Как работает 3 д. Советы пользователю

3d – это сокращение для термина трехдименсиональный или трехмерный, то есть объемный. Обычный мир вокруг нас тоже трехмерен. Глаза, наблюдающие за происходящим вокруг, воспринимают окружающие объекты, находящиеся на различном удалении от них. Поскольку глаз у человека два, каждый из них видит предмет под своим углом. Два слегка отличающихся друг от друга изображения поступают в мозг, где сразу же подвергаются анализу. В результате сложного, но очень быстро пересчета мозг выдает объемную картинку, позволяющую, к примеру оценить, далеко или близко находится подъезжающий автомобиль, можно уже переходить дорогу или все же стоит подождать. 3d-технология использует очень похожий принцип, глаза при просмотре кинофильма постоянно получают две разные картины происходящего на экране действия. При этом нужно учитывать, что при просмотре обычного фильма перед зрителем прокручивается 24 статистистических кадра в секунду. Мозгу для обработки каждого из них необходимо какое-то время, и пока он это делает, на смену предыдущему кадру приходит уже следующий, создавая впечатление движения. В 3d-фильме по сути происходит то же самое, только количество кадров при этом удваивается. Глазам предлагается 48 изображений в секунду попеременно слева-справа, слева-справа. Картинка для левого глаза транслируется на несколько иной световой волне, чем та, что предназначена для правого. Если просто смотреть на экран, ничего кроме мутной, рябящей картины и не рассмотришь. Специальные очки снабжены линзами со встроенными поляризационными фильтрами, способными пропускать лучи света определенной длины. Каждый глаз видит только «свою» картинку, переправляет информацию к мозгу, а тот по привычному, давно отработанному алгоритму моделирует из полученных кадров объемное изображение. 3d-очки стали уже обычным атрибутом современного зрителя, но это вовсе не означает, что впредь смотреть кино можно будет только с ними. Технологии постоянно развиваются и, возможно, в ближайшем будущем найдется другой способ поляризации изображения. Трехмерное кино перейдет на новый виток развития, станет еще более объемным, интересным, захватывающим.

Видео по теме

3D-принтер – это печатающее устройство, которое послойно создает трехмерные объекты по цифровому образцу. Принцип работы 3D-принтера зависит от того, какая технология в нем реализована: FDM, SLS, SLA, LOM, SGC, PolyJet, DODJet или Binding powder by adhesives. Самой популярной является технология FDM-печати, которая используется в недорогих бытовых 3D-принтерах

3D-печать – это одна из самых революционных технологий нашего времени. С помощью 3D-принтеров можно напечатать обувь, одежду, мебель, музыкальные инструменты, средства передвижения, продукты питания, дома и даже живые человеческие органы и ткани.

Конструкция 3D-принтера

3D-принтер с технологией FDM-печати состоит из металлического корпуса (каркаса), отсека для закрепления катушки с пластиковой нитью, экструдера и рабочего стола. 3D-принтеры с одним экструдером могут печатать одноцветные объекты, принтеры с несколькими экструдерами – многоцветные. Чем больше у принтера экструдеров, тем он дороже. Под корпусом принтера скрыта электронная начинка и система подогрева и охлаждения. В некоторых моделях имеются ЖК-дисплеи для отображения текущей информации о печати и разъемы для работы с USB-носителями.

Расходные материалы для 3D-печати

Типичный 3D-принтер с технологией FDM-печати использует для работы тонкие полимерные нити диаметром 1,75 мм и 3 мм. Такие нити чаще всего изготавливаются из пластика PLA или ABS, но встречаются и комбинированные материалы с добавлением древесных волокон, нанопорошков, биоразлагаемых частиц, фосфорицирующих пигментов и прочих компонентов. Нити поставляются в катушках весом от 0,5 кг до 1,5 кг. Катушка с полимерными нитями помещается в специальный отсек 3D-принтера, а конец нити подается в сопло экструдера.

3D-моделирование объекта

Прежде, чем напечатать на 3D-принтере трехмерный объект, нужно создать его цифровую версию в программе для 3D-моделирования. Можно воспользоваться готовыми образцами, которые имеются на открытом доступе в Интернет, либо подготовить 3D-модели для печати самостоятельно. Подготовленная модель загружается в специальную программу для генерирования G-кода, которая делит объект на тонкие горизонтальные слои и формирует цепь команд, понятных принтеру. Готовый объект отправляется на печать.

