3D-желание
Наш журнал два года назад (см. S&V, №10, 2004) уже обращался к фантастически интересной теме трехмерного изображения или 3D. Тогда мы описывали основные принципы реализации трехмерного изображения в основном на плоском экране без использования дополнительных приспособлений вроде очков с цветными или жидкокристаллическими фильтрами. Сегодня наш рассказ о других технологиях создания объемного изображения.
Волшебный шлем
3D-очки icuiti V920 Video Eyewear компании Icuiti Corporation
А так они выглядят на зрителе
Те, кто смотрел знаменитый фильм «Газонокосильщик», наверняка помнят шлем виртуальной реальности VFX-1 (изобретение компании Interactive Imaging Systems), с помощью которого герой фильма из умственно отсталого типа превращается в гения. Настоящая киберпанк-история, заставлявшая ее поклонников до дыр затирать видеокассеты, в сотый раз пересматривая любимые эпизоды. Потомок шлема VFX3D (увы, уже снятый с производства), хоть внешне и выглядел абсолютно так же (дизайнеры решили не менять яркий образ), однако конструктивно разительно отличался от своего предшественника. В него были встроены два ЖК-дисплея размером 0,7 дюйма и разрешением 360 тыс. пикселей каждый, поддерживающие 16-битный цвет. Шлем позволял регулировать основные параметры изображения. Угол обзора модели составлял 35, а система датчиков ориентации в пространстве вкупе с высококачественными наушниками способствовала более полному погружению в виртуальный мир.
Подобные шлемы виртуальной реальности (VR) представляют собой самодостаточное решение, которое на сегодняшний день признано наиболее эффективным средством достижения ощущения реальности. Безусловно, как и на любом другом сегменте рынка существуют предложения продуктов, которые можно классифицировать как High End. Их главный недостаток — огромная цена, мешающая действительно массовому распространению подобной технологии. Корпорация NVIS (www.nvisinc.com) предлагает несколько моделей облегченных шлемов с повышенным разрешением. Так для модели NVISOR SX разрешение цветных FLCOS-микродисплеев составляет 1280х1024, а угол обзора достигает 60°, но их цена находится уже в диапазоне десятков тысяч долларов. И это печально, потому что действительно перспективная технология может остаться лишь игрушкой для очень состоятельных людей или ограничиться областью специальных применений.
3D-очки
3D-видеопроектор системы Sensio
Производительность графических процессоров позволяет интегрировать 3D-ускорители непосредственно в видеокарты
Такие спаренные киносъемочные аппараты используются при съемке 3D-фильма
Ступенькой ниже на технологической лестнице относительно шлемов виртуальной реальности стоят 3D-очки — гораздо более многочисленная и гибкая в ценовом плане группа устройств, которая в настоящее время и главенствует в массовом секторе. В первую очередь, стоит отметить систему Sensio3D ($1699). Созданная канадцами Николя Рутье и Ришаром Лабержем технология получения трехмерного изображения в домашних условиях совсем молода, что, однако, не мешает ей стремительными темпами завоевывать популярность у зрителей и авторитет в Голливуде. Знаменитые студии MGM и Miramax согласились поддержать новый формат, и в настоящее время выпущено уже более полутора десятков DVD с 3D-фильмами. Это уже не короткометражные демонстрационные ролики, а полноценные художественные фильмы, переведенные в формат Sensio.
Несколько слов об особенностях технологии Sensio. Как и все гениальное, она проста. В ее основе используются такие базовые принципы человеческой физиологии, как формирование мозгом трехмерного образа предмета из двух изображений, воспринимаемых правым и левым глазом, и инерционность зрения. На экран последовательно (для левого и правого глаза) выводятся два изображения, а специальные очки, оснащенные LCD-затворами, поочередно перекрывают световой поток таким образом, что правый и левый глаза воспринимают только предназначенные для каждого из них кадры. Комплект состоит из процессора обработки изображения с ИК-излучателем и беспроводных очков с ИК-приемником. Процессор формирует кадры поочередно для левого и правого глаза с частотой 60 Гц (в сумме 120 Гц). Инфракрасный излучатель служит для синхронизации работы LCD-затворов, позволяя глазам принимать только предназначенную для каждого из них информацию.
Однако существуют некоторые ограничения и особенности использования этой технологии. Так, для воспроизведения видеодисков Sensio-формата требуется DVD-плейер с компонентным видеовыходом. А поскольку видео в этом формате транслируется в стандарте NTSC, потребуется режим чересстрочной развертки. Также необходим дисплей с VGA-входом, способный воспроизводить сигнал 480p (480 строк в режиме прогрессивной развертки). На старом телевизоре в силу невозможности повышения его частоты кадров выше 60 Гц получить трехмерное изображение вам не удастся.
История
Очки для просмотра трехмерных игрушек просто подключаются к плате компьютера
3D-очки компании Leadtek Research называются X-eye
Впервые трехмерная технология, в основе которой лежало использование инертности человеческого зрения, была представлена производителями 3D-ускорителей — отдельных компьютерных плат с мощным графическим чипом, которые подключались к стандартной видеокарте для ускорения обработки графики в играх. С ростом производительности графических процессоров 3D-ускорители стали интегрировать непосредственно в видеокарты, и использование 3D-технологий стало возможным в домашних условиях.
Чтобы получить трехмерное изображение, необходимо было всего-то прикупить 3D-очки ($40–50) и подключить их к видеокарте. После несложной настройки можно было запускать какую-нибудь трехмерную игрушку из тех, что поддерживали 3D-технологию, и — наслаждаться невероятными эффектами. Чтобы глаза не уставали, частота обновления кадров для каждого глаза должна была составлять не менее 60 Гц (в сумме 120 Гц). Считалось, что это не вызывало дискомфорта даже при достаточно длительном использовании очков. Но в то время подавляющее большинство пользователей имело в своем распоряжении ЭЛТ-мониторы, далеко не все из которых способны были воспроизвести частоту обновления кадров 120 Гц, а раздражающее мерцание при использовании пониженной частоты обновления изображения не способствовало росту популярности 3D-технологии. Это сегодня, когда современные видеокарты по вычислительной мощности порой превосходят центральные процессоры в компьютере, вопрос комфортности просмотра не возникает, да и детализация сложных сцен потрясает своим реализмом. Но, увы, несмотря на рост качества мониторов и подешевление 3D-очков, такой трехмерный вариант не нашел поддержки у производителей программного обеспечения, а без него популярность технологии «затворных» 3D-очков сошла почти на нет. А тот факт, что набирающие популярность LCD-мониторы не способны в большинстве своем на обновление изображения с частотой более чем 85 Гц, так и вовсе сузил аудиторию «заинтересованных лиц».
«Глазные» дисплеи
Модель с повышенным разрешением NVIUSOR SX и двухканальный блок управления
Относительно недавно на рынке появилась иная категория 3D-очков, которые позиционируются уже не как приложение к видеокарте, а как самостоятельное приспособление для получения трехмерного изображения. Суть этих устройств заключается в использовании микродисплеев, располагаемых перед глазами. Каждый из них формирует собственное изображение, передаваемое на сетчатку глаза с помощью несложной оптической системы, создающей такие же условия просмотра, как при использовании обычного настольного или настенного дисплея. Благодаря LCD-технологии эффект мерцания в таких очках-дисплеях был сведен к нулю, а обновление изображения происходит одновременно для обоих глаз, не вызывая дискомфорта. О выпуске HMD-дисплеев (Head Mounting Display — наголовный дисплей) сообщили сразу несколько компаний, и некоторые из них добились таких заметных успехов, что ими заинтересовались даже военные. Так, в прошлом году компания Icuiti Corporation (www.icuiti.com) представила 3D-очки icuiti V920 Video Eyewear. Встроенные в «оправу» два дисплея площадью 1 см2 каждый и разрешением 640х480 пикселей воспроизводят изображение, по размерам эквивалентное экрану 42-дюймового монитора на расстоянии 2 м. Комплект состоит из самих очков и небольшого контроллера, размером с кассетный плейер. В контроллере есть композитный, S-Video- и VGA-видеовходы, а также аудиовход (наушники в данном случае являются частью конструкции очков). Поддерживаемый стандарт видео — NTSC. Емкости двух батарей ААА хватает на 2,5–4,5 часа работы. Цена DV920 — $549.
