Телевизоры 3D: принципы и технологии

Стереоскопия, как новый технический тренд, стремительно захватывает умы покупателей и полки магазинов. Каждый уважающий себя производитель средств визуализации уже поспешил создать одну или несколько моделей. Киноиндустрия, в свою очередь, обещает отреагировать большим количеством новинок в 3D формате. В свете этого, самое время приступить к выбору 3D-телевизора…

Пока шла конкуренция между обычными LCD и ЖК телевизорами с LED подсветкой, производители начали выпуск телевизоров 3D. Желая не отстать друг от друга, мировые лидеры по производству ЖК телевизоров принялись за разработку и выпуск 3D телевизоров. И только такие модели появились на выставке CES и IFA в 2010 году, как уже началось их производство многими фирмами. По прогнозам в 2011 году продажи возрастут до 3,4 млн., а в 2012 году планируется их продать уже 50 миллионов штук, из которых 80% будут LCD телевизоры, а остальные плазменные панели.

В некоторых странах даже уже начались трансляции программ в 3D по кабельным и спутниковым каналам. Заключаются договора на производство 3D контента и продажи фильмов в стандарте 3D.

Японские лидеры в производстве телевизоров, Sony и Panasonic решили всерьез побороться за рынок 3D телевизоров с корейскими конкурентами LG и Samsung. Sony демонстрирует свои телевизоры 3D на всех выставках и прогнозирует, что 40% прибыли компании в 2012 году составят как раз доходы от продаж 3D телевизоров. А в 2011 году цены на 3D телевизоры будут примерно на 200$ выше, чем обычные ЖК телевизоры.

Все это говорит о том, что фирмы производители вкладывают большие средства в продвижение продукции 3D и это дает повод ожидать серьезного снижения в цене.

Принцип работы 3D телевизора

Все представленные на выставках модели 3D телевизоров имеют разрешение Full HD, так же как и средства предоставления 3D контента. Эти выставки вызвали большой интерес у посетителей. И если возможности объемного изображения уже реализованы в проекторах и телевизорах, то 3D это другая технология.

3D в кинотеатрах

Объемное изображение в кинофильмах уже давно можно смотреть в кинотеатрах. При первых просмотрах использовались очки с разноцветными линзами. Здесь использовался принцип разделения изображения для левого и правого глаза. Очки еще были с красной и зеленой линзой.

Большим успехом в объемном кино стало использование поляризационных очков. Эта технология называлась IMAX 3D. Тогда использовалось два проектора и на экране получалось два изображения одно с горизонтальной поляризацией, а другое с вертикальной поляризацией. У специальных очков левое и правое стекло пропускало только изображение со своей поляризацией и получалось объемное изображение. При таком методе можно было получить качественное и яркое изображение. Недостаток был в том, что при наклоне головы менялась яркость картинки и качество.

Более новой технологией объемного кино стало RealD. По этой технологии применялся один цифровой проектор, который проецировал кадры для левого и правого глаза поочередно на высокой частоте. Что бы качество картинки не зависело от наклона головы, использовалась круговая поляризация.

Для одного кадра применялась поляризация по часовой стрелке, а для другого против часовой стрелки. При таком методе трехмерное изображение получалось более качественное и естественное. Только в силу технологических особенностей такая технология может применяться только в небольших залах с сохранением качества.

При всех этих методах в кинотеатрах применяют специальные посеребренные ткани для экранов и сложное оборудование для проекторов. Такие технологии не рационально использовать в домашних условиях, а тем более в телевизионной технике. Применение в телевизорах поляризации невозможно на всей площади экрана.

3D в телевизорах Full HD

В ранее применяемых моделях объемного видео (кинескопные телевизоры, проекторы) применялся принцип деления разрешения изображения на два. И один кадр стереоизображения выводился на четных строках, а другой кадр на нечетных строках.

