Логотип

Из мира электроники 

 материалы в категории

Устройство 3D телевизора

Почему мы видим в 3D

3d телевизорВсе мы живем в объемном пространстве: мы воспринимаем все окружающие нас предметы в трехмерном виде: ширина, высота, глубина (или толщина предмета, кому как нравится...). Именно трехмерное восприятие и получило термин 3D.
Причина нашего 3D восприятия мира проста – окружающие нас предметы мы видим при помощи двух глаз (бинокулярное зрение). 
При этом глаза находятся на расстоянии примерно в 5 см друг от друга, и поэтому они воспринимают немного различные образы.
Если, например,  посмотреть на клавиатуру только левым глазом, закрыв правый, а потом наоборот – то мы увидим практически одно и то же изображение. Однако эти изображения немного сдвинуты относительно друг друга.


Такое явление называется параллаксом и имеет решающее значение в нашей способности к восприятию глубины объекта. Человеческий мозг устроен так, что при получении смещенных изображений от разных глаз, он совмещает их, получая одно,позволяющее нам видеть как удаленность предметов, так и их глубину. При этом, чем дальше от вас расположен предмет, тем большее смещение между изображениями, получаемыми разными глазами. Такой эффект можно назвать еще стереоизображение (подобно стереозвуку)

стереоскопХотя само выражение 3D появилось сравнительно недавно, первые опыты со стереоизображениями были еще в середине 1800-х годов. Тогда-же появился и первый стереоскоп- оптический бинокулярный прибор с двумя увеличительными линзами расположенными на расстоянии около 5 см друг от друга (то есть на приблизительном расстоянии расположения человеческих глаз) в котором размещались стереокартинки- предмет сфотографированный с разных экспозиций.
Чуть позже просмотр стереоизображения стал применяться и в военных целях: так называемые стереотрубы- в отличие от обыкновенного бинокля, где расстояние между окулярами неизменно, перископы на нем разводятся на большее расстояние что позволяет получить лучшее представление о параметрах цели.

Хотя принцип снять 3D изображение (не только картинку но и фильм) уже давно понятен- нужно всего-лишь две параллельно работающие камеры, но вот как сделать так чтобы каждый глаз видел изображение лишь с одной камеры долго было проблематично.

Поэтому пошли на небольшой оптический обман: применили оптические фильтры.
Смысл такой передачи изображения: "объемные части" изображения разбиваются на хроматически противоположные цвета (красный и синий) а для просмотра используются специальные очки с разными светофильтрами (тоже красный и синий).


3d изображениеИзображение при этом передается таким образом:
Например для левого глаза используется красный светофильтр. Тогда и изображение предназначенное для левого глаза выделяется красным цветом. В то-же время то что этот глаз не должен видеть- выделяется противоположным- синим цветом.
Для другого глаза- соответственно все наоборот.
Преимущество таких очков- их дешевизна, но есть и недостатки- недостаточность цветопередачи и зачастую дискомфорт при просмотре (даже до головокружения).

Поэтому в более современных 3D технологиях применяется другой принцип: поляризационные очки. В них применяется уже более прозрачная поляризационная пленка, которая под воздействием электрических импульсов меняет светочувствительность (и не только светочувствительность но и спектр светопропускания). Причем частота переключения синхронизируется с изображением- для этого используется инфракрасное излучение исходящее от телевизора. Такие очки, конечно, более комфортны, но и стоимость у них намного выше (да еще и питание отдельное требуется...).

Теперь о телевизорах 3D: способ вывести объемное изображение на экран основан на принципе построчного кодирования. То есть один кадр стереоизображения выводится на четных строках, а другой кадр на нечетных строках.

FULL HD 3D телевизор
Конечно при таком подходе существует существенный минус: так как по общепринятым стандартам количество строк в кадре равно 625, то при построчном делении снижается качество картинки- количество строк уменьшается до 312.
Поэтому для качественной передачи 3D изображения требуется сначала увеличить количество строк (как это делается в 100 Герцовых моделях или Full HD).

Технология Full HD предусматривает вывод изображения на экран в формате 1080 точек по вертикали. Таким образом получается что при передачи 3D изображения качество картинки снижается до 540 строчек, что в принципе более приемлемо.

Но и это еще не все:

По такой технологии (через-строчное кодирование) кадры будут идти с частотой 25 Гц, ведь кадровая частота там 50 Гц и если разделить для каждого глаза изображение то и получится 50:2=25 кадров в секунду. И если в кинотеатрах кинофильмы идут с частотой 24 кадра в секунду, то там мы видим отраженный свет с большого расстояния. В телевизорах при частоте 25 Гц будет заметно мерцание и будут болеть глаза. Если же взять режим 24р, реализуемый в современных телевизорах для просмотра как раз кинофильмов с частотой 24 кадра в секунду, то там на самом деле частота кадров берется кратной 24 и составляет 72 или 96 Гц.

Получается, что Full HD 3D не сможет нормально воспроизводиться на обычных HD жк телевизорах. Для комфортного просмотра нужна частота в 60 Гц для каждого полукадра (такое значение вывели в результате исследований), то есть общая кадровая частота должна быть 120 Гц, а значит даже 100 герцовые телевизоры не подойдут для показа 3D. При этом каждый кадр должен выводиться с разрешением 1920х1080 точек, что соответствует Full HD.

Для обеспечения четкого изображения нужно, что бы каждый пиксель на экране менял свое положение 120 раз в секунду, при этом каждый раз он будет выводить изображение другого полукадра. И если в 2D для получения хорошей четкости это не так критично, то в 3D нельзя допустить, что бы кадры перекрывались, значит нужно очень маленькое время отклика пикселя. По этому параметру лучшими для 3D являются плазменные панели, ведь в них время отклика пикселей меньше чем в ЖК матрицах. Но в плазменных панелях другой недостаток – это спад свечения пикселя и производители применяют дополнительные методы для уменьшения этого свечения.

Для LCD телевизоров время отклика должно быть меньше 3 мили секунд, а этого значения достигают не все матрицы. Поэтому при просмотре 3D на ЖК телевизорах может возникать эффект строба и срывы особенно на быстрых сценах. При просмотре 3D на проекционных телевизорах может возникать эффект радуги. Поэтому, по отзывам посетителей выставок, наилучший результат при показе 3D получается у плазменных панелей.
Но учитывая развитие рынка жк телевизоров и интерес фирм производителей можно ожидать, что в скором времени они преодолеют недостатки во времени отклика матриц.

 

Почта сайта