Ідея 3D-телебачення така ж стара, як світ телебачення та кіно. Бажання отримати тривимірне зображення і створити ілюзію того, що зображення на екрані є чимось більшим, ніж просто двовимірна картинка, існує з моменту зародження кінематографу і телемовлення.
На жаль, 3D-кіно та 3D-телебачення завжди залишалися на рівні легкого захоплення. І проблема завжди полягала в тому, що пошук рішень для того, щоб змусити 3D працювати, здавався абсолютно марнуванням часу. З появою HD-екранів ситуація почала покращуватись. У даному матеріаліми подивимося, як виглядають сучасні 3D-телевізори, розглянемо принципи їх роботи, а також допоможемо вам визначитися з типом таких телевізорів.
Що таке 3D і як його знімають?
Виробництво 3D-контенту, за великим рахунком, відбувається саме так, як ви можете це собі уявити. Для зйомок фільму в 2D використовується одна камера, а для 3D-фільму потрібно дві камери. Мета полягає в тому, щоб зняти два різні і трохи роздільні зображення, які можна буде потім використовувати для того, щоб ліве та праве око могли отримувати трохи різні картинки того, що відбувається. Така дія, по суті, повторює те, як бачимо природну тривимірну картину світу.
Для проведення такої «подвійної» зйомки багато теле- і кінокомпаній використовують спеціальне обладнання, що забезпечує одночасну роботу двох камер. Пристрій має систему точного контролю, яка дозволяє налаштовувати і підлаштовувати камери для злагодженої роботи. Цей процессам по собі досить складний, крім того, він вимагає, щоб камери і насамперед їх оптична складова були практично ідентичними – саме це і дозволить отримати найкращий результат. На ринку також є кілька відеокамер, забезпечених дволінзовою системою зйомки. Зокрема, такі камери – як для професійної, так і для аматорської зйомки – постачають компанії Panasonic та Sony.
Зрозуміло, є інші способи зйомки 3D-відео. Наприклад, зображення можна зробити тривимірним у процесі пост-продакшну, особливо коли йдеться про фільми з великою кількістю комп'ютерних ефектів і графіки. Оскільки велика кількістьфільмів знімається з використанням технології "зелений екран", сьогодні є багато можливостей створювати те, що прийнято називати "штучний 3D".
У всіх випадках готовий 3D-фільм складається з двох окремих рядів кадрів: один рядок – для лівого ока, другий – для правого. А те, яким чином ви можете дивитися дане відео, визначається типами мовної системи та системи перегляду, на які ми пропонуємо звернути більш пильну увагу.
Активна 3D-технологія
Активна 3D-технологія – це система, яка працює на плазмових та рідкокристалічних екранах і потребує наявності спеціальних активних 3D-окулярів для перегляду тривимірного зображення. Сьогодні ці окуляри досить легкі та зручні у використанні, хоча деякі виробники ще не зовсім довели їх дизайн та функціональність до досконалості. Часто ці окуляри забезпечені акумуляторним блоком, який заряджається за допомогою зарядного пристрою, що підключається через USB.
В основі даних окулярів лежить використання спеціальних лінз із рідкокристалічним верхнім шаром. При проходженні через цей шар електричної напруги лінза практично повністю втрачає прозорість, за відсутності напруги відновлюється прозорість. Тим не менш, деякі світлові втрати спостерігаються при перегляді через лінзу і в момент відсутності напруги в рідкокристалічному шарі, що робить видиме через окуляри зображення на екрані телевізора трохи темним у порівнянні з оригіналом.
Для формування 3D-картинки телевізор послідовно відображає кадри для лівого та правого очей. При цьому окуляри затемнюють лінзу для «непотрібного» даний моменточі. Частота таких затемнень для кожного разу становить 24, 25 і навіть 30 разів на секунду, тому ви практично цього не помічаєте. Втім, окремі люди скаржаться на деяке відчуття моргання картинки – саме з цим і пов'язане виникнення головного болю у невеликої кількості глядачів, які використовують 3D-окуляри.
Великою перевагою активної системи є те, що вона дає справжнє 1080p 3D зображення. Це означає, що, принаймні, у плані якості картинки дана системазначно перевершує пасивну 3D-технологію. Однак багато залежить від конкретної ситуації, і є багато причин для того, щоб полюбити пасивну 3D-систему.
Пасивна 3D-технологія
Найбільшою перевагою пасивної 3D-технології є те, що окуляри, необхідні для перегляду зображення в даній системі, є дуже дешевими в порівнянні з вартістю очок з активним затвором.
Втім, при домашньому використанні пасивна 3D-система має один великий недолік: роздільна здатність зображення становить половину від роздільної здатності картинки в активній 3D-технології. Причина цього полягає в тому, що зображення для обох очей повинні з'являтися на екрані одночасно. На поверхні рідкокристалічного екрану (плазмових панелей для пасивного 3D не існує) розміщений спеціальний фільтр, який по-різному поляризує кожен із рядків, що формують зображення. Таким чином, телевізор одночасно відображає дві картинки (для правого та лівого ока), що становлять 3D-зображення: до однієї з них відносяться парні рядки, до іншої – непарні. Цей процес називається «черезрядкова розгортка».
Кожна з двох лінз, що становлять пасивні 3D-окуляри, поляризована таким чином, щоб відповідати поляризації того чи іншого набору рядків на екрані. Таким чином, кожне око бачить лише те, що призначене саме йому. Мінусом цієї технології є те, що черезрядкова розгортка знижує роздільну здатність картинки: у пасивній 3D-технології кожне око бачить зображення з роздільною здатністю 1920 x 540 пікселів.
Таким чином, ви отримуєте повну роздільну здатність по горизонталі, проте лише половину – по вертикалі. Втім, на практиці це не становить такої вже великої проблеми. Більшість глядачів вважають, що пасивна 3D-технологія набагато зручніша для тривалого використання, і якщо навколо вас є багато любителів дивитися фільми та спортивні трансляції, ця система є найбільш практичною та доступною.
Як 3D-відео передається у телевізійних мережах?
Телевізійні мовники дуже обмежені в плані ємності, що є у них, тому передача повноцінного 3D-сигналу, що складається з двох окремих потоків, загалом, нереальна. Для того, щоб обійти цю проблему, мовники використовують метод, названий «пліч-о-пліч». Даний метод полягає в тому, щоб взяти пару з кадрів, призначених для правого та лівого ока, і розмістити їх на екрані пліч-о-пліч таким чином, щоб разом вони зайняли рівно стільки ж місця, скільки на екрані телевізора займає стандартне HD-зображення. Якщо телеглядач дивиться таку трансляцію на екрані звичайного 2D-телевізора, він бачить дві практично ідентичні картинки, здавлені з боків так, що все на них здається високим і тонким. У той же час 3D-телевізор розділяє цей «здвоєний» кадр на дві половинки та відображає їх згідно з принципами, властивими використаній у ньому системи 3D.
В результаті ми отримуємо 3D-зображення, яке технічно має HD-якість, проте ця якість значно нижча за якість Full HD 3D фільму, що відтворюється з Blu-ray диска. Проте отримані результати дуже хороші, і якість 3D-картинки можна вважати прийнятною.
Як працює 3D на дисках Blu-ray?
Набагато у кращому положенні виявляється 3D-відео, будучи записаним на диск Blu-ray. У цьому випадку ви можете отримати картинку як Full HD 3D з роздільною здатністю 1080p, але тільки у разі використання правильного обладнання: пасивні 3D-системи не можуть відображати 3D-відео у форматі Full HD, на це здатні лише активні системи.
Зі зростанням популярності 3D була розроблена нова система відеокомпресії, яка дозволяє значно економити обсяги пам'яті, що використовується. У результаті на стандартному диску можна розмістити більше кадрів, що вкрай необхідно для 3D. Це, у свою чергу, означає, що на такому диску можна зберігати у форматі Full HD обидва ряди кадрів – для правого та лівого ока, без того стиснення, яке ми бачимо під час трансляції сигналу 3D-телебачення. Запис 3D-відео, навіть із використанням нової системикомпресії все одно вимагає значного простору на диску, що в результаті призводить до відсутності на диску місця для запису додаткових матеріалів. Однак це не є такою вже великою проблемою, оскільки в коробку завжди можна покласти другий додатковий диск, записаний в HD-форматі. Відео, що складається з двох рядів кадрів (для правого та лівого ока), відображається на екрані вашого телевізора згідно з системою, в якій він працює.
3D-кінотеатри проти домашніх 3D-систем
Існує кілька конкуруючих між собою 3D-форматів, що використовуються у кінотеатрах. Кожен із кінотеатрів вільний вибирати систему на власний розсуд. Більшість кінотеатрів сьогодні використовує пасивні 3D-системи, і це означає, що їм не доводиться витрачати гроші на дорогі окуляри з активним затвором для кожного місця глядачів. У той же час перші кінотеатри IMAX 3D використовували активні 3D-окуляри, таким чином, ця система далеко не чужа кінотеатрам.
Для Dolby-кінотеатрів існує система, яка є пасивною за своїм характером, проте потребує більш дорогих окулярів. Перевага у використанні даної Dolby-системи полягає в тому, що для використання кінотеатру не доводиться проводити заміну екрану. Замість цього використовуються окуляри зі світлофільтрами, «заточеними» під певну довжину світлової хвилі, а також фільтр, що обертається, встановлений перед проектором, що дозволяють направляти картинки в потрібне око.
Однак, за великим рахунком, домінуючим 3D-форматом для кінотеатрів є система RealD, яка використовує фільтри, що поляризують, і недорогі окуляри. Кадри, призначені для лівого та правого ока, проектуються на екран через спеціальний поляризатор, встановлений перед об'єктивом кінопроектора. Система RealD передбачає окрему передачу кадрів для правого та лівого ока – вони передаються один за одним із частотою 144 рази на секунду, а окуляри з поляризованими лінзами перед очима глядачів призводять до того, що кожне око отримує в результаті призначене лише йому зображення.
Компанія Sonyпропонує полегшений варіант даної системи, в якому використовується 4К-проектор для одночасної передачі зображень для лівого та правого ока, при цьому для кожного з очей призначається картинка з роздільною здатністю 2К.
3D-технологія, яка не потребує спеціальних окулярів
У виробників телевізорів у всьому світі є одна спільна мета: створити таку систему, яка не вимагала б використання окулярів при перегляді 3D-відео, але при цьому створювала б глядачеві повний ефект тривимірності. Технічно це вже можливо, і телевізори, які використовують такі системи, вже протягом кількох років демонструються у рамках CES та інших телевізійних виставок.
Найбільшою проблемою 3D-систем, які не вимагають використання окулярів для перегляду відео, є проблема якості. Безумовно, ці системи здатні давати 3D-зображення, проте це далеко не та якість картинки, яку вам хотілося б бачити. Крім того, для повного занурення у перегляд такого відео вам доведеться дивитися на екран під певним кутом, і експерти, які досліджують якість роботи таких систем, після проведення випробувань скаржилися на легку косоокість.
Втім, у компанії Dolby переконані, що повноцінні 4K/3D-телевізори, які не вимагають перегляду очок, повинні почати з'являтися на ринку в 2015 році. Технологія Dolby, розроблена у співпраці з Philips, заснована на застосуванні дисплеїв з підвищеною роздільною здатністю, які використовуються для відображення відео у форматі 1080p/3D. Для демонстрації технології на виставці CES 2014 використовувався 8K-телевізор виробництва Sharp. У компанії Dolby стверджують, що в нової технологіїзведені до мінімуму всі проблеми колишніх систем «3D без окулярів», включаючи необхідність сидіти перед екраном у певній точці.
