Сначала было цветное телевидение, потом появилось HD, теперь мы готовы к третей волне – 3D Full HD.

Начало нынешнего 2010-го года отличилось революционными событиями в области технологии производства трехмерных Full HD телевизоров и средств воспроизведения 3D медиаконтента. В блогах постоянно идет обсуждение 3D технологии, а количество посетителей "трехмерных" стендов на прошедших недавно выставках зашкаливало. Плюс ко всему, вышедший на экраны самый дорогой в истории кинематографа 3D фильм "Аватар" способствовал подъему интереса на рынке домашних кинотеатров и 3D телевидения. По всему миру прокатилась первая волна трехмерного телевидения, активно началось освоение и производство Full HD 3D телевизоров в серийных масштабах. Давайте попробуем понять основные принципы работы 3D телевидения.

Первые попытки реализовать что-то подобное были предприняты мировым сообществом еще несколько десятилетий назад. Так, например, в Москве, на Арбате в кинотеатре "Октябрь" существовал зал стереокино и при входе посетителям выдавались очки, у которых левая линза была красной, а правая голубой. Эти линзы создавали простейший светофильтр, который позволял разделить картинки для левого и правого глаза, благодаря чему можно было любоваться объемным кинофильмом. Такой метод получения стереопары изображения носит название – анаглиф. Реализовать разделение изображений оказалось просто, но, увы, качество цветопередачи оставляло желать лучшего.

Революционным событием в области объемного кино стало применение технологии IMAX 3D, разработанной канадской компанией IMAX Corporation. Эта технология использует два мощных пленочных проектора, которые проецируют на большой экран изображение для правого и левого глаза.

В IMAX используется 2 проектора, каждый из которых создает изображение для левого и правого глаза, поляризованное в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Надев стереоскопические очки, у которых на стеклах стоят светофильтры, пропускающие только свой строго поляризованный свет, человек воспринимает один и тот же объект под разными углами и видит объемное изображение. Технология IMAX 3D дает нам возможность просмотра 3D изображений на очень большом экране, но применение линейной поляризации приводит к тому, что если наклонить голову немного в сторону изображение начнет двоиться, терять яркость и стереоскопический эффект может исчезнуть.

RealD - еще одна 3D кинотехнология, которая использует цифровое стереоскопическое проецирование, появилась в конце 2007 года. В отличии от IMAX 3D здесь используется один цифровой проектор, который с высокой частотой попеременно проецирует кадры для каждого глаза. В технологии RealD применяют круговую поляризацию кадров правой и левой поляризации. Здесь применяются очки с противоположной круговой поляризацией на правом и левом стекле, благодаря этому каждый глаз видит свою собственную картинку вне зависимости наклона головы зрителя. Проектор обеспечивает высокую скорость передачи кадра — 72 кадра в секунду для каждого глаза, это позволяет уменьшить мерцание по сравнению с обычным видео, где изображение передается со скоростью 25 кадров в секунду. Таким образом, достигается стабильное и устойчивое 3D изображение. Технология RealD более естественно передает цвета трехмерного изображения. Единственным недостатком RealD является потеря яркости в силу использования одного цифрового проектора и более сложного поляризатора, поэтому RealD можно использовать только в небольших кинозалах.

Все эти технологии для больших экранов и помещений, а что может нам предложить индустрия для домашнего использования? В принципе и дома можно реализовать на безе проекторов такие решения, но это будет слишком дорого и нерационально! Что же делать, если использование поляризации света при проецировании 3D изображения на домашнем кинотеатре занятие очень затратное, либо вообще невозможное? А что если поочередно проецировать кадры для каждого глаза и попробовать синхронизировать кадры таким образом, что бы в нужные моменты времени каждый глаз видел предназначенный для него кадр, а другой в это время ничего бы не видел и так по циклу.

Придумать можно что угодно, но вот технически реализовать бывает сложно. Раньше принимались попытки воспроизведения на телевизорах трехмерного видео. Делалось это путем деления разрешения изображения пополам и чересстрочного вывода кадров стереопары на экран. В результате один кадр использовал четные строки, другой – нечетные. Но из-за этого разрешение изображения по вертикали снижалось в два раза. Поэтому даже аппаратуре класса Full HD (1080p) удавалось воспроизвести по вертикали всего 540 пикселей. Встала задача обеспечения вывода полноценного 3D HD изображения с разрешением в 1080 точек по вертикали.

