Ecrane 3D – cum funcţionează şi de ce nu le avem pe birou

02.11.2009
Ecrane 3D – cum funcţionează şi de ce nu le avem pe birou

Se vorbeşte din ce în ce mai mult despre filme 3D, monitoare 3D
şi televizoare 3D. Acest nou trend al industriei IT nu este însă la
fel de agresiv promovat precum a fost şi încă este „full HD”,
producătorii având încă rezerve legate de succesul lui. Vom
încerca în continuare să prezentăm pe scurt tehnologiile 3D
folosite în pentru monitoare, televizoare şi alte ecrane
,
analizând în acelaşi timp motivele pentru care nu avem încă
dispozitive 3D pe birourile noastre.

Ochii şi percepţia 3D

Motivul pentru care nu vedem lumea din jurul nostru ca o imagine
plată de pe un monitor este că avem doi ochi. Percepţia adâncimii
de câmp este dată printre altele de faptul că privim obiectele din
două puncte distincte, aflate pe acelaşi plan, la o mică depărtare
unul de cealălalt. Procesul care dă senzaţia de profunzime de câmp
şi care face parte din percepţia vizuală se numeşte stereopsis. El a fost descris
prima dată în 1838 şi a stat la baza primilor ochelari
stereoscopici. În locul fiecărei lentile se găsea o imagine a
aceluiaşi obiect, însă dintr-o perspectivă puţin diferită. Aceeaşi
tehnolgie este folosită şi în zilele noastre, însă în locul
imaginii se găseşte un mic ecran LCD. Pentru crearea efectului 3D,
cele două imagini afişate de ecrane sunt puţin diferite.
Dispozitivul se numeşte virtual retinal display
(VRD) şi poate fi folosit printre altele pentru afişarea imaginilor
din jocurile pe calculator.

Ochelari cu VRD - pot fi folosiţi pentru obţinerea imaginilor 3D

Metode de obţinere a imaginilor 3D

Procedeul anaglifelor sau ochelarii cu lentile
colorate

Plecând de la ideea că obţinerea unei imagini 3D implică
folosirea a două perpective diferite asupra unui obiect, în anul
1853 a fost dezvoltat procedeul anaglifelor. Cele două imagini,
obţinute prin fotografiere din două puncte aflate la distanţa
dintre ochi sunt imprimate sau proiectate cu filtre de culori
diferite pe aceeaşi suprafaţă. Cele mai frecvent folosite culori
sunt roşu şi albastru deschis (cyan). Imaginea obţinută nu
arată bine dacă este văzută cu ochiul liber, însă folosind ochelari
cu lentile colorate, adâncimea de câmp este percepută.

Ochelari din carton cu lentile colorate

Cum funcţionează

Ochiul acoperit de lentila roşie percepe zonele roşii din
imagine ca fiind albe şi pe cele cyan ca fiind negre. În mod
similar sunt percepute culorile şi de celălalt ochi. Albul şi
negrul de pe imagine sunt percepute la fel de fiecare ochi.
Imaginile percepute de ochi sunt combinate în creier, iar
diferenţele dintre ele sunt interpretate ca fiind diferenţe de
distanţă. Astfel apare senzaţia de adâncime de câmp.

Imagine obţinută prin procedeul anaglifelor

Avantaje şi dezavantaje

Deşi imaginile obţinute cu procedeul anaglifelor se pot vedea în
general acceptabil cu ochelari ieftini, din carton, este
recomandată folosirea unora ceva mai sofisticaţi. Imaginea văzută
prin lentila roşie este percepută de obicei puţin cam în ceaţă şi
se foloseşte o ajustare de dioptrie cu + 0,5 care deranjează pe
unele persoane. În general, purtearea ochelarilor cu lentile
colorate nu deranjează spectatorii. Din păcate, prin
această metodă nu pot fi reproduse foarte bine toate culorile, în
mod special albastrul cerului, verdele vegetaţiei şi nuanţa
pielii
.

Ochelari cu lentile colorate, cu compensare de dioptrie

Imagini polarizate – ochelarii cu lentile
polarizate

Lentilele polarizate pot fi comparate cu storurile de la o
fereastră. Ele blochează lumina care vine dintr-o direcţie şi o
lasă să treacă pe cea care are aceeaşi orientare ca şi scândurelele
din lemn. În acelaşi fel, lentilele polarizate blochează anumite
frecvenţe ale luminii, în funcţie de unghiul în care sunt dispuse.
Pentru ca fiecare ochi să vadă o imagine diferită, sunt folosite
două lentile cu polarizare la 90 de grade una faţă de cealaltă.
Proiecţia imaginii se face folosind două proiectoare cu filtre
polarizatoare compatibile cu cele ale ochelarilor.

Cum funcţionează

Ecrane 3D – cum funcţionează şi de ce nu le avem pe birouFiecare
cadru al filmului este afişat de două ori, odată cu un proiector
pentru ochiul stâng şi cu celălalt proiector pentru ochiul drept.
Pentru ca cele două imagini să fie percepute fiecare de către un
ochi, trebuie folosit un ecran de proiecţie special, care păstrează
polarizare. Acesta se numeşte ecran argintiu (silver screen) şi
reflectă imaginile în funcţie de polarizarea ortogonală a
fiecăreia, folosind dungi verticale din materiale reflectorizante.
Aşa se face că imaginea pentru ochiul stâng nu va fi vizibilă
pentru ochiul drept şi invers. Alături de polarizarea verticală
există şi o tehnică ce implică polarizarea circulară a
imaginilor.

