3D systém aktivní závěrky - Active shutter 3D system
Aktivní závěrky 3D systém (také znám jako alternativní sekvenční rám , střídavý obraz , AI , střídavé pole , pole sekvenční nebo metoda zatmění ) je technika zobrazování stereoskopické 3D obraz. Funguje to tak, že pouze představí obraz určený pro levé oko a zároveň zablokuje pohled pravého oka, poté představí obraz pravého oka a zároveň zablokuje levé oko a opakuje to tak rychle, že přerušení neruší vnímanou fúzi těchto dvou očí. obrázky do jednoho 3D obrazu.
Moderní systémy 3D s aktivní závěrkou obecně používají brýle s clonou z tekutých krystalů (nazývané také „brýle s clonou LC“ nebo „brýle s aktivní závěrkou“). Sklo každého oka obsahuje vrstvu tekutých krystalů, která má při použití napětí tuhost, jinak je průhledná . Brýle jsou ovládány časovacím signálem, který umožňuje brýlím střídavě blokovat jedno oko a poté druhé v synchronizaci s obnovovací frekvencí obrazovky. Synchronizaci časování k video zařízení lze dosáhnout prostřednictvím kabelového signálu nebo bezdrátově buď pomocí infračerveného nebo rádiového vysílače (např. Bluetooth , DLP link). Historické systémy také používaly rotující kotouče, například systém Teleview .
3D systémy s aktivní závěrkou se používají k prezentaci 3D filmů v některých divadlech a lze je použít k prezentaci 3D obrázků na CRT , plazmových , LCD , projektorech a dalších typech video displejů.
Výhody a nevýhody
Přestože k zobrazení 3D lze použít prakticky všechny běžné nemodifikované video a počítačové systémy přidáním zásuvného rozhraní a aktivních brýlí závěrky, u systémů nebo displejů, které pro takové použití nejsou určeny, mohou být patrné rušivé úrovně blikání nebo stínování. Rychlost střídání potřebná k úplnému odstranění viditelného blikání závisí na jasu obrazu a dalších faktorech, ale obvykle je více než 30 cyklů párování snímků za sekundu, což je maximum možné při zobrazení 60 Hz. 120 Hz displej, který umožňuje 60 snímků za sekundu na oko, je široce přijímán jako bez blikání.
Výhody
- Na rozdíl od 3D brýlí s červeným/azurovým barevným filtrem (anaglyfem) jsou brýle s clonou LC barevně neutrální a umožňují 3D prohlížení v plném barevném spektru, přestože anaglyfový systém ColorCode je velmi blízko k zajištění plného barevného rozlišení.
- Na rozdíl od systému s polarizovaným 3D , kde je (obvykle) horizontální prostorové rozlišení poloviční, si aktivní systém závěrky může ponechat plné rozlišení ( 1080p ) pro levý i pravý obraz. Jako každý systém se výrobci televizorů mohou rozhodnout neimplementovat plné rozlišení pro přehrávání 3D, ale místo toho použít poloviční vertikální rozlišení (540p).
Nevýhody
- Blikání lze zaznamenat s výjimkou velmi vysokých obnovovacích frekvencí, protože každé oko efektivně přijímá pouze polovinu skutečné obnovovací frekvence monitoru. Moderní LC brýle ale obecně fungují s vyšší obnovovací frekvencí a u většiny lidí tento problém eliminují.
- Metoda donedávna fungovala pouze s CRT monitory; některé moderní monitory s plochým panelem nyní podporují dostatečně vysokou obnovovací frekvenci pro práci s některými systémy LC závěrky. Mnoho projektorů, zejména DLP, podporuje 3D po vybalení z krabice.
- Brýle LC závěrky vypínají světlo polovinu času; navíc jsou mírně tmavé i když propouští světlo, protože jsou polarizované . To dává účinek podobný sledování televize se slunečními brýlemi, což způsobuje, že divák vnímá tmavší obraz. Tento efekt však může při spárování s LCD produkovat vyšší vnímaný kontrast displeje kvůli omezení krvácení v protisvětle . Protože brýle také ztmavují pozadí, kontrast je při použití jasnějšího obrazu vylepšen.
- Při použití s displeji LCD mohou extrémní lokalizované rozdíly mezi obrazem, který se má zobrazit jedním okem a druhým, vést ke přeslechu , protože pixely panelů LCD někdy nemohou v době, která odděluje, zcela přepnout, například z černé na bílou obraz levého oka z pravého. Nedávné pokroky v době odezvy panelu však vedly k displejům, které konkurují nebo dokonce překonávají pasivní 3D systémy.