Послойное формирование объекта

3D-принтер с технологией FDM-печати формирует физические объекты послойно, выдавливая на рабочую платформу тонкую струйку расплавленного материала. Принтер перемещает экструдер в точном соответствии с цифровой моделью, поэтому напечатанный физический объект полностью соответствует своему виртуальному прообразу. Чаще всего экструдер принтера, из которого выдавливается мягкий пластик, перемещается во время работы над неподвижной рабочей платформой, но встречаются устройства, у которых подвижными являются и экструдер, и рабочая платформа. Процесс печати начинается с нижнего слоя, после чего принтер наносит следующий слой поверх первого. Расплавленный пластик, попадая в рабочую зону, очень быстро охлаждается и твердеет.

Печать на 3D-принтере структур поддержки и финишная обработка объекта

Чтобы объект не деформировался во время печати, 3D-принтер печатает поддерживающие конструкции (они же структуры поддержки, конструкции поддержки). Такие структуры печатаются не всегда, а лишь в том случае, если в конструкции объекта имеются пустоты или нависающие детали. Представьте, что необходимо напечатать пластиковый гриб на тонкой ножке. Основанием ножки он опирается на рабочий стол, поддержки здесь не нужны, а вот для краев шляпки, которые словно висят в воздухе, такие поддержки будут просто необходимы. После окончания печати структуры поддержки можно легко удалить вручную или срезать острым лезвием или ножом.

О существовании 3D печати слышал, наверняка, каждый, а в новостях то и дело проскакивают факты о новых возможностях этой технологии. Не так давно трехмерная печать использовалась только в производственных условиях и немногими энтузиастами, сегодня же можно запросто купить 3D принтер для использования в быту. С помощью таких устройств печатают самые разные вещи : от декоративных безделушек для дома до протезов, оружия и даже зданий. Перспективы трехмерной печати настолько фантастические, что мало кто сегодня может в полной мере их себе представить. А пока наблюдаем за тем, как будущее наступает , изучаем принципы работы 3D принтера, его возможности и преимущества, а также разбираемся, какой 3D принтер выбрать для использования в быту.

Несмотря на то, что технология трехмерной печати находится у всех на слуху только последние несколько лет, ее появление стоит искать еще в прошлом веке. Пионером в данной области стала компания Charles Hull, которая в 1984 году разработала технологию трехмерной печати, а чуть позже запатентовала технику стереолитографии, которая сегодня используется повсеместно. Тогда же компания разработала и создала первый промышленный трехмерный принтер, который фактически стал началом новой эпохи.

90-е годы стали временем появления новых разработок в сфере трехмерной печати, благодаря которым 3D принтеры нашли применение в производственных условиях и стали использоваться для прототипирования. Пик развития технологии приходится на XXI век, и мы сами становимся очевидцами того, как семимильными шагами трехмерная печать покоряет новые вершины. Сегодня печать может осуществляться разными материалами, причем не только пластиками и металлом , но и тканью, бумагой, керамикой, пищевыми продуктами и даже живыми клетками.

В 2005 году появилась возможность печатать в цвете, а в 2006 году был создан принтер, который может распечатать около половины всех собственных комплектующих. В 2014 году появились первые принтеры с областью печати, практически неограниченной в размере. С помощью этого устройства уже попытались создать полноценный дом, используя в качестве основного материала бетон. На возведение такого сооружения было потрачено не более суток. Уже в 2016 году было представлено первое здание, построенное с помощью трехмерной печати в Дубае. В феврале 2017 года Россия также представила дом, целиком напечатанный на стройплощадке. В этом году также был разработан принтер с шестью осями, с помощью которого сложные элементы будет печатать намного проще, без необходимости использовать поддерживающие конструкции. На данный момент вовсю ведутся разработки принтеров, которые смогут печатать органы человека, протезы, имплантаты, корпусы автомобилей и даже еду.

Как работает 3D принтер? Просто о сложном

Если коротко, то 3D принтер – это устройство для создания трехмерных объектов методом послойной печати. Спектр используемых для печати материалов постоянно расширяется и можно смело предполагать, что в будущем он будет включать большинство известных нам веществ. Пока самыми популярными материалами для печати остаются термопластики и фотополимерные смолы.

