Стереоскопические технологии

Как создаётся

Все технологии создания 3D-видео сводятся к одному принципу: видео снимается с двух положений, расстояние между которыми равно среднестатистическому расстоянию между центрами глаз (60 - 70 мм).  Как правило, снимают либо двумя камерами закреплёнными на специальном штативе (рис.1), либо на специальную 3D-видеокамеру с двумя объективами. 

Рис.1.  Штатив для стереокамеры

В случае создания анимационного фильма, сразу делается двойной рендеринг сцены — с двух камер, соответствующих глазам зрителя.

Также существуют технологии получения объемного изображения путем искажения кадров исходного видео с целью получения 2х кадров, соответствующих правой и левой камерам.

За счёт чего видим
За целый век развития стереокинематографа мы получили несколько технологий, которые позволяют нам смотреть видео в формате 3D.
Следует отметить, что стереоскопические технологии - то, благодаря чему мы можем видеть на экране действительно объёмное изображение, очень часто подменяется понятием 3D-технологии, под которыми изначально подразумевалась вся компьютерная графика, с помощью которой создаются анимационные фильмы и спецэффекты.
По сложившейся в разговорной речи традиции, в дальнейшем будем понимать под 3D-видео как раз стереоскопическое видео.
В настоящее время в мире развивается несколько стереоскопических технологий, каждая из которых имеет свои плюсы и минусы. Однако в каждой из них, как и в технологии создания 3D- видео, заложен основополагающий метод- изображение разносится отдельно для каждого глаза.

Анаглиф технология 

Рис.2. Принцип действия анаглифического изображения

На экран для просмотра проецируется два изображения, наложенных друг на друга: одно в красных тонах, другое – в синих. Очки так же должны иметь стекло соответствующих цветов. При этом синяя полупара видна только через синее стекло, а красная видна только через красное.
Существуют и другие виды полупар:
red-cyan / красный - голубой
green-magenta / зелёный - пурпурный
yellow-blue / жёлтый - синий

Преимущества технологии: низкая себестоимость, простота использования - не требуется специального монитора или проектора.
Недостатки: часто возникают искажения в отображении цветов, быстрая утомляемость глаз, рассинхронизация кадров, для демонстрации видео необходимо 2 проектора.
Стереотехнология анаглиф (цветового разделения) активно применяется в 3D фотографии, для демонстрации короткометражек на выставках и т.п. В кино практически не используется и сменяется более современными.

Технология Infitec (коммерческое название Dolby 3D)

Технология является эволюцией технологии анаглифов.
Основана на  цветовом разделении внутри спектра цветов (цветовых волн) (Infitec- произошло от слов «Interference filter technology»— технологии, связанные с использованием эффекта интерференции). Для левого и правого глаза используют разные цвета (как и в анаглифической технологии), но в данной 3D технологии разделение происходит не на два цвета, а на отдельные полоски внутри спектра этих цветов, что позволяет намного улучшить качество стереоизображения.
В данной стереотехнологии также применяются очки со светофильтрами, и их строение непростое, потому как они разделяют целый спектр цветов. Очки эти имеют относительно высокую стоимость, что и является одним из главных недостатков технологии.
 
Однако в сравнении с поляризационной технологией (о которой речь пойдёт ниже) данный метод позволяет сэкономить на стоимости экрана (не требуется посеребрённый или алюминированный экран) вот почему технология нашла своё широкое применение в 3D кинотеатрах.

Поляризационная технология

Основана на поляризационном разделении световых волн. Когда поляризуются световые волны, они колеблются в направлении, поперечном их распространению, а соответствующие фильтры умеют пропускать свет с определенным углом наклона плоскости поляризации. Например, при линейной поляризации фильтр для левого глаза поляризуется под углом 45°, для правого — 135°. Они поляризованы перпендикулярно друг другу, а значит, каждый пропускает «свою» половину световых волн. Таким образом, поляризуется в перпендикулярных направлениях видеопоток для левого и для правого глаза, и фильтр (поляризационные очки) для каждого из них пропустит только нужное изображение, так как в них установлены поляризационные линзы, которые пропускают только те световые лучи, которые имеют направление поляризации, параллельное направлению поляризации очковой линзы.
Преимущества технологии: высокое качество 3D- эффекта, возможность использовать проекционные системы для большого числа зрителей, наиболее комфортное решение для длительного просмотра 3D- стерео.
Недостатки: незначительные несовершенства при разделении изображений из-за рассеивающих свойств экрана, 3D- оборудование для стереоскопической технологии требует места для размещения, сложность установки и настройки оборудования, специальный 3D-экран.
Применение: в 3D-кинотеатрах, для массовых 3D-показов, шоу, выставок и мероприятий, для науки и образования; для сложных проектов.

Поляризационные технологии применяются в кинотеатрах формата IMAX 3D и  RealD.

В технологии IMAX 3D используется линейная поляризация. В технологии RealD 3D используется круговая поляризация света. Эта технология подобна IMAX с той разницей, что круговая поляризация вместо линейной (IMAX 3D) позволяет сохранять стереоэффект и избегать двоения изображения при небольших боковых наклонах головы.

Затворная технология («эклипсная», «светоклапанная»)

В данной технологии используется попеременный вывод изображений на экран, предназначенный для каждого глаза и также поочерёдном затемнении стёкол очков, так что каждый глаз поочерёдно видит предназначенное только ему изображение.  Благодаря инерционности человеческого зрения (запаздыванию нашей зрительной реакции относительно реально движущегося предмета, а также эффекта сглаживания его рывков), возникает иллюзия цельного объёмного изображения.

Плюсы затворного разделения: высокое качество изображения, простота установки и настройки, поддержка многих производителей, доступность, лучшее решение для дома, возможность интеграции сложных 3D-систем.
Недостатки: специальные требования к 3D-оборудованию (высокая частота 3D-монитора/3D-проектора - 120 Гц), дорогие 3D-очки, неудобна для массовых мероприятий.
 

Лентикулярная (микролинзовая) технология

Не требует специальных очков, но основана также на принципе стереоскопии для мониторов и телевизоров. Изображения для каждого глаза разделяются специальной пленкой, нанесенной на экран монитора и обладающей определенными оптическими свойствами. Микролинзы преломляют изображение под разными углами таким образом, что человек, находящийся в определенной зоне просмотра, получает разные картинки для левого и для правого глаза.
Технология находится ещё в зачаточном состоянии, потому как создаваемый 3D-эффект получается при нахождении человека в определённой зоне просмотра. Тем не менее по прогнозам специалистов технология найдёт своё применение в таких местах большого скопления людей, как, например: вокзалы, супермаркеты, выставки и т.п.