Wytłumaczę Ci w 60 sekund: jak działają telewizory 3D

Dlaczego warto to wiedzieć? Bo choć obraz trójwymiarowy przyprawia o ból głowy konstruktorów (i niektórych widzów), liczba przystosowanych do niego telewizorów potraja się co trzy lata.

A ich istnienie zawdzięczamy oczywiście lokalizacji oczu. Gdybyśmy mieli je po bokach jak ryby, nic by z tego nie było. Na szczęście są z przodu głowy, ok. 7 cm od siebie. To wystarcza, by do 10 metrów nasze oczy widziały prawie to samo.
To "prawie" robi tu różnicę, a różnica - trzeci wymiar. Bo mózg błyskawicznie ocenia obrazy, łowi owe różnice, "mnoży" je przez zbieżność oczu (która zmniejsza się z odległością) i już wie, co jest bliżej, a co dalej (przy większych odległościach musi zadowalać się proporcjami obiektów, ich rozmiarami, układem cieni itd.).

Ale gdyby nawet każdy z nas miał oczy oddalone o metr (jak rekin młot),

konstruktorom TV 3D nie byłoby łatwiej. By z dwóch wymiarów wyczarować trzy, starają się oszukać nasz wzrok. Jak? Sprawić, by każde z oczu widziało trochę co innego. Gdyby to było proste, mielibyśmy wiele takich telewizorów i jeden, ale doskonały sposób na 3D. A że nie jest, wciąż mamy mało telewizorów, za to aż kilka "patentów" na 3D. I wszystkie do...  dopracowania.

Zacznijmy od najbardziej ułomnego 3D, czyli funkcji uprzestrzenniania dowolnego materiału wideo. Ta tzw. konwersja 2D do 3D polega m.in. na rozpoznawaniu i sztucznym rozdzielaniu warstw obrazu, np. na pierwszy plan, drugi plan i tło. W niektórych modelach efekt do tej pory jest żenujący i przywodzi na myśl trójwymiarowe pocztówki z lat 70.

Dopiero nowsze algorytmy sprawiły, że filmowe postacie i przedmioty przestały być płaskie jak zakładka do książki. Pomijając fakt, że większość produkcji 3D to animacje komputerowe, filmy w tym standardzie kręci się kamerą, która ma dwa obiektywy rozstawione tak jak para ludzkich oczu. Efektem są dwa nieco różne filmy. Jak je wyświetlić na jednym ekranie? Albo na przemian, albo naraz. Czyli muszą podzielić się jak nie czasem, to miejscem. I nie ma cudów: w pierwszym przypadku ceną jest migotanie, w drugim - spadek rozdzielczości (szczegółowości) obrazu. I w obu to samo pytanie: co tu zrobić, by obraz dla lewego oka - czyli lewy półobraz - nie trafiał do prawego oka i odwrotnie? Odpowiedź: zasłaniać je.

I tak się dzieje w aktywnym 3D: półobrazy są tu na przemian wyświetlane, a oczy zasłaniane. W tym samym rytmie. Żeby się to udało, potrzebne są okulary aktywne zwane też migawkowymi. Aktywne, bo zasilane z baterii, a migawkowe, bo ich ciekłokrystaliczne szkiełka działają jak migawki. Tzn. potrafią blokować widoczność. A robią to na sygnał z telewizora: gdy na jego ekranie pojawia się półobraz dla lewego oka, ciekłe kryształy zaciemniają prawe szkiełko, a gdy dla prawego - lewe. I tak 100 lub 120 razy na sekundę. W sumie każde oko ogląda godzinny film tylko przez... 30 minut.
A przez resztę czasu? Ciemność. By ją skompensować, trzeba obraz rozjaśnić. Dlatego w trybie 3D ekran świeci nienaturalnie mocno.

- O tym się nie mówi, ale trójwymiarowość to poważny krok w tył na drodze ku energooszczędności. Telewizory pracujące w tym trybie zużywają dużo więcej prądu - potwierdza Filip Kulpa, naczelny miesięcznika "Audio-Video".

Wad jest więcej: aktywne okulary kosztują kilkaset złotych, są dość masywne i ciemne, a miganie, jakie fundują oczom, mimo że ponoć niedostrzegalne, nie każdy znosi dobrze. Co dają w zamian? Jak dotąd najlepszy efekt 3D i obraz o pełnej rozdzielczości Full HD (1920x1080). Tym ostatnim nie może pochwalić się tzw. pasywne 3D. Tu oba półobrazy wyświetlane są naraz. By zmieściły się na ekranie, muszą się nim podzielić: kolejne linie poziome dedykowane są innemu oku. W efekcie zamiast 1080 każdy półobraz ma tylko 540 linii poziomych (a przez to mniej szczegółów, co widać przy odtwarzaniu płyt Blu-ray 3D z najlepszym obrazem przestrzennym). Jak taki półobraz trafia do właściwego oka? Też dzięki okularom, tyle że pasywnym - lżejszym (bo bez zasilania), jaśniejszym, a przede wszystkim dużo tańszym od aktywnych. Ich szkiełka nie działają jak migawki, lecz polaryzatory. Każde przepuszcza światło spolaryzowane inaczej dla lewego, inaczej dla prawego oka. W efekcie jedno widzi obraz utkany tylko z parzystych, a drugie - tylko z nieparzystych linii. Wady? Mniejsza rozdzielczość obrazu, podobnie jak swoboda widzów. O ile ruch obserwatora zwykle polepsza percepcję głębi (dlatego ptaki nie rozbijają się na drzewach, a jednoocy na latarniach), o tyle tu przeszkadza. Wystarczy trochę podnieść się lub pochylić, by oba półobrazy zaczynały się przenikać, rozmywać i tracić głębię.

I wreszcie 3D bezokularowe (autostereoskopowe) - najbardziej karkołomne i kosztowne rozwiązanie.

Oba półobrazy kierowane są do oczu przez ukryte w ekranie minisoczewki. By ta sztuczka się udała, minisoczewki muszą dokładnie znać położenie naszej głowy i śledzić jej ruchy za pomocą ukrytej w telewizorze kamery. A ta ma co robić, bo Toshiba ZL2 - jedyny taki telewizor na rynku - obliczona jest aż na dziewięciu widzów. By do każdego docierał wyraźny obraz, konstruktorzy musieli aż czterokrotnie zwiększyć liczbę pikseli (3840x2160): z dwóch milionów (Full HD) do ponad ośmiu (Quad Full HD).

Efekt? W trybie 2D obraz zachwyca ostrością. W trybie 3D - niestety, mocno rozczarowuje. Rozdzielczością, która spada do jakości HD (1280x720), a przede wszystkim rozmytym obrazem, który to tu, to tam rozłazi się na dwie składowe. Jak widać, żadne z tych rozwiązań nie jest idealne, a wszystkie mogą przyprawiać widzów o ból głowy.

Dlaczego? Z powodu błędów w realizacji trójwymiarowych filmów, niedoskonałości samych telewizorów (stąd np. efekt cross talk, czyli duszki wokół postaci i przedmiotów), no i ich ceny. - Tym wyższej, że obraz przestrzenny lubi duże ekrany. Na 40 calach nie ma mowy o efekcie "wow" - zaznacza Filip Kulpa.

Przeczytaj także:

Jak działa OLED?

Jednak nawet na sporym TV z aktywnym 3D głębia jest ulotna - niweczy ją już bardziej energiczny skręt głowy w bok czy też wady wzroku, o których widz wcześniej mógł nie mieć pojęcia (lekki astygmatyzm, problemy ze zbieżnością oczu, dominacja jednego z nich itp.).

 

Problem tkwi też w nas

Podczas oglądania TV 3D nasz mózg odkrywa, że coś tu nie gra. A konkretnie, że ostrość wzroku nie zgrywa się ze zbieżnością oczu: o ile ostrość pozostaje niezmienna, bo wyznacza ją powierzchnia ekranu, to zbieżność ciągle się zmienia, bo obiekty w 3D pojawiają się przed lub za ekranem. Mózg wysyła więc sprzeczne sygnały do mięśni gałki ocznej, których zmęczenie może objawiać się bólem. I tak będzie z każdą próbą wykrzesania trzech wymiarów z dwuwymiarowego ekranu. Chyba że znane z filmów s.f. projektory holograficzne, które materializują obraz w przestrzeni, zmaterializują się też w sklepach.

 

60 sekund - cykl dla ciekawych lecz niecierpliwych. Czyli dla ciebie. I wyzwanie dla nas. Bo wyjaśniać złożoną technologię długo i zawile to żadna sztuka. Sztuką jest zrobić to tak krótko i prosto, by każdy zrozumiał w minutę. Czas start! * Wytłumaczę ci... to cykl dla ciekawych lecz niecierpliwych. I wyzwanie dla nas. Bo wyjaśniać złożoną technologię długo i zawile to nie sztuka. Sztuką jest zrobić to tak krótko i prosto, by każdy od razu zrozumiał i bez trudu zapamiętał. Czas start!