3D-системи на основі шоломів-масок
Однією із сфер, у якій 3D-відео має величезний потенціал, є використання 3D-дисплеїв, які можна носити на обличчі подібно до окулярів або шолома. Як приклади можна назвати такі пристрої, як Oculus Rift та Project Morpheus, які є 3D-сумісними масками-шоломами і можуть бути використані як пристрої віртуальної реальності.
Крім закладеного в ці пристрої ігрового потенціалу, через наявність в них окремих екранів для кожного з очей, можна припустити їх використання як пристрої, що дають вражаючий 3D-ефект. Можливо, спочатку глядачам буде трохи некомфортно носити на обличчі таку маску, і знадобиться деякий час для звикання до неї, проте дані пристрої несуть у собі неймовірний потенціал для реалістичного 3D-відео.
Чи є майбутнє 3D-телебачення?
Сьогодні доповнити телевізор 3D-функцією щодо недорого. Для активних 3D-систем вартість такого удосконалення не перевищує вартості активних балів. Це означає, що практично всі телевізори, що випускаються сьогодні, мають вбудовану опцію 3D. Втім, це не скасовує використання маркування 3D для підвищення продажів.
Оскільки Голлівуд продовжує знімати фільми у 3D, цей формат, безперечно, має своє місце у будинках глядачів. Запит на нові блокбастери, зняті та записані в 3D, існує, хоч він і не такий великий, як того хотілося б Голлівуду.
Можливо, одного чудового дня на зміну 3D прийде щось набагато краще – наприклад, голографічне кіно. Однак, зважаючи на все, цей день настане ще не скоро.
3D кінотеатри за останнім часомрозплодилися в великих кількостях. Не сильно останнім часом від них відстають у поширеності та 3d-телевізори. Однак, що саме стоїть за маркетинговим “3D” у кожному разі не завжди зрозуміло та очевидно.
Варто відзначити, що правильніше було б назвати це "стерео"-кіно, але термін "стерео" вже давно і міцно (просто, мабуть, по праву першості) закріпився за звуком (у цьому плані показово, наприклад, назва журналу "Стерео та відео" ”). Тому маркетологам довелося використати термін "3D", який асоціюється з об'ємним зображенням у тому чи іншому сенсі. У даному випадкурозуміється сприйняття мозком обсягу рахунок подачі кожному з очей зображення, трохи відрізняється від зображення іншого ока, аналогічно тому, як відрізняються одержувані очима зображення у житті.
Теорія
Отже, щоб створити відчуття об'єму, треба передати кожному з очей свою картинку.Це можна зробити такими способами:
Практика
Тепер перейдемо до практики, тобто до того, які з цих технологій зараз де використовуються.Кіно виглядає у кінотеатрах, а кінотеатри бувають громадські та домашні. Їх доцільність застосування різних технологій зі зрозумілих причин різна.
Технології громадських кінотеатрів
На даний момент частіше зустрічаються дві: IMAX 3d та RealD 3d. Обидві використовують пасивні окуляри з поляриками. Крім них також відомі технології Xpan 3D і Dolby 3D, але вони менш поширені.IMAX 3D
В аймаксі використовується лінійна поляризація в окулярах, а зображення проектується двома проекторами на один екран. Отримуване зображення на мій досвід виходить дуже яскравим, насиченим, окуляри майже не затемнюють зображення, є тільки одне але: іноді видно так звані перехресні перешкоди (crosstalk), тобто, оку видно таке напівпрозоре зображення, яке призначене для іншого ока. На мій смак дуже неприємний ефект.
RealD 3D
Для RealD 3D поляризація використовується кругова, але окуляри при цьому темніші, та ще й показується фільм за допомогою одного проектора, який 144 рази на секунду показує кадри то для лівого, то для правого ока, а перед лінзою проектора стоїть синхронізований фільтр, який дає відповідну поляризацію світла. У цьому сенсі тут якийсь мікс із першого та другого типу технологій, поділ картинок за часом перенесений з окулярів (які пасивні і, відповідно, дешеві, що критично для громадських кінотеатрів) у додатковий фільтр перед проектором. Це фільтр, до речі, ще сильніше знижує яскравість, тому RealD-технологія дуже темна. за власним досвідомще можу сказати, що є якісь проблеми з квітами, за ідеєю їх бути не повинно, а вони є. Мало того, що вони неяскраві, так ще й чомусь зменшується кількість відтінків кольору, що сприймаються. Крім того, я ще чомусь розрізняю набагато менше деталей у RealD-окулярах, ніж без них.
Xpand 3D
Це єдиний представник технології першого типу – активні окуляри, синхронізовані із сигналом від проектора. У кінотеатрах не зустрічав, але не виключено, що десь у нас вона використовується, якщо хтось знає де, скажіть, цікаво спробувати.
Dolby 3D
Представник технології типу 2б класифікації з першої частини статті. Кажуть, окуляри для цієї технології дорогі, тому їх роблять досить тяжкими, щоб зменшити ймовірність крадіжки. Знову ж таки не зустрічав, але хотів би спробувати, навіть більше, ніж Xpan 3D.
Домашні кінотеатри
Хоча в принципі домашній кінотеатр може також бути заснований на проекторі, але зустрічається це відносно рідко, тому говоритимемо виключно про телевізори. Більше того, про їхній на даний момент поширений тип - про РК-телевізори. Домашнім кінотеатром також може виступати комп'ютер з монітором, але майже всі сучасні монітори теж РК і там можуть використовуватися ті ж технології.В основному зустрічаються дві технології, які є яскравими представниками першого та другого типів.