- K získání ekvivalentního výsledku musí být snímková frekvence dvojnásobná než u systémů bez 3D, anaglyfu nebo polarizovaného 3D . Všechna zařízení v řetězci musí být schopna zpracovávat rámce dvojnásobnou rychlostí; v podstatě to zdvojnásobuje hardwarové požadavky.
- Navzdory progresivnímu poklesu cen zůstávají v důsledku vnitřního používání elektroniky dražší než anaglyfy a polarizované 3D brýle.
- Vzhledem k jejich integrované elektronice a bateriím byly brzděné brýle těžké a drahé. Vylepšení designu však vyústilo v novější modely, které jsou levnější, lehké, dobíjecí a lze je nosit přes čočky na předpis.
- Brýle závěrky používají od značky k značce různé způsoby synchronizace a protokoly. Proto i brýle, které používají stejný druh synchronizačního systému (např. Infračervené), budou pravděpodobně nekompatibilní napříč různými výrobci. Vyvíjí se však úsilí o vytvoření univerzálního 3D skla závěrky.
- Střídavé prohlížení levého a pravého pohledu vede k efektu časové paralaxy, pokud jsou ve scéně pohybující se objekty: jsou viděny jako před nebo za jejich skutečným umístěním, podle směru pohybu.
Crosstalk
Crosstalk je únik rámečků mezi levým okem a pravým okem. LCD displeje vykazují tento problém častěji než plazmové a DLP displeje, kvůli pomalejší době odezvy pixelů . LCD, které využívají stroboskopické podsvícení, jako je nVidia LightBoost, omezují přeslechy. Toho se dosáhne vypnutím podsvícení mezi obnovami, čekáním na to, až brýle spouště přepnou oči, a také, až panel LCD dokončí přechody pixelů.
Standardy
V březnu 2011 formulovala společnost Panasonic Corporation společně s XPAND 3D standard M-3DI , jehož cílem je zajistit kompatibilitu a standardizaci LC Shutter Glasses v celém odvětví. Toto hnutí si klade za cíl zajistit kompatibilitu mezi výrobci 3D TV, počítačů, notebooků, domácí projekce a kina se standardizovanými brýlemi LC, které budou bezproblémově fungovat napříč veškerým 3D hardwarem. Současným standardem jsou 3D brýle Full HD 3D.
Field Sequential byl použit ve videohrách, filmech VHS a VHD a je často označován jako HQFS pro DVD, tyto systémy používají kabelové nebo bezdrátové brýle LCS.
Formát Sensio byl použit u disků DVD pomocí bezdrátových brýlí LCS.
Každá jiná implementace aktivních 3D brýlí může pracovat s vlastní frekvencí nastavenou výrobcem, aby odpovídala obnovovací frekvenci displeje nebo projektoru. Aby se dosáhlo kompatibility napříč různými značkami, byly vyvinuty určité brýle, které se dokážou přizpůsobit širokému rozsahu frekvencí.
Časová osa
Princip veřejně debutoval pozoruhodně brzy. V roce 1922 byl systém Teleview 3-D instalován v jediném divadle v New Yorku. Několik krátkých filmů a jeden celovečerní film bylo ukázáno spuštěním tisku levého a pravého oka ve dvojici vzájemně propojených projektorů, jejichž okenice fungovaly mimo fázi. Každé sedadlo v hledišti bylo vybaveno zobrazovacím zařízením obsahujícím rychle se otáčející mechanickou závěrku synchronizovanou s roletami projektoru. Systém fungoval, ale náklady na instalaci a nepraktičnost diváků, které musely být podporovány na nastavitelných stojanech, omezily jeho použití na toto jediné zapojení.
V posledních desetiletích vedla dostupnost lehkých optoelektronických okenic k aktualizovanému oživení této metody zobrazení. Brýle s tekutými krystaly byly poprvé vynalezeny Stephenem McAllisterem z Evans a Sutherland Computer Corporation v polovině 70. let minulého století. Prototyp nechal LCD namontovat na malou lepenkovou krabici pomocí lepicí pásky. Brýle nebyly nikdy komercializovány kvůli ghostingu , ale E&S byl velmi raný osvojitel brýlí třetích stran, jako je StereoGraphics CrystalEyes v polovině 80. let.
Společnost Matsushita Electric (nyní Panasonic) vyvinula 3D televizi, která na konci 70. let využívala technologii aktivní závěrky. Oni představila televizi v roce 1981, zatímco ve stejnou dobu přizpůsobení technologie pro použití s první stereoskopický videohře , Sega je arkáda -3D SUBROC (1982).
V roce 1985 byly v Japonsku k dispozici 3D VHD přehrávače od výrobců jako Victor ( JVC ), National ( Panasonic ) a Sharp . Jiné jednotky byly k dispozici pro polní sekvenční VHS kazety včetně Realeyes 3D. Bylo zpřístupněno několik souprav pro sledování sekvenčních disků DVD v terénu. Společnost Sensio vydala svůj vlastní formát, který měl vyšší kvalitu než disky DVD High Quality Field Sequential (HQFS).
Hry
Metodu střídání rámců lze použít k vykreslení moderních 3D her do skutečného 3D , ačkoli podobná metoda zahrnující alternativní pole byla použita k vytvoření 3D iluze na konzolách starých jako Master System a Family Computer . Používá se speciální software nebo hardware, který generuje dva kanály obrazů, vzájemně posunuté k vytvoření stereoskopického efektu. K vytvoření bezproblémové grafiky jsou zapotřebí vysoké snímkové frekvence (obvykle ~ 100 sn./s), protože vnímaná snímková frekvence bude poloviční oproti skutečné rychlosti (každé oko vidí pouze polovinu celkového počtu snímků). Efekt opět doplňují brýle s LCD závěrkou synchronizované s grafickým čipem.
V roce 1982, Sega je pasáž videohra SUBROC-3D dodán spolu se speciálním 3D okuláru, což byl divák se točí disky střídat levou a pravou obrazů oka hráče z jednoho monitoru. Aktivní 3D systém závěrky ve hře byl vyvinut společně společností Sega a Matsushita (nyní Panasonic).
V roce 1984 vydal Milton Bradley pro Vectrex 3D Imager, primitivní formu aktivních skel s roletami, která jako fyzické clony používala motorizovaný rotující disk s průhlednými fóliemi . Přestože byly objemné a hrubé, používaly stejný základní princip rychle se střídajících snímků, jaké moderní brýle s aktivní závěrkou stále používají.
Sega vydala SegaScope 3-D pro Master System v roce 1987, kde to bylo první známé elektronické zařízení, které používalo brýle LCD s aktivní závěrkou. Bylo vydáno pouze osm her kompatibilních s 3D. Nintendo je Famicom také představoval podobnou 3D System Famicom , což představuje headset LCD spouště, vydané v roce 1987 pouze pro Japonsko.
V roce 1993 vydal Pioneer systém LaserActive , který měl pozice pro různé „PAC“, jako je Mega LD PAC a LD-ROM² PAC. Jednotka byla schopná 3D s přidáním brýlí LaserActive 3D (GOL-1) a adaptéru (ADP-1).
Zatímco 3D hardware pro tyto dřívější systémy videoher je téměř výhradně v rukou sběratelů, stále je možné hrát hry ve 3D pomocí emulátorů, například pomocí Sega Dreamcast s emulátorem Sega Master System ve spojení s CRT televizí a 3D systém, jaký najdete v The Ultimate 3-D Collection.
V letech 1999–2000 vytvořila řada společností sady stereoskopických LC clonových brýlí pro počítače se systémem Windows, které pracovaly s aplikacemi a hrami napsanými pro 3D grafická API Direct3D a OpenGL . Tyto sady fungovaly pouze s CRT počítačovými displeji a využívaly buď VGA pass-through , VESA Stereo nebo proprietární rozhraní pro synchronizaci zleva doprava.
Nejvýraznějším příkladem byly brýle ELSA Revelator, které fungovaly výhradně na kartách Nvidia prostřednictvím proprietárního rozhraní založeného na VESA Stereo. Nvidia později technologii koupila a použila ji ve svém stereo ovladači pro Windows.
Sady brýlí byly dodávány se softwarem ovladače, který zachytil volání API a efektivně vykreslil obě zobrazení v pořadí; tato technika vyžadovala dvojnásobný výkon grafické karty , takže bylo potřeba špičkové zařízení. Vizuální závady byly běžné, protože mnoho 3D herních motorů se spoléhalo na 2D efekty, které byly vykresleny v nesprávné hloubce, což způsobilo dezorientaci diváka. Jen velmi málo CRT displejů dokázalo podporovat obnovovací frekvenci 120 Hz při běžných herních rozlišeních té doby, takže pro obraz bez blikání byl vyžadován špičkový CRT displej; a dokonce i se schopným monitorem CRT mnoho uživatelů hlásilo blikání a bolesti hlavy.
