Очки для третьего измерения

Если вам нравятся 3D-фильмы, или вы любите компьютерные игры, для вас представит интерес наш материал, посвящённый 3D-очкам, которые открывают для их пользователей окно в новое измерение.

Одной из новых тенденций оптического бизнеса стало появление 3D-очков, обеспечивающих объемное изображение при просмотре кино-, видео- и телефильмов, а также при занятиях компьютерными играми. Ряд ведущих мировых лидеров в производстве солнцезащитных очков и линз уже выпустили первую продукцию в формате 3D. Что же следует знать об особенностях этих очков, открывающих для их пользователей окно в новое измерение?

Принцип действия

Мы привыкли видеть предметы объемными, не задумываясь о том, как устроено наше зрение. Каждый человек имеет два глаза и удивительную систему бинокулярного зрения, которая помогает точно ориентироваться в пространстве. Вы можете проверить это, попросив кого-нибудь бросить мяч и попробовав поймать его, сначала глядя двумя глазами, а потом закрыв один глаз. Проведите этот эксперимент при ярком освещении либо в затемненной комнате или в сумерках. Вы убедитесь, что с одним открытым глазом поймать мяч намного труднее, особенно в условиях ухудшенной освещенности.

Очки для третьего измерения


Рис.1. Создание иллюзии трехмерного пространства

Система бинокулярного зрения определяется тем, что наши глаза разделены и расположены друг от друга на расстоянии от 50 до 75 мм, поэтому каждый из них видит свое, немного отличное от второго, изображение. Затем информация от каждого глаза поступает в мозг, который соединяет ее в единый образ, причем небольшие различия между обоими изображениями интерпретируются как пространственная глубина. В результате в мозгу формируется трехмерная картина объекта, отражающая высоту, ширину и глубину, то есть реализуется высшая функция зрения – стереозрение (рис. 1). С помощью стереоскопического зрения наблюдатель может оценивать, причем обычно с достаточно высокой точностью, в каком месте пространства по отношению к телу находятся окружающие его предметы. Человек способен довольно хорошо определять местоположение объектов, движущихся к нему или от него, а благодаря перемещению взгляда может рассматривать неподвижные объекты в большом секторе обзора, не поворачивая головы.

 Так функционирует наше бинокулярное зрение в реальном объемном мире. Создание же иллюзии трехмерного пространственного изображения при рассматривании двухмерного плоского изображения основано на том, чтобы заставить каждый глаз видеть объект по-разному и чтобы потом мозг соединил два этих изображения в одно объемное. Еще в 1920-х годах оптик Карл фон Пульфрих (Carl von Pulfrich) заметил некоторое различие в восприятии света человеком в зависимости от яркости изображения: если на один глаз изображение пропускать сквозь темный светофильтр, а на второй – без него, то обработка мозгом более светлого кадра займет чуть меньше времени, чем затемненного. Получится, что одну и ту же картинку правый и левый глаз увидят в разное время с разницей в долю секунды. Поэтому для получения объемного изображения можно поступить следующим образом. Фильм снимается передвижением обычной камеры рядом с объектом съемки. При просмотре полученных кадров с темным фильтром на одном глазу кадры для него смещаются во времени, а из-за движения камеры в это время получается два изображения, которые мозг преобразует в одно объемное.

Виды 3D-очков

Сегодня существуют разнообразные вариации 3D-очков, при создании которых применяются различные технические решения для того, чтобы обмануть нашу систему бинокулярного зрения и заставить мозг высчитывать разницу в расстояниях между видимыми объектами из-за разницы в изображениях, получаемых от правого и левого глаза. Рассмотрим некоторые из них.

Анаглифические очки

Самый старинный метод создания стереоиллюзии – это так называемое анаглифическое кодирование стереоизображения (рис. 2). Разделение изображения на цвета происходит с помощью цветовой фильтрации: цветные фильтры в очках блокируют соответствующую часть картинки, так что каждый глаз видит только то, что «предназначается» только ему.

Очки для третьего измерения 1


Рис.2. Типичные анаглифические очки из картона и двух светофильтров.

Анаглифические очки обходятся очень дешево: их изготавливают обыкновенно из картона и пластика, работают же они всегда безотказно. В кинотеатрах при помощи таких очков производится разделение изображения (рис. 3). В реальности на экране показываются два изображения, а цветные линзы фильтруют проецируемые изображения, позволяя только одному из них попасть на сетчатку каждого глаза.

