3D-видео: Вперед в будущее

Что касается телевизоров, то пару десятилетий назад, когда любой из них содержал кинескоп (электронно-лучевую трубку, ЭЛТ), единственным способом показывать стереоизображение было использование анаглифических (двухцветных, обычно красно-синих) очков. Впрочем, хотя такое изображение и воспринималось трехмерным, нарушенная цветопередача и перекрестные помехи сводили на нет все удовольствие от просмотра фильмов подобным образом.

Но на тех этапах развития телевизионной техники более приоритетной задачей считалось повышение четкости, нежели 3D.

После того как четкость телевизионного изображения достигла современного уровня, когда дальнейший рост уже не дает сколько-нибудь значимого визуального улучшения качества картинки, перед разработчиками встала новая задача: выбор нового направления развития телевидения с целью повышения его выразительной силы и привлекательности для конечных пользователей. И таким направлением буквально в 2007—2008 годах стало 3D-телевидение.

Для начала несколько слов о том, что такое современное 3D-телевидение. Многие, наверное, с детства помнят многочисленные фантастические романы и фильмы типа «Стар трека» и «Звездных воин», где описывались будущие технологии передачи трехмерных изображений. Очевидно, что современное 3D-телевидение отличается от представлений фантастов.

Современное 3D-ТВ правильнее было бы называть стереотелевидением. Вообще в основе нашего объемного зрения лежат два базовых принципа: бинарность (два глаза, впрочем, наличие именно двух глаз непринципиально, главное, чтобы больше одного) и триангуляции. Поскольку глаза разнесены в пространстве, каждый видит мир под своим углом, и именно в этом различии скрыта информация о расстоянии от наблюдателя до объектов.

Быстрые телевизоры

Однако до недавнего времени полноценная реализация 3D в бытовых телевизорах была невозможна из-за недостаточного быстродействия ЖК-ячеек, которые не успевали достаточно быстро переключаться между последовательными положениями для правых и левых кадров. Приходилось снижать частоту кадров, что допустимо для видеоигр, но не для кино. Однако сейчас с появлением новых ЖК-экранов, выполненных по технологии IPS, их быстродействие позволяет без каких-либо проблем реализовать подобную технологию даже в варианте Full HD.

Как работает 3D в современных ЖК-телевизорах со светодиодной подсветкой? На телеэкране чередуются кадры, предназначенные для наблюдения правым и левым глазом, а специальные очки с ЖК-затворами, получающие синхросигнал по ИК-каналу, поочередно открывают соответственно левый и правый глаз. На первый взгляд все выглядит очень просто, но дело в том, что ЖК-пиксели переключаются между положениями для «правого» и «левого» кадров хотя и очень быстро, но не мгновенно — это занимает определенное время, в течение которого левый кадр как бы «наплывает» на правый. Это может привести к перекрестным помехам, то есть к тому, что один глаз будет видеть отголосок изображения, которое предназначено для другого — изображение будет смазано, размыто. Однако есть способ уменьшить уровень перекрестных помех: достаточно на время переключения между кадрами гасить подсветку, ведь жидкие кристаллы всего лишь модулируют световой поток. Таким образом, цикл смены кадров выглядит так: в течение 1/240 секунды демонстрируется кадр для правого глаза, затем подсветка выключается на такой же промежуток (за это время происходит смена на кадр для левого глаза), затем подсветка включается снова, и синхронно с этим работают ЖК-затворы в очках. Тем не менее, в традиционной схеме с краевой (периферической) подсветкой всего экрана перекрестные помехи полностью подавить не удается.

В плазменных телевизорах сходные проблемы решаются несколько иначе. Плазменные панели предыдущих поколений использовали довольно медленные люминофоры, так что «след» от предыдущего кадра не успевал растаять и налагался на последующий. В новых плазменных панелях, в частности NeoPDP от Panasonic используются сверхбыстрые люминофоры с недолгим послесвечением, так что двоения 3D-картинки удается избежать.

