Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Технологии воспроизведения 3D контента.






Для создания стереоэффекта используется принцип раздельного просмотра — левому глазу демонстрируется «левое» изображение стереопары, а правому — «правое». Различия заключаются в том, каким образом достигается разделение изображений стереопары.

Самый простой и наиболее распространенный способ разделения – использовать специальные очки.

Первый способ — анаглифический (по-гречески «рельефный») известен уже более ста лет. Он используется в кинотеатрах, где перед объективом проектора устанавливаются световые фильтры, каждый из которых пропускает красный или сине-зеленый свет (для каждого глаза свой). Для разделения изображений при просмотре используются специальные картонные очки с установленными вместо стекол красным (для одного глаза) и сине-зеленым (для другого) световыми фильтрами. Однако сейчас такой способ практически не применяется из-за весьма скромных результатов цветопередачи объемности.

Другой способ — поляризационный, когда в специальном проекционном устройстве или на ЖК-экране формируется изображение с различной поляризацией света: например, «левый» кадр имеет горизонтальную поляризацию, а «правый» — вертикальную. Стекла используемых при этом способе специальных пассивных очков являются поляризационными фильтрами, причем плоскость поляризации каждого из стекол такая же, как и у соответствующих кадров стереопары. В результате при просмотре последовательности кадров левый глаз видит только «левые» кадры, а правый — только «правые».

Поляризационный способ позволяет получить цветное объемное изображение хорошего качества, однако он сложен в реализации, так как требует наличия дорогого экрана со специальным покрытием и существенного повышения яркости изображения, поскольку до 70% света поглощается поляризационными фильтрами. В связи с этим в телевидении такой способ практически не применяется.

Существует еще один метод получения объемного изображения с помощью очков. Пока он применяется п только в мониторах для компьютерных игр. Корпус такого монитора заметно толще корпуса обычного ЖК-монитора, так как в нем установлены сразу две ЖК-матрицы с разрешением 1680x1050 пикселей — так называемые передний и задний экраны. Задний экран по конструкции аналогичен дисплею обычного ЖК-монитора. Он представляет собой ЖК-матрицу, помещенную между двумя поляризационными фильтрами. Передний же экран этих фильтров лишен, поскольку он не предназначен для изменения интенсивности светового потока, а служит для поворота плоскости поляризации света, исходящего от заднего экрана, на заданный угол, причем позволяет изменять ее для каждого пикселя в отдельности.

Человеческий глаз не различает поляризацию света, поэтому влияние на изображение переднего экрана практически невозможно заметить. Однако стоит надеть специальные поляризационные очки, фильтры которых расположены под углом 90° друг к другу, как картина полностью меняется. Количество попадающего в глаза света от каждого пикселя, сформированного задним экраном, зависит не только от его яркости, но и от угла плоскости поляризации, заданного передним экраном.

 

 

Таким образом, каждый пиксель заднего экрана одновременно отображает оба кадра стереопары, а передний экран разделяет получаемый свет так, что через специальные поляризационные очки каждый глаз видит только предназначенные ему кадры стереопары. Иными словами, каждый пиксель заднего экрана принадлежит обоим кадрам, а передний экран определяет, какая часть его яркости должна быть воспринята одним глазом, а какая — другим.

К достоинствам такого метода можно отнести сохранение полного разрешения, а к недостаткам — двукратное падение яркости в стереоскопическом режиме.

Именно поэтому сегодняшние решения для 3D-телевидения основаны на способе, называемом затворным. Он предусматривает попеременную демонстрацию изображений, предназначенных для левого и правого глаза. Благодаря тому, что чередование кадров осуществляется с высокой частотой, мозг выстраивает целостную пространственную картину и зритель видит на экране цельное трехмерное изображение.

Для просмотра по этому методу используются активные очки, в которых вместо стекол встроены два активных жидкокристаллических затвора. Эти пропускающие свет ЖК-матрицы способны по команде процессора изменять свою прозрачность, то затемняясь, то просветляясь, в зависимости от того, на какой глаз в данный момент необходимо направить свет.

Ранние модели затворных очков, предназначенных в основном для компьютеров, подключались к ним с помощью кабеля. Сейчас почти все производители стереотелевизоров используют для их связи с очками инфракрасное излучение (как в пультах дистанционного управления). Поэтому все современные модели телевизоров имеют беспроводной ИК-интерфейс, через который происходит управление коммутацией и синхронизация затворных очков.

Этот способ позволяет получить высокое качество разделения кадров и хорошее разрешение. Однако для его полной реализации требуются устройства, способные работать на высоких частотах смены кадров. Ведь каждый глаз в этом случае видит изображение с пониженной вдвое частотой, поэтому возможно появление мерцания.

Частота отображения кадров, при которой мерцания незаметны, зависит от ряда факторов, в частности от соотношения длительностей интервалов активной части кадра и гашения. В телевидении изображение появляется на экране на 18, 4 мс с перерывом всего в 1, 6 мс, и мерцания при этом незаметны.

В случае с ЖК-очками интервал гашения практически равен активному интервалу. Если частота обновления составляет 100 Гц, то каждый глаз видит такую картинку: изображение — 19 мс, черный экран — 21 мс, и в этом случае появление мерцания неизбежно. Для устранения этого нежелательного эффекта требуется частота обновления не менее 120 Гц. В последних моделях телевизоров ведущих производителей частота смены кадров достигает 200, 400, 600 и даже 800 Гц.

