Fenomén 3D – co nás čeká a nemine v roce 2010

Archiv | 01.04.10

I když třetí rozměr v zábavě v poslední době zpopularizovaly především filmové hity jako Avatar, s 3D se pravidelně setkávají hráči počítačových her a třetí rozměr pronik





I když třetí rozměr v zábavě v poslední době zpopularizovaly především filmové hity jako Avatar, s 3D se pravidelně setkávají hráči počítačových her a třetí rozměr proniká v posledních letech i do reklamy. Všemožné značky používají ke zviditelnění svých produktů trojrozměrné technologie, neboť upoutávka vytvořená ve 3D zaujme oko diváka mnohem lépe. Opravdový rozmach 3D technologií však přinesl až v poslední době film.

Jak vzniká 3D obraz – základní metody a postupy

3D technologie přidala do novodobých filmů něco, co bylo před pár desítkami let zcela nepředstavitelné: hloubku. K dosažení iluze 3D obrazu se dnes používá několik metod, my se seznámíme s těmi nejpoužívanějšími. Prvním pojmem, s nímž se v souvislosti s 3D setkáte, je tzv. stereoskopie. Jde o technologii, která je schopna vyprodukovat trojrozměrný obraz pomocí dvourozměrné předlohy. K dosažení tohoto efektu však musí mít divák speciální brýle, o kterých se o něco podrobněji zmíníme níže.
Asi nejjednodušší a nejstarší metodou stereoskopie je použití tzv. stereokotoučků, u nás známých jako diapozitivy, které se snažily o vyvolání dojmu trojrozměrného obrazu pomocí samostatných obrazů pro každé oko.
Mezi nejznámější metody používané při tvorbě 3D materiálů v současné době patří anaglyph a polarizace. Oba způsoby fungují na principu rozdělení obrazu pro pravé a levé oko. Anaglyph to provádí prostřednictvím rozložení obrazů pro levé a pravé oko na barevné složky, konkrétně pak na modrozelenou a červenou. Polarizace, využívaná například v kinech IMAX, vytváří požadovaný 3D efekt prostřednictvím různé polarizace světla.
K vytvoření 3D obrazu je nutné, aby jedna scéna byla nasnímána dvěma kamerami. Záběr pocházející z jedné kamery je určen pro levé oko, záběr druhého snímače pak pro oko pravé. Nejdůležitější je dokonalá synchronizace kamer: sladěný musí být čas snímání, ostření, zoom i barevné vyvážení.
Pojďme se nyní na představené postupy podívat poněkud podrobněji.

Anaglyph

Zásadní výhodou anaglyphu je díky relativně nízkým nákladům na jeho použití široká míra rozšíření po celém světě: k pozorování 3D obrazu vytvořeného touto metodou uživateli stačí vlastnit pouze speciální brýle s barevnými průzory, červeným a modrozeleným.

Trojrozměrná scéna je vytvořena smícháním obou obrazů. Sleduje-li divák video s 3D brýlemi, do každého oka dostává díky zmíněným barevným filtrům odlišný obraz. Mozek pak z obou obrazů dohromady vytváří trojrozměrnou scénu.
Jak už to ale někdy bývá, nejlevnější metoda nemusí být vždy tou nejlepší, a to je i případ anaglyphu. Problém spočívá v tom, že se při použití této metody ztrácejí barevné informace, a tak výsledný obraz není nikdy tak kvalitní jako při použití pasivní nebo aktivní 3D projekce, jejichž vlastnosti si rozebereme níže.

Pasivní polarizace

Při použití metody pasivní 3D projekce jsou použity speciální brýle, jež mají v očnicích polarizační filtry. Filtr jedné očnice je orientovaný tak, že propouští pouze světlo kmitající v horizontální rovině. Druhá očnice obsahuje podobný filtr, avšak otočený o devadesát stupňů – propouští tedy pouze světlo ve vertikální rovině.
Oba obrazy jsou promítány na jednu projekční plochu, přičemž před každým projektorem je upevněn ještě polarizační filtr. Nastavení filtrů na projektoru se shoduje s nastavením filtrů na brýlích.
Dvojice obrazů určených pro pravé a levé oko se následně promítá na jednu projekční plochu, která je vyrobena ze speciálního materiálu a opatřena povrchem, jež zachová polarizaci dopadajícího světla. Obrazy odražené od projekční plochy se následně dostávají k divákovi, nicméně do každého oka pronikne díky polarizačním filtrům v očnicích pouze příslušný obraz. Jak již bylo zmíněno v úvodu, tento systém používají například kina IMAX.