Общий принцип работы 3 D принтера можно представить следующим образом:

Особенности печати зависят той технологии, которую использует принтер, поэтому имеет смысл разобраться с самыми распространенными на данный момент.

Типы 3D-принтеров и особенности печати каждого

Чаще всего сегодня используют технологию FDM -печати, а также SLA -печати. Что стоит за этими непонятными аббревиатурами, и какими еще разработки существуют в данной сфере?

Метод FDM-печати

FDM -технология (Fused Deposition Modeling) – это технология послойного наплавления нити. Сегодня этот способ 3D-печати считается самым распространенным, одновременно он относится и к одним из самых старых методов. Принцип заключается в послойном наплавлении нити пластика по контуру модели.

Для печати используются термопластики, которые поставляются в виде катушек или прутков. Чаще всего печатают PLA и ABS пластиками , в числе которых нейлон, полиамид, поликарбонат, PET (он же полиэтилентерефталат, который используется для создания пластиковых бутылок) и некоторые другие вещества.

Принцип работы заключаются в следующем:

• нить материала помещается в экструдер, где она плавится под воздействием нагревательного элемента, а потом выдавливается через сопло на рабочую поверхность;
• экструдер двигается по траектории, заданной ей программным обеспечением, и слой за слоем строит объект;
• если необходимо напечатать сложный предмет, то могут использоваться два типа материала: один – для модели, второй – для создания опор (он, как правило, растворимый, или же просто очень легко отламывается от объекта). Опоры необходимо печатать , если объект имеет повисшие в воздухе элементы, которые без поддерживающих элементов создать невозможно – принтеру будет просто не на чем печатать. Наглядно все представлено на рисунках ниже;
• после формирования первого слоя платформа опускается вниз на толщину одного слоя, а экструдер выдавливает новую порцию материала, процесс повторяется много раз;
• по окончанию печати остается отделить вспомогательные элементы.

Модель и поддерживающие элементы

FDM-технология позволяет использовать термопластики производственного класса, поэтому распечатанные объекты получают отличную механическую, химическую и термическую прочность. Технология простая, чистая и пригодна для использования в условиях офиса или дома.

По такому же принципу работают 3 D -ручки. Это фактически миниатюрные принтеры. Такие ручки предназначены для рисования трехмерных рисунков. Пользователь может выдавливать из нее мгновенно застывающий пластик, придавая ему любую форму и получая забавные изделия. Устройство больше предназначено для баловства, но идея интересная, а дизайнеры смогут сделать много интересных предметов декора для дома.

Метод SLA-печати, или стереолитография

SLA-технология (laser stereolithography) предполагает использование для печати жидких фотополимерных смол, которые имеют свойство застывать под воздействием лазера или подобного источника энергии. Метод позволяет получать предметы с очень точной геометрией , ведь толщина слоя может достигать рекордных 15 микрон, поэтому уже широко применяется в стоматологии при изготовлении имплантатов и в ювелирном деле для создания заготовок с обилием сложных деталей.

Принцип работы 3 D -принтеров , использующих метод лазерной стереолитографии, коротко можно описать так:

• рабочая платформа погружается в ванну с жидким фотополимером на толщину одного слоя (15-150 микрон);
• воздействие лазера на стенки будущего объекта. Лазерный луч в буквальном смысле вычерчивает на фотополимере форму объекта, которая, в свою очередь, задается программным обеспечением. Облучение лазера вызывают полимеризацию материала в точках соприкосновения с лучом и его затвердевание;
• платформа погружается еще чуть глубже в ванну с жидким фотополимером, причем глубина погружения соответствует величине слоя. Лазер снова воздействует на зоны материала, которые должны быть частями печатаемого объекта;
• процесс повторяется слой за слоем, пока не будет распечатан смоделируемый объект;
• технология также требует печати поддерживающих элементов. Они выполняются из того же фотополимера;
• после завершения печати объект погружают в ванну в специальные растворы для удаления излишков и очистки модели;
• финал – облучение ультрафиолетом для окончательного застывания фотополимера.

Технология прогрессивная, но требует покупки дорогих расходных материалов.

Другие типы печати

Менее распространенными, но не менее интересными и перспективными являются следующие способы трехмерной печати:

Какой 3D-принтер лучше выбрать для бытового использования?

