logo

Куда идет 3D-телевидение? или Видим ли мы 3D на самом деле?

Автор: Сергей Грознов

Куда идет 3D-телевидение? или Видим ли мы 3D на самом деле?

Многие, наверное, слышали, что трехмерное изображение появилось очень давно. Историки полагают, что старт эре 3D дал француз Джозеф д’Альмедиа. В 1858 году он изобрел первый метод создания 3D-изображений. Сейчас этот метод называют цветовым мультиплексированием.

В основе метода лежит использование двуцветных картинок. Причем на каждой картинке совмещены два изображения: одно для левого глаза, другое для правого.
Отличаются они друг от друга цветом: одно из них синее, другое красное. Человеку, чтобы увидеть трехмерное изображение, требуется надеть специальные красносиние очки. Такие очки работают как светофильтры, пропуская к глазу только предназначенную для него картинку.

Идея доставлять каждому глазу только предназначенную для него картинку актуальна в 3D до сих пор. При этом за прошедшие 158 лет люди так и не придумали технологию, позволяющую делать это идеально. Что же такого сложного в том, чтобы показать человеку две реалистичные картинки, и почему люди так долго ломают голову над этим вопросом? Чтобы разобраться в этом, мы посоветуемся с экспертами. Так как мнение экспертов собирательное, чтобы никого не обижать, я буду описывать эту роль просто как «эксперт».

Медицинский эксперт: Дело в том, что само понятие объемного изображения воспринимается людьми неправильно.
Видит ли заяц или, скажем, курица объемное изображение? Ведь у них каждый глаз смотрит на свои 185 градусов. А если не видят, то как оценивают размер объектов или расстояние до них? На самом деле мы видим именно картинки, получаемые глазами, а уж объемное изображение из них составляет наш мозг. Не верите?
Закройте один глаз и пройдитесь по комнате! Вы практически не заметите разницы, кроме, пожалуй, уменьшившегося угла обзора. Про анаглифное изображение, называемое вами красно-синей картинкой, скажу, что здесь та же проблема. Разные люди по-разному воспринимают цвета. В результате, чтобы увидеть объем, некоторым надо очень напрягаться, а другие вообще сделать этого не могут. При этом даже у среднестатистического человека при просмотре такого необычного для его мозга зрелища скоро устанут глаза и заболит голова.

Однако эта технология все же забрала свое время и место. В конце 50-х — начале 60-х годов прошлого века трехмерные фильмы были очень популярны. Но все же это была, скорее, маркетинговая новизна, вслед за появившимся цветом в кинематографе. К цвету уже все привыкли, и кинематографисты пробовали освоить новый жанр.

3D-ТЕХНОЛОГИИ

Вслед за кинематографистами на волне популярности 3D пробовали сыграть и компьютерные технологии.

Популярный в 90-х годах XX века шлем виртуальной реальности VFX1 мог дополняться виброжилетом и акселерометрами.

Таким образом, человек не просто видел цветное объемное изображение, но и мог взаимодействовать с окружающими его предметами, при этом столкновения, удары или попадания пуль можно было почувствовать своим телом. Однако тогда эта технология все еще была безумно дорогой, а качество изображения — очень низким. При таких данных эта технология не могла стать массовой, так и оставшись уделом богатых «гиков» и дорогих компьютерных салонов.

Если разделять картинки цветом плохо, то как еще можно разделить изображения для левого и правого глаза? Конечно, другим напрашивающимся методом разделения картинок стало попеременное закрытие-открытие каждого глаза. Казалось бы, даже крутящийся круг с прорезанной дыркой может справиться с этой задачей. Однако синхронизация вращения этого круга с изображением на экране — задача нетривиальная, да и время, пока дырка движется от одного глаза к другому, вызывает излишнее мелькание. Поэтому эта технология получила массовое распространение лишь тогда, когда жидкие кристаллы смогли менять свое состояние достаточно быстро. Это позволило сделать затворные очки, которые перекрывают свет на то мгновение, пока другой глаз разглядывает изображение. Такой способ назвали временным мультиплексированием. Эта технология не искажает цветопередачу исходного изображения и не вносит искажений в картинку, при этом позволяет использовать всю ширину экрана. Минусом, наверное, является
сокращение количества отображаемых кадров в секунду.