Aktivní polarizace

Kromě výše popsané pasivní polarizace, využívající pasivní polarizační brýle, existuje i další způsob, jak pozorovateli do daného oka doručit příslušný snímek. Dalším způsobem je, že divák může sledovat obraz promítaný na plátno s dvojnásobnou snímkovou frekvencí, přičemž na filmovém pásu jsou střídavě proložené obrazy pro levé a pravé oko. Elektronické brýle diváka se dálkově synchronizují se zdrojem vysílání a střídavě zatmívají levé nebo pravé oko.
Výsledkem je, že každý lichý snímek vidí návštěvník kinosálu jedním okem a každý sudý okem druhým. Tímto systémem se sice sníží frekvence promítaných obrazů pro každé oko na polovinu, nicméně jednotlivé oči návštěvníka kina ve výsledku dostávají pouze předem určený obraz – z dvojice oddělených snímků mozek následně skládá skutečnou trojrozměrnou scénu. I tento systém využívají některá kina IMAX a jeho hlavní výhoda spočívá v tom, že k projekci není potřeba žádného speciálního plátna.
Výhodou aktivní a pasivní polarizace je, na rozdíl od anaglyfu, kvalitní zobrazení s plnými barvami. Za nevýhodu lze naopak považovat potřebu zakoupení speciálních a dražších brýlí či projektorů.
Ještě efektivněji: aktivní a pasivní polarizace v jednom
Výhody aktivní a pasivní 3D projekce však lze zkombinovat a získat tak levnější a stále velmi efektivní řešení – to vše díky tzv. polarizačnímu modulátoru.
S využitím této metody je prvotní 3D obraz generován pomocí jediného aktivního 3D projektoru, před jehož objektivem je umístěn speciální 3D polarizační modulátor, elektronicky propojený s aktivním projektorem. Aktivní trojrozměrný obraz prochází modulátorem a je v reálném čase konvertován na pasivní polarizační projekci.
Velkou výhodu této technologie představuje skutečnost, že lze současně použít pouze jediný projektor, ale přitom také cenově výhodné polarizační 3D brýle. Tento systém dokáže ušetřit značné objemy investic v kinech, kde jsou jinak výkonné projektory velmi drahé. S modulátorem tedy není nutné pořizovat pro 3D kino dvojici projektorů jako při použití pasivní projekce, ale pouze jeden. Navíc je možné nabídnout divákům cenově výhodné plastové nebo dokonce papírové 3D polarizační brýle bez baterií.
V praxi funguje zařízení tak, že se modulátor jednoduše umístí před objektiv aktivního 3D projektoru a propojí se s aktivní projekcí. Pokaždé, když projektor generuje obraz pro levé oko, přepne se modulátor tak, aby polarizoval generovaný obraz do jedné roviny. Naopak v čase, kdy projektor generuje obraz pro pravé oko, polarizuje modulátor procházející obraz do druhé roviny (o devadesát stupňů otočené od druhého oka).
Vzhledem k technologii použité v modulátoru lze dosáhnout toho, že každou 1/120 s či dokonce 1/144 s se moduluje jiná polarizační rovina. Výsledkem je pak kvalitní pasivně polarizační 3D projekce.
Přesuňme se však z kina do vašeho obývacího pokoje a podívejme se na hit letošního roku – 3D televizory. Budou opravdu stát za to?