Затворна технологія
Більшість виробників (наприклад, Samsung, Sony) оснащують телевізори 3д-технологією затвора, що вимагає активних окулярів. У зв'язку з обмеженнями ЖК (ну не вміють рідкі кристали перемикатися між станами досить швидко) на кожен показуваний кадр фільму припадає по чотири кадри, що показуються: кадр під одне око, темний кадр, кадр під друге око і ще один темний кадр. Темний кадр необхідний, бо викрасти РК-піксель у чорний колір швидше, ніж перегнати його в інший проміжний стан. Відповідно, фактично до ока доходить 25% від 2d-яскравості телевізора. Плюс ще окуляри фільтрують. Так що яскравість картинки – це недолік цієї технології номер разів.
Недолік номер 2 я вже згадував: окуляри мерехтять. Причому мерехтять із частотою не найвищою, наприклад, 60 Гц. Хто сидів на старих ЕПТ моніторах, то зрозуміє і здригнеться. Причому, якщо це мерехтіння на самому фільмі не дуже помітно (дивилися ж ми телевізори на 50Гц), то мерехтіння відфільтрованого окулярами зовнішнього джерела світла вже виглядає зовсім неприємно. Плюс ще може бути додатковий погіршуючий фактор, що полягає в тому, що частоти мерехтіння окулярів можуть бути близькі до частот мерехтіння самого джерела, але не збігатися по фазі.
Інші мінуси активних окулярів: важкі, дорогі, несумісні - кожен виробника має свій протокол синхронізації з телевізором.
Заради справедливості треба сказати, що швидше за все ця технологія розвиватиметься і, можливо, вже розвинулася. Наприклад, можна підняти частоти і тоді проблема з мерехтінням стане не такою вираженою.
Поляризаційна технологія
Зовсім все по-іншому з телевізорами, що використовують пасивну поляризаційну технологію (такі телевізори виробляє, наприклад, LG).
Суть технології в наступному: кожен рядок телевізора має відмінний від сусідніх фільтр, рахунок чого всі парні рядки мають кругову поляризацію в один бік, а непарні - в іншу. Якщо дивитися 3d на такому телевізорі без окулярів, то буде видно «гребінка», тобто розбіжність парних і непарних рядків. Окуляри просто фільтрують відповідну поляризацію для кожного ока. Вони легкі, дешеві та без батарейок. Не мерехтять. Крім того, вони взаємозамінні з окулярами RealD (і аналогічними окулярами інших виробників), так що можна потягнути з кіно окуляри і дивитися в них вдома ТБ, або, що краще, взяти свої окуляри від телевізора в кіно.
Це все були плюси. Теоретично мінуси технології наступні: 1080p показується для кожного ока за допомогою 540 рядків. Правда, подвоюється частота кадрів і на одному і тому ж рядку для одного ока показується то парний, то непарний рядок контенту. Крім того, з технологічних причин тіньова маска між рядками на такому телевізорі трохи ширша, ніж зазвичай (бо треба ж десь переходити від одного фільтра до іншого).
На практиці з'ясовується таке: оскільки контент по вертикальній координаті для сусідніх рядків майже ідентичний, то після процесу формування в мозку об'ємної картини відсутність половини рядків нівелюється і чіткість картинки, що сприймається, виходить лише трохи нижче, ніж у 2d-варіанті.
Тіньова маска більше звичайної з практичної точки зору на настільки незначну величину, що і згадувати про це не варто.
Інші технології
По-перше, є відомості про те, що існують телевізори, які не вимагають очок для перегляду контенту. Зважаючи на все тут використовується технологія, аналогічна тій, яка дозволяє створювати листівки з відчуттям об'єму, тобто зображення ділиться вертикально на смужки, перед якими стоїть призма, що направляє світло від однієї смужки в одне око, а від сусідньої - в інше. Очевидно, що в цьому випадку діапазон місць, з яких буде спостерігати обсяг, досить обмежений. Однак це не суттєве обмеження для маленьких екранів і така технологія використана в одному з телефонів LG та у кишеньковій ігровій приставці від Nintendo.
По-друге, можна зробити два маленькі екрани і повісити їх безпосередньо перед очима, вийде шолом (або окуляри) віртуальної реальності. Удвох у такий спосіб кіно теж не подивишся.
По-третє, у мене з'явилася думка про те, що можливо можна адаптувати технологію, аналогічну Dolby 3D для телевізора, тобто зробити для пікселя 6 субпікселів з різними спектрами, що не перетинаються. Швидше за все, це буде дорого в плані виробництва як ТБ, так і окулярів, але раптом хтось уже зробив чи зробить?
Монітори з підтримкою технології відтворення 3D з'явилися відносно недавно, проте вони вже встигли здобути велику популярність. Лише кілька років тому подивитися фільм у 3D можна було тільки в кінотеатрі, та й то не в кожному, тепер же будь-хто може придбати 3D телевізор або монітор і насолоджуватися якісним стереозображенням у себе вдома. Однак, незважаючи на широку поширеність цієї технології, далеко не всі споживачі мають уявлення про те, як працює 3D-монітор і чим відрізняються між собою різні 3D-монітори. Тому пропонуємо вам розглянути детальніше, що ж є 3D-технологія і які бувають її види.
Принцип роботи 3D
Коли ми дивимося на якийсь тривимірний об'єкт, кожне з очей бачить цей предмет під своїм кутом. Потім наш мозок поєднує два зображення, отримані від кожного з очей, в одне ціле і в результаті ми сприймаємо не лише колір та форму предмета, але також його глибину та віддаленість.
Але ж картинка на моніторі завжди залишається плоскою, як зробити так, щоб мозок сприймав її, як тривимірну? Для цього використовується технологія, принцип роботи якої полягає в тому, що кожне з очей бачить на моніторі своє зображення, що трохи відрізняється, від того, що бачить інше око. Завдяки цьому зображення на 3D-моніторах здається нам об'ємним, хоча насправді воно таким не є.
На сьогоднішній день популярністю користуються три різновиди технології передачі 3D-відео. Усі вони схожі за принципом своєї роботи, проте технічна реалізація 3D у них відбувається дещо по-різному.