Забегая наперед, отметим, что пока стоимость бытовых 3D-принтеров остается относительно высокой, но в дальнейшем имеем все шансы наблюдать удешевление технологии. Вспомните, когда появились мобильные телефоны, они также были доступны только очень богатым людям.

Цели использования домашнего 3Д-принтера могут быть совершенно любыми: от простого баловства и знакомства с новой технологии до печати полезных в хозяйстве мелочей и моделей-прототипов для бизнеса. В любом случае, при выборе обращайте внимание на такие ключевые характеристики устройства:

• разрешение печати (точность печати) – это минимально возможная высота слоя, которую может напечатать принтер. Обозначают разрешение в микрометрах (тысячная доля миллиметра). Чем меньше высота слоя, тем менее заметным будет переход между ними, и тем более гладкой будет поверхность печатаемого объекта. С другой стороны, чем меньше слой, тем больше времени принтеру понадобится на печать и тем выше нагрузка на все его элементы. Разрешение зависит от технологии (SLA позволяет печатать точнее, чем FDM), точности работы печатающих головок, настроек программного обеспечения и выбранного материала для печати;

  Образцы с разной толщиной слоя

• скорость печати напрямую зависит от точности: чем выше точность, тем меньше скорость выращивания модели.
• область печати говорит о том, какого размера объект можно напечатать на принтере. Другими словами, это зона возможной досягаемости печатающей головки по горизонтальным осям X и Y, а также по вертикальной оси Z. Обычно область печати выражают тремя цифрами – это высота, длина и ширина условного параллелепипеда (например, 20*30*30 мм). У дельта-принтеров область печати имеет форму цилиндра, поэтому указывается его высота и диаметр;
  
• тип используемых для печати пластиков. В бытовых условиях используются именно пластики, и это могут быть ABS и PLA пластики, некоторые модели могут печатать обоими видами материалов. Возможность печати тем или иным типом пластиков объясняется наличием или отсутствием подогрева платформы. Если вы пока не решили, чем будете печатать, то лучше выбрать модель, которая поддерживает максимальное количество материалов;
• страна-производитель . Европейские страны и США производят качественные, но дорогие устройства, завозятся в небольших количествах, сервисное обслуживание затруднено. Китайские устройства стоят недорого, качество часто оставляет желать лучшего, но для того, чтобы побаловаться, такие принтеры пойдут. Есть еще принтеры российского производства: при неплохом качестве они радуют возможностью сервисного обслуживания.
  

Интересные варианты бытовых 3D-принтеров

MakerBot Replicator 2

Качественный принтер американского производства, печатает по FDM-технологии, минимальная толщина слоя – 100 микрон (0,1 мм). Область печати – 285*153*155 мм, для печати используются PLA и ABS пластики. Максимальная скорость печати – 40 мм в секунду, или 24 см 3 /час. Корпус выполнен из стали, есть ЖК-экран, вес 11,5 кг. Модель хоть и выпущена в 2013 году, до сих пор активно используется для бытовой печати. Стоимость 3100$.

PrintBox3D One

Принтер отечественного производства, печатает по технологии FDM, минимальная толщина слоя – 50 мкм, размеры рабочей платформы – 185*160*150 мм. Устройство печатает ABS и PLA пластиками, оснащено подогреваемой платформой. Цена около 1700$, разработано для использования в сфере образования и дизайна.

Wanhao Duplicator i3 v2

Бюджетный вариант для тех, кто хочет освоить технологию и побаловаться. Стоит около 500$, печатает разными видами пластика с точностью до 100 мкм, область печати 200*200*180 мм. Качество сборки отличное.

PICASO 3D Designer

Печатает по FDM-технологии, как и все бытовые 3D-принтеры на сегодняшний день, использует для печати ABS и PLA пластики, в т.ч. нейлон. Точность печати – 50 мкм, рабочая платформа размерами 200*200*210 мм, максимальная скорость – 30 см 3 /час. Устройство оснащено подогреваемой платформой, стоимость 1700$.

3D принтер Hercules

Неплохое устройство от российской компании IMPRINTA, печатает разными видами пластика, точность печати – 50 мкм. Платформа подогреваемая, максимальная температура – 120 0 С. Скорость печати – 40 см 3 /час. Цена 1150$.

