Телевизоры с 3д принцип действия устройство. Другие сферы применения

Мониторы с поддержкой технологии воспроизведения 3D появились относительно недавно, однако они уже успели завоевать немалую популярность. Всего лишь несколько лет назад посмотреть фильм в 3D можно было только в кинотеатре, да и то не в каждом, теперь же любой желающий может приобрести 3D телевизор или монитор и наслаждаться качественным стереоизображением у себя дома. Однако, несмотря на широкую распространенность этой технологии, далеко не все потребители имеют представление о том, как работает 3D-монитор, и чем отличаются между собой различные 3D-мониторы. Поэтому предлагаем вам рассмотреть поподробнее, что же представляет собой 3D-технология и какие бывают ее виды.

Принцип работы 3D

Когда мы смотрим на какой-нибудь трехмерный объект, каждый из глаз видит данный предмет под своим углом. Затем наш мозг совмещает два изображения, полученные от каждого из глаз, в одно целое и в результате мы воспринимаем не только цвет и форму предмета, но также его глубину и удаленность.

Но ведь картинка на мониторе всегда остается плоской, как же сделать так, чтобы мозг воспринимал ее, как трехмерную? Для этого используется технология, принцип работы которой заключается в том, что каждый из глаз видит на мониторе свое изображение, немного отличающееся, от того, что видит другой глаз. Благодаря этому изображение на 3D-мониторах кажется нам объемным, хотя на самом деле оно таковым не является.

На сегодняшний день популярностью пользуются три разновидности технологии передачи 3D-видео. Все они схожи по принципу своей работы, однако техническая реализация 3D в них происходит несколько по-разному.

Технология анаглиф

Наиболее простой вариант достижения эффекта трехмерного изображения на мониторе заключается в использовании двух одинаковых кадров, пропущенных через светофильтры разного цвета. Для того чтобы смотреть такой фильм или изображение, нужны специальные очки с линзами-светофильтрами. Благодаря тому, что каждая из этих линз будет поглощать ту часть изображения, которая предназначена для другого глаза, в целом картинка на экране будет восприниматься объемной.

Главным достоинством технологии анаглиф является его высокая доступность – для просмотра нужен лишь фильм в формате анаглиф и очки со светофильтрами, которые стоят относительно недорого. Однако данная технология имеет и существенные недостатки. Качество передачи цветов и оттенков в анаглифе оставляет желать лучшего, а после просмотра некоторое время может ощущаться дискомфорт.

Поляризационная технология

Второй способ реализации 3D-видео возможен благодаря эффекту поляризации света. На поляризационный монитор поступают два изображения, которые поляризованы между собой. При просмотре такого 3D через поляризационные очки, каждая линза которых принимает свет только соответствующей поляризации, создается эффект трехмерного изображения. Отличительной особенностью поляризационных очков является высокое качество цветопередачи, особенно по-сравнению с анаглифом, а также хорошая яркость и контрастность.

Поскольку данная технология все еще развивается, в продаже можно найти не так уж и много качественных мониторов с поддержкой поляризационного 3D. К тому же для просмотра фильма через поляризационные очки желательно, находиться на некотором расстоянии от экрана, так как вблизи изображение будет казаться не столь четким.

Затворная технология

Мониторы с использованием затворной технологии являются наиболее распространенным вариантом 3D-мониторов на сегодняшний день. Трехмерное изображение в них формируется по следующему принципу: на экран монитора с высокой частотой выводятся кадры поочередно для каждого глаза, а затворные стекла 3D-очков попеременно закрываются, позволяя глазу видеть только ту картинку, которая предназначена для него. Как правило, такие очки идут в комплекте с 3D-монитором, так как для качественного отображения 3D-видео они должны быть точно синхронизированы с ним. Для синхронизации очков с монитором используется инфракрасный порт, радиопередатчик или Bluetooth.

Затворная технология позволяет смотреть фильмы, и играть в 3D-игры, при этом ни расстояние от экрана, ни угол, под которым вы смотрите, не имеют принципиального значения. Однако при длительном просмотре 3D через затворные очки может наблюдаться повышенная утомляемость глаз. Еще один недостаток данной технологии – недостаточно высокая яркость изображения, в сравнении с поляризационной технологией. Впрочем, к последнему со временем можно привыкнуть. В любом случае, затворная технология на данный момент остается самым доступным и удобным вариантом 3D для среднестатического пользователя.

Помимо вышеперечисленных технологий передачи трехмерного изображения, существует еще одна, позволяющая смотреть 3D-видео без очков. Однако она все еще находится в стадии разработки и не получила широкого распространения.

Так же наша компания оказываем услуги по обслуживанию компьютеров . Мастера нашей компании окружат вниманием ваше оборудование, что бы оно всегда было в рабочеспособном состоянии и не создавало беспокойств.

А в случае выхода из строя ноутбука, наша компания предоставляем услугу по ремонту ноутбуков В Москве на дому.

Остались вопросы? - Мы БЕСПЛАТНО ответим на них в

Идея 3D-телевидения так же стара, как мир телевидения и кино. Желание получить трёхмерное изображение и создать иллюзию того, что изображение на экране является чем-то большим, чем просто двухмерная картинка, существует с самого момента зарождения кинематографа и телевещания.
К сожалению, 3D-кино и 3D-телевидение всегда оставались на уровне лёгкого увлечения. И проблема всегда состояла в том, что поиск решений для того, чтобы заставить 3D работать, казался совершенно пустой тратой времени. С появлением HD-экранов ситуация начала улучшаться. В данном материале мы посмотрим, как выглядят современные 3D-телевизоры, рассмотрим принципы их работы, а также поможем вам определиться с наиболее подходящим для вас типом таких телевизоров.

