3D HD.

Режимы просмотра 3D-стерео

  • Цельные стереопары - Делятся на горизонтальные, вертикальные, раздельные.
    • Горизонтальная стереопара (SideBySide) - Кадры располагаются горизонтально друг относительно друга. Делится на параллельную и перекрёстную. Подвид анаморфная стереопара. Анаморфная стереопара, при которой четкость кадра уменьшена вдвое (кадр сжат) по горизонтали.
      • Параллельная - Левое изображение предназначено для левого глаза, а правое для правого.
      • Перекрёстная - Левое изображение предназначено для правого глаза, а правое изображение для левого.
    • Вертикальная стереопара (OverUnder) - Два изображения расположены друг над другом. Подвид анаморфная стереопара. Анаморфная стереопара — четкость кадра уменьшена вдвое (кадр сжат) по вертикали.
    • Раздельная стереопара - Используется для воспроизведения видеофайлов. Два видеоряда разделены на отдельные потоки, а именно на Separatefiles и Dualstream.
    • Separatefiles - Видеопотоки записаны в раздельные файлы.
    • Dualstream - Видеопотоки объединены общим контейнером. Одним из подвидов является Blu-Ray 3D / SIFF. Blu-Ray 3D- для сжатия видеоинформации используется специальный кодек MVC, изначально предназначенный для сжатия стереопар. Точность синхронизации ракурсов обеспечивается не плеером, а самим форматом сжатия.
  • Чересстрочный (Interlaced) - Чересстрочное смешивание обоих ракурсов в одном кадре. В четные строки развертки записывается изображение одного ракурса (например левого), а в не четные — другого (например правого). При этом вертикального разрешение у каждого ракурса уменьшается вдвое.
  • Шахматный - Смешивание обоих ракурсов в шахматном расположении.

Наши разработки с 3D-стереоскопией