3D TV

TV s označením 3D-ready jsou připraveny na vysílání v trojrozměrném režimu za podmínky, že uživatel použije speciální brýle (, které vytvoří iluzi trojrozměrného obrazu. Sklo těchto brýlí tvoří tekuté krystaly a polarizační filtry. O správné načasování obrazu do levého a pravého oka se pak stará televizor, který s brýlemi komunikuje pomocí infračerveného záření.
Brýle postupně zakrývají každé oko, a to v souvislosti s obnovovací frekvencí televizoru, obrazovka střídavě promítá obrazy pro každé oko. Výrobci se v minulosti potýkali s problémem pomalého kmitání, kvůli němuž uživatel neviděl kvalitní 3D obraz. Nejnovější 3D brýle však pracují v tak vysokých frekvencích, že tento problém již prakticky odstraňují.
3D televizory většinou podporují HDMI 1.4 a obnovovací frekvenci s minimální hodnotou 120 Hz. Brýle se k nim obvykle prodávají zvlášť, někteří výrobci je však mohou nabízet také jako součást prodejní sady. V tomto roce plánují 3D televizory na trh uvést přední výrobci jako například Toshiba, Samsung, Sony, Panasonic a LG. Na trhu by se také co nevidět měly objevit 3D Blu-ray přehrávače. Vůbec první televizor s podporou trojrozměrného obrazu začal v únoru tohoto roku prodávat Samsung. 3D televizor s úhlopříčkou 42 palců v současné době prodává také například čínská společnost TCL. Tento model s označením TD-42F nevyžaduje žádné speciální brýle. Velkou nevýhodou je však jeho cena, která se pohybuje v přepočtu okolo 400 000 korun.
Na českém trhu začne již v dubnu prodávat svou 3D TV se úhlopříčkou 128 palců Panasonic, a to za cenu necelých 62 000 Kč. Vyšší model s úhlopříčkou 165 cm se na našem trhu objeví o něco později, podle dostupných informací zřejmě v červnu. Panasonic pak u nás začne prodávat i full HD Blu-ray přehrávač, a to za necelých šestnáct tisíc korun.
Za zmínku stojí také plánovaná full HD 3D videokamera s hmotností pod 3 kg, kterou chce Panasonic na trh uvést na podzim tohoto roku za 18 000 euro. Dále chce tato firma v roce 2010 začít prodávat profesionální 3D LCD monitory.
LG, Samsung, Sony a Philips chtějí, aby prodej 3D televizorů do dvou let tvořil přes 50 % jejich tržeb z této oblasti. Předpokládá se, že než bude dosaženo jednoznačné shody v procesu standardizace, budou televizory s podporou trojrozměrného obrazu v příštích několika letech používat k zobrazování 3D obsahu mix různých technologií.
3D TV a problémy se standardy
V srpnu 2008 byla vytvořena organizace SMPTE (Society of Motion Picture and Television Engineers), která si dala za cíl stanovit parametry 3D standardu pro obsah zobrazitelný na jakémkoli domácím zařízení, bez ohledu na to, z jakého zařízení má být trojrozměrný obraz snímán. SMPTE zkoumala různé standardy, které jsou potřeba pro distribuci 3D obsahu pomocí televizního vysílání, satelitu či internetu tak, aby je bylo možno přehrát na televizorech, počítačích nebo třeba tabletech. Problém však spočívá v tom, že SMPTE není jedinou skupinou, která se o standardizaci pokouší.
Řadu přenosových standardů stanovila nejnovější verze HDMI 1.4, která byla vydána v létě minulého roku. Všechna zařízení, jež chtějí HDMI 1.4 obsahovat, musí například používat formát frame packaging. Zobrazovací zařízení musejí navíc podporovat všechna tři rozlišení (720p50, 720p60 a 1080p24), přehrávací zařízení pak alespoň jedno z nich. Další rozlišení jsou již volitelnou položkou, závisející na preferencích výrobce. 3D obraz však mohou zobrazovat pouze zařízení s podporou HDMI 1.4, nižší verze to v drtivé většině případů nedokážou.

