3D TV становится реальностью

Если вы последний год не провели на необитаемом острове без телевидения и интернета, то наверняка наслышаны о новой модной «фишке» - 3DTV. От обычного HDTV эта технология отличается тем, что вместо одного изображения подаётся два – для левого и правого глаза, что позволяет ощущать объём посредством стереоскопического зрения.

Мысль о том, чтобы получать стереоскопический эффект, передавая по отдельной картинке для каждого глаза, совсем не нова. Первые эксперименты со стереоскопическими фотографиями были произведены ещё в 19-м веке, а 50-е годы прошлого столетия вошли в историю как «золотая эра стереокино».

Почему же новая волна интереса к 3D возникла именно сейчас, а не раньше или позже? На это есть вполне определённые причины, причём как со стороны киноиндустрии (все мы помним недавний ажиотаж вокруг 3D-версии фильма «Аватар»), так и со стороны производителей телевизионного оборудования. В последние несколько лет телевизоры совершенствовались и дешевели настолько стремительно, что почти не осталось существенных для потребителя характеристик, за которые ему приходилось бы платить «больше, чем недорого». В современные телевизоры (кроме, разве что, самых дешёвых моделей) уже включено всё, что нужно обычному телезрителю. Даже большой размер экрана перестал быть прерогативой дорогих моделей. Нередко покупатели стали выбирать размер панели не по принципу «самый большой, какой я могу себе позволить», а лишь исходя из того, какого размера телевизор сможет поместиться в отведённом для него месте квартиры.

Таким образом, стереоскопические технологии оказываются весьма хорошей находкой для производителей техники, перед которыми открывается чуть ли не безграничное поле для постепенного (что важно) совершенствования этих технологий, вплоть до того момента, когда телевизор можно будет перепутать с окном. Причём до тех пор, пока это произойдёт, сменится не одно поколение технологий создания объёмного изображения, каждое из которых можно будет продавать как новую технологию, на которую необходим

тотальный переход. Первое поколение, с которым мы сейчас имеем дело, способно обеспечить эффект объёмности изображения только для неподвижного наблюдателя, смотрящего на экран под углом, близким к прямому. Заглянуть за объект, находящийся на экране, не получится, хотя инстинктивно мы и будем пытаться это сделать.

Разумеется, в более отдалённом будущем станет возможным и это: науке уже известны методы, способные обеспечить такой эффект.

Из всех возможных способов демонстрации стереоскопического изображения в данный момент наиболее актуальным является использование очков-шаттеров (от англ. shut – закрывать, см. рисунок 1).

Стёкла таких очков могут (по команде встроенной в очки управляющей электроники) принимать как прозрачное, так и непрозрачное состояние. В то время, когда на экране телевизора демонстрируется изображение для правого глаза, очки-шаттеры закрывают левый глаз, и наоборот. Так как в течение секунды каждый глаз необходимо открывать как минимум 50-60 раз, такая система сможет работать только с дисплеями, способными полноценно отображать не менее 120 кадров в секунду. Жидкокристаллические матрицы лишь недавно научились более-менее успешно справляться с такой частотой обновления экрана, но, скажем, для плазменных панелей и DLP-проекторов высокая скорость смены кадров принципиально не представляет никакой сложности. Таким образом, в конструкцию современных телевизоров необходимо внести лишь относительно небольшие и недорогие доработки для того, чтобы они смогли отображать стереоскопическое видео с помощью очков-шаттеров.

Хотя в 2009 году производители техники говорили о 3D чуть ли не на каждом шагу, никаких конкретных технических подробностей они не разглашали, и лишь недавно мир увидел первые реальные спецификации, на которых будет базироваться современное 3DTV. Так, основным стандартом, который обеспечит совместимость различной 3D-техники между собой, становится интерфейс HDMI 1.4. Именно эта спецификация будет главным звеном в «стереоскопизации» телевизоров, приводя к общему знаменателю источники 3D-изображения и устройств его отображения.

Чтобы как можно точнее оценить возможности нынешнего поколения технологий стереоскопического телевидения, давайте немного углубимся в суть спецификации HDMI 1.4. На первый взгляд, список поддерживаемых HDMI 1.4 форматов объёмного изображения довольно обширен, однако, по сути, они все могут быть разделены на три категории:

• форматы, передающие стереопару изображений с полным HD-разрешением для каждого глаза

• форматы стереопар с половинным разрешением для каждого глаза

• формат “2D+Depth” (2D + глубина), суть которого должна быть понятна из его названия

Изображение каждого типа можно передавать несколькими разными способами. Это сделано для того, чтобы производители устройств смогли подогнать под новый стандарт свои существующие наработки. В этой статье не будут рассматриваться форматы, включенные в стандарт исключительно с точки зрения обратной совместимости: их много, а перспектив у них мало.

К счастью, первая редакция стандарта HDMI 1.4 определяет лишь два основных формата стереоизображения, поддерживать которые обязаны все без исключения новые отображающие устройства с 3D-возможностями. При этом источники 3D-сигнала должны уметь передавать стереоизображение хотя бы в одном из этих двух форматов. Первый обязательный формат – 1080p/24×2, содержащий по 24 кадра 1080p в секунду для каждого глаза, – нацелен на кинофильмы, воспроизводимые с дисков Blu-ray. Вторым обязательным форматом является 720p/50(60)×2, представляющий собой 50(60) кадров 720p в секунду для каждого глаза. Он предназначается, например, для игровых приставок с поддержкой 3D.