Давайте спросим мнение медицинского эксперта об этой технологии.

Медицинский эксперт: Скажу сразу, утверждение о том, что «эта технология не вносит искажений» очень далеко от истины! Во-первых, более чем в два раза падает яркость (контрастность) изображения. В два раза, потому что два глаза, а более, потому что все это все равно не может работать мгновенно. Если в кинотеатрах это можно компенсировать специальными настройками проекторов, то при домашнем использовании перенастраивать телевизор или монитор будет проблематично. Во-вторых и сразу в-третьих и в-четвертых—это мелькание! Частота развертки телевизора кратна частоте в электрической розетке, что приводит к видимому мельканию электрического света при использовании таких очков. При этом современная медицина считает, что человек способен воспринимать гораздо больше, чем 25-30 кадров в секунду. Точный порог восприятия еще не определен и индивидуален для каждого, но практика показывает, что люди, осуществляющие просмотр в затворных очках, чувствуют их мелькание. И самое страшное, что мелькание может стимулировать эпилептический приступ.

Да уж, удивительно, что американские суды еще не завалены судебными исками к 3D-кинотеатрам.

Еще одним освоенным принципом разделения изображения стал принцип поляризации передаваемого сигнала.

Этот принцип практически лишен недостатков двух других. Он основан на поляризации света правой и левой картинки в разных направлениях. При таком подходе можно использовать пассивные, т.е. никак не обрабатывающие сигнал и не синхронизирующиеся с ним очки. На данный момент этот принцип используется в большинстве 3D-кинотеатров, включая IMAX. Почему же эта технология не покорила мир? Давайте спросим у эксперта.

Эксперт по производству телевизоров: Мы, конечно же, ожидали, что ажиотаж 30-телевидения приведет к изменению в телесмотрении. Однако ситуация на рынке 30-телевизоров надулась и лопнула, как мыльный пузырь. В тот момент, когда практически все производители телевизоров выпустили на рынок модели с поддержкой 30, маркетинг неожиданно охладел к этой технологии. Почему? Лучше спросите у людей из маркетинга, почему они сначала надули этот пузырь, а потом так же быстро его сдули. Мое мнение? Ну, во-первых, телевизоры с поддержкой 30, конечно, дороже, чем телевизоры без нее. И конечно, самая хорошая технология будет самой дорогой. Для технологии с красно-синими очками достаточно изменить только ПО телевизора. Если вы используете затворные очки, то вам уже надо добавить излучатель, синхронизирующий очки с правым (левым) кадром экрана. А вот технология с поляризационными (пассивными) очками уже требует установки специальной поляризующей пленки на экране, да и сам экран должен быть более ярким и, как следствие, более дорогим. При этом пользователи все же замечают, хоть и незначительное, но все же влияние этой пленки на обычную, плоскую картинку телевизора. Однако главная проблема не в этом. Маркетологи, раструбив о начале эпохи трехмерного телевидения, как-то упустили из виду, что 30-фильмов мало и смотреть-то людям на таком телевизоре нечего. Разные производители телевизоров по-разному решали эту проблему. Кто-то тратил свои бюджеты, помогая операторам покупать 30-фильмы. Кто-то пытался организовать свой видеоархив. Но так или иначе потребителю, кроме «Аватара» и «тростниковых жаб в 30» смотреть нечего. Да и если быть технически грамотным, то 30-телевидение нужно называть 40-телевидением. Ведь телевидение — это не статическая кар
тинка, а процесс, растянутый во времени. А время, как сказал Эйнштейн, это еще одно измерение, то есть еще одно «0». Так вот, более дорогие телевизоры, без контента, народ просто перестал покупать. Будет что смотреть по нашим телевизорам, будет и эпоха 30-телевидения.

Новые технологии в 3D

Наверное, теперь самое время спросить у эксперта по маркетингу, что же происходит на рынке Эй-телевидения. Правда ли, что весь этот бум и шумиха вокруг 3D — это маркетинговый ход?