Технологія анагліф
Найбільш простий варіант досягнення ефекту тривимірного зображення на моніторі полягає у використанні двох однакових кадрів, пропущених через світлофільтри різного кольору. Для того, щоб дивитися такий фільм або зображення, потрібні спеціальні окуляри з лінзами-світлофільтрами. Завдяки тому, що кожна з цих лінз поглинатиме ту частину зображення, яка призначена для іншого ока, в цілому картинка на екрані сприйматиметься об'ємною.
Головною перевагою технології анагліф є його висока доступність- Для перегляду потрібен лише фільм у форматі анагліф та окуляри зі світлофільтрами, які коштують відносно недорого. Однак дана технологіямає й суттєві недоліки. Якість передачі кольорів і відтінків в анагліфі залишає бажати кращого, а після перегляду може відчуватися дискомфорт.
Поляризаційна технологія
Другий спосіб реалізації 3D-відео можливий завдяки ефекту поляризації світла. На поляризаційний монітор надходять два зображення, які поляризовані між собою. При перегляді такого 3D через поляризаційні окуляри, Кожна лінза яких приймає світло лише відповідної поляризації, створюється ефект тривимірного зображення. Відмінною особливістю поляризаційних окулярів є висока якість передачі кольору, особливо в порівнянні з анагліфом, а також хороша яскравість і контрастність.
Оскільки ця технологія все ще розвивається, у продажу можна знайти не так багато якісних моніторів з підтримкою поляризаційного 3D. До того ж для перегляду фільму через поляризаційні окуляри бажано перебувати на деякій відстані від екрану, оскільки поблизу зображення здаватиметься не таким чітким.
Затворна технологія
Монітори з використанням технології затвора є найбільш поширеним варіантом 3D-моніторів на сьогоднішній день. Тривимірне зображення в них формується за наступним принципом: на екран монітора з високою частотою виводяться кадри по черзі для кожного ока, а затворне скло 3D-окулярів поперемінно закривається, дозволяючи оку бачити тільки ту картинку, яка призначена для нього. Як правило, такі окуляри йдуть у комплекті з 3D-монітором, так як для якісного відображення 3D-відео вони повинні бути синхронізовані з ним. Для синхронізації окулярів із монітором використовується інфрачервоний порт, радіопередавач або Bluetooth.
Технологія затвора дозволяє дивитися фільми, і грати в 3D-ігри, при цьому ні відстань від екрану, ні кут, під яким ви дивитеся, не мають принципового значення. Однак при тривалому перегляді 3D через окуляри затвора може спостерігатися підвищена стомлюваність очей. Ще один недолік даної технології – недостатньо висока яскравість зображення порівняно з поляризаційною технологією. Втім, до останнього згодом можна звикнути. У будь-якому випадку, технологія затвора на даний момент залишається найдоступнішим і зручним варіантом 3D для середнього користувача.
Крім перерахованих вище технологій передачі тривимірного зображення, існує ще одна, що дозволяє дивитися 3D-відео без окулярів. Однак вона все ще перебуває в стадії розробки і не набула широкого поширення.
Також наша компанія надаємо послуги з обслуговування комп'ютерів. Майстри нашої компанії оточать увагою ваше обладнання, що воно завжди було в працездатному стані і не створювало занепокоєнь.
А у разі виходу з ладу ноутбука, наша компанія надаємо послугу з ремонту ноутбуків у Москві вдома.
Залишились питання? - Ми БЕЗКОШТОВНО відповімо на них у
Пристрої, за допомогою яких створюється ефект об'ємності, при перегляді стереоскопічних 3D-фільмів, мають у своїй основі принцип бінокулярності людського зору, тобто очі розташовані один від одного на певній відстані і «показують» при цьому різні зображення людині.
Принцип 3D-зображення поставив перед розробниками питання: як трансформувати тривимірне відео?. Найкращим виходом і вирішенням цієї проблеми є 3D-окуляри. Вони з'явилися багато років тому. Їхнім творцем прийнято вважати американського вченого, що спеціалізується в галузі комп'ютерної графіки та інформатики – це Айвен Сазерленд. Їм було створено програму «Sketchpad», яка дозволила створювати примітивні об'єкти із 3D-графіки. Їм були розроблені і тривимірні окуляри.
Перші розробки мали громіздкі форми, займаючи багато місця. Але саме вони є найціннішим відкриттям Сазерленда, яке важко переоцінити. Саме відкриття Сазерленда зробило реальністю плоди фантазій письменників-фантастів. У той же час варто відзначити, що затворний метод був відомий ще з 1858-го року (зображення демонструвалися поперемінно для кожного ока).
Псевдо-об'ємне відео, а точніше інформація (двовимірне зображення), що передається глядачеві, збирається окремо та паралельно один з одним. Людський мозок обробляє «картинки», що надходять, формуючи стереоскопічне тривимірне зображення. Саме така схема є основою створення формату 3D (відео, фотографій). Цей метод став наступним щаблем розвитку для кінематографа. Кінематограф отримав можливість занурювати глядача в реальність, що відбувається на екрані, роблячи його безпосереднім учасником фільму.
Для зйомок 3D-фільмів використовують дві синхронізовані камери, розташовані на певній відстані один від одного. А для технології IMAX 3D потрібна одна камера із двома об'єктивами, вони розташовані під різними кутами. У результаті, кожному за очі людини знімають схожі картини. Згодом їх збирають докупи, саме вони утворюють тривимірне зображення. А прогрес розвитку комп'ютерної техніки дав можливість режисерам створювати об'ємні 3D фільми без використання камер. Один з яскравих прикладів- Фільм «Аватар» Д.Кемерона. У ньому чудовий світ планети Пандора – вигадка.
