Стереодисплей

Экран 3d телевизора

Одна из первых фотографий экрана 3D-телевизора

Стереодиспле́й — название для устройства визуального отображения информации (дисплея), позволяющего создавать у зрителя иллюзию наличия реального объёма у демонстрируемых объектов и иллюзию частичного либо полного погружения в сцену, за счёт стереоскопического эффекта.

Стереоскопия всего лишь один из способов формирования объёмного изображения, так что не совсем правильно отождествлять понятия «стереодисплей» и «трёхмерный дисплей». Стереодисплей является трёхмерным дисплеем, но не всякий трёхмерный дисплей является стереоскопическим (само определение «трёхмерный» в отношении средств вывода графической информации связано с употреблением СМИ термина «3D» в отношении как стереоскопических технологий, так и (псевдо)трёхмерной (объёмной) компьютерной графики, несмотря на различие сути терминов «объёмность» и «стереоскопичность»).

Виды трёхмерных дисплеев

• Стереоскопические 3D-дисплеи формируют отдельные изображения для каждого глаза. Такой принцип используется в стереоскопах, известных ещё с начала XIX века.
• Автостереоскопические 3D-дисплеи воспроизводят трёхмерное изображение без каких-либо дополнительных аксессуаров для глаз или головы (таких как стереоочки или шлемы виртуальной реальности).
• Голографические 3D-дисплеи имитируют пространственное размещение световых волн в таком виде, как они располагались бы при отражении света от реального трёхмерного объекта.
• Объёмные дисплеи используют различные физические механизмы для показа светящихся точек в пределах некоторого объёма.

Стереоскопические дисплеи

Стереоскопические дисплеи делятся на два типа:

• Автостереоскопические дисплеи — дисплеи, не нуждающиеся в дополнительных аксессуарах, и способные самостоятельно формировать стереоэффект путём направления нужного пучка света в нужный глаз. Как правило, для этого применяются микролинзы Френеля, выполняющие роль светоделителей, и специальные барьерные сетки, так чтобы каждый глаз зрителя видел только тот столбец пикселей, который предназначен для него (у данного метода имеются множественные недостатки. В частности, выход зрителя из нужного ракурса или выход из ограниченной «зоны безопасного просмотра» приводит к разрушению эффекта стерео, а разрешение изображения по горизонтали автоматически уменьшается вдвое).
  Производители стереодисплеев продолжают разрабатывать технологии, позволяющие уменьшить эти недостатки. Philips и NewSight^[1] разработали свои технологии многоракурсных дисплеев — WOWvx^[2] и MultiView^[3]. Компания SeeReal Technologies, в свою очередь, встраивает в свои дисплеи подвижный светоделитель и детектор положения головы зрителя, перестраивая изображение под нужный угол зрения.^[4]
• Дисплеи, требующие использования вспомогательных устройств (очков) для создания зрительного стереоэффекта. В свою очередь вспомогательные очки делятся на две категории — пассивные и активные:
  • Пассивные:
    • Анаглифические, использующие метод получения стереоэффекта для стереопары обычных изображений при помощи цветового кодирования изображений, предназначенных для левого и правого глаза. Вместо диоптрийных стёкол в такие очки вставлены специальные светофильтры, как правило, для левого глаза — красный, для правого — голубой или синий. ^[5]
    • Поляризационные очки, через эффект поляризации формирующие разные изображения для разных глаз. Снижение яркости изображения для поляризационных очков составляет примерно 50 %, разрешение остается тем же (для систем с двумя ЖК-панелями: Planar^[6], StereoPixel^[7]) или снижается вдвое (Zalman^[8]). Поляризационные очки применяются также в кинотеатрах IMAX.
  • Активные — затворные очки^[9][10] (жидкокристаллические или поляризационные), синхронизированные с дисплеем и поочерёдно затемняющиеся с той же частотой, с которой дисплей выводит изображения (кадры) для каждого глаза. За счёт эффекта инерции зрения в мозгу зрителя формируется цельное изображение (при этом требуется дисплей с частотой развёртки 120 Гц, так, чтобы для каждого глаза частота обновления изображения составляла 60 Гц). Снижение яркости изображения для затворных составляет примерно 80 %, разрешение остаётся тем же.

Самый большой светодиодный 3D-телевизор был разработан украинской компанией ЕКТА и использовался для прямой трансляции финального матча Лиги чемпионов УЕФА в клубе Гётеборга (Швеция) 28 мая 2011 года^[11]. Видеотрансляцию осуществила компания Viasat-Швеция^[12]. Мировой рекорд зафиксирован в Книге рекордов Гиннесса^[13].

Голографические дисплеи

Визуализация воксельной модели на трехмерном дисплее Perspecta volumetric

Термин «3D-дисплей» применяется также в отношении голографических^[14] дисплеев, имитирующих пространственное размещение световых волн в таком виде, как они располагались бы при отражении света от реального трёхмерного объекта

Объёмные дисплеи

Термин «3D-дисплей» употребляется и в отношении т. н. объёмных или воксельных дисплеев, где объёмное изображение формируется (при помощи различных физических механизмов) из светящихся точек в пределах некоторого объёма. Такие дисплеи вместо пикселов оперируют вокселами. Объёмные дисплеи строятся на разных принципах. Например, могут состоять из множества плоскостей, формирующих изображение, которые расположены одна над другой, одной качающейся плоскости, или же вращающихся плоских, или криволинейных панелей^[15][16]. Дисплеи на основе качающихся плоскостей и вращающихся панелей используют эффект зрительной инерции для достижения 3D-эффекта. За цикл своего движения движущаяся (качающаяся или вращающаяся) поверхность весь объём, в котором располагается изображение, зритель же воспринимает все положения поверхности как одновременные, в результате и видит вместо одной поверхности сплошное тело.