Tyto sady CRT byly zcela nekompatibilní s běžnými LCD monitory, které měly na rozdíl od CRT displejů velmi vysokou dobu odezvy pixelů . Kromě toho se trh s displeji rychle přesunul na LCD monitory a většina výrobců displejů ukončila výrobu monitorů CRT počátkem roku 2000, což znamenalo, že soupravy pro brýle pro PC se brzy začaly nepoužívat a byly zredukovány na velmi specializovaný trh, což vyžadovalo nákup použité špičkové konec, velký diagonální CRT monitor.
SplitFish EyeFX 3D byla sada stereofonních 3D brýlí pro Sony PlayStation 2 vydaná v roce 2005; podporoval pouze CRT televizory se standardním rozlišením. Příslušenství obsahovalo průchozí kabel pro gamepad PS2; při aktivaci by připojené příslušenství vydávalo na konzolu sekvenci rychle se střídajících pohybových příkazů zleva doprava, čímž by vznikl jakýsi efekt „ kroutící stereoskopie “ navíc podporovaný kabelovými brýlemi LC závěrky, které pracovaly synchronizovaně s těmito pohyby. Souprava dorazila příliš pozdě v produktovém cyklu konzoly, když byla účinně nahrazena PlayStation 3 a bylo podporováno jen několik her, takže ji hráči do značné míry ignorovali.
Sada Nvidia 3D Vision založená na USB, vydaná v roce 2008, podporuje monitory CRT s obnovovací frekvencí 100, 110 nebo 120 Hz a také 120 Hz LCD monitory.
Hardware
Poskytovatelé aktivních 3D systémů závěrky
Existuje mnoho zdrojů levných 3D brýlí. IO brýle jsou nejběžnějšími brýlemi v této kategorii. XpanD 3D je výrobcem brýlových okenic , přičemž v současnosti používá brýle XpanD více než 1000 kin. S vydáním této technologie na trh domácích prohlížečů v roce 2009 nyní mnoho dalších výrobců vyvíjí vlastní LC clonové brýle, jako jsou Unipolar International Limited, Accupix Co., Ltd, Panasonic , Samsung a Sony .
Standard M-3DI , vyhlášený společností Panasonic Corporation společně s XPAND 3D v březnu 2011, si klade za cíl zajistit kompatibilitu a standardizaci LC (aktivních) okenních brýlí v celém odvětví .
Společnost Samsung vyvinula aktivní 3D brýle o hmotnosti 2 unce (57 g) a využívá technologii čoček a rámů, kterou propagovala společnost Silhouette , která vytváří brýle pro NASA .
Nvidia vyrábí sadu 3D Vision pro PC; dodává se s brýlemi 3D závěrky, vysílačem a speciálním softwarem grafického ovladače. Zatímco běžné LCD monitory běží na 60 Hz, pro použití 3D Vision je nutný 120 Hz monitor.
Mezi další známé poskytovatele aktivních 3D brýlí patří EStar America a Optoma. Obě společnosti vyrábějí 3D brýle kompatibilní s řadou technologií, včetně RF, DLP Link a Bluetooth.
DLP 3D
V roce 2007 společnost Texas Instruments představila svým výrobcům OEM řešení DLP s podporou stereofonního 3D , Samsung a Mitsubishi poté představily první 3D DLP televizory připravené k použití a 3D projektory DLP přišly na řadu později.
Tato řešení využívají inherentní rychlostní výhody digitálního mikro-zrcadlového zařízení (DMD) k postupnému generování vysoké obnovovací frekvence pro levé a pravé zobrazení požadované pro stereoskopické zobrazování.
Technologie DLP 3D využívá wobulační algoritmus SmoothPicture a spoléhá na vlastnosti moderních zobrazovačů DMD 1080p60. Účinně zhutňuje dva L/R pohledy do jednoho snímku pomocí šachovnicového vzoru, který vyžaduje pouze standardní rozlišení 1080p60 pro stereoskopický přenos do televize. Nárokovanou výhodou tohoto řešení je zvýšené prostorové rozlišení, na rozdíl od jiných metod, které snižují vertikální nebo horizontální rozlišení na polovinu.
Mikrozrcadla jsou uspořádána v takzvaném „offsetově-diamantovém pixelovém rozložení“ 960 × 1080 mikromirrorů, otočených o 45 stupňů, přičemž jejich středové body jsou umístěny ve středu „černých“ čtverců na šachovnici. DMD využívá wobulaci s plnými pixely pro zobrazení celého obrazu 1080p jako dva obrazy s polovičním rozlišením v rychlém sledu. DMD pracuje s dvojnásobnou obnovovací frekvencí, tj. 120 Hz, a kompletní obraz 1080p se zobrazí ve dvou krocích. Na první kadenci se zobrazí pouze polovina původního obrazu 1080p60 - pixely, které odpovídají „černým“ čtverečkům šachovnicového vzoru. Na druhé kadenci je pole DMD mechanicky posunuto („wobulováno“) o jeden pixel, takže mikromirrory jsou nyní v poloze, která byla dříve obsazena mezerami, a zobrazí se další polovina obrazu - tentokrát pixely, které odpovídají na „bílé“ čtverce.