Очки для третьего измерения 2


Рис.3. Формирование стереоизображения анаглифическими очками.

Однако если цвета в рассматриваемой анаглифической картинке или в фильме, с одной стороны, и в светофильтрах, с другой стороны, отличаются друг от друга, то стереоэффект закономерным образом пропадает; например, в красно-синих анаглифических очках не получится увидеть объемность картинки, предназначенной для просмотра в зелено-пурпурных очках Существует много вариантов цветовых пар: зелено- и красно- синие, красно-синие, красно- и сине- зеленые, красно-зеленые, желто-синие очки.

Метод создания объемного изображения при помощи анаглифических очков подходит для всех видов видеоаппаратуры и фотопечати. Однако в телевизорах с кинескопами, а также в случае жидкокристаллических, плазменных и некоторых других экранов существует большая вероятность сильного двоения изображения из-за особенностей формирования и дополнительного преобразования видеосигнала. Поэтому самое лучшее качество стереокино получается на мониторах персональных компьютеров или на проекторах, где сигнал проходит на экран напрямую с выхода компьютера. Отрицательными нюансами применения цветных анаглифических очков являются плохая цветопередача, быстрая утомляемость глаз, пропускание светофильтрами не своей картинки, что приводит к двоению изображения. Положительные аспекты анаглифических очков – это их простота и дешевизна, а также то, что не требуются дополнительные средства воспроизведения стереоизображения.

Обзавестись такими очками можно в кинотеатре на стереопоказе, или купив лицензионный диск 3D-фильма в комплекте с ними, или приобретя в книжном магазине книгу с объемными картинками, которая комплектуется такими очками, также их можно заказать в интернет-магазине.6 А еще такие очки можно изготовить самостоятельно. На сайте OCHKI.com даже выложен видеоролик, как самому изготовить простейшие 3D-очки из обычных очков, цветных маркеров и прозрачного листа оргстекла.

Однако технология анаглифических очков прогрессировала, и со временем появились более совершенные их модификации. Например, в очках Dolby 3D (Infitec) применяются интерференционные фильтры, каждый из которых содержит три основных цвета. В них используются те же принципы, что и в обычных анаглифических очках, но благодаря усложнению фильтров появляется возможность смотреть цветные фильмы без двоения изображения. Разумеется, что усложнение и улучшение качества просмотра приводят к значительному увеличению стоимости проекционного оборудования. Причем оценить преимущества этой технологии можно только в специальных кинотеатрах.

Активные затворные очки

Еще одна технология, позволяющая получить трехмерное изображение на плоском экране, – затворные очки. Стоит отметить, что затворный метод формирования объемной картинки ненов: впервые им воспользовались в кинематографе в 1935 году, правда, тогда применялись не очки, а встроенные в подлокотники визоры с механическими затворами. Визоры не отличались надежностью, легко теряли синхронизацию с проектором, что вызывало весь спектр неприятных ощущений у зрителей.

Современные затворные очки вместо стекол оснащены жидкокристаллическими панелями, которые попеременно темнеют и светлеют, и благодаря этому на каждый кадр смотрит только один глаз. Для того чтобы показать глазу «свою» картинку, работа очков синхронизируется со сменой кадров на экране. В каждый момент времени человек видит только одним глазом и только одну половину стереоизображения, однако, поскольку кадры сменяются очень быстро, в силу инерционности зрения возникает ощущение цельности картинки (рис 4, 5).

Очки для третьего измерения 3

Рис.4. Активные затворные 3D-очки XpanD

Очки для третьего измерения 4

Рис.5. Активные затворные 3D-очки Nvidia 3D Vision для дома.

В такие очки встроен беспроводной приемник (обычно инфракрасный), который получает сигнал от передающего устройства и тем самым синхронизирует работу затворов со сменой кадров на экране. Активные затворные очки дороже других 3D-очков в производстве и эксплуатации, требуют собственных источников питания (батареек), но при этом они достаточно надежны и с ними нет тех проблем, которые могут возникать с поляризационными очками (о них ниже), когда стереоэффект может исчезать из-за «неправильного» положения головы зрителя.