Эксперт по маркетингу: Давайте прежде всего определимся с терминами. Маркетинг вообще ничего никому не продает. Для этого есть департаменты продаж, в народе называемые «сейлами» (от англ. «sales» — прим. ред.). Задача маркетинга — это формирование спроса (если это новый продукт) или усиление спроса (если это уже существующий на рынке продукт). Что же касается 30, то этот продукт появился в то время, когда еще самого понятия маркетинга не существовало. Это значит, что спрос на этот продукт есть и уже давно. Как только технологии выходят на новый виток, маркетинг пытается сконцентрировать на этом внимание, показывая людям, что на этом рынке произошли изменения и, может быть, сейчас люди получат то, чего так долго ждали. Что ждут люди от технологии 30? Люди ждут управляемой материализации, вещей, которые можно будет не только посмотреть, но и потрогать, но этого нет пока даже в фантастических фильмах.
Маркетинг ни в коем случае не хоронил 30! Просто технология, которая есть в телевизорах, не стала массовой. Мы вообще ждем перехода телевидения на мобильные платформы, где 30-телевидение может заиграть с новой силой. Не забывайте также про такие технологии, как:

  • мультивидовые дисплеи,
  • голографическая проекция на экране,
  • голографическая проекция в воздухе.

Да уж, кто бы ожидал, что эксперты по маркетингу видят дальше, чем писатели-фантасты. Признаюсь, это сильно удивило меня.

Давайте разберемся, что же это за технологии, которых ждет маркетинг. Признаюсь сразу, технологию мобильного 3D-телевидения я оставил на самый конец.

Итак…

Мультивидовые дисплеи — это дисплеи, воспроизводящие несколько последовательных ракурсов объемной сцены, любые два из которых составляют стереопару.

Помните, продавались стереоскопические календарики? Календарики эти представляли собой рельефные карточки с нанесенным специальным образом изображением. Если смотреть на картинку под одним углом, видишь одно, а под другим — другое. Это достигалось за счет особого рельефа поверхности, который представлял собой чередование призм и линз. Подобный принцип используется и в мультивидовых дисплеях.

Экран такого 3D-дисплея также рельефный и состоит из множества мельчайших линз, а за каждой такой линзой прячутся две колонки пикселей (стереопара). Одна колонка каждой стереопары видна только одному глазу, а вторая — другому. Ученые из Philips запатентовали технологию, при использовании которой на жидкокристаллическую панель можно выводить семь изображений (шесть стереопар). Таким образом можно добиваться различных эффектов: либо смотреть на один экран без очков сразу нескольким людям, либо, что еще интереснее, дать возможность, меняя позицию относительно экрана, как бы обходить предмет, заглядывая на него с другого ракурса.

Голографическая проекцияна экране представляет собой проекционную систему для создания свободно плавающего голографического изображения на специальном экране. Такой экран практически не заметен для глаз. Для работы такой системы необходим специальный проектор и плеер. Размер получаемой картинки в общем случае ограничен размером экрана и разрешением проектора. Но что самое главное, он позволяет проецировать вещи фактически в размере 1:1. Именно таким образом можно спеть вместе с давно ушедшими певцами или очутиться на одной сцене с почившими политиками и артистами. Наиболее полный эффект достигается в темное время суток или в помещениях с контролируемым освещением. Комфортное расстояние от экрана до зрителя около 5 метров, при этом достигается максимально желаемый эффект.

Голографическая проекция в воздухе, как понятно из названия, строит объемное изображение прямо в воздухе, без специального экрана. На самом деле и тут не все чисто, а точнее, нечист сам воздух, в котором строится такое изображение. Чтобы получить такое изображение, используют насыщенный туманом воздушный поток небольшой толщины, защищенный от завихрений. На ощупь воздушный поток кажется сухим и прохладным, а при отсутствии изображения практически невидим для человеческого глаза. Фактически этот поток представляет собой объемный экран. Фокусируя лазерный луч в какой-то одной точке, система создает плазменное возбуждение кислорода и азота в воздухе и вызывает свечение. Сама по себе эта технология может работать и без «парового экрана», однако создание картинки в водной среде более экономично в аспекте потребления энергии, а в воздухе требуется более мощный лазер. Не будем спрашивать нашего медицинского эксперта о том, какие соединения могут образовываться в такой воздушной плазме, ведь эта технология еще далека от прилавков магазинов.