При таком методе деления изображения разрешение кинескопного телевизора по вертикали снижалось до 300 строк. А в случае применения Full HD снижение будет до 540 строк при родном разрешении в 1080 точек по вертикали. Выводилось изображение для каждого глаза отдельно, и в один момент времени один глаз видел свой полукадр, а другой именно в этот момент времени ничего не видел. В следующий полукадр было наоборот, и уже другой глаз видел изображение, а первый нет.

Для обеспечения разрешения HD в 3D телевизорах, то есть 1080 точек по вертикали, можно применять тот же принцип, что и раньше: выводить поочередно отдельно кадры для каждого глаза. При этом сделать так, что бы каждый кадр видел только один глаз, а другой глаз видел уже свой, то есть следующий кадр изображения.

В обычном телевизоре по такой технологии кадры будут идти с частотой 25 Гц, ведь кадровая частота там 50 Гц и если разделить для каждого глаза изображение то и получится 50:2=25 кадров в секунду. И если в кинотеатрах кинофильмы идут с частотой 24 кадра в секунду, то там мы видим отраженный свет с большого расстояния. В телевизорах при частоте 25 Гц будет заметно мерцание и будут болеть глаза. Если же взять режим 24р, реализуемый в современных телевизорах для просмотра как раз кинофильмов с частотой 24 кадра в секунду, то там на самом деле частота кадров берется кратной 24 и составляет 72 или 96 Гц.

Получается, что Full HD 3D не сможет нормально воспроизводиться на обычных HD ЖК телевизорах. Для комфортного просмотра нужна частота в 60 Гц для каждого полукадра (такое значение вывели в результате исследований), то есть общая кадровая частота должна быть 120 Гц, а значит даже 100 герцовые телевизоры не подойдут для показа 3D. При этом каждый кадр должен выводиться с разрешением 1920х1080 точек, что соответствует Full HD.

Время отклика в 3D телевизорах

Для обеспечения четкого изображения нужно, что бы каждый пиксель на экране менял свое положение 120 раз в секунду, при этом каждый раз он будет выводить изображение другого полукадра. И если в 2D для получения хорошей четкости это не так критично, то в 3D нельзя допустить, что бы кадры перекрывались, значит нужно очень маленькое время отклика пикселя.

По этому параметру лучшими для 3D являются плазменные панели, ведь в них время отклика пикселей меньше чем в ЖК матрицах. Но в плазменных панелях другой недостаток – это спад свечения пикселя и производители применяют дополнительные методы для уменьшения этого свечения.

Для ЖК телевизоров время отклика должно быть меньше 3 мили секунд, а этого значения достигают не все матрицы. Поэтому при просмотре 3D на ЖК телевизорах может возникать эффект строба и срывы особенно на быстрых сценах. При просмотре 3D на проекционных телевизорах может возникать эффект радуги. Поэтому, по отзывам посетителей выставок, наилучший результат при показе 3D получается у плазменных панелей.

Но учитывая развитие рынка ЖК телевизоров и интерес фирм производителей можно ожидать, что в скором времени они преодолеют недостатки во времени отклика матриц.

Передача контента к 3D телевизорам

Еще одна сложность возникает с доставкой Full HD 3D контента от источника к телевизору. Во первых должно происходить считывание с диска по двух канальной системе, а затем еще и передать такой сигнал. А для передачи уже потребуется HDMI 1.4, ведь распространенный сегодня интерфейс HDMI 1.3 может и не справиться с передачей 120 кадров в секунду в качестве Full HD.

Очки для 3D телевизоров

А для приема 3D изображения применяются все те же очки. Правда они теперь активные, то есть они с помощью встроенного чипа управляют затенением нужной линзы. Раньше применялись пассивные очки с поляризационными фильтрами. Для управления активными очками применяется беспроводная схема синхронизации с изображением на экране телевизора, реализованная с помощью инфракрасного излучения.

В системах технологии 3D телевидения без очков лежит принцип разделения изображения для каждого глаза с помочью микролинз на экране. Здесь один кадр разделяется на изображение для каждого глаза отдельно и значит никак не получается высокое разрешение Full HD.

Конечно, с развитием телепередач в 3D и выпуском все новых фильмов в 3D развитие 3D телевизоров только будет набирать скорость.