Очки не только для очкариков

Неотъемлемой частью современного домашнего 3D-телевизора являются специальные 3D-очки. Устроены они довольно просто: каждое из «стекол» является ЖК-транспарантом, который может находиться в одном из двух состояний — открыт/закрыт. Когда переключать транспаранты и в какой последовательности, очки узнают от телевизора. Для этого он передает по инфракрасному каналу управляющие команды. На сегодняшний день разные производители телевизоров продвигают разные протоколы общения телевизор/очки, так что чаще всего совместимость достигается только внутри одного бренда, но существует тенденция к стандартизации протокола обмена и, более того, уже появляются универсальные очки, которые могут работать с телевизорами разных производителей. В частности, компания Panasonic совместно с Sony и Samsung образовали альянс, который будет продвигать единый стандарт на 3D-очки для телевизоров.

Помимо этого, производители наделяют очки различными полезными свойствами, которые призваны сделать их использование более комфортным. Так, линейка очков 2011 года от Panasonic (TY-EW3D2L / TY-W3D2M / TY-EW3D2S) выпускается в трех размерах для людей с разным размером головы. Эти очки имеют возможность подзарядки от USB, что позволяет заряжать их как от специального сетевого адаптера, USB-порта компьютера или телевизора Panasonic VIERA.

Наконец, оригинальная конструкция 3D-очков позволяет легко использовать их совместно с обычными очками.

Помимо проблем с четкостью, вызванных наложением кадров для правого и левого глаза, между любителем безупречной картинки и его идеалом «как в кинотеатре» лежит одна довольно тонкая проблема. Дело в том, что кинематографические стандарты сложились довольно давно и, очевидно, сильнейшее влияние на них оказала «эпоха кинопленки». В частности, «в наследство» от неё киноиндустрия получила стандарт записи видео 24p (24 кадра в секунду, прогрессивная развертка). Естественно, легко и гладко на стандартные для бытового видео 25 или 30 кадров в секунду это не перекладывается. Поэтому про переносе фильма с профессиональных кинематографических носителей на бытовые (Bluray Disk) происходит некоторая потеря качества, в частности страдает четкость.

Долгое время зрителям и производителям телевизоров приходилось мириться с этой проблемой в силу большой ресурсоемкости обратного преобразования 25p->24p. Но прогресс электроники сделал возможным организовать это преобразование в реальном времени. С реализацией этой технологии можно ознакомиться в плазменных и ЖК телевизорах Panasonic VIERA TX-PR50VT30 и TX-LR37DT30, там эта система называется 3D 24p Smooth Film.

О качестве реализации данной системы и общем уровне воспроизведения 3D-контента говорит тот факт, что плазменные телевизоры Panasonic VIERA серий VT, GT и G получили сертификат THX 3D Display. Это означает, что обладающий им дисплей создает подлинно кинотеатральное изображение, отвечающее самым строгим критериям профессионалов Голливуда.

Не последнюю роль в этом сыграла и система повышения четкости телевизионной картинки 3D Super Resolution, которая в сочетании с продвинутым фильтром помех позволяет получить чистую и четкую картинку высокого разрешения, причем как в 2D, так и в 3D.

Не секрет, что главной проблемой современного 3D-видео является недостаточность контента: количество фильмов и прочих видеоматериалов не идет ни в какое сравнение даже в 2D-видео на Bluray, что уж говорить о DVD-Video. Это cподвигло многие компании, исконно специализирующиеся на производстве бытовой электроники, стимулировать программы для развития 3D-телевидения и 3D-видео. Но процесс этот долгий, и быстрых результатов ждать не приходится, а зрители хотят прямо здесь и сейчас! Как быть?

Телевизоры Panasonic умеют не только воспроизводить готовый 3D-контент, но и создавать его: в распоряжении зрителя технология преобразования произвольного 2D-изображения в 3D. Причем это работает как на фильмах в формате Bluray или DVD, так и на фотографиях и домашнем видео.

Система «растягивает» кадр в глубину, воссоздавая недостающее третье измерение. Положение каждого пиксела в пространстве выбирается в зависимости от его усредненных цвета и яркости, а также от общей «компоновки» кадра.

Данная технология реализована во всех плазменных телевизорах Panasonic VIERA серий VT, GT, ST и UT, а также в LED-телевизорах серии DT.

На сегодняшний день можно говорить о том, что технологии 3D, наконец, «повзрослели», смогли изжить собственные «детские болезни» и готовы к массовому проникновению в наши дома. Это прекрасно видно на примере плазменных и ЖК- телевизоров со светодиодной подсветкой Panasonic VIERA.