Textura unui silver screen

Avantaje şi dezavantaje

Această tehnică nu necesită alterarea conţinutului video, care
trebuie însă obţinut cu două camere alăturate. Din păcate, sunt
necesare echipamente scumpe şi ecrane speciale pentru obţinerea
unei experienţe 3D. Ochelarii pot fi achiziţionaţi cu un preţ
rezonabil, însă această tehnolgie 3D nu se pretează pentru uz
personal. Ca să nu mai vorbim de faptul că atunci când capul
spectatorul se apleacă într-o parte, polarizarea se schimbă şi
senzaţia de adâncime de câmp dispare.

Ochelari cu lentile polarizate circular

Ochelarii cu lentilă obturatoare

Această tehnologie a ajuns să fie promovată direct pe piaţa IT
de una din cele mai importante companii din domeniu, şi anume
Nvidia. Ea are la bază
o pereche de ochelari
a căror lentile sunt de fapt panouri LCD.
Acestea blochează alternativ lumina către fiecare ochi şi sunt
sincronizaţi cu calculatorul. Placa video afişează alternativ
cadrele pentru fiecare ochi, în sincronizare perfectă cu
ochelarii.

Ochelarii cu obturator de la Nvidia şi dispozitivul de sincronizare

Cum funcţionează

Folosirea acestor ochelari este similară cu acoperirea pe rând a
fiecărui ochi cu mâna. Pentru că fiecare cadru trebuie afişat de
două ori, iar frecvenţa standard a imaginii oferite de PC este de
60 Hz, această tehnologie necesită un monitor special. El trebuie
să funcţioneze la 120 Hz şi pe piaţă au început deja să apară
câteva modele. Jocurile pot fi uşor modificate pentru a suporta
tehnologia 3D Vision, însă pentru filme este necesară filmarea cu
două camere.

Imagine stereoscopică obţinută cu Nvidia 3D Vision

Avantaje şi dezavantaje

Se poate spune că pentru utilizatorul de rând aceasta este cea
mai accesibilă metodă de-a avea acasă, pe birou, jocuri 3D. Din
păcate, partea de filme nu este momentan acoperită. Doar filmele în
format special pot fi vizualizate cu 3D Vision. Din experienţa
personală
pot să spun că senzaţia oferită este aparte, însă nu
totdeauna plăcută. Ochii se resimt după mai bine de o oră de
purtare a ochelarilor, iar unele persoane nu-i pot suporta aproape
deloc. De asemenea, preţul sistemului format din ochelari şi
monitor este de aproximativ 1.800 lei, alte condiţii fiind
folosirea unei plăci video Nvidia şi rularea titlurilor care
suportă această tehnologie. În locul monitorului poate fi folosit
şi un
proiector DLP
, însă preţul unui model ieftin, cu rezoluţie de
doar 1024×768 de pixeli, este de aproximatic 2.500 lei.

Televizoare autostereoscopice

Sunt singurele dispozitive la care poţi să te uiţi fără ochelari
şi să percepi o adâncime de câmp a imaginii. Aceste televizoare
sunt folosite exclusiv în industria publicitară şi au apărut chiar
şi prin mall-urile şi magazinele din ţara noastră.

Cum funcţionează

Principiul de funcţionare este similar cu cel folosit pentru
fotografiile care se schimbau atunci când te uitai dintr-un alt
unghi la ele. Pe ecran sunt dispuse lentile verticale subţiri care
măresc anumite imagini în funcţie de unghiul din care sunt privite,
oferind percepţia de adâncime de câmp.

Cum funcţionează un monitor autostereoscopic

Avantaje şi dezavantaje

Marele avantaj al acestei metode este acela că nu necesită
ochelari speciali. Altfel, televizoarele autostereoscopice au
dimensiuni limitate, unghiuri de vizibilitate relativ înguste şi
pot da dureri de cap celor care le privesc. Nu mai vorbim de faptul
că preţul este cu mult peste ce şi-ar putea permite un utilizator
de rând.

Televizor 3D autostereoscopic de la Philips - 25.000 $

Concluzii

Aceste patru metode nu sunt singurele folosite pentru obţinerea
unor imagini 3D, însă sunt cele mai populare. Celelalte se regăsesc
în aplicaţii specializate şi nu se îndreaptă prea curând spre
biroul utilizatorului obişnuit. În plus, aproape orice altă metodă
se bazează pe oferirea unei imagini diferite pentru fiecare ochi.
Motivele pentru care n-o să vedem prea curând tehnologiile 3D
implementate în casele utilizatorilor de rând nu mai sunt atât de
legate de preţ ca acum câţiva ani. Ele ţin însă de lipsa
conţinutului. Atâta timp cât nu ai o sursă video care să
redea două imagini diferite pentru fiecare cadru sau care să creeze
pe loc cele două imagini, televizorul sau proiectorul capabile să
le redea sunt inutile.

Dacă în cazul jocurilor pe calculator este relativ uşor să se
obţină un flux video 3D, pentru filme lucrurile stau altfel. Fie au
fost filmate cu două camere, caz în care pe acelaşi disc trebuie să
fie incluse ambele fişiere obţinute, fie urmează să fie procesate
pentru a se obţine artificial o a doua imagine pentru fiecare
cadru. Se discută deja posibilitatea includerii pe discurile
Blu-ray a informaţiei necesare pentru ca filmele să poată fi
vizionate pe ecrane 3D care necesită ochelari cu lentile colorate
sau cu obturator. Chiar şi aşa, nu toţi spectatorii suportă acest
tip de ochelari, ce pot provoca dureri de cap şi ameţeli.