Главная проблема у активных очков – та же, что и у 3D-очков остальных типов (кроме анаглифических): потеря воспринимаемой зрителем яркости из-за их ношения. Для комфортного просмотра фильмов в 3D-кинотеатрах нужны более мощные проекторы, это обстоятельство приходится учитывать и изготовителям современных 3D- телевизоров и мониторов.

Производители выпускают все новые активные затворные очки, так как хотя они и дороже в эксплуатации, но зато не требуют установки в месте просмотра дорогостоящего экрана, в то время как «в комплекте» с дешевыми и надежными поляризационными очками необходимо использовать специальный экран. В числе проблем активных очков специалисты отмечают возможность возникновения двоения изображения (но это зависит от качества очков), быструю утомляемость глаз при частоте вертикальной развертки ниже 100 Гц, необходимость совместимого с ними оборудования и его настройки, а также довольно высокую стоимость по сравнению с анаглифическими очками. Основными производителями активных затворных очков являются компании – изготовители телевизоров, мониторов, проекторов и других электронных устройств и гаджетов. Ведущими игроками на рынке активных 3D-очков являются компании Samsung Electronics, LG, Panasonic и Sony.

Исследование, проведенное компанией Morpane, показало, что потребители менее заинтересованы в приобретении дорогостоящего 3D-телевизора, который требует для просмотра программ очков, оснащенных активным затвором, и предпочитают купить телевизор с поддержкой обычного 3D-формата, требующего пассивных очков. При сравнении пассивного и активного 3D-изображения в трех категориях – качество трехмерного изображения, качество самого 3D-эффекта и удобство использования очков – большинство опрошенных (от 77 до 80 %) отдало предпочтение обычному 3D-формату.

Поляризационные очки

Эти 3D-очки относятся к пассивному классу очков, которые по сравнению с затворными относительно дешевы в производстве, не требуют какого-либо специального обслуживания и не нуждаются в батарейках. В зависимости от используемых фильтров различают два основных типа поляризационных очков: с линейной и круговой (циркулярной) поляризацией. При линейной поляризации фильтры располагаются перпендикулярно друг другу, при круговой – имеют разнонаправленную поляризацию. Проектор также снабжается соответствующими фильтрами, причем оба изображения выводятся на экран одновременно. Поляризационные фильтры в очках «разделяют» единое изображение на два компонента: каждый глаз видит только то, что ему предназначается, второй компонент отфильтровывается полностью (рис. 6).

Очки для третьего измерения 5


Рис.6. Формирование стереоизображения поляризационными 3D-очками с линейной поляризацией

Очки с поляризационными линзами предпочитают выпускать многие производители 3D-фильмов, и в частности компании Disney World и Universal Studios, так как они обеспечивают лучшую цветопередачу и более яркие цвета.

У очков с круговой поляризацией есть определенные преимущества перед очками с линейной поляризацией. В частности, при использовании линейной поляризации, если зритель в 3D-очках наклоняет голову, стереоэффект может пропадать, тогда как в случае циркулярной поляризации такого не происходит.

Основная сложность при использовании поляризационных 3D-очков – это необходимость наличия специального экрана, который обладает высокой отражательной способностью и, главное, сохраняет поляризацию света, исходящего от проектора. В современных кинотеатрах применяются различные технологии формирования трехмерного изображения: Dolby, IMAX и RealD, поэтому одни и те же очки не подойдут для использования во всех кинотеатрах.

3D-очки от оптических компаний

Если вы проведете поиск в Интернете, то убедитесь, что 3D-телевизоры становятся все более популярными и их выпуск наладили практически все ведущие производители. Мониторы компьютеров также начинают поддерживать функции 3D-изображения – как для игр, так и для работы. Игровые приставки и консоли уже предлагают игры в формате 3D. В скором времени стоит ожидать появления 3D- дисплеев у планшетных компьютеров и смартфонов, и, как следствие, - новых 3D-приложений. По оценкам экспертов, в 2011 году на экраны вышли 24 3D- фильма, а продажи 3D-телевизоров к 2014 году достигнут 43 млн штук.Специалисты в области оптической коррекции зрения не могут игнорировать потенциал этого быстрорастущего рынка.