Что такое 3D, и как его снимают?

Производство 3D-контента, по большому счёту, происходит именно так, как вы себе можете это представить. Для съёмок фильма в 2D используется одна камера, а для производства 3D-фильма требуется две камеры. Цель состоит в том, чтобы снять два различных и немного раздельных изображения, которые можно будет затем использовать для того, чтобы левый и правый глаз могли получать немного разные картинки происходящего. Такое действие, по сути, повторяет то, как мы видим естественную трёхмерную картину мира.
Для проведения такой «двойной» съёмки многие теле- и кинокомпании используют специальное оборудование, обеспечивающее одновременную работу двух камер. Устройство снабжено системой точного контроля, которая позволяет настраивать и подстраивать камеры для слаженной работы. Данный процесс сам по себе довольно сложен, кроме того, он требует, чтобы камеры и, в первую очередь, их оптическая составляющая, были практически идентичными – именно это и позволит получить наилучший результат. На рынке также имеется несколько видеокамер, снабжённых двухлинзовой системой съёмки. В частности, такие камеры – как для профессиональной, так и для любительской съёмки – поставляют компании Panasonic и Sony.

Разумеется, есть и другие способы съёмки 3D-видео. К примеру, изображение можно сделать трёхмерным в процессе пост-продакшна, особенно, когда речь идёт о фильмах с большим количеством компьютерных эффектов и графики. Поскольку большое количество фильмов снимается с использованием технологии «зелёный экран», сегодня есть много возможностей создавать то, что принято называть «искусственный 3D».

Во всех случаях готовый 3D-фильм состоит из двух отдельных рядов кадров: один ряд – для левого глаза, второй – для правого. А то, каким образом вы можете смотреть данное видео, определяется типами вещательной системы и системы просмотра, на которые мы и предлагаем обратить более пристальное внимание.

Активная 3D-технология

Активная 3D-технология – это система, которая работает на плазменных и жидкокристаллических экранах и требует наличия специальных активных 3D-очков для просмотра трёхмерного изображения. Сегодня эти очки достаточно лёгкие и удобные в использовании, хотя некоторые производители ещё не совсем довели их дизайн и функциональность до совершенства. Частенько данные очки снабжены аккумуляторным блоком, который заряжается при помощи подключаемого через USB зарядного устройства.
В основе данных очков лежит использование специальных линз с жидкокристаллическим верхним слоем. При прохождении через этот слой электрического напряжения линза практически полностью теряет прозрачность, при отсутствии напряжения прозрачность восстанавливается. Тем не менее некоторые световые потери наблюдаются при смотрении через линзу и в момент отсутствия напряжения в жидкокристаллическом слое, что делает видимое через очки изображение на экране телевизора немного темноватым по сравнению с оригиналом.
Для формирования 3D-кар-тинки телевизор последовательно отображает кадры для левого и для правого глаз. При этом очки затемняют линзу для «ненужного» в данный момент глаза. Частота таких затемнений для каждого раза составляет 24, 25 или даже 30 раз в секунду, поэтому вы практически этого не замечаете. Впрочем, отдельные люди жалуются на некоторое ощущение моргания картинки – именно с этим и связано возникновение головных болей у небольшого количества зрителей, использующих 3D-очки.

Большим преимуществом активной системы является то, что она даёт истинное 1080p 3D изображение. Это значит, что, по крайней мере, в плане качества картинки данная система значительно превосходит пассивную 3D-технологию. Однако многое зависит от конкретной ситуации, и есть много причин для того, чтобы полюбить пассивную 3D-систему.

Пассивная 3D-технология

Наибольшим преимуществом пассивной 3D-технологии является то, что очки, необходимые для просмотра изображения в данной системе, являются безумно дешёвыми по сравнению со стоимостью очков с активным затвором.
Впрочем, при домашнем использовании пассивная 3D-система имеет один большой недостаток: разрешение изображения составляет половину от разрешения картинки в активной 3D-технологии. Причина этого состоит в том, что картинки для обоих глаз должны появляться на экране одновременно. На поверхности жидкокристаллического экрана (плазменных панелей для пассивного 3D не существует) размещён специальный фильтр, который по-разному поляризует каждую из строк, формирующих изображение. Таким образом, телевизор одновременно отображает две картинки (для правого и левого глаза), составляющие 3D-изображение: к одной из них относятся чётные строки, к другой – нечётные. Данный процесс называется «чересстрочная развёртка».
Каждая из двух линз, составляющих пассивные 3D-очки, поляризована таким образом, чтобы соответствовать поляризации того или иного набора строк на экране. Таким образом, каждый глаз видит лишь то, что предназначено конкретно для него. Минусом данной технологии является то, что чересстрочная развёртка снижает разрешение картинки: в пассивной 3D-технологии каждый глаз видит картинку с разрешением 1920 x 540 пикселей.

Таким образом, вы получаете полное разрешение по горизонтали, однако лишь половину – по вертикали. Впрочем, на практике это не составляет такой уж большой проблемы. Большинство зрителей считает, что пассивная 3D-технология намного удобнее для длительного использования, и если вокруг вас есть много любителей смотреть фильмы и спортивные трансляции, данная система является наиболее практичной и доступной.

Как 3D-видео передаётся в телевизионных сетях?

Телевизионные вещатели весьма ограничены в плане имеющейся у них ёмкости, поэтому передача полноценного 3D-сигнала, состоящего из двух отдельных потоков, в общем-то, нереальна. Для того чтобы обойти данную проблему, вещатели используют метод, названный «бок о бок». Данный метод заключается в том, чтобы взять пару из кадров, предназначенных для правого и левого глаза, и разместить их на экране бок о бок таким образом, чтоб вместе они заняли ровно столько же места, сколько на экране телевизора занимает стандартное HD-изображение. Если телезритель смотрит такую трансляцию на экране обычного 2D-телевизора, то он видит две практически идентичные картинки, сдавленные с боков так, что всё на них кажется высоким и тонким. В то же время 3D-телевизор разделяет этот «сдвоенный» кадр на две половинки и отображает их согласно принципам, свойственным использованной в нём системы 3D.

В результате мы получаем 3D-изображение, которое технически имеет HD-качество, однако это качество значительно ниже качества Full HD 3D фильма, воспроизводимого с Blu-ray диска. Тем не менее получаемые результаты весьма хороши, и качество 3D-картинки можно считать приемлемым.

Как работает 3D на Blu-ray дисках?

Гораздо в лучшем положении оказывается 3D-видео, будучи записанным на Blu-ray диск. В этом случае вы можете получить картинку в качестве Full HD 3D с разрешением 1080p, но только в случае использования правильного оборудования: пассивные 3D-системы не могут отображать 3D-видео в формате Full HD, на это способны лишь активные системы.
С ростом популярности 3D была разработана новая система видеокомпрессии, которая позволяет значительно экономить объёмы используемой памяти. В итоге на стандартном диске можно разместить большее количество кадров, что крайне необходимо для 3D. Это, в свою очередь, означает, что на таком диске можно сохранять в формате Full HD оба ряда кадров – для правого и левого глаза, без того сжатия, которое мы видим при трансляции сигнала 3D-телевидения. Запись 3D-видео, даже с использованием новой системы компрессии, всё равно требует значительного пространства на диске, что в итоге приводит к отсутствию на диске места для записи дополнительных материалов. Однако это не является такой уж большой проблемой, поскольку в коробку всегда можно положить второй, дополнительный диск, записанный в HD-формате. Видео, состоящее из двух рядов кадров (для правого и левого глаза), отображается на экране вашего телевизора согласно системе, в которой он работает.

3D-кинотеатры против домашних 3D-систем

Существует несколько конкурирующих между собой 3D-форматов, используемых в кинотеатрах. Каждый из кинотеатров волен выбирать систему на собственное усмотрение. Большинство кинотеатров сегодня использует пассивные 3D-системы, и это означает, что им не приходится тратить деньги на дорогие очки с активным затвором для каждого зрительского места. В то же время первые кинотеатры IMAX 3D использовали активные 3D-очки, таким образом, эта система далеко не чужда кинотеатрам.
Для Dolby-кинотеатров существует система, которая является пассивной по своему характеру, однако требует использования более дорогих очков. Преимущество в использовании данной Dolby-системы состоит в том, что для её использования кинотеатру не приходится проводить замену экрана. Вместо этого используются очки со светофильтрами, «заточенными» под определённую длину световой волны, а также вращающийся фильтр, установленный перед проектором, позволяющие направлять картинки в нужный глаз.
Однако, по большому счёту, доминирующим 3D-форматом для кинотеатров является система RealD, которая использует поляризующие фильтры и недорогие очки. Кадры, предназначенные для левого и правого глаза, проецируются на экран через специальный поляризатор, установленный перед объективом кинопроектора. Система RealD предусматривает отдельную передачу кадров для правого и левого глаза – они передаются друг за дружкой с частотой 144 раза в секунду, а очки с поляризованными линзами перед глазами зрителей приводят к тому, что каждый глаз получает в итоге предназначенное лишь ему изображение.

Компания Sony предлагает облегчённый вариант данной системы, в котором используется 4К-проектор для одновременной передачи изображений для левого и правого глаза, при этом для каждого из глаз предназначается картинка с разрешением 2К.

3D-технология, не требующая специальных очков

У производителей телевизоров во всём мире есть одна общая цель: создать такую систему, которая бы не требовала использования очков при просмотре 3D-видео, но при этом создавала бы зрителю полный эффект трёхмерности. Технически это уже возможно, и телевизоры, использующие такие системы, уже в течение нескольких лет демонстрируются в рамках CES и других телевизионных выставок.
Наибольшей проблемой 3D-систем, не требующих использования очков для просмотра видео, является проблема качества. Безусловно, эти системы способны давать 3D-изображение, однако это далеко не то качество картинки, которое вам хотелось бы видеть. Кроме того, для полного погружения в просмотр такого видео вам придётся смотреть на экран под определённым углом, и эксперты, исследующие качество работы таких систем, после проведения испытаний жаловались на лёгкую косоглазость.
Впрочем, в компании Dolby убеждены, что полноценные 4K/3D-телевизоры, не требующие для просмотра очков, должны начать появляться на рынке в 2015 году. Технология Dolby, разработанная в сотрудничестве с Philips, основана на применении дисплеев с повышенным разрешением, используемым для отображения видео в формате 1080p/3D. Для проведения демонстрации технологии на выставке CES 2014 использовался 8K-телевизор производства Sharp. В компании Dolby утверждают, что в новой технологии сведены до минимума все проблемы прежних систем «3D без очков», включая необходимость сидеть перед экраном в определённой точке.

3D-системы на основе шлемов-масок

Одной из сфер, в которой 3D-видео имеет огромный потенциал, является использование 3D-дисплеев, которые можно носить на лице подобно очкам или шлему. В качестве примеров можно назвать такие устройства, как Oculus Rift и Project Morpheus, которые являются 3D-совместимыми масками-шлемами и могут быть использованы в качестве устройств виртуальной реальности.
Помимо заложенного в эти устройства игрового потенциала, в силу наличия в них отдельных экранов для каждого из глаз, можно предположить их использование в качестве устройств, дающих впечатляющий 3D-эффект. Возможно, поначалу зрителям будет немного некомфортно носить на лице такую маску, и потребуется некоторое время для привыкания к ней, однако данные устройства несут в себе невероятный потенциал для реалистичного 3D-видео.

Есть ли будущее у 3D-телевидения?

Сегодня дополнить телевизор 3D-функцией относительно недорого. Для активных 3D-систем стоимость такого усовершенствования не превышает стоимости активных очков. Это значит, что практически все выпускаемые сегодня телевизоры имеют встроенную опцию 3D. Впрочем, это не отменяет использование маркировки «3D» для повышения продаж.
Поскольку Голливуд продолжает снимать фильмы в 3D, этот формат, несомненно, имеет своё место в домах зрителей. Запрос на новые блокбастеры, снятые и записанные в 3D, существует, хоть он и не так велик, как того хотелось бы Голливуду.
Возможно, в один прекрасный день на смену 3D придёт что-то гораздо лучшее – например, голографическое кино. Однако, судя по всему, этот день настанет ещё не скоро.

Пока шла конкуренция между обычными LCD и жк телевизорами с LED подсветкой, производители начали выпуск телевизоров 3D . Желая не отстать друг от друга, мировые лидеры по производству жк телевизоров принялись за разработку и выпуск систем объемного телевидения. И только такие модели появились на выставке CES и IFA в 2010 году , как уже началось их производство многими фирмами. По прогнозам в 2010 году будет продано около 400 тысяч телевизоров 3D, а в 2011 году продажи возрастут до 3,4 млн., а в 2012 году планируется их продать уже 50 миллионов штук, из которых 80% будут LCD, а остальные плазменные панели.

В некоторых странах даже уже начались трансляции программ в 3D по кабельным и спутниковым каналам. Заключаются договора на производство такого контента и продажи фильмов в стандарте 3D.

Японские лидеры в производстве телевизоров, Sony и Panasonic решили всерьез побороться за рынок 3D телевизоров с корейскими конкурентами LG и Samsung . Для этого они использовали свои возможности от спонсирования олимпиады и чемпионата мира по футболу 2010 года. Sony демонстрирует свои системы на всех выставках и прогнозирует, что 40% прибыли компании в 2012 году составят как раз доходы от продаж 3в телевизоров. А в 2010 году цены на такие модели будут примерно на 200$ выше, чем обычные жк панелей.

Все это говорит о том, что фирмы производители вкладывают большие средства в продвижение продукции объемного телевидения и это дает повод ожидать серьезного снижения в цене.

3D телевизор

Принцип работы 3D телевизора

Все представленные на выставках модели 3D телевизоров имеют разрешение Full HD , так же как и средства предоставления объемного контента. Эти выставки вызвали большой интерес у посетителей. И если возможности объемного изображения уже реализованы в проекторах и телевизорах, то объемное телевидение высокой четкости - это другая технология.

3D в кинотеатрах

Объемное изображение в кинофильмах уже давно можно смотреть в кинотеатрах. При первых просмотрах использовались очки с разноцветными линзами. Здесь использовался принцип разделения изображения для левого и правого глаза. Очки еще были с красной и зеленой линзой.

Большим успехом в объемном кино стало использование поляризационных очков. Эта технология называлась IMAX 3D . Тогда использовалось два проектора и на экране получалось два изображения одно с горизонтальной поляризацией, а другое с вертикальной поляризацией . У специальных очков левое и правое стекло пропускало только изображение со своей поляризацией и получалось объемное изображение. При таком методе можно было получить качественное и яркое изображение. Недостаток был в том, что при наклоне головы менялась яркость картинки и качество.

Более новой технологией объемного кино стало RealD . По этой технологии применялся один цифровой проектор, который проецировал кадры для левого и правого глаза поочередно на высокой частоте. Что бы качество картинки не зависело от наклона головы, использовалась круговая поляризация. Для одного кадра применялась поляризация по часовой стрелке, а для другого против часовой стрелки . При таком методе трехмерное изображение получалось более качественное и естественное. Только в силу технологических особенностей такая технология может применяться только в небольших залах с сохранением качества.

При всех этих методах в кинотеатрах применяют специальные посеребренные ткани для экранов и сложное оборудование для проекторов. Такие технологии не рационально использовать в домашних условиях, а тем более в телевизионной технике. Применение в телевизорах поляризации невозможно на всей площади экрана.

3D в телевизорах Full HD

В ранее применяемых моделях объемного видео (кинескопные телевизоры, проекторы) применялся принцип деления разрешения изображения на два. И один кадр стереоизображения выводился на четных строках, а другой кадр на нечетных строках. При таком методе деления изображения разрешение кинескопного телевизора по вертикали снижалось до 300 строк. А в случае применения Full HD снижение будет до 540 строк при родном разрешении в 1080 точек по вертикали. Выводилось изображение для каждого глаза отдельно, и в один момент времени один глаз видел свой полукадр, а другой именно в этот момент времени ничего не видел. В следующий полукадр было наоборот, и уже другой глаз видел изображение, а первый нет.

Для обеспечения разрешения HD в 3д телевизорах, то есть 1080 точек по вертикали, можно применять тот же принцип, что и раньше: выводить поочередно отдельно кадры для каждого глаза. При этом сделать так, что бы каждый кадр видел только один глаз, а другой глаз видел уже свой, то есть следующий кадр изображения.

В обычном телевизоре по такой технологии 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.

Время отклика в 3D телевизорах

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 объемного телевидения являются 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 панелей 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 сигнала объемного телевидения на проекционных телевизорах может возникать эффект радуги. Поэтому, по отзывам посетителей выставок, наилучший результат при показе контента объемного телевидения 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.

Передача контента к 3д телевизорам

Еще одна сложность возникает с доставкой Full HD 3D контента от источника к телевизору. Во первых должно происходить считывание с диска по двух канальной системе, а затем еще и передать такой сигнал. А для передачи уже потребуется HDMI 1.4 , ведь распространенный сегодня интерфейс HDMI 1.3 может и не справиться с передачей 120 кадров в секунду в качестве Full HD.

Очки для 3D телевизоров

А для приема 3D изображения применяются все те же очки. Правда они теперь активные, то есть они с помощью встроенного чипа управляют затенением нужной линзы. Раньше применялись пассивные очки с поляризационными фильтрами. Для управления активными очками применяется беспроводная схема синхронизации с изображением на экране телевизора, реализованная с помощью инфракрасного излучения.

В системах технологии объемного телевидения без очков лежит принцип разделения изображения для каждого глаза с помочью микролинз на экране. Здесь один кадр разделяется на изображение для каждого глаза отдельно и значит никак не получается высокое разрешение Full HD.

На сегодня получение Full HD объемных телевизионных систем связано только с использованием очков.

Конечно, с развитием телепередач в системах объемного телевидения и выпуском все новых фильмов развитие 3D телевизоров только будет набирать скорость .

О существовании 3D печати слышал, наверняка, каждый, а в новостях то и дело проскакивают факты о новых возможностях этой технологии. Не так давно трехмерная печать использовалась только в производственных условиях и немногими энтузиастами, сегодня же можно запросто купить 3D принтер для использования в быту. С помощью таких устройств печатают самые разные вещи : от декоративных безделушек для дома до протезов, оружия и даже зданий. Перспективы трехмерной печати настолько фантастические, что мало кто сегодня может в полной мере их себе представить. А пока наблюдаем за тем, как будущее наступает , изучаем принципы работы 3D принтера, его возможности и преимущества, а также разбираемся, какой 3D принтер выбрать для использования в быту.

Несмотря на то, что технология трехмерной печати находится у всех на слуху только последние несколько лет, ее появление стоит искать еще в прошлом веке. Пионером в данной области стала компания Charles Hull, которая в 1984 году разработала технологию трехмерной печати, а чуть позже запатентовала технику стереолитографии, которая сегодня используется повсеместно. Тогда же компания разработала и создала первый промышленный трехмерный принтер, который фактически стал началом новой эпохи.

90-е годы стали временем появления новых разработок в сфере трехмерной печати, благодаря которым 3D принтеры нашли применение в производственных условиях и стали использоваться для прототипирования. Пик развития технологии приходится на XXI век, и мы сами становимся очевидцами того, как семимильными шагами трехмерная печать покоряет новые вершины. Сегодня печать может осуществляться разными материалами, причем не только пластиками и металлом , но и тканью, бумагой, керамикой, пищевыми продуктами и даже живыми клетками.

В 2005 году появилась возможность печатать в цвете, а в 2006 году был создан принтер, который может распечатать около половины всех собственных комплектующих. В 2014 году появились первые принтеры с областью печати, практически неограниченной в размере. С помощью этого устройства уже попытались создать полноценный дом, используя в качестве основного материала бетон. На возведение такого сооружения было потрачено не более суток. Уже в 2016 году было представлено первое здание, построенное с помощью трехмерной печати в Дубае. В феврале 2017 года Россия также представила дом, целиком напечатанный на стройплощадке. В этом году также был разработан принтер с шестью осями, с помощью которого сложные элементы будет печатать намного проще, без необходимости использовать поддерживающие конструкции. На данный момент вовсю ведутся разработки принтеров, которые смогут печатать органы человека, протезы, имплантаты, корпусы автомобилей и даже еду.

Как работает 3D принтер? Просто о сложном

Если коротко, то 3D принтер – это устройство для создания трехмерных объектов методом послойной печати. Спектр используемых для печати материалов постоянно расширяется и можно смело предполагать, что в будущем он будет включать большинство известных нам веществ. Пока самыми популярными материалами для печати остаются термопластики и фотополимерные смолы.

Общий принцип работы 3 D принтера можно представить следующим образом:

Особенности печати зависят той технологии, которую использует принтер, поэтому имеет смысл разобраться с самыми распространенными на данный момент.

Типы 3D-принтеров и особенности печати каждого

Чаще всего сегодня используют технологию FDM -печати, а также SLA -печати. Что стоит за этими непонятными аббревиатурами, и какими еще разработки существуют в данной сфере?

Метод FDM-печати

FDM -технология (Fused Deposition Modeling) – это технология послойного наплавления нити. Сегодня этот способ 3D-печати считается самым распространенным, одновременно он относится и к одним из самых старых методов. Принцип заключается в послойном наплавлении нити пластика по контуру модели.

Для печати используются термопластики, которые поставляются в виде катушек или прутков. Чаще всего печатают PLA и ABS пластиками , в числе которых нейлон, полиамид, поликарбонат, PET (он же полиэтилентерефталат, который используется для создания пластиковых бутылок) и некоторые другие вещества.

Принцип работы заключаются в следующем:

• нить материала помещается в экструдер, где она плавится под воздействием нагревательного элемента, а потом выдавливается через сопло на рабочую поверхность;
• экструдер двигается по траектории, заданной ей программным обеспечением, и слой за слоем строит объект;
• если необходимо напечатать сложный предмет, то могут использоваться два типа материала: один – для модели, второй – для создания опор (он, как правило, растворимый, или же просто очень легко отламывается от объекта). Опоры необходимо печатать , если объект имеет повисшие в воздухе элементы, которые без поддерживающих элементов создать невозможно – принтеру будет просто не на чем печатать. Наглядно все представлено на рисунках ниже;
• после формирования первого слоя платформа опускается вниз на толщину одного слоя, а экструдер выдавливает новую порцию материала, процесс повторяется много раз;
• по окончанию печати остается отделить вспомогательные элементы.

Модель и поддерживающие элементы

FDM-технология позволяет использовать термопластики производственного класса, поэтому распечатанные объекты получают отличную механическую, химическую и термическую прочность. Технология простая, чистая и пригодна для использования в условиях офиса или дома.

По такому же принципу работают 3 D -ручки. Это фактически миниатюрные принтеры. Такие ручки предназначены для рисования трехмерных рисунков. Пользователь может выдавливать из нее мгновенно застывающий пластик, придавая ему любую форму и получая забавные изделия. Устройство больше предназначено для баловства, но идея интересная, а дизайнеры смогут сделать много интересных предметов декора для дома.

Метод SLA-печати, или стереолитография

SLA-технология (laser stereolithography) предполагает использование для печати жидких фотополимерных смол, которые имеют свойство застывать под воздействием лазера или подобного источника энергии. Метод позволяет получать предметы с очень точной геометрией , ведь толщина слоя может достигать рекордных 15 микрон, поэтому уже широко применяется в стоматологии при изготовлении имплантатов и в ювелирном деле для создания заготовок с обилием сложных деталей.

Принцип работы 3 D -принтеров , использующих метод лазерной стереолитографии, коротко можно описать так:

• рабочая платформа погружается в ванну с жидким фотополимером на толщину одного слоя (15-150 микрон);
• воздействие лазера на стенки будущего объекта. Лазерный луч в буквальном смысле вычерчивает на фотополимере форму объекта, которая, в свою очередь, задается программным обеспечением. Облучение лазера вызывают полимеризацию материала в точках соприкосновения с лучом и его затвердевание;
• платформа погружается еще чуть глубже в ванну с жидким фотополимером, причем глубина погружения соответствует величине слоя. Лазер снова воздействует на зоны материала, которые должны быть частями печатаемого объекта;
• процесс повторяется слой за слоем, пока не будет распечатан смоделируемый объект;
• технология также требует печати поддерживающих элементов. Они выполняются из того же фотополимера;
• после завершения печати объект погружают в ванну в специальные растворы для удаления излишков и очистки модели;
• финал – облучение ультрафиолетом для окончательного застывания фотополимера.

Технология прогрессивная, но требует покупки дорогих расходных материалов.

Другие типы печати

Менее распространенными, но не менее интересными и перспективными являются следующие способы трехмерной печати:

Какой 3D-принтер лучше выбрать для бытового использования?

Забегая наперед, отметим, что пока стоимость бытовых 3D-принтеров остается относительно высокой, но в дальнейшем имеем все шансы наблюдать удешевление технологии. Вспомните, когда появились мобильные телефоны, они также были доступны только очень богатым людям.

Цели использования домашнего 3Д-принтера могут быть совершенно любыми: от простого баловства и знакомства с новой технологии до печати полезных в хозяйстве мелочей и моделей-прототипов для бизнеса. В любом случае, при выборе обращайте внимание на такие ключевые характеристики устройства:

• разрешение печати (точность печати) – это минимально возможная высота слоя, которую может напечатать принтер. Обозначают разрешение в микрометрах (тысячная доля миллиметра). Чем меньше высота слоя, тем менее заметным будет переход между ними, и тем более гладкой будет поверхность печатаемого объекта. С другой стороны, чем меньше слой, тем больше времени принтеру понадобится на печать и тем выше нагрузка на все его элементы. Разрешение зависит от технологии (SLA позволяет печатать точнее, чем FDM), точности работы печатающих головок, настроек программного обеспечения и выбранного материала для печати;

  Образцы с разной толщиной слоя

• скорость печати напрямую зависит от точности: чем выше точность, тем меньше скорость выращивания модели.
• область печати говорит о том, какого размера объект можно напечатать на принтере. Другими словами, это зона возможной досягаемости печатающей головки по горизонтальным осям X и Y, а также по вертикальной оси Z. Обычно область печати выражают тремя цифрами – это высота, длина и ширина условного параллелепипеда (например, 20*30*30 мм). У дельта-принтеров область печати имеет форму цилиндра, поэтому указывается его высота и диаметр;
  
• тип используемых для печати пластиков. В бытовых условиях используются именно пластики, и это могут быть ABS и PLA пластики, некоторые модели могут печатать обоими видами материалов. Возможность печати тем или иным типом пластиков объясняется наличием или отсутствием подогрева платформы. Если вы пока не решили, чем будете печатать, то лучше выбрать модель, которая поддерживает максимальное количество материалов;
• страна-производитель . Европейские страны и США производят качественные, но дорогие устройства, завозятся в небольших количествах, сервисное обслуживание затруднено. Китайские устройства стоят недорого, качество часто оставляет желать лучшего, но для того, чтобы побаловаться, такие принтеры пойдут. Есть еще принтеры российского производства: при неплохом качестве они радуют возможностью сервисного обслуживания.
  

Интересные варианты бытовых 3D-принтеров

MakerBot Replicator 2

Качественный принтер американского производства, печатает по FDM-технологии, минимальная толщина слоя – 100 микрон (0,1 мм). Область печати – 285*153*155 мм, для печати используются PLA и ABS пластики. Максимальная скорость печати – 40 мм в секунду, или 24 см 3 /час. Корпус выполнен из стали, есть ЖК-экран, вес 11,5 кг. Модель хоть и выпущена в 2013 году, до сих пор активно используется для бытовой печати. Стоимость 3100$.

PrintBox3D One

Принтер отечественного производства, печатает по технологии FDM, минимальная толщина слоя – 50 мкм, размеры рабочей платформы – 185*160*150 мм. Устройство печатает ABS и PLA пластиками, оснащено подогреваемой платформой. Цена около 1700$, разработано для использования в сфере образования и дизайна.

PICASO 3D Designer

Печатает по FDM-технологии, как и все бытовые 3D-принтеры на сегодняшний день, использует для печати ABS и PLA пластики, в т.ч. нейлон. Точность печати — 50 мкм, рабочая платформа размерами 200*200*210 мм, максимальная скорость – 30 см 3 /час. Устройство оснащено подогреваемой платформой, стоимость 1700$.

3D принтер Hercules

Неплохое устройство от российской компании IMPRINTA, печатает разными видами пластика, точность печати – 50 мкм. Платформа подогреваемая, максимальная температура – 120 0 С. Скорость печати – 40 см 3 /час. Цена 1150$.

В качестве итога об основных плюсах и минусах трехмерной печати

3D-печать – направление перспективное и с большим потенциалом. Чтобы расставить все точки над «i» в изучении вопроса трехмерной печати, приведем основные ее преимущества:

Существующие минусы :

Трехмерная печать – это будущее медицины и промышленности, а также возможность быстрого создания прототипов и моделей, а это бесценно для инженерии. Кто знает, может, через 5-10 лет мы так же просто будем скачивать модели чашек или обуви и печатать их на собственном домашнем принтере, как сегодня скачиваем и просматриваем фильмы.

3D кинотеатры за последнее время расплодились в больших количествах. Не сильно в последнее время от них отстают в распространённости и 3d-телевизоры. Однако, что именно стоит за маркетинговым “3D” в каждом случае не всегда ясно и очевидно.
Стоит отметить, что правильнее было бы назвать это “стерео”-кино, но термин “стерео” уже давно и прочно (просто, видимо, по праву первенства) закрепился за звуком (в этом плане показательно, например, название журнала “Стерео и видео”). Поэтому маркетологам пришлось использовать термин “3D”, который ассоциируется с объёмным изображением в том или ином смысле. В данном случае понимается восприятие мозгом объёма за счёт подачи каждому из глаз изображения, чуть отличающегося от изображения для другого глаза, аналогично тому, как отличаются получаемые глазами изображения в жизни.

Теория

Итак, чтобы создать ощущение объёма, надо передать каждому из глаз свою картинку.
Это можно сделать следующими способами:

Практика

Теперь перейдём к практике, то есть, к тому, какие из этих технологий сейчас где используются.
Кино смотрится в кинотеатрах, а кинотеатры бывают общественные и домашние. Для них целесообразность применения различных технологий по понятным причинам разная.

Технологии общественных кинотеатров

На данный момент чаще встречаются две: IMAX 3d и RealD 3d . Обе используют пассивные очки с поляриками. Кроме них также известны технологии Xpan 3D и Dolby 3D , но похоже они менее распространены.

IMAX 3D

В аймаксе используется линейная поляризация в очках, а изображение проецируется двумя проекторами на один экран. Получаемое изображение по моему опыту получается очень ярким, насыщенным, очки почти не затемняют изображение, есть только одно но: иногда видны так называемые перекрёстные помехи (crosstalk), то есть, глазу видно этакое полупрозрачное изображение, которое предназначено для другого глаза. На мой вкус, очень неприятный эффект.

RealD 3D

Для RealD 3D поляризация используется круговая, но очки при этом более тёмные, да ещё и показывается фильм с помощью одного проектора, который 144 раза в секунду показывает кадры то для левого, то для правого глаза, а перед линзой проектора стоит синхронизированный фильтр, который даёт соответствующую поляризацию свету. В этом смысле здесь какой-то микс из первого и второго типа технологий, разделение картинок по времени перенесено из очков (которые пассивны и, соответственно, дёшевы, что критично для общественных кинотеатров) в дополнительный фильтр перед проектором. Это фильтр, кстати, ещё сильнее снижает яркость, поэтому RealD-технология очень «тёмная». По собственному опыту ещё могу сказать, что есть какие проблемы с цветами, по идее их быть не должно, а они есть. Мало того, что они неяркие, так ещё и почему-то уменьшается количество воспринимаемых оттенков цвета. Кроме того, я ещё почему-то различаю гораздо меньше деталей в RealD-очках, чем без них.

Xpand 3D

Это единственный представитель технологии первого типа - активные очки, синхронизированные с сигналом от проектора. В кинотеатрах не встречал, но не исключено, что где-то у нас она используется, если кто знает где, скажите, интересно попробовать.

Dolby 3D

Представитель технологии типа 2б по классификации из первой части статьи. Говорят, очки для этой технологии дороги, поэтому их делают достаточно тяжёлыми, чтобы уменьшить вероятность кражи. Опять-таки не встречал, но хотел бы попробовать, даже больше, чем Xpan 3D.

Домашние кинотеатры

Хотя в принципе домашний кинотеатр может тоже быть основан на проекторе, но встречается это отсносительно редко, поэтому будем говорить исключительно о телевизорах. Более того, об их самом на данный момент распространённом типе - о ЖК-телевизорах. Домашним кинотеатром также может выступать компьютер с монитором, но почти все современные мониторы тоже ЖК и там могут использоваться все те же технологии.
В основном встречаются две технологии, которые являются яркими представителями первого и второго типов.

Затворная технология

Большинство производителей (например, Samsung, Sony) оснащает телевизоры затворной 3д-технологией, требующей активных очков. В связи с ограничениями ЖК (ну не умеют жидкие кристаллы переключаться между состояниями достаточно быстро) на каждый показываемый кадр фильма приходится по четыре показываемых кадра: кадр под один глаз, тёмный кадр, кадр под второй глаз и ещё один тёмный кадр. Тёмный кадр необходим, ибо угнать ЖК-пиксель в чёрный цвет быстрее, чем перегнать его в другое промежуточное состояние. Соответственно, фактически до глаза доходит 25% от 2d-яркости телевизора. Плюс ещё очки фильтруют. Так что яркость картинки - это недостаток этой технологии номер раз.
Недостаток номер 2 я уже упоминал: очки мерцают. Причём мерцают с частотой не самой высокой, например, 60 Гц. Кто сидел на старых ЭЛТ мониторах, то поймёт и содрогнётся. Причём, если это мерцание на самом фильме не очень заметно (смотрели же мы телевизоры на 50Гц), то вот мерцание отфильтрованного очками внешнего источника света уже смотрится совсем противно. Плюс ещё может наличествовать дополнительный ухудшающий фактор, состоящий в том, что частоты мерцания очков могут быть близки к частотам мерцания самого источника, но не совпадать по фазе.
Другие минусы активных очков: тяжёлые, дорогие, несовместимые - у каждого производителя свой протокол синхронизации с телевизором.
Справедливости ради надо сказать, что скорее всего эта технология будет развиваться и, возможно, уже развилась. Например, можно поднять частоты и тогда проблема с мерцанием станет не столь выражена.

Поляризационная технология

Совсем всё по-другому обстоит с телевизорами, использующими пассивную поляризационную технологию (такие телевизоры производит, например, LG).
Суть технологии в следующем: каждая строка телевизора имеет отличный от соседних фильтр, за счёт чего все чётные строки имеют круговую поляризацию в одну сторону, а нечётные - в другую. Если смотреть 3d на таком телевизоре без очков, то будет видна «гребёнка», то есть, несовпадение чётных и нечётных строк. Очки же просто фильтруют соответствующую поляризацию для каждого глаза. Они лёгкие, дешёвые и без батареек. Не мерцают . Кроме того, они взаимозаменяемы с очками RealD (и аналогичными очками других производителей), так что можно утащить из кино очки и смотреть в них дома ТВ, либо, что ещё лучше, взять свои очки от телевизора в кино.
Это всё были плюсы. Теоретически минусы технологии следующие: 1080p показывается для каждого глаза посредством 540 строк. Правда, удваивается частота кадров и на одной и той же строке для одного глаза показывается то чётная, то нечётная строка контента. Кроме того, по технологическим причинам теневая маска между строками на таком телевизоре чуть шире, чем обычно (ибо надо же где-то переходить от одного фильтра к другому).
На практике выясняется следующее: так как контент по вертикальной координате для соседних строк почти идентичен, то после процесса формирования в мозгу объёмной картины отсутствие половины строк нивелируется и воспринимаемая чёткость картинки получается лишь чуть ниже, чем в 2d-варианте.
Теневая маска же больше обычной с практической точки зрения на настолько незначительную величину, что и упоминать об этом не стоит.

Другие технологии

Во-первых, есть сведения о том, что существуют телевизоры, не требующие очков для просмотра объёмного контента. Судя по всему тут используется технология, аналогичная той, которая позволяет создавать открытки с ощущением объёма, то есть, изображение делится вертикально на полоски, перед которыми стоит призма, направляющая свет от одной полоски в один глаз, а от соседней - в другой. Очевидно, что в этом случае диапазон мест, из которых будет наблюдаем объём, довольно ограничен. Однако это не существенное ограничение для маленьких экранов и такая технология использована в одном из телефонов LG и в карманной игровой приставке от Nintendo.
Во-вторых, можно сделать два маленьких экрана и повесить их непосредственно перед глазами, получится шлем (или очки) виртуальной реальности. Вдвоём таким образом кино тоже не посмотришь.
В-третьих, у меня появилась мысль о том, что возможно можно адаптировать технологию, аналогичную Dolby 3D для телевизора, то есть, сделать для пиксела 6 субпикселей с разными, непересекающимися спектрами. Скорее всего это будет дорого в плане производства как ТВ, так и очков, но вдруг кто-то уже сделал или сделает?