Есть ли еще какие-то пути получения объемного изображения?

Эксперт по технологиям: Основные направления развития 30-изображений вы отразили правильно. Добавить можно лишь некоторые самостоятельные проекты, развивающие это направление. Например, есть технология Holografika, суть которой в проецировании картинки двумя десятками узконаправленных проекторов, благодаря чему изображение раскладывается в пространстве дисплея как бы вглубь. Столь сложный способ визуализации дорого обходится в прямом и переносном смысле: на 72-дюймовом экране, фронтальная плоскость которого имеет разрешение 1280 на 768 пикселей, фактически имеется 73 миллиона воксельных элементов. Стоимость же самого дисплея достигает $500 000. Технология, использующая эффект возбуждения атомов кислорода с помощью фокусированных лазерных лучей, называется Aerial 30. Не отстает и компания Microsoft со своей технологией Vermeer. Vermeer — это комплекс из голографического безэкранного дисплея и видеокамеры. Такое сочетание позволяет использовать интерактивные функции для управления видимым 30-изображением. Дисплей использует технологию проекции между двух параболических зеркал (мирас- коп). Лазерный луч рисует изображение с частотой 2880раз в секунду. В результате зритель видит картинку, висящую в пространстве и полностью доступную для контакта.

Еще одна занятная схема формирования трехмерного изображения: управляемый по двум координатам лазер сканирует быстро вращающуюся винтовую, почти прозрачную поверхность, дающую наблюдателю третье измерение.

Да, как видим, технологии не стоят на месте. Интерес к тому, чтобы потрогать изображение, есть не только у зрителей, но и у ученых, пытающихся совершить прорыв
в технологиях отображения. Конечно, до того, чтобы каждый зритель мог пальцем подгонять наших футболистов на поле, наверное, не доживут и наши дети. А вот заглянуть в лицо футболисту, не желающему бежать за мячом, возможно, сумеем даже мы.

Как я и обещал, самую близкую и вместе с тем интересную технологию мы оставили для завершения статьи. Об этой технологии нам расскажет эксперт, работающий на стыке ОТТ-телевидения и виртуальной реальности.

Эксперт по новым технологиям: Очень редко новая технология сразу превращается в продукт. В большинстве случаев технологии в момент своего появления еще не столь интересны сами по себе для конечного потребителя. Инновационный продукт как раз включает одну или несколько новых технологий, но его инновационность заключается не в этом. Главное в инновационном продукте — это та самая магия сочетания технологий и User Expirience (дословно означает «опыт использования» и подразумевает впечатления пользователей продукта, о его качестве и удобстве, — прим. ред.). Раз уж мы заговорили о технологиях, то давайте начнем описание именно с технологий. Я думаю, большинство уже знают, что если вставить смартфон в очки виртуальной реальности или даже в картонную коробку от Google (имеется в виду Google Cardboard—картонный шлем виртуальной реальности, — прим. ред.), то можно ощутить на себе, что представляет собой виртуальная реальность.

Беда, однако, в том, что разрешающая способность экранов смартфонов, даже самых современных, все еще низкая. Причем такая низкая, что пользователь видит каждый пиксель в таком шлеме виртуальной реальности. Типичное разрешение современных смартфонов составляет примерно 400 ppi при размере экрана около 
5 дюймов (это примерно 13 см). Обычный человек имеет угол стереоскопического зрения примерно 60 градусов. Оптимальное расстояние для объектов природы составляет примерно 5 м. Экран телефона в очках виртуальной реальности располагается в примерно в 7 см от глаз. Таким образом, если изображение рассчитано так, чтобы глаз воспринимал его как картинку, удаленную на 5 метров, произойдет снижение разрешающей способности примерно в 45 раз! Как видим, 400 ppi современных смартфонов превращаются примерно в 9 ppi виртуальной реальности, а это, между прочим, 1 точка на 3 мм! Точка размером 3 мм — это совершенно ужасно для наших глаз. Чтобы разрешение стало комфортным, надо увеличить плотность точек на экране смартфона в 20 раз или использовать специальные шлемы виртуальной реальности с дисплеями высокого разрешения. Но отчаиваться не стоит — разрешающая способность экранов выросла в 7 раз за последние несколько лет. Если все так же пойдет и дальше, то через 3-4 года экраны
станут уже приемлемыми для виртуальной реальности. Что мы хотим подготовить за это время? В первую очередь, развитие социальных интерфейсов! Да-да, Facebook не зря заинтересовался виртуальной реальностью.