В качестве итога об основных плюсах и минусах трехмерной печати

3D-печать – направление перспективное и с большим потенциалом. Чтобы расставить все точки над «i» в изучении вопроса трехмерной печати, приведем основные ее преимущества:

Существующие минусы :

Трехмерная печать – это будущее медицины и промышленности, а также возможность быстрого создания прототипов и моделей, а это бесценно для инженерии. Кто знает, может, через 5-10 лет мы так же просто будем скачивать модели чашек или обуви и печатать их на собственном домашнем принтере, как сегодня скачиваем и просматриваем фильмы.

Перевод с Best 3dtvs.com и Howstuffworks.com

Окружающий нас мир мы воспринимаем в объемном виде, так почему же просмотр телепрограмм до сих пор был ограничен двумя измерениями? Предшествующие поколения 3D технологии были достаточно примитивными, а в результате не давали ярких впечатлений, но сопровождались порой такими негативными последствиями, как тошнота и быстрое утомление глаз. Сейчас крупные производители потребительской электроники делают ставку на возрождение 3D технологии и в бешеном темпе работают, чтобы представлять все новые варианты, которые смогут обеспечить увлекательное воспроизведение 3D видео в комфортной домашней обстановке.

В этом руководстве по технологиям 3D видеовоспроизведения подробно объясняется принцип действия 3D телевизора, отмечаются достоинства и недостатки различных вариантов 3D технологии. Но, конечно, вначале необходимо понять, за счет чего мы воспринимаем окружающий нас мир в 3D формате.

Почему мы видим мир в 3D

Мы воспринимаем мир в 3D по той простой причине, что у нас есть два глаза, которыми наблюдаем окружающее пространство (бинокулярное зрение). Наши глаза расположены друг от друга на расстоянии примерно в 6 -7 см. В результате, каждый глаз воспринимает несколько иной, чем другой глаз, образ. Например, если вы посмотрите на какой-либо объект только левым глазом, а затем правым, то вы увидите, почти одинаковое изображение, за исключением того, что каждый глаз имеет несколько смещенную точку зрения. Эта особенность называется параллаксом и имеет решающее значение в нашей способности воспринимать глубину пространства. Человеческий мозг устроен так, что если он одновременно получает от правого и левого глаза два несколько смещенных изображения, то, совмещая их, он способен воспринимать глубину пространства и расстояние до объекта.

Теперь, приняв это во внимание, попробуйте разместить перед глазами небольшой предмет и смотрите на него попеременно то, одним то другим глазом. Вы отметите сдвиг в позиции предмета. Если повторить этот эксперимент, удалив объект на метр или более, то отметите меньшее смещение для левого и правого глаза. Этот факт дает понимание того, как наш мозг воспринимает глубину пространства по визуальным подсказкам.

Теперь, когда мы понимаем, почему воспринимаем мир объемным, понятно, что любая экранная 3D технология должна обеспечить несколько разные изображения для каждого глаза. Читайте дальше, чтобы узнать об особенностях различных телевизионных 3D технологий сегодня и в ближайшем будущем.

Цветовые фильтры или анаглифические очки

Анаглифическую технологию впервые использовал еще в 1853 году в Германии, в Лейпциге Вильгельм Роллманн. Работает она довольно просто. Вы одеваете очки с цветными фильтрами вместо линз. Как правило, для левого глаза - красный, для правого - голубой или синий, иногда зеленый. Просматриваемый фильм состоит из двух наложенных друг на друга изображений в различных цветовых оттенках, каждый глаз воспринимает изображение, окрашенное в цвет, соответствующий цвету светофильтра в очках. Красный светофильтр отфильтровывает изображение для левого глаза, синий - для правого, и картинки обретают объем.

Однако, у этого метода есть ряд недостатков, которые объясняют, почему технология анаглифа никогда широко не использовалась в системах домашнего кинотеатра.

Достоинства:

• Очень дешевые очки стоимостью меньше доллара. И, кроме того, любой цифровой телевизор или ЖК дисплей способен отображать искусственно тонированное 3D видео. Однако недостатки явно перевешивают эти преимущества.

Недостатки:

• Тонированные цветные линзы очков дают очень плохую точность цветопередачи, изображение отличается заметными оттенками красного и зеленого или красного и синего.
• Качество 3D изображения в целом довольно бедное, может иногда вызывать чувство тошноты.

