3D – jak to działa?

Zdolność stereoskopowego widzenia zawdzięczamy parze oczu oddalonych od siebie o ok. 6,5 cm. Każde z nich widzi świat pod nieco innym kątem, a mózg z dwóch obrazów tworzy jeden, przestrzenny.

Sposobu, by na płaskim ekranie odtworzyć takie stereoskopowe złudzenie, szukano od zarania filmu. Pierwsza technika – zwana anaglifową – powstała stosunkowo wcześnie. Stereoskopowy efekt uzyskuje się poprzez przesunięcie barw w obrazie wytwarzając złudzenie, że kolor czerwony jest najbliżej widza, a kolejne (zgodnie z kolejnością w tęczy) dalej. Do oglądania niezbędne są okulary z dwoma barwnymi szkłami (najczęściej czerwono-błękitne), służącymi jako filtry i sprawiającymi, że każde oko otrzymuje nieco inny obraz, co w sumie tworzy wrażenie przestrzenności. Zaletą systemu jest jego prostota i niskie koszty (można go stosować nawet w tradycyjnej telewizji), wadą – mała plastyczność obrazu (płaskość poszczególnych planów) oraz deformacja kolorystyki filmu.

Kolejnym krokiem w kierunku 3D stała się technologia IMAX. Film wyświetlany jest jednocześnie z dwóch projektorów, a widzowie oglądają go w okularach o specjalnych szkłach filtrujących obraz dla każdego oka. Dzięki temu kolor nie ulega deformacji. Wadą IMAX była i jest skomplikowana, kosztowna technologia rejestracji i prezentacji filmów. Dziś działa na świecie kilkaset kin tego systemu, w tym tylko pięć w Polsce.

Wraz z digitalizacją filmów, czyli przejściem z taśmy na nośniki cyfrowe, pojawiły się kolejne technologie pozwalające na uzyskiwanie efektu stereoskopowego. Opierają się one na podobnym pomyśle: film zawiera zarejestrowane naprzemiennie klatki w wersji dla lewego i prawego oka. Każda klatka wyświetlana jest za pośrednictwem urządzenia, które sprawia, że widz siedzący w okularach ze specjalnymi szkłami każdym okiem widzi tylko to, co jest dla danego oka przeznaczone. Wszystko odbywa się tak szybko (dwukrotnie szybciej niż w przypadku 2D), że widz tej naprzemienności nie dostrzega. System taki nazywa się pasywnym.

Jest też system aktywny, polegający na tym, że widz ogląda obraz poszczególnych klatek w okularach migawkowych, które w zsynchronizowanym rytmie zasłaniają naprzemiennie lewe lub prawe oko. Wadą rozwiązania jest wysoka cena okularów, które są skomplikowanymi urządzeniami elektronicznymi na baterie (każde szkło to mały ekran LCD). Dlatego dziś w Polsce działa ok. 10 sal z systemem aktywnym (Xpand) i 150 z systemem pasywnym (Dolby 3D).

W telewizorach 3D dostępnych w handlu najczęściej stosowany jest system aktywny, podobny do kinowego. Widzowie siedzą przed ekranem w okularach migawkowych. Telewizor wysyła do okularów przy każdej klatce sygnał (w podczerwieni), które oko ma być przysłonięte.

Część telewizorów wyposażonych jest też w system tworzenia sztucznego 3D. Inaczej mówiąc, telewizor sam przerabia płaski obraz na przestrzenny. Korzysta w tym celu z komputerowego algorytmu, który analizuje każdą klatkę i ocenia, co jest bliżej, a co dalej i odpowiednio dzieli na dwie, rozsuwając stereoskopowo obraz. Robi to nie zawsze właściwie, więc rezultat bywa kontrowersyjny.

Największą słabością telewizorów 3D jest konieczność oglądania ich w okularach. Dlatego koncerny intensywnie pracują nad wyeliminowaniem tej niedogodności. Pierwsze urządzenia 3D nie-wymagające okularów mają pojawić się niebawem (Toshiba obiecuje, że jeszcze w tym roku). Jedno ze stosowanych rozwiązań polega na tym, że telewizor wyświetla naprzemiennie obrazy, a układ mikrosoczewek, jakim pokryty jest ekran, kieruje je do lewego lub prawego oka. To działa, choć efekt 3D widoczny jest tylko pod warunkiem patrzenia na ekran pod określonym kątem. Problemem jest jednak rozdzielczość ekranu, bo każdy kierunek musi być obsługiwany przez odrębną pulę pikseli, więc im więcej kątów patrzenia, tym niższa jakość obrazu. Rozwiązanie tego problemu może przynieść nowa technologia telewizji superwysokiej rozdzielczości (7680x4320 pikseli), która pozwoli obsłużyć wiele kierunków bez utraty jakości obrazu.

Jest jeszcze jeