Научная нефантастика 2 сезон 11 серия (3D технология)

Выбор серии

В этой серии:

Профессор Мичио Каку считает, что мы можем создать Холодек из фильма «Star Trek». Посмотрите, как он создает неотличимый от настоящего выдуманный мир.

 Интересное о науке: 3D-технология

Разновидность кинематографических систем, имитирующих наличие третьего измерения, или вызывающих у зрителя иллюзию глубины пространства называется стереокинематографом. В основе лежит феномен бинокулярного зрения человека.

Метод, как правило, предполагает одновременную съёмку с помощью двух синхронизированных плёночных или цифровых кинокамер с идентичными техническими характеристиками, объективы которых расположены на расстоянии стереобазиса, равного или большего, чем расстояние между глазами взрослого человека. Некоторые технологии (например, IMAX 3D или советский «Стерео-70») предусматривают использование для съемки одной специальной камеры с двумя объективами, производящими съемку стереопары на одну или две киноплёнки (матрицы).

При демонстрации фильма по специальной технологии, каждый глаз зрителя видит только предназначенную для него часть стереопары, в результате чего зрительная зона коры головного мозга воспринимает эти изображения как одно объёмное целое.

Современные компьютерные технологии позволяют создавать псевдо-стереоизображения с помощью компьютерной графики, без применения стереокамер. Подобным образом возможно преобразование существующего «плоского» изображения в трёхмерное путём синтеза второй части стереопары.

Термины «трёхмерная графика» (3D графика) и «3D кинематограф» описывают принципиально разные явления и технологии. Само определение «трёхмерный» в отношении средств вывода графической информации связано с повсеместным использованием англоязычного термина «3D» в отношении стереоскопических технологий наряду с трёхмерной компьютерной графикой, несмотря на отсутствие связи между этими областями.

Методы

Для производства стереофильмов на протяжении всей истории 3D технологий используется съёмка стереопары двумя объективами на одну или две киноплёнки. Значительно разнообразнее методы сепарации изображений для левого и правого глаз при демонстрации полученной стереопары. При этом используются множество разных методик, популярность которых менялась с годами. 1950-е годы считаются в США «Золотым веком» стереокинематографа. В этот период наибольшей популярностью пользовались анаглифические системы. С переходом к цветному кинематографу анаглиф вытеснили поляризационные технологии. Ниже приведены несколько примеров наиболее проработанных методик.

Анаглиф

Анаглифический метод получения стереоэффекта для стереопары обычных изображений заключается в цветовом кодировании изображений, предназначенных для левого и правого глаза. Зритель надевает очки, в которые вместо диоптрических стёкол вставлены специальные светофильтры (как правило, для левого глаза — красный, для правого — голубой или синий), благодаря которым каждый глаз видит только нужную часть изображения.

Недостатком метода анаглифов является неполная цветопередача. Формируемое объемное изображение благодаря эффекту бинокулярного смешения цветов воспринимается однотонным или (при определенном соотношении яркостей) ахроматическим. В связи с этим применение анаглифического метода оправдано только для черно-белых фильмов.

Затворный

Другие названия — «эклипсный» (вполне можно говорит и «затменный»), «светоклапанный». Технология заключается в попеременной демонстрации на экране изображений, предназначенных для левого и правого глаза, и также поочерёдном затемнении стёкол очков, так что каждый глаз поочерёдно видит предназначенное только ему изображение. Смена «левого» и «правого» изображения на экране и затемнение соответствующих стёкол жёстко синхронизированы и осуществляются с очень высокой частотой, так что за счёт эффекта инерции зрения у человека создаётся иллюзия, что он видит цельное трёхмерное изображение.

Метод предложил Д’Альмейда в 1858 году. В кинематографе этот метод впервые реализован в системе «Телевью» Лоуренса Хаммонда, запущенной в 1922 году.

В настоящее время набирают популярность жидкокристаллические затворные очки, где вместо механических затворов используются ЖК-заслонки.

На этом принципе основана технология XpanD (в кинотеатрах, редко дома) и nVidia 3D Vision (дома).

Основные недостатки затворного метода:

  • значительное ослабление светового потока, что требует повышения яркости лампы проектора
  • эффект раздвоения изображения быстро движущихся объектов (для его преодоления необходимо еще больше повышать частоту кадров для каждого глаза зрителя, что тоже недешево),
  • повышенная утомляемость глаз
  • повышенный вес очков, создающий нагрузку на переносицу,
  • очки с электроникой плохо поддаются санитарной обработке.

Достоинство — не требуется специальный экран.

Поляризационные системы

При использовании линейной поляризации два изображения накладываются друг на друга на один и тот же экран через ортогональные (расположенные под углом 90 градусов друг к другу) поляризационные фильтры в проекторах. При этом необходимо использование специального посеребрённого экрана, который позволяет избежать деполяризации и компенсировать потерю яркости (поскольку на экран падает только 0,71 света излученного каждым проектором.

Зритель надевает очки, в которые также встроены ортогональные поляризационные фильтры; таким образом каждый фильтр пропускает только ту часть световых волн, чья поляризация соответствует поляризации фильтра, и блокирует ортогонально поляризованный свет.

Линейно поляризованные очки требуют, чтобы зритель держал голову на одном уровне, не наклоняя её, иначе эффект теряется.

Примеры технологий, использующих линейную поляризацию: Стерео-70 и IMAX 3D.

При использовании круговой поляризации два изображения так же накладываются друг на друга через фильтры с противоположно направленной поляризацией. В очки, предназначенные для зрителя, встроены «анализирующие» фильтры (с противоположно направленной поляризацией). В отличие от линейной поляризации, если зритель наклоняет голову, разделение левого и правого изображений сохраняется и, следовательно, видимая объемность стереоизображения не пропадает.

Примеры технологий с круговой поляризацией — RealD Cinema, MasterImage, Volfoni Smart Cristall.

Благодаря последним технологическим достижениям поляризационные технологии стремительно набирают популярность.

Технология интерференционных фильтров

Технология Dolby 3D формирует для каждого глаза изображения с разными длинами волн красного, зелёного и синего цветов. Специальные очки отфильтровывают определённые длины волн, так что зритель видит стереоизображение. В сравнении с поляризационным данный метод позволяет сэкономить на стоимости экрана (не требуется посеребрённый или алюминированный экран), но стоимость самих фильтр-очков оказывается намного выше.

Эффект Пульфриха

Использование эффекта Пульфриха нельзя отнести к стереоскопическим методам, поскольку при этом не формируются разные картинки для правого и левого глаз. Эффект Пульфриха заключается в том, что при запаздывании нервного сигнала от одного глаза, движение объекта справа налево (или слева направо, но не вверх или вниз) кажется изменяющим глубину, к наблюдателю или от наблюдателя. Такое запаздывание может быть вызвано размещением нейтрального (серого) затемняющего фильтра перед одним глазом.

Поскольку эффект Пульфриха зависит от движения в определенном направлении, его применимость сильно ограничена.

Преимуществом метода является возможность просмотра «обычным» способом, без специальных очков, при этом изображение не двоится, в отличие от стереоскопических методов, а только пропадает иллюзия глубины.

Безочковые (автостереоскопические) методы

Включают несколько технологий, не требующих от зрителя использования специализированных очков для разделения частей стереопары. Используются в экспериментальных видеопанелях. В основном, представлены растровыми системами. Кроме растрового, из безочковых методов известен также игольчатый, но сведений о его применении в кинематографе нет.

В растровых методах используется пространственное разделение стереопары. Изображение на экране состоит из узких вертикальных полосок, с чередованием изображений стереопары. Перед экраном размещается растр с таким же шагом, элементы которого позволяют каждому глазу видеть только «свои» полоски изображения. При достаточном удалении зрителя от экрана полоски сливаются в единое полутоновое изображение.

Существует два типа растра — оптический (также называемый щелевым или барьерным) и линзовый (лентикулярный).

Оптический растр состоит из вертикальных непрозрачных полос, с щелями между ними. Полосы затеняют для каждого глаза «несоответствующие» части изображения.

Линзовый растр, более применимый в настоящее время, состоит из вертикально расположенных цилиндрических плоско-выпуклых линз. Линза одновременно выполняет функции щели и затеняющей полосы. Этот метод также применяется при изготовлении стереооткрыток.

Недостатки растровых методов:

  • Качественное изображение наблюдается только при некоторых ракурсах, что, помимо необходимости расположения зрителей в фиксированных секторах обзора, накладывает ограничения на размер экрана
  • Эффективное разрешение изображения по горизонтали уменьшается в два раза.

Впервые массово такой тип стереоизображения был реализован в смартфоне LG Optimus 3D. На данный момент такой тип стереоизображения используется так же в смартфоне HTC Evo 3D, в портативной игровой приставке Nintendo 3DS и в других устройствах. В кинематографе растровые экраны использовались в ранних узкоформатных стереосистемах.

История

Эра стереоскопического кинематографа началась по сути в конце 1890-х годов, когда британский первопроходец кинематографа Уильям Фриз-Грин подал патентную заявку на метод производства стерескопического фильма. В описании процесса указывалось, что изображения с двух плёнок проецируются на экран рядом друг с другом; зритель надевает стереоскоп, который совмещает два изображения в одно целое. Однако из-за того, что метод подразумевал использование слишком громоздкой аппаратуры, использование его в театрах представлялось непрактичным.

Фредрик Юджин Ив запатентовал установку для стереосъёмки в 1900 году. Его камера оснащалась двумя объективами, расставленными на расстоянии 1,75 дюйма (~4,44 см).

10 июня 1915 года Эдвин Портер и Уильям Уодделл представили в Нью-Йоркском театре «Астор» серию экспериментальных фильмов, снятых по анаглифическому методу (в красном и зелёном цвете); в том числе экспериментальные съёмки с участием Мари Доро, сцены из фильма «Песец Джим» с участием Джона Мэйсона (фильм выпущен в «плоском» формате в том же 1915 году студиейFamous Players-Lasky), съёмки восточных танцовщиц, а также киносъёмка Ниагарского водопада.Тем не менее, после этих тестов ни один кадр не вошёл в фильм для публичного просмотра, как рассказывает Адольф Цукор в автобиографии 1953 «Публика никогда не ошибается: мои 50 лет в киноиндустрии».

Discovery-vision.ru Powered 2015

Яндекс.Метрика