Поляризационные очки

Еще одна технология, в которой линзы очков являются обычными светофильтрами - это поляризационная. Разделение кадров для левого и правого глаза происходит благодаря эффекту поляризации (ориентированным в разных направлениях колебаниям световых волн). В кинотеатрах поляризационная картинка получается с помощью двух проекторов. Варианты 3D видеовоспроизведения с поляризационными очками для городских кинотеатров сегодня используют компании IMAX 3D и RealD.

Направление поляризация света определяется как плоскость вдоль которой колеблется электрическое поле световой волны. Не вдаваясь в тонкости процесса можно сказать, что поляризация света дает возможность выборочно воспринимать с экрана свет в зависимости от типа поляризации. При этом используются специальные сфетофильтры в виде поляризационных пленок. Как показано на рисунке ниже, один фильтр пропускает лишь горизонтально ориентированные волны света, другой лишь световые волны с вертикальной поляризацией. Экраны в кинотеатрах имеют специальное покрытие, которое сохраняет при отражении поляризацию излучаемого проектором света. Изображения имеют направленные взаимно перпендикулярно поляризации световых потоков.

В итоге каждый глаз видит свое изображение и, как отмечалось выше, это приводит к восприятию виртуального 3D эффекта. В действительности, в таких коммерческих системах, как в RealD на самом деле используется более сложный тип поляризации света, называемый циркулярной или круговой поляризацией. Одно из изображений имеет правую, а другое левую круговую поляризацию. Преимущество использования циркулярно поляризованного света состоит в том, что вы можете наклонять голову из стороны в сторону без изменений в контрастности и яркости видимого изображения.

В домашней технике, а тем более на обычном плоском дисплее данный эффект получить довольно сложно, поэтому в телевизорах подобная технология стала использоваться лишь с прошлого года. А пионером в данном случае стала компания LG с теперь уже завоевавшей популярность фирменной технологией LG Cinema 3D. Примеру LG последовали Toshiba, Philips и ряд других компаний. А затем и Samsung представил свой вариант 3D телевизора на основе поляризационной технологии. Но до внедрения в серийное производство его пока так и не довел.

Достоинства:

• Надежная технология позволяет получить высококачественную 3D картинку с богатыми цветами и очень хорошей детальностью.
• Пассивные поляризационные очки не имеют электронной начинки, очень дешевые и легкие.
• Нет мерцания и перекрестных искажений, как в случае использования активной 3D технологии с затворными очками.
• Значительно снижается утомление глаз и другие негативные эффекты в сравнении с технологией активного 3D.

Недостатки:

• При использовании в телевизионном варианте понижается вдвое вертикальное разрешение из-за чередования на телеэкране в одном кадре строк для правого и левого глаза. Правда, в настоящее время предпринимаются попытки избавиться от этого недостатка.

Очки с затворными линзами

Наиболее распространена сегодня т.н. активная 3D технология, в которой используются специальные 3D очки с затворными ЖК линзами. На экране телевизора попеременно отображаются кадры для левого и правого глаза, а в управляемых (ИК или ВЧ излучателем) очках попеременно открываются ЖК линзы для пропускания светового потока. Наиболее активными сторонниками развития такой 3D технологии выступают сегодня известные производители телевизоров Panasonic, Samsung и Sony.

В этом методе вдвое понижается эффективная частота смены изображения на ТВ экране из-за необходимости отображения, последовательно для каждого глаза, отдельных кадров. Поэтому такие телевизоры и мониторы должны иметь удвоенную частоту кадровой развертки. Все 3D телевизоры с поддержкой системы активного 3D имеют минимальную частоту кадров 100/120 Гц.

Линзы затворов таких 3D очков действуют подобно затворам фотоаппарата и, поэтому каждый глаз видит лишь предназначенное для него изображение. Первоначально для управления очками использовался инфракрасный (ИК) канал. Сейчас более совершенные очки работают с использование радиочастотной технологии Bluetooth.

В наиболее совершенных моделях 3D телевизоров применяется также повышенная до 200/240 Гц частота обновления экранной картинки, что помогает снизить заметность эффекта мерцания и сделать более равномерным и плавным перемещение объектов в динамичных сюжетах.