Как уже отмечалось выше, достаточно организовать поочередный вывод кадров для левого и правого глаза и синхронизировать их. Если на обычном Full HD телевизоре воспроизвести такой режим, то полный стереоскопический кадр будет выводиться с частотой 25 раз в секунду. Этого должно быть достаточно, ведь в том же кинотеатре фильм идет с частотой 24 кадра в секунду и все остаются довольными. Но в случае с телевизором мы имеем дело с излучаемым светом, а не с отраженным с большого расстояния от экрана. Из-за волновых свойств света возникает ощущение мерцания и стробоскопический эффект, вредный для глаз. Смотреть изображение становится для глаза напряженным занятием и не безопасным для здоровья. В хороших телевизорах режим 24 кадра для кино поддерживается путем эмуляция «киношной» частоты за счет удвоения, утроения (и т.д.) этой частоты, и вывод картинки идет с частотой не меньше 48 Гц, чаще всего 72 Гц или 96 Гц.

Но проведенные замеры и эксперименты выявили, что Full HD 3D видео невозможно смотреть на обычном Full HD телевизоре. Даже при 100 герцовом режиме будет всего лишь удвоение одного и того же кадра. Минимальная частота воспроизведения стереопары должна быть 60 раз в секунду для каждого кадра, или всего 120 кадров в секунду, тогда не будет возникать неприятный мерцающий эффект. Для этого проектор или телевизор должен обеспечивать воспроизведение 120 кадров в секунду, и каждый из них должен иметь разрешение 1920х1080 точек. Получается, что экран телевизора должен обладать очень впечатляющими параметрами отклика одного пикселя, что бы телевизор мог обеспечить частоту изображения 120 Гц, и это притом, что все кадры разные и в переходах между ними должны быть четкие границы, иначе объекты начнут размываться.

Для воспроизведения 3D Full HD изображения лучше всего приспособлены плазменные панели, здесь время отклика ячейки минимально, но зато довольно затянут спад свечения ячейки. Но доведя время гашения плазменной ячейки до минимальных значений можно получить изумительный результат, что и сделала компания Panasonic, реализовав это в своих плазменных панелях механизмом NeoPDP.

Если обратить внимание на ЖК-панели, то время отклика пикселя должно быть не более 3 мс, а таким параметрам пока могут похвастать лишь единицы ЖК-панелей. По впечатлениям с недавно прошедшей выставки, хотелось бы отметить, что Full HD 3D видео отображается на плазменных панелях намного лучше, чем на ЖК-телевизорах, на которых в моменты динамичных сцен наблюдается срыв изображения и мерцание. В случае с 3D DLP проектором можно было заметить эффект радуги, обусловленный вращением колеса цветовых светофильтров. Так что, есть еще над чем поработать производителям матриц и проекторов.

Возникает еще одна проблема - обычный интерфейс HDMI версии 1.3 неспособен справиться с большой скоростью передачи информации. Ведь приходится передавать несжатое видео с большой скоростью - 120 HD кадров в секунду от источника воспроизведения к телевизору. Поэтому производители Full HD 3D телевизоров перешли на использование следующей ревизии: HDMI 1.4. Поэтому понадобятся еще и новые кабели, поддерживающие ревизию 1.4.

Для просмотра на экране телевизора 3D изображения используются специальные очки. Только они уже оборудованы микрочипом, который обеспечивает поочередное затемнение фильтров, встроенных в стекла, в соответствии с программой синхронизации. Технологически принцип затемнения светофильтров в очках схож с принципом затемнения пикселя в ЖК-панели. В телевизор встроен блок беспроводной системы синхронизации, который задает последовательность в какой момент времени нужно затемнять правое и левое стекло очков. Система работает на инфракрасных датчиках. Сами очки внешне очень похожи на те, которые мы видим в кинотеатрах.

Так что началась новая эра развития Full HD 3D телевидения, которое должно быть подкреплено организацией 3D телевизионных трансляции и выпуском большого ассортимента 3D видеофильмов. В частности со спутника HotBird в тестовом режиме уже сейчас доступно вещание первого Европейского демонстрационного 3D канала.