Сейчас получают распространение подобные дисплеи низкого разрешения на основе светодиодов (в том числе трёхцветных (RGB), позволяющих получить до 16 млн цветовых оттенков), как простейших, разрешением 3х3х3 (монохром), так и значительного размера и разрешения. Самый большой подобный дисплей находится в здании ж/д станции Цюриха (Швейцария) — его размеры 5х5х1 метр, состоит из 25 000 светящихся сфер (16 млн цветовых оттенков каждый) с частотой обновления 25 Гц^[17].

Перспективы

Разработками стереодисплеев разных типов на сегодняшний день занимается множество компаний, в том числе: Alioscopy, Apple, 3D Icon, Dimension Technologies Inc., Fraunhofer HHI, Holografika, i-Art, NewSight^[1], StereoPixel^[7], DDD, SeeFront, SeeReal Technologies, Spatial View Inc., Tridelity, VisuMotion, Zero Creative (xyZ).

Октябрь 2008 года — компания Philips представила прототип стереодисплея с разрешением 3840×2160 точек и с рекордными 46 ракурсами «безопасного» просмотра. Вскоре после этого, однако, Philips объявил о приостановке разработок и исследований в области стереодисплеев.^[4]

В апреле 2010 года — компания Samsung Electronics начала конвейерное производство 3D-телевизоров в России на своем предприятии в Калужской области.

Cентябрь 2010 года — компания LG анонсировала первый ноутбук, оснащённый 3D-дисплеем^[18].

Октябрь 2010 года — компания Toshiba выпустила телевизоры, оснащённые 3D-дисплеями, не требующие специальных очков. Новая технология использует тонкие линзы на передней части дисплея^[19]. Они разделяют изображение от экрана и направляют его на 9 опорных точек перед ТВ (когда пользователь смотрит хотя бы в одну из них, то у него создается впечатление трехмерности). Однако сейчас подобные образцы автостереоскопической техники позволяют сохранить иллюзию трехмерности лишь для сравнительно узкого угла обзора (не более 50 градусов), и научно-исследовательские разработки в этом направлении продолжают все ведущие игроки на рынке.

Безопасность и влияние на здоровье

Компания Sony признала наличие неприятных побочных эффектов от 3D-фильмов и игр (головокружение, тошнота и др.), и рекомендовала ограничить такие развлечения для детей, особенно до шести лет^[20]. Ранее аналогичное предупреждение выпустила компания Samsung. Перечисляется гораздо больше возможных неприятностей от стереокино — включая ухудшение зрения, мышечный тик, головную боль и дезориентацию. Рекомендуется не ставить 3D-телевизоры вблизи лестниц и балконов, чтобы не сломать шею после просмотра. А также не рекомендуется смотреть 3D, будучи в состоянии опьянения, либо беременности.^[21][22].

См. также

• Стереокинематограф
• Стереоизображение
• Список новых перспективных технологий
• Аэрозольный экран

Примечания

1. ↑ ^{1 2} NewSight GmbH — Complete 3D autostereoscopic hardware and software solutions: NewSight
2. ↑ Why 3D?. Philips.com.(недоступная ссылка — история) Проверено 19 июня 2008.
3. ↑ NewSight MultiView
4. ↑ ^{1 2} «Картинки рвутся наружу: Status Quo 3D-дисплеев», «Мир 3D», 29.05.2009
5. ↑ 3D мониторы нового поколения, 18.11.2011
6. ↑ Planar: Products: LCD Monitors, Touch Screens and Projectors from Planar Systems — When Image Experience Matters
7. ↑ ^{1 2} StereoPixel — Cтерео очки и программы
8. ↑ :: zalman.com ::
9. ↑ NVIDIA официально представила технологию 3D Vision iXBT, 09.01.2009
10. ↑ Проба игровых стереоочков eDimensional
11. ↑ [http://www.ekta.ua/news/itm/526/ В Книгу рекордов Гиннесса внесли огромный LED 3D-телевизор, изготовленный в Украине}
12. ↑ Пресс-релиз компании Viasat-Швеция
13. ↑ Guinness World Record
14. ↑ Голографические 3D дисплеи. Virtual Environment Group
15. ↑ Объемные дисплеи: очередной шаг к массовому производству Компьюлента, 24.12.2008.
16. ↑ Истинно объемное изображение. Computerworld Россия, 06.08.2002
17. ↑ YouTube — Worlds LARGEST 3D Display
18. ↑ Первый 3D-ноутбук фирмы LG, HTnew.ru (29 сентября 2010).
19. ↑ Новые 3D-телевизоры от Toshiba
20. ↑ Terms of Service  (англ.). Sony. Проверено 22 февраля 2011.
21. ↑ SAMSUNG 3D TV NOTICE  (англ.). SAMSUNG. Проверено 22 февраля 2011.
22. ↑ 3D-tv-warning  (англ.). SAMSUNG. Проверено 22 февраля 2011.

Ссылки

• Как выбрать 3D-монитор или телевизор?, 23 Января 2012
• Часто задаваемые вопросы о 3D телевизорах, 06.03.2010
• «Современные 3D-дисплеи: готовность номер один?» Tom’s Hardware Guide, 04.05.2005
• «3D дисплеи. Часть 1. Книгин С. Б.»
• «Автостереоскопические дисплеи. Мухин И. А.»
• «Из стандартного ЖК-монитора — стереоскопический дисплей, Авраменко А. В., Мухин И. А.»
• Как работают 3D телевизоры
• «Обзор современных 3D стереодисплеев для профессиональных приложений», Media Vision, 9-10.2010
• «На волне поляризации» // Мир 3D/3D World. № 3. 2012