Стереокінематограф розвивався, змінювалися методи показу та виробництва об'ємного кіно. У п'ятдесятих роках ХХ століття в Америці величезною популярністю користувався анагліфічний метод – глядачі дивилися фільм, надягаючи окуляри з блакитними та червоними світлофільтрами. Це всім відомі картонні окуляри, які поширені у всьому світі та в Росії.
Зображення, закодовані за цим принципом, мають різну колірну гамму (вони просто, підфарбовані відтінками). 3D-окуляри з вставленими спеціальними світлофільтрами є помічниками нашим очам дивитися призначену йому частину. А ось без окулярів картинка розпливається. Недолік цього безпосередньо пов'язані з квітами, конкретніше – це неповна передача квітів.
А ось окуляри створюють так звані пасивні 3D-зображення (за принципом Film Patterned Retarder), вони не вимагають акумуляторів, та й за собівартістю набагато дешевше. Затворний (екліпсний) метод пов'язаний з іншою особливістю зору людини - інерцією (зорова реакція людини, що рухається об'єкта, вона трохи запізнюється). Сучасна технологія XpanD, яка найчастіше застосовується у кінотеатрах, а ось технології nVidia 3D Vision – удома. Вони ґрунтуються на цих особливостях.
У результаті зображення демонструються для кожного ока поперемінно, а скла на окулярах затемнені. Цей метод відомий ще з 1858 року, але його недоліки досі ще вдалося виправити. Одним із мінусів даного методу є сильна стомлюваність очей. Це нагадує часте моргання очима, спробуйте поморгати протягом деякого часу, втомлюєтеся? Так, до того ж, окуляри чинять тиск на перенісся, плюс об'єкти, що швидко рухаються, на телевізорі трошки розмиваються.
З початку нового тисячоліття поняття 3D міцно увійшло в наше повсякденне життя. Насамперед, ми пов'язуємо його з кіномистецтвом, фотографією чи мультиплікацією. Але навряд чи зараз знайдеться людина, яка хоча б раз у житті не чула про таку новинку, як 3D-друк.
Що ж це таке і які нові можливості у творчості, науці, техніці та повсякденному життінесуть нам технології тривимірного друку, ми спробуємо розібратися в статті, наведеній нижче.
Але спершу трохи історії. Хоч і багато почали говорити про 3D друку лише останні кілька років, насправді ця технологія існує вже досить давно. У 1984 році компанія Charles Hull розробила технологію тривимірного друку для відтворення об'єктів з використанням цифрових даних, а двома роками пізніше дала назву та запатентувала техніку стереолітографії.
Тоді ж ця компанія розробила та створила перший промисловий 3D принтер. Згодом естафету прийняла компанія 3D Systems, яка розробила в 1988 модель принтера для 3Д друку в домашніх умовах SLA - 250.
У тому ж році компанією Scott Grump було винайдено моделювання плавленими осадами. Після кількох років відносного затишшя, в 1991 році компанія Helisys розробляє і випускає на ринок технологію для виробництва багатошарових об'єктів, а через рік, в 1992, у компанії DTM виходить у світ перша система селективного лазерного спаювання.
Потім, в 1993 році засновується компанія Solidscape, яка і починає вже серійного виробництвапринтерів на струменевій основі, які здатні виробляти невеликі деталі з ідеальною поверхнею, причому за відносно невеликих витрат.
Тоді ж Массачусетський університет патентує технологію тривимірного друку, подібну струминної технологіїзвичайні 2D принтери. Але, мабуть, пік розвитку та популярності 3D друку все ж таки припав на новий, 21 століття.
У 2005 році з'явився перший, здатний друкувати в кольорі, це дітище компанії Z Corp під назвою Spectrum Z510, а буквально через два роки з'явився перший принтер, здатний відтворювати 50% власних комплектуючих.
В даний час коло можливостей та сфер застосування 3Д друку постійно зростає. Цим технологіям виявилося підвладно все – від кровоносних судин до коралових рифів та меблів. Втім, про сфери застосування цих технологій ми поговоримо трохи згодом.
Отже, що таке друк на 3d принтері?
Коротко - це побудова реального об'єкта за зразком 3D моделі, створеного на комп'ютері. Потім тривимірна цифрова модель зберігається у форматі STL-файлу, після чого 3D принтер, на який виводиться файл для друку, формує реальний виріб.
Сам процес друку – це ряд циклів, пов'язаних зі створенням тривимірних моделей, нанесенням на робочий стіл (елеватор) принтера шару витратних матеріалів, переміщенням робочого столу вниз на рівень готового шару і видаленням з поверхні столу відходів.
Цикли безперервно йдуть один за одним: на перший шар матеріалу наноситься наступний, елеватор знову опускається і так доти, доки на робочому столі не виявиться готовий виріб.
Як працює 3D-принтер?
Застосування тривимірного друку – це серйозна альтернатива традиційним методампрототипування та дрібносерійного виробництва. Тривимірний, або 3д-принтер, на відміну від звичайного, який виводить двовимірні малюнки, фотографії тощо на папір, дає можливість виводити об'ємну інформацію, тобто створювати тривимірні фізичні об'єкти.
На даний момент обладнання даного класу може працювати з фотополімерними смолами, різними видамипластикової нитки, керамічним порошком та металоґліною.
Що таке 3d-принтер?
В основу принципу роботи 3d принтера закладено принцип поступового (пошарового) створення твердої моделі, яка ніби «вирощується» з певного матеріалу, про який буде сказано трохи згодом. Переваги 3D друку перед звичними, ручними способами побудови моделей – висока швидкість, простота та відносно невелика вартість.
Наприклад, для створення або будь-якої деталі вручну може знадобитися багато часу - від декількох днів до місяців. Адже сюди входить не лише сам процес виготовлення, а й попередні роботи – креслення та схеми майбутнього виробу, які все одно не дають повного бачення остаточного результату.
Через війну істотно зростають Витрати розробку, збільшується термін від розробки виробу до його серійного виробництва.