Poté se vygeneruje synchronizační signál, který synchronizuje obnovení obrazovky pomocí LC clonových brýlí, které nosí divák, pomocí patentovaného mechanismu společnosti Texas Instruments zvaného DLP Link. DLP Link udržuje synchronizaci vložením krátce blikajících bílých rámečků během intervalu zatemnění displeje , které jsou zachyceny brýlemi závěrky LC.
Plazmová televize
Plazmové zobrazovací panely jsou ve své podstatě také vysokorychlostní zařízení, protože používají modulaci šířky impulzů k udržení jasu jednotlivých pixelů, což je činí kompatibilními se sekvenční metodou zahrnující clonové brýle. Moderní panely mají frekvenci řízení pixelů až 600 Hz a umožňují 10bitovou až 12bitovou přesnost barev s 1024 až 4096 přechody jasu pro každý subpixel.
Společnost Samsung Electronics uvedla na trh PDP televizory připravené pro 3D v roce 2008, „PAVV Cannes 450“ v Koreji a PNAx450 ve Velké Británii a USA. Soupravy využívají stejné schéma komprese šachovnicových vzorů jako jejich DLP televizory, i když pouze při nativním rozlišení 1360 × 768 pixelů a nikoli při standardu HDTV 720p, takže jsou použitelné pouze s PC.
Společnost Matsushita Electric (Panasonic) vytvořila prototyp „3D plazmového divadelního systému s rozlišením Full HD“ na CES 2008. Systém je kombinací 103palcového televizoru PDP , přehrávače disků Blu-ray Disc a okenic . Nový systém přenáší prokládané obrazy 1080i60 pro pravé i levé oko a video je ukládáno na 50 gigabajtový Blu-ray pomocí rozšíření Multiview Video Coding s kompresí MPEG-4 AVC/H.264 .
LCD
Dříve LCD displeje nebyly příliš vhodné pro stereoskopické 3D kvůli pomalé době odezvy pixelů . Displeje z tekutých krystalů se tradičně pomalu mění z jednoho polarizačního stavu do druhého. Uživatelé notebooků z počátku 90. let jsou obeznámeni s rozmazáním a rozmazáním, ke kterému dochází, když se něco pohybuje příliš rychle, aby LCD udržel krok.
Technologie LCD se obvykle nehodnotí podle snímků za sekundu, ale spíše podle času, který je zapotřebí k přechodu z jedné barevné hodnoty pixelu na jinou barevnou hodnotu pixelu. Za normálních okolností se 120 Hz aktualizace zobrazuje na celou 1/120 sekundy (8,33 milisekund) kvůli vzorkování a podržení , bez ohledu na to, jak rychle může LCD dokončit přechody pixelů. Nedávno bylo možné pomocí technologie stroboskopického podsvícení skrýt pixelové přechody před viděním, vypnutím podsvícení mezi obnovami, aby se omezilo přeslechy. Novější LCD televizory, včetně špičkových 3D televizorů Sony a Samsung, nyní využívají stroboskopické podsvícení nebo podsvícení skenování, aby omezily 3D přeslechy během provozu brýlí s clonou.
Terapeutická střídavá okluze
V terapie vize o tupozrakosti a přerušovaného centrálního potlačení , se krystaly, kapalina byla použita pro účely lepší terapie okluze. V tomto scénáři amblyopický pacient nosí elektronicky programovatelné brýle nebo brýle z tekutých krystalů nepřetržitě několik hodin během běžných každodenních činností. Nošení zařízení povzbuzuje nebo nutí pacienta používat střídavě obě oči, podobně jako při záplatě očí , ale rychle se střídá v čase. Cílem je obejít pacientovu tendenci potlačovat zorné pole slabšího oka a trénovat pacientovu schopnost binokulárního vidění . Brýle mají většinou mnohem pomalejší blikání než známější 3D brýle s aktivní závěrkou.
Viz také
Reference
externí odkazy
- Panasonic.com/3d - Přehled technologie 3D brýlí a kinematografických brýlí
- 3D Vision zkontrolováno - 3D Vision společnosti Nvidia vysvětleno a zkontrolováno