Достоинства:

• Надежная и отработанная технология, поддерживается ведущими производителями ЖК и плазменных телевизоров.

Недостатки:

• Необходимы дорогие и требующие батареек очки, что очень неудобно, когда хочется посмотреть 3D фильм в большой компании.
• Линзы затворных очков поглощают часть светового потока, изображение может быть тусклым при пониженной яркости экрана и повышенном уровне внешнего освещения.
• Частота обновления 100/120 Гц иногда может быть слишком низкой для динамичных спортивных и игровых сцен, что может приводить к мерцанию и смазыванию картинки.

Безочковые 3D телевизоры

Наиболее привлекательными и лишенными многих неудобств представляются сегодня автостереоскопические 3D телевизоры, которые позволяют смотреть объемное видео без всяких очков. Приятно отметить, что такие модели уже начали появляться в продаже, но, к сожалению, они пока очень дорогие и качество изображения оставляет еще желать лучшего.

В автостерескопических телевизорах используются наносимые на экран специальные прозрачные оптические элементы. За счет чего каждый глаз и получает свое изображение и, поэтому создается иллюзия глубины. Наиболее распространены сегодня два варианта автостереоскопии. Первый известен, как метод лентикулярных линз, второй – метод параллаксного барьера. На поверхность экрана нанесено либо множество миниатюрных продольных линз, либо перед ЖК панелью расположено множество щелевых отверстий. За счет таких ухищрений каждый глаз видит свое изображение, из которых мозг собирает виртуальное объемное.

Технология параллаксного барьера, была впервые разработанна Sharp. Эта технология использует в качестве визуальных барьеров управляемые жидкие кристаллы, которые под действием управляющего сигнала могут поворачиваться и тем самым менять направление проходящего через них света. Существенным преимуществом этого метода является то, что жидкокристаллический барьер может быть отключен, чтобы смотреть двумерное изображение.

Однако, после длительного просмотра зрительное утомление и даже головная боль здесь также могут ощущаться. Чтобы наблюдать 3D эффект зритель должен находиться перед экраном в определенных зонах, таких зон несколько, так что вся семья может с покойно смотреть 3D телевизор.

Полномасштабное использование автостереоскопических телевизоров предполагается в течение ближайших пяти лет.

Достоинства:

• Не нужно одевать порой очень неудобные очки! Легкий переход между просмотром 2D и 3D материалов.

Недостатки:

• Отсутствие очков является привлекательным фактором, тогда как необходимость выбора определенного места при просмотре несколько огорчает.

Выводы

Сегодня наблюдается повышенный интерес к инновационным технологиям в телевидении, 3D телевизоры наиболее яркий тому пример. Все известные производители плоскопанельных ЖК и плазменных телевизоров уже освоили производство 3D HDTV и вкладывают большие деньги в разработку еще более совершенных вариантов технологии и рекламу новых моделей своих 3D телевизоров.

Если вы пока не определились, какая из двух доминирующих сегодня 3D технологий предпочтительнее, пассивная с поляризационными очками или активная с затворными жидкокристаллическими, следите за последними новостями в соперничестве производителей. А со следующего года начинаются и более активные продажи безочковых автостереоскопических телевизоров.

Все знают, что любое телевидение отображает двухмерное изображение. Так каким же образом можно создать иллюзию 3D?

Создание 3D эффекта целиком ориентировано на тот факт, что у человека есть два глаза, находящихся на расстоянии друг от друга. Каждый глаз видит одно и то же изображение, но под различными углами. Полученные данные обрабатывает мозг и, соединив оба изображения, дает объемную картинку. Именно на это и рассчитанные все 3D эффекты от первых очков Viewmaster до фильмов в формате IMAX.

В первом методе создания 3D эффекта берутся два изображения, каждое из которых может быть изменено с помощью цветового или поляризованного фильтра, и объединяются в одно. С применением цветового фильтра зрителям потребуются очки с линзами различных цветов. Очки будут разделять объединенное изображение, и каждая линза изобразит только изображение своего цвета. Таким образом, картинка будет подаваться на оба глаза отдельно, создавая трехмерный эффект. Первоначально этот метод, называемый анаглифом, не предназначался для цветного изображения, но современные достижения и развитие технологий это исправили, хотя качество цветов далеко от идеала. При поляризации используется тот же принцип, но вместо цвета, изменяется световые волны, которые видит зритель. Очки для такого видео имеют две линзы различной поляризации, которые также разделяют изображение. Этот метод используется чаще, потому что дает высокое качество изображения.