3D технології ж дозволяють повністю виключити ручну працю і необхідність робити креслення та розрахунки на папері - адже програма дозволяє побачити модель у всіх ракурсах вже на екрані, і усунути виявлені недоліки не в процесі створення, як це буває при ручне виготовлення, а безпосередньо при розробці та створити модель за кілька годин.
При цьому можливість помилок, властивих ручній роботі, практично виключається.
Що таке 3d принтер: відео
Існують різні технології тривимірного друку. Різниця між ними полягає у способі накладання шарів виробу. Розглянемо основні їх.
Найбільш поширеними є SLS (селективне лазерне сплетення), НРМ (накладення шарів розплавлених матеріалів) та SLA (стереолітіографія).
Найбільш широке поширеннязавдяки високій швидкості побудови об'єктів отримала технологія стереолітографії або SLA.
Технологія SLA
Технологія працює так: лазерний промінь прямує на фотополімер, після чого матеріал твердне.
Як фотополімер використовується напівпрозорий матеріал, який деформується під дією атмосферної вологи.
Після затвердіння він легко піддається склеюванню, механічній обробці та фарбуванню. Робочий стіл (елеватор) знаходиться у ємності з фотополімером. Після проходження через полімер лазерного променя та затвердіння шару робоча поверхня столу зміщується вниз.
Технологія SLS
Спікання порошкових реагентів під дією лазерного променя - воно ж SLS - єдина технологія 3D друку, яка застосовується при виготовленні форм як для металевого, так і пластмасового лиття.
Пластмасові моделі мають відмінні механічні якості, завдяки яким вони можуть використовуватися для виготовлення повнофункціональних виробів. У технології SLS використовуються матеріали, близькі за властивостями до марок кінцевого продукту: кераміка, порошковий пластик, метал.
Пристрій 3d принтера виглядає так: порошкові речовини наносяться на поверхню елеватора і спікаються під дією лазерного променя в твердий шар, що відповідає параметрам моделі та визначає її форму.
Технологія DLP
Технологія DLP – новачок на ринку тривимірного друку. Стереолітографічні друкарські апарати сьогодні позиціонуються як основна альтернатива FDM обладнання. Принтери цього типу використовують технологію цифрової обробки світлом. Багато хто запитує, чим друкує 3d принтер даного зразка?
Замість пластикової нитки та нагріваючої головки для створення тривимірних фігур використовуються фотополімерні смоли та DLP-проектор.
Нижче ви можете побачити, як працює 3d принтер відео:
Вперше почувши про DLP 3d принтер, що це таке – цілком слушне питання. Незважаючи на хитромудру назву, пристрій майже не відрізняється від інших настільних друкарських апаратів. До речі, його розробники, в особі компанії
QSQM Technology Corporation вже запустили в серію перші зразки високотехнологічного обладнання. Виглядає воно так:
Технологія EBM
Варто відзначити, технології SLS / DMLS - далеко не єдині в області. В даний час для створення металевих тривимірних об'єктів широко використовується електронно-променева плавка. Лабораторні дослідженняпоказали, що використання металевого дроту для пошарового наплавлення при виготовленні високоточних деталей є малоефективним, тому інженери розробили спеціальний матеріал- Металогліну.
Металева глина, що використовується як чорнило під час електронно-променевої плавки, виготовляється з суміші органічного клею, металевої стружки і певної кількості води. Для того щоб перетворити чорнило на твердий об'єкт, його потрібно нагріти до температури, при якій клей і вода вигорять, а стружка сплавиться між собою моноліт.
EBM 3d принтер: як працює
Примітно, що даний принциптакож використовується під час роботи з SLS принтерами. Але на відміну від них, EBM-апарати генерують для плавки металоліни направлені електронні імпульси замість лазерного променя. Потрібно сказати, що даний методзабезпечує високу якість друку та відмінне промальовування дрібних деталей.
На сьогоднішній день продаються тільки промислові принтери, які використовують технологію EBM. Ось як виглядає один із них:
На відео, наведеному нижче, наочно продемонстровані можливості 3d принтера, пристосованого для електронно-променевої плавки:
Технологія НРМ (FDM) HPM
Дає можливість створювати не лише моделі, а й кінцеві деталі зі стандартних, конструкційних та високоефективних термопластиків. Це єдина технологія, що використовує термопластики виробничого класу, що забезпечують механічну, термічну і хімічну міцність деталей, що не має аналогів.
Друк за технологією НРМ вигідно відрізняється чистотою, простотою використання та придатністю для застосування в офісі. Деталі з термопластику стійкі до високим температурам, механічних навантажень, різних хімічних реагентів, вологого або сухого середовища.
Розчинні допоміжні матеріали дозволяють створювати складні багаторівневі форми, порожнини та отвори, які було б проблематично отримати звичайними методами. 3D-принтери, що діють за технологією НРМ, створюють деталі шар за шаром, розігріваючи матеріал до напіврідкого стану та видавлюючи його відповідно до створених на комп'ютері шляхів.
Для друку за технологією НРМ використовується два різні матеріали - з одного (основного) складатиметься готова деталь, та допоміжного, який використовується для підтримки. Нитки обох матеріалів подаються з відсіків 3D-принтера в друкувальну головку, яка пересувається залежно від зміни координат X і Y, і наплавляє матеріал, створюючи поточний шар, доки основа не переміститься вниз і не почнеться наступний шар.
Коли 3D-принтер завершить створення деталі, залишається відокремити допоміжний матеріал механічно, або розчинити його миючим засобом, після чого виріб готовий до використання.
Цікаво, що в наші дні популярністю користуються не тільки автоматичні настільні принтери HPM, але й пристосування для ручного друку. Причому правильно було б назвати їх не друкованими пристроями, а ручками для малювання тривимірних об'єктів.
Ручки зроблені за тією самою схемою, що й принтери, що використовують технологію пошарового наплавлення. Пластикова нитка подається в ручку, де плавиться до потрібної консистенції і відразу видавлюється через мініатюрне сопло! При належній вправності виходять такі оригінальні декоративні фігурки:
Ну і звичайно, так само, як і технології, відрізняються один від одного і самі принтери. Якщо у вас принтер, який працює за SLA, то технологію SLS на ньому застосувати буде неможливо, тобто кожен принтер створений лише під певну технологію друку.
Кольоровий 3D-друк
Ця технологія єдина у своєму роді, яка дозволяє отримувати об'єкти у всьому доступному діапазоні відтінків. Примітно, що фарбування виробів відбувається безпосередньо під час виготовлення. З її допомогою виходять фотореалістичні об'єкти. Це викликає непідробний інтерес до неї з боку дизайнерів.
Найчастіше як вихідний матеріал застосовують порошок, створений на основі гіпсу. Щітки та ролики формують не дуже товстий шар розхідника. Далі за допомогою рухомої головки на необхідні ділянки наносяться мікрокраплі клеєподібної речовини (перед цим її фарбують у потрібний колір). Воно нагадує за своїм складом ціанокрилат. Пошарово створюється готовий різнокольоровий об'єкт. Фінальна обробка виробу ціаноакрилатом забезпечує йому блиск та жорсткість.
Промислові та настільні кольорові 3D-принтери
Сучасний ринок пропонує різні кольорові 3D-принтери. З їхньою допомогою створюються різнокольорові об'єкти в домашніх умовах. Більшість агрегатів призначені для професійного використання.
Професійний кольоровий друк на 3D-принтері здійснюється за допомогою:
1. Лінійки Zрrintеr від відомої торгової марки 3D Sуstems. Ці пристрої можуть створювати габаритні кольорові об'єкти. Забезпечуються 5-ма картриджами та системою автоматичного завантаження порошку. Техніка практично на 100% автоматизована, тому налаштування або контроль процесу друку не є обов'язковим. Важать моделі близько 340 кілограмів. Вартість в межах 90-130 тисяч доларів.
2. Повнокольоровий 3D-принтер Мсor Iris. Різнокольорові вироби створюються шляхом склеювання окремих паперових клаптиків. Цей агрегат від Мсоr Тесhnologies Ltd створює об'ємні фотореалістичні моделі з непоганими показниками міцності. Може генерувати до мільйона кольорів. Коштує 15 тисяч доларів.
Настільні моделі для домашнього використання:
1. Кольоровий 3D-принтер 3D Touch. Цей агрегат працює за технологією FDМ. Модель може постачатися однією, двома або навіть трьома екструзійними головками. Працює з АВS або РLА-пластиком. Важить не мало не мало 38 кілограм. Вартість – близько 4 тисяч доларів.
2. 3D-принтер триколірний ВFB 3000 RANTHER – перший кольоровий принтер, який був випущений на ринок. Сьогодні його вартість становить близько 2,5 тисячі доларів. Як робочий матеріал застосовується стандартна пластикова нитка. Для роботи знадобиться нитка трьох кольорів.
3. Одна з найдешевших моделей – РroDеsk3D. Для створення виробів використовується система із п'яти картриджів. Можлива робота з РLA чи АВS-пластиком. Принтер має систему автоматичного налаштування. Коштує лише 2 тисячі доларів. На жаль, не може похвалитися високими показникамидозволу друку.
Області застосування 3D друку
3D друк відкрив великі можливості для експериментів у таких сферах як архітектура, будівництво, медицина, освіта, моделювання одягу, дрібносерійне виробництво, ювелірна справа, і навіть у харчовій промисловості.
В архітектурі, наприклад, 3D друк дозволяє створювати об'ємні макети будівель або навіть цілих мікрорайонів з усією інфраструктурою - скверами, парками, дорогами та вуличним освітленням.
Завдяки дешевому гіпсовому композиту, що використовується при цьому, забезпечується низька собівартість готових моделей. А понад 390 тисяч відтінків CMYK дозволяють у кольорі втілити будь-яку, навіть найсміливішу фантазію архітектора.
3d принтер: застосування в галузі будівництва
У будівництві є всі підстави припускати, що в майбутньому набагато прискориться і спроститься процес зведення будівель. Каліфорнійськими інженерами створено систему 3D друку для великогабаритних об'єктів. Вона працює за принципом будівельного крана, що зводить стіни із шарів бетону.
Такий принтер може звести двоповерховий будинок лише протягом 20 годин.
Після чого робітникам залишиться лише провести оздоблювальні роботи. 3D House Поступово завойовують міцні позиції 3D принтери та у дрібносерійному виробництві.
В основному ці технології використовуються для виробництва ексклюзивних виробів, таких як предмети мистецтва, фігурки персонажів для рольових ігор, прототипів моделей майбутніх товарів чи будь-яких конструктивних деталей.
У медицині завдяки технологіям тривимірного друку лікарі отримали можливість відтворювати копії людського скелета, що дозволяє точніше відпрацювати прийоми, що підвищують гарантії успішного проведення операцій.
Все більше застосування знаходять 3D принтери в області протезування в стоматології, так як ці технології дозволяють набагато швидше отримати протези, ніж при традиційному виготовленні.
Нещодавно німецькими вченими була розроблена технологія отримання людської шкіри. При її виготовленні використовується гель, отриманий із клітин донора. А в 2011 році вченим вдалося відтворити живу людську нирку.
Як бачимо, можливості, які відкриває 3D друк практично у всіх сферах діяльності людини, справді безмежні.
Принтери, що створюють кулінарні шедеври, що відтворюють протези та органи людини, іграшки та наочні посібники, одяг та взуття – вже не плід уяви письменників – фантастів, а реалії сучасного життя.
А які ще горизонти відкриються перед людством у найближчі роки, напевно, це може бути обмежене лише фантазією самої людини.