Только интересно им не просто создание еще одного шлема, как все решили, а разработка интерфейсов, позволяющих объединять людей в виртуальные группы. Это вам не видеочат, тут обычной вебкамерой не обойдешься. Да и кому интересно смотреть на друга, надевшего очки VR. На основе фотографий вашего профиля будет создан именно ваш 3D-аватар, который увидят ваши друзья в своих шлемах виртуальной реальности. При этом ваш аватар будет обладать вашей мимикой и жестами.

Самое простое, что будет сделано, — это виртуальный спорт. Почему это самое простое? По ряду причин. Самая главная: спорт интересен в реальном времени, т.е., скорее всего, ваши друзья будут смотреть его в одно и то же время, что и вы. Второй причиной является то, что спортивные ме
роприятия снимают сразу на много камер и это доступно для просмотра.

Вы сможете летать над полем или подглядывать за вратарем, или очутиться почти в любой точке поля. Согласитесь, кинематограф не позволит вам заглянуть за спину главного героя и посмотреть, кто же убийца. Кинематограф же будет переходить на рекламную модель. Кино — это не спорт, его можно поставить на паузу и узнать все про главного героя или его одежду. В фильмах на зрителя можно повесить много дополнительной информации. Обратите внимание, в то время как телевизоры исключают 3D-режим из своих базовых линеек продуктов, производители смартфонов, наоборот, встраивают стереокамеры в свои продукты. Хотя пока это и преждевременно, но эти производители хотят быть готовы и получить опыт использования таких камер. Кстати, если вы бывали на телевизионных выставках и видели камеры 360 градусов, то они предназначены не только для Google Street View, а еще и для тех компаний, которые в теме и начинают ставить эксперименты с панорамным видео. Да, я понимаю, что панорамное и 3D-видео — это не одно и то же, но поверьте, это только пока. Стоимость бытовых камер составляет считаные рубли, и они уже позволяют снимать вполне «смо- трибельное» видео. Еще немного, и Youtube будет заполнен любительскими фильмами, а именитые бренды будут его догонять.

Будем ждать

Что ж, подождать 4 года мы вполне в состоянии, только вот что-то мне подсказывает, что Россия будет как всегда позади планеты всей. Ведь мы должны сначала дождаться появления технологий, посмотреть, какие технологии где у кого и как работают, и только потом начать собираться думать о построении своей системы. Так что надеяться рядовым зрителям придется все же на творение Марка Цукерберга, если его не запретят в нашей стране к этому моменту. Похоже, что телевизоры проиграют гонку за телевидение, как бы это странно ни звучало.
Какие выводы можно сделать из полученной от экспертов информации. Главное, что развивает технологию 3D за последние 150 лет, — это наше желание потрогать актеров. Уже сейчас технологии 3D-видео используются на сценах и в шоу-румах дорогих брендов. При этом технология уже знает, куда и как ей развиваться, и в принципе возможно появление 3D-мониторов-куби- ков, где объекты можно будет разглядывать с разных сторон. Потребительское 3D (хотя нам и сделали замечание, что на самом деле оно 4D) видео будет развиваться по персональной социальной модели. Таким образом, перспективы есть по всем направлениям, нам остается только подождать и посмотреть, что «выстрелит» первым.»


Автор Сергей Грознов

«Теле-Спутник», № 8 (250), август 2016 г.

Дата: 
суббота, 6 Август, 2016 - 15:00
18+
Новый сайт