Аналогичное устройство было представлено в мае 2005 года компанией Leadtek Research (www.leadtek.com.tw). Очки называются X-eye. Когда компания впервые объявила о разработке HMD в начале 2004 года, конструкция этих очков предусматривала использование OLED-дисплеев с довольно высоким разрешением 800х600 пикселей, но к моменту выпуска очки содержали в себе две LCOS-матрицы с разрешением 432х240 пикселей производства компании Displaytech Ink. В качестве подсветки используется по три белых светодиода для каждой из матриц. Изображение эквивалентно по размеру 50-дюймовому дисплею, наблюдаемому с расстояния 1,5 м. В очках предусмотрен как моно-, так и стереорежим работы. В последнем случае используется чересстрочная развертка с частотой коммутации дисплеев 120 Гц. Питаются очки от сети или от батарей (для увеличения времени автономной работы выпускается также внешний батарейный блок Battery Pack). Входные сигналы: NTSC или PAL (для каждого стандарта существуют раздельные версии очков), S-Video/композит. Регулировка фокуса раздельная. Цена порядка $350.
Stereo Pro
Свидетельством того, что технология 3D-очков продолжает развиваться, стала новинка от компании InFocus, которая совместно с Lightspeed Design Group разработала стереоскопический проектор DepthQ (www.depthq.com). Если в известных 3D-проекционных системах используется обычно два проектора, установленных в стек, то основная идея представленной инновации состоит в формировании трехмерного изображения при помощи однолинзовой стереоскопической системы, разработанной компанией Lightspeed Design Group. Проектор позволяет проецировать картинку с частотой смены кадров от 100 до 120 Гц, при этом он поддерживает видеосигнал в формате VESA VGA. Для просмотра трехмерного изображения необходимы специальные очки, вроде описанных выше (из тех, что подключаются к видеокартам). Проектор DepthQ выполнен на основе одночиповой DLP-технологии. Разрешение матрицы 800x600 пикселей, заявленный световой поток составляет 1600 ANSI-люмен в нормальном режиме или 1100 ANSI-люмен — в экономичном, контрастность — 2000:1. Рекомендованная розничная цена $3495.
Конечно, помимо «очковых» 3D-технологий, существуют и другие. Например, весьма перспективной считается голография, которая в будущем, возможно, станет единственным способом отображения видео. В отличие от рассмотренных систем, на голограмме формируется реальное объемное изображение, наблюдаемое из разных положений безо всяких дополнительных приспособлений. На ней становятся видимыми даже те части объекта или сцены, которые при определенных ракурсах не видны вовсе. Голографии прочат большое будущее, хотя по большому счету она все еще находится в зачаточном состоянии. В одном из следующих выпусков журнала мы расскажем о ней подробнее.
А пока хочется отметить следующий факт. Существующие на сегодняшний день 3D-технологии — это попытка тем или иным образом задействовать двумерные дисплеи или способы обработки двумерных сцен. Все эти персональные очки, шлемы, особым образом подготовленные фильмы или игры имеют существенные ограничения. Ведь как ни обрабатывай двумерное изображение, полного ощущения реальности не достигнешь. Требуется такой метод, который позволял бы увидеть пользователю сцену с любой точки зрения в правильной перспективе. Только тогда ощущение реальности будет по-настоящему приближено к действительности. А пока, вынуждены признать, ничего поистине революционного не изобретено. Не то, чтобы очень жаль, ведь порой ожидание чего-то нового и интересного привлекательнее этого нового. А когда мы его получим — придется выдумывать новое желание.
Sensio — за и против
Изображение, формируемое системой Sensio, действительно объемное и цветное! «Трехмерность» в наибольшей степени ощущается, когда объект показан крупным планом, а задний фон при этом подразмыт. Хотя в некоторых случаях, когда персонажи находятся на значительном удалении от камеры и никакого действия не происходит (такие сцены присутствуют, например, в фильме «Дети Шпионов 3D: Game Over»), все выглядят, как в обычном фильме. Если к тому же сигнал записан в стандарте NTSC, качество изображения страдает довольно сильно, особенно при просмотре на большом экране. Появляются «ступеньки» на контурах объектов, ухудшается детальность, на особенно ярких сценах становится заметным мерцание изображения, что, безусловно, влияет на реалистичность восприятия. Справедливости ради стоит отметить, что благодаря эффектности зрелища об этом быстро забываешь. Однако за подобное удовольствие приходится платить, а выложить $3000 за «Домашний 3D» в настоящее время решится не каждый. Остается надеяться, с ростом популярности Sensio станет доступнее.