Второй метод включает в себя использование 3D очков, в которых вместо линз - ЖК экраны. Очки синхронизируются с главным дисплеем с помощью инфракрасного излучения. Линзы работают одновременно, поэтому каждый глаз видит полное, а не разбитое изображение, но под различными углами. Это очень эффективный метод создания 3D, но он вдвое уменьшает частоту кадров. Обычное видео работает со скорость 30 кадров в секунду (29,97, если быть точным). В этом методе создания 3D, каждый глаз видит только 15 кадров в секунду, из-за чего изображение получается не таким гладким.

Еще один метод создания 3D эффекта без использования очков был известен уже много лет, но только сейчас начинает входить в оборот. Вместо использования очков, фильтры или линзы устанавливаются непосредственно на сам экран. Раньше качество изображения при использовании этого метода сильно зависело от расстояния до экрана и положения относительно него, так как даже незначительное отклонение нарушало 3D эффект. Сегодня сочетание фильтров и/или линз с программным обеспечением распознавания лиц дает возможность настройки экрана в реальном времени и раскалывает изображение в соответствии с положениями зрителей в зале. Так, например, компания Nintendo планирует использовать эту технологию при создании 3DS КПК, а Microsoft даже специально создали экран 3D проектора, распознающий до 4 человек в реальном времени.

Хотя возможности 3D изображения известны всем уже около 100 лет, отсутствие или недостаточное развитие технологий не позволяло развиваться этому формату. Поэтому сейчас 3D все еще находиться на стадии разработки, но уже быстро набирает популярность и имеет большой потенциал.

Вообще-то, мир объемный. Это потому, что наш правый и левый глаз смотрят на один и тот же объект с разных точек и видят его немного по-разному. Этого эффекта нет, когда мы смотрим обычное кино, потому что оба глаза видят один и тот же экран.

Чтобы добиться иллюзии объемного изображения, нужно, чтобы правый и левый глаз, глядя на экран, . Для этого существует два наиболее распространенных способа.

Существует третий способ показать 3D, там очки не требуются вовсе. Вместо них к вискам крепятся электроды, которые подают ток на левое и правое веко. Смысл затеи - заставить глаза моргать поочередно так, чтобы каждый глаз видел свой спектр. Франсуа Вожель, один из авторов этого способа, преподает и называет это «безочковым 3D».

Первый из них основан на том, что свет - это электромагнитная волна, которая может колебаться в разных направлениях, например по горизонтали и по вертикали. Тогда говорят, что свет поляризован вертикально или горизонтально. И есть специальные пленки-поляризаторы, которые одну волну пропускают, а другую – нет. Тогда перед киноэкраном ставится два проектора. Они показывают как бы один и тот же фильм, но снятый немного с разных точек. Причем один проектор светит горизонтально поляризованным светом, а другой - вертикально поляризованным.

Зрители надевают очки, состоящие из двух поляризаторов, один из которых ориентирован вертикально, а другой горизонтально. В результате глаза видят изображения, полученные от разных проекторов, то есть снятые с разных точек. Интересно, что если в таких очках склонить голову набок, то ориентация поляроидов изменится, и оба глаза увидят двойную картинку.

Второй способ несколько сложнее. В человеческом глазе для определения цвета есть всего три вида светочувствительных клеток-колбочек: одни видят красный, другие любят зеленый, третьи - синий. Смесь красного и зеленого света вызывает те же ощущения, что и желтый свет. Этим смешиванием авторы 3D-кино занимаются на экране а стремлении вызвать полный набор цветовых ощущений, доступных глазу.

Цвета, как мы понимаем, бывают разных оттенков. Зеленый бывает ближе к желтому, бывает ближе к голубому. И проекторы в 3D-кино используют одни оттенки красного, зеленого и синего для создания картинки для правого глаза, а другие оттенки - для левого.

Дальше зрители все равно вынуждены надевать очки, в которых стоят разные светофильтры. Правый светофильтр пропускает цвета, необходимые для создания «правой» картинки и не пропускает цвета для создания «левой», а левый светофильтр – наоборот.