Оба обязательных формата используют способ передачи стереопары, называемый “frame packing”, при котором изображения для обоих глаз объединяются в одно так, как показано на рисунке 2. Кстати, фирма Sony уже объявила о том, что для приставки PlayStation 3 будет выпущено программное обновление, которое добавит ей возможность выводить стереоизображение.

Недавно стали известны и некоторые подробности реализации 3D в формате Blu-ray. На диски будет записываться совместимый со старыми «двухмерными» проигрывателями поток для одного глаза, и к нему будет прилагаться разностная информация, необходимая для того, чтобы новые проигрыватели, поддерживающие 3D, смогли декодировать изображение для другого глаза. В качестве кодека для стереоскопического видео будет использоваться надстройка над стандартом H.264/MPEG-4 AVC под названием MVC, позволяющая эффективно сжимать стереопары изображений, не требуя для этого в два раза большего потока информации.

А теперь обратим внимание на так называемые «половинные» форматы передачи стереоизображения, при использовании которых каждый глаз получает картинку, имеющую в два раза меньшую чёткость, чем обычное HDTV-изображение. Пример такого формата вы можете увидеть на рисунке 3, и это лишь один из многих возможных способов уместить два кадра в одном. Важным свойством «половинных» форматов является то, что таким образом стереоскопическое изображение можно передавать по каналам, изначально предназначавшимся для обычного, «плоского» HDTV, поэтому именно такой формат планируют использовать в ближайшее время для прямых телевизионных трансляций.

Уже известно, что британская компания Sky и российская «Платформа HD» собираются вещать 3DTV именно таким образом (рис. 4а и 4б). Вы спросите, а нельзя ли транслировать полноценное HD-изображение (а не его половину) для каждого глаза, как это будет делать 3D-формат Blu-ray? Проблема в том, что в стандартах цифрового вещания DVB такая возможность ещё не определёна, в то время как использование 3D-форматов с половинным разрешением позволяет принимать стереоскопическое телевещание даже на относительно старое оборудование. У вещателей, которые стремятся запустить 3DTV «здесь и сейчас», нет другого выбора, кроме как использовать «половинный» формат.

Работа над будущим 3D-стандартом DVB уже ведётся, однако никаких конкретных решений по нему пока не принято. Можно предположить, что будет использоваться примерно та же техноло­гия, что и у 3D Blu-ray: совместимый с обычным HDTV поток видео для одного глаза, вдобавок к чему будет передаваться информация, из которой ресиверы с поддержкой 3D смогут извлечь изображение и для второго глаза.

В этом случае, принимая такой сигнал, владельцы обычных ресиверов получили бы обыч­ный HDTV-канал, а те, кто обзавёлся специальным 3D-ресивером, смогли бы насладиться стереоизображением с полноценным HD-разрешением.

Интересным вопросом является и то, каким образом производится съёмка стереоскопиче­ского видео. Для этого может использоваться либо специальным образом смонтированная пара обычных видеокамер, либо специальная 3D-камера. Пример такой стереоскопической камеры изображён на рисунке 5. Второй вариант предпочтительнее, так как, помимо удобства использования, он облегчает калибровку стереопары камер. Дело в том, что если относительное расположение объективов будет отрегулировано неправильно, снятое видео такой парой камер вызовет у зрителя физический дискомфорт, а при длительном просмотре такого видеоматериала могут проявиться и даже более серьёзные, чем просто дискомфорт, проблемы со зрением.

Кстати, следует понимать, что 3DTV (по крайней мере, в том виде, в каком оно будет существовать в ближайшее время) подойдёт не каждому телезрителю, и что нельзя будет смотреть стереоскопические трансляции так же часто и долго, как обычное, «плоское» телевидение. Может быть, 3D-телевизоры и станут настолько же естественными и приятными для глаз, как окна в наших домах, но как минимум в ближайшее десятилетие они будут довольно-таки далеки от совершенства.

Что же касается упомянутого выше формата “2D+Depth”, то он является отголоском того факта, что обычная стереопара из двух изобра­жений, правого и левого, - это далеко не идеальный способ передачи трёхмерного видео. У него есть ряд довольно серьёзных недостатков – например, такое 3D-видео плохо подходит для просмотра под углом, отличным от прямого. Формат «2D + глубина», продвигаемый фирмой Philips, позволяет создавать не требующие оч­ков стереоскопические телевизоры, на которые можно смотреть и под углом. Однако он, в свою очередь, полон и своих собственных недостатков, в том числе и по сравнению с обычной стереопарой.

Попросту говоря, суть в том, что текущее поко­ление стереоскопических технологий – это лишь первый этап в их развитии, временное решение до появления более естественных для человеческого глаза технологий. Ясно также и то, что обычное двухмерное видео никогда не исчезнет насовсем, как не исчезли фотографии после того, как была изобретена видеосъёмка.

Александр Дзюбенко, «Mediasat»

Материал был опубликован в журнале Mediasat № 03 (38) за 2010 год. Стр.26 - 28

Источник: журнал MEDIASAT