Еще один современный «очковый» метод получения объемного изображения связан с появлением DLP-устройств (англ. Digital Light Processing — цифровая обработка света). В этих цифровых решениях используются встроенные быстродействующие DMP-устройства (англ. Digital Micromirror Device — цифровое микрозеркальное устройство), создающее «левые» и «правые» изображения, на основании которых и формируется стереоизображение высочайшего класса.

Формат DLP-3D основан на алгоритме Smooth Picture фирмы Texas Instruments. Технология DLP использует часть кадра Smooth Picture для генерации независимых визуальных представлений для левого и правого глаза. Сигнал формируется для каждого полукадра и по оптическому кабелю передается на затворные очки, которые преобразуют сигнал и попеременно управляют положением затвора таким образом, чтобы «левое» и «правое» изображения попадали в «нужные» глаза зрителя.

Преобразованные в цифровую форму эти изображения (исходная стереопара) затем фильтруются и прореживаются по диагонали, что приводит к образованию шахматного рисунка, состоящего из клеток левого и правого представлений в стандартном ортогональном дискретизированном формате, которые затем накладываются друг на друга и получается комбинированное чередование пикселей «левых» и «правых» изображений.

 

Описанный формат, в отличие от других затворных технологий, сохраняет и горизонтальное, и вертикальное разрешения изображения, обеспечивая тем самым высокое качество изображения.

 

Технология с помощью последовательно чередующихся полных кадров для каждого глаза и затворных ЖК-очков в настоящее время становится стандартом для современных домашних 3D-кинотеатров. Именно эта технология легла в основу нового стандарта записи и воспроизведения контента с помощью дисков 3D Blu-Ray, именно под этот формат " заточено" кодирование, передача и последующее декодирование 3D-сигнала открывающихся один за другим каналов объёмного телевещания. Ключевая разница между реализацией этой технологии разными компаниями заключается, главным образом, в мелочах, которые, тем не менее, оказывают решающее воздействие на качество воспроизводимой картинки на экране пользователя.

 

Инженеры фирмы Panasonic оптимизировали технологию формирования последовательно чередующихся полных Full HD кадров для каждого глаза по образу и подобию методики Frame Sequential, используемой голливудскими киностудиями для создания 3D-фильмов. Изображения с разрешением 1920 x 1080 пикселей, сформированные для левого и правого глаза, попеременно выводятся на экран с суммарной скоростью 120 кадров в секунду при входном сигнале 60 Гц или 100 кадров в секунду при входном сигнале 50 Гц, соответственно, по 60 или 50 кадров в секунду для каждого глаза. Если просматривать картинку через специальные 3D-очки, создаётся трёхмерное Full HD изображение.

Так как высокая частота смены кадров – 100/120 Гц – выбрана не случайно. На практике сформировать качественную 3D-картинку непросто, ибо в результате остаточного послесвечения, перекрёстного влияния каналов и других факторов при небыстрой смене кадров немедленно возникают неприятные побочные эффекты вроде " фантомных" изображений, ложных контуров или даже неприятного периферийного мерцания.

В создании объёмных изображений в плазменных 3D-телевизорах Panasonic принимают участие три основные технологии: высокоскоростной 3D-драйвер High-Speed 3D Drive для сокращения единичного времени свечения и увеличения мощности излучения, сокращение перекрёстных помех Сrosstalk Reduction и высокоскоростная обработка видеоизображения. Отдельно стоит подчеркнуть, что для современных плазменных панелей Panasonic с малым временем отклика вывод картинки с частотой 120 кадров в секунду не представляет никакой сложности, благодаря чему кадры формируются без потерь яркости в моменты переходов.

 

Отдельно стоит остановиться на конструкции затворных 3D-очков Panasonic, специально разработанных и оптимизированных для работы с плазменными панелями. Дело в том, что именно точная синхронизация срабатывания затворов для каждого глаза, чёткое формирование момента " отсечки" открытия/закрытия затвора, сводит к минимуму нежелательную утечку света, борется с эффектом мерцания и позволяет создать по-настоящему реалистичный 3D-эффект.

3D-телевизор и 3D-очки должны представлять собой идеально согласованный тандем, где уплотнение процессов свечения/послесвечения и ликвидация проблемы наложения кадров позволили полностью устранить эффект двоения картинки и получить четкое 3D-изображение. На рисунке ниже отчётливо видно, что ради этого пришлось отрегулировать эмиссию экрана и срабатывание затворов очков таким образом, чтобы между кадрами, предназначенными для разных глаз, оставались моменты с полностью закрытыми затворами обоих глаз.

 

Литература

Материалы сайтов:

https://625.625-net.ru/files/587/511/h_db30cfc4728b51a0ef5635a391d8242a

https://www.irvispress.ru/cgi/index/review/electronics/digital_tv2

https://www.3dnews.ru/3dimension/panasonic-viera-3d/index2.htm

https://library.tuit.uz/el_ucheb/elektroakustika_i_radioveshanie/ch17.htm

[U1]Посмотреть, какие еще стандарты есть






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.