HDMI 1.4 – 3D kino ve vašem obývacím pokoji

První, s čím se u nových 3D televizorů setkáte, je pojem HDMI. Jde o standard, jehož poslední verze přináší právě mimo jiné podporu 3D videa do domácností a definuje vstupní a výstupní protokoly, které umožní 3D displejům a zdrojovým zařízením komunikovat pomocí tohoto standardu. Dalo by se říci, že HDMI 1.4 je jakýmsi mezníkem na cestě k vytvoření opravdového domácího 3D kina.
Specifikace HDMI 1.4 jsou známy již téměř rok, přičemž hlavní novinkou byla právě podpora 3D. Na začátku března tohoto roku se pak objevila nová revize tohoto standardu s označením A, která schopnosti 3D dále rozšiřuje.
Pojďme se na nové funkce podívat trochu konkrétněji. Původní specifikace HDMI počítaly pouze s režimem přenosu tzv. frame packing. Ten je vhodný pro videohry nebo Blu-ray filmy, kde nevadí nízký datový tok. Například obraz s rozlišením 1080p při 24 snímcích za sekundu má ve skutečnosti snímků 48 s tím, že se zobrazuje střídavě L (levý obraz) a P (pravý obraz). Tedy takto: L-P-L-P-L…
V době standardizace verze 1.4 nebylo jisté, jaký režim se použije u televizního vysílání. Po dohodě některých vlivných stanic ve Spojených státech, Velké Británii, Japonsku a Jižní Koreji to nyní vypadá na použití režimu side-by-side nebo top-and-bottom. Obraz je v tomto případě vysílán pouze s frekvencí 24 snímků za sekundu a oba videostreamy jsou proloženy vedle sebe či nad sebou a až zobrazovací zařízení si video rozdělí pro levé a pravé oko zvlášť. Tedy: LP-LP-LP… Ve výsledku je rozlišení poloviční, ale ušetří se tím výrazně datový tok.
Pravdou je, že České republiky se zatím televizní vysílání v 3D zatím příliš netýká a ještě nějaký čas zřejmě ani výrazněji týkat nebude. A to nejen kvůli nedokončení digitalizace.
3D televizní kanály
Již od roku 2008 vysílá čtyřikrát denně ve 3D japonská kabelová televize BS 11. Od června 2010 se pak na trojrozměrné programy chystá známý sportovní kanál ESPN, který chce během roku v 3D vysílat několik desítek sportovních klání. V tom samém měsíci pak Panasonic spolu se společností DirecTV plánují spustit satelitní kanál s 3D programy. V dubnu 2010 se k 3D vysílání zkušebně připojil Sport-1 HD 3D (satelit Telstar 12), který je zachytitelný i na našem území, a především došlo ke spuštění kanálu Sky 3D britské BSkyB. Ta přenáší i zápasy Premier League a chystá se rovněž na 3D přenosy z mistrovství světa ve fotbale. Od května by se měl objevit rovněž zkušební kanál Astra 3D Demo na satelitu Astra 1E.

3D bez brýlí: kdy se dočkáme?

Tak, jako se před rokem na veletrhu CeBIT začalo poprvé mluvit o dostupných 3D televizorech, které trojrozměrný obraz zprostředkují díky speciálním brýlím, na letošním CeBITu, který se odehrával v březnu, začaly firmy z různých zemí světa představovat technologie, díky nimž bude možné docílit 3D obrazu ve vašem obývacím pokoji bez speciálních brýlí.
Otázkou totiž je, zda nutnost nošení brýlí při sledování televize mnohé uživatele neodradí. Výrobci si totiž vzpomněli na to, že efektu 3D brýlí mohou také dosáhnout použitím speciální folie, kterou umístí před obrazovku, jež produkuje trojrozměrný obraz. Folie prakticky nahrazuje 3D brýle, a tak již není nutné, aby je měl uživatel nasazeny. Tato technologie není v žádném případě ničím novým, objevila se již v minulosti, avšak tehdy měla zásadní omezení – trojrozměrný obraz uživatel viděl jen z jednoho určitého místa před televizorem a pokud se pohnul, působil obraz rozmazaně.
To se však nyní mění. Například singapurská společnost Suny Ocean Studios na letošním CeBITu ukázala speciální průsvitný panel, který lze umístit před 3D televizor, načež zprostředkuje trojrozměrný obraz až pro 64 různých pozic, takže televizi může najednou sledovat i více uživatelů z několika pohledů. Suny Ocean Studios doufají, že se jim podaří přesvědčit výrobce televizorů, aby tyto panely přímo integrovali do svých výrobků a uživatelé si je tak nemuseli dokupovat.
Nejde však o jediný způsob, jehož prostřednictvím lze zprostředkovat 3D obraz v obývacím pokoji bez speciálních brýlí. Jiné, převážně německé společnosti na CeBITu přišly s nápadem speciální kamerky, která je umístěna v televizoru a sleduje pohyb diváka a přizpůsobuje 3D obraz jeho úhlu pohledu, takže nikdy nevidí rozmazaně.
Na trhu jsou již také delší dobu steroskopické dipleje Philips QFHD/WOWvx, byť nejde zrovna o modely pro běžné domácí použití.

Nejpoužívanější 3D brýle

Anaglyphické brýle: Před každým okem se nachází jeden barevný filtr. Přes červené sklo jsou zobrazeny pouze modře zobrazené objekty, přes modré (či zelené) sklo pak objekty jiných barev kromě modrých (respektive zelených).
Brýle z tekutých krystalů, anglicky shutter glasses: Brýle, jejichž jednotlivá skla se střídavě zatmívají synchronně s grafickou kartou počítače nebo televizoru a každé oko dostává obraz zvlášť.
Brýle s použitím technologie INFITEC: Projektory promítají základní barvy na mírně posunutých vlnových délkách a brýle dokážou tyto dva obrazy oddělit.





Galerie





Komentáře

K tomuto článku není připojena žádná diskuze, nebo byla zakázána.