Очки для третьего измерения 6

Рис.7. 3D-очки от компаний Samsung Electronics и Silhouette

Из активных 3D-очков сегодня на рынке представлена модель SSG-3700CR, которая является совместной разработкой компаний Samsung Electronics и Silhouette (рис. 7). Вес этих очков составляет всего 27 г, что делает их самыми легкими активными 3D-очками на мировом рынке, при этом качество их выполнения позволяет получить более четкое изображение, обеспечивающее меньшее утомление глаз.

Известный дизайнер Алан Микли (Alain Mikli) совместно с компанией LG также выпустил стильные активные 3D-очки, предназначенные для использования в кинотеатрах, просмотра телевизионных программ, занятиях видеоиграми. Микли создал привлекательные очки новой формы с более широкой рамкой, с регулируемыми заушниками и со специальными носовыми упорами (рис. 8). Качество и дизайн этих 3D-очков настолько привлекают посетителей кинотеатров, что они не хотят отдавать их после просмотра...

Очки для третьего измерения 7


Рис.8. Стильные активные 3D-очки от Алана Микли

Однако наибольшее количество моделей 3D-очков, предлагаемых оптическими компаниями-производителями, относится к очкам пассивного типа и оснащено поляризационными линзами. Компания Polaroid Eyewear, например, выпускает коллекцию Perfect 3D Vision, в которую вошли легкие очки, обеспечивающие контрастность изображения и стабильность восприятия трехмерной картинки вне зависимости от угла наклона головы (рис. 9). В коллекции есть также модели очков для взрослых и детей, надевающиеся поверх корригирующих очков.

Очки для третьего измерения 8


Рис.9. Коллекция Perfect 3D Vision – 3D-очки для взрослых и детей

Marchon3D – подразделение компании Marchon Eyewear – представило на рынке инновационные пассивные 3D-очки с поляризационными фотохромными линзами M3D. Сочетание фотохромной и поляризационной технологий в этих линзах позволит использовать одни очки для разных целей: и чтобы смотреть 3D-фильм, и чтобы гулять на свежем воздухе. Под воздействием солнечного света фотохромные линзы M3D очень быстро (в течение 30 с) затемняются до уровня солнцезащитных, оберегая глаза от ультрафиолетового излучения. В помещении же они восстанавливают свой цвет всего за пару минут. Очки предназначены для просмотра фильмов в кинотеатрах, оборудованных по технологии RealD. На линзы M3D нанесено специальное упрочняющее покрытие, которое делает их устойчивыми к царапинам, высоким температурам и воздействию окружающей среды. Они изготовлены из термопластичного материала – триацетата целлюлозы, который имеет более высокий коэффициент светопропускания, меньший коэффициент отражения и более низкий уровень затуманенности, чем солнцезащитные линзы из поликарбоната. Впервые данная технология производства пассивных поляризационных линз была применена в коллекции Kiss & Kill, теперь эффективные и изысканные 3D-очки представлены в коллекции ck Calvin Klein и могут быть использованы не только для просмотра фильмов, но и в качестве солнцезащитных (рис. 10).

Очки для третьего измерения 9


Рис.10. 3D-очки из коллекции ck Calvin Klein

Компания Marchon Eyewear и ведущий производитель 3D-оборудования для кинотеатров RealD Inc. подписали глобальное лицензионное соглашение об использовании 3D-очков производства Marchon3D во всех кинотеатрах с оборудованием с технологией проецирования RealD. Компания Oakley, Inc. выпустила 3D-очки Transformers 3D Gascan для просмотра фильмов в кинотеатрах, использующих RealD-технологию (рис. 11). Афокальные очковые линзы HDO-3D в очках Transformers 3D Gascan марки Oakley имеют такие же отличные показатели качества, что и линзы для корригирующих очков, и это обеспечивает четкость изображения и отсутствие искажений. В отличие от линз ряда других 3D-очков, которые оказывают влияние на цветопередачу, линзы HDO-3D гарантируют абсолютное соответствие изображения тому цветовому решению, которое было задумано режиссером фильма. Линзы HDO-3D имеют цилиндрическую базовую поверхность, что позволяет уменьшить влияние поверхностных отражений на качество изображения. Кроме того, линзы HDO-3D менее подвержены образованию царапин, чем линзы разовых 3D-очков, предлагаемых в кинотеатрах, так как выполнены из долговечного материала, отличающегося высокой абразивостойкостью. При изготовлении этих линз применяется процесс бинокулярной осевой оптимизации (Bi-Ocular Axis Optimization), что обеспечивает невозможность пересечения или наложения изображений, попадающих на сетчатку каждого глаза.

 

Очки для третьего измерения 10


Рис.11. 3D-очки Oakley 3D Gascan от компании Oakley

 

Корригирующие 3D-очки - это возможно?

Первоначально пользователи корригирующих очков для просмотра стереофильмов и стереоизображений были вынуждены надевать 3D-очки поверх корригирующих, что не всегда обеспечивало качественное трехмерное изображение. Но сегодня ситуация меняется.

Так, компания LG впустила специальные пассивные 3D-насадки, которые удобно пристегиваются к очкам, предназначенным для коррекции зрения. Это является одним из самых простых способов просмотра кино- и видеопродукции в стереоскопическом формате для тех, кто носит корригирующие очки и не желает надевать поверх них дополнительно 3D-очки. В новых очках 3D-изображение абсолютно идентично получаемому в традиционных пассивных очках; кроме того, они обеспечивают защиту от ультрафиолетового излучения.

Компании Marchon3D и Younger Optics, в свою очередь, объявили о начале сотрудничества в целях разработки и выпуска рецептурных 3D-линз. На основании разработок Marchon3D компания Younger Optics намерена производить полузаготовки для 3D-линз с циркулярной поляризацией, а применение цифровой обработки поверхности позволит выпускать на их основе однофокальные и прогрессивные линзы.

3D-очки и зрительный комфорт

Практика показала, что применение 3D-очков для просмотра стереофильмов может в некоторых случаях привести к возникновению сильного зрительного напряжения и головной боли. Американская оптическая ассоциация (American Optometric Association) не так давно выпустила рекомендации для пользователей очков, в которых указано, что некоторые люди, а особенно пациенты с проблемами бинокулярного зрения, могут испытывать зрительное утомление, головную боль, нечеткость изображения после просмотра фильмов в формате 3D. В этом случае некоторые специалисты советуют прекратить просмотр и снять очки. Зрительный дискомфорт может быть вызван целым рядом факторов: остротой зрения, физиологическим состоянием, углом просмотра, размером и яркостью экрана и др. Для выявления причин возникновения дискомфорта при просмотре 3D-фильмов в специальных очках проводятся серьезные исследования, и фирмы-производители работают над усовершенствованием технологии производства стереоочков и 3D-контента. С расширением предложений просмотра трехмерных фильмов можно будет найти способ просмотра и вид фильмов, которые лучше всего подходят конкретному человеку.

Следует отметить, что далеко не все люди обладают нормальным бинокулярным зрением. Такие состояния, как косоглазие и амблиопия, могут создать проблемы для восприятия глубины изображения. В этих случаях действия глаз несогласованны, и потому не следует ожидать хорошего эффекта от применения 3D-очков. Если у человека косоглазие и проблема с восприятием глубины пространства, то он не сможет хорошо видеть стереоизображение – ему следует пройти диагностику и подбор средств коррекции зрения у специалиста. Небольшие рассогласования между глазами могут быть исправлены при помощи призматических линз. Амблиопия, которую нередко называют «ленивый глаз», – менее серьезное состояние, но ее лечение и коррекцию необходимо начинать в юном возрасте. В некоторых случаях анализ реакции детей на просмотр 3D-фильмов может помочь выявить это и другие состояния в том возрасте, когда их можно скорригировать.

3D-индустрия быстро развивается, возникают все новые технологические решения и приложения для обеспечения трехмерного изображения. Несмотря на то что доминирующие позиции в этой нише рынка занимают ведущие производители электронного оборудования, все больше оптических компаний включает 3D-очки и линзы для таких очков в свой ассортимент, акцентируя внимание на качестве инновационной продукции.

Ольга Щербакова, Веко 4, 2012
Узнавайте больше по темам:
Другие статьи по теме
Все
История о крупном ограблении в новой рекламной кампании Cazal
В деле вновь замешаны очки Cazal
Подробнее
Линзы могут быть причиной аварии
Необходимо с большим вниманием относиться к зрительным потре...
Подробнее
Louis Vuitton. Показ модного ряда 2016 года
Модный показ Louis Vuitton. Женский круиз 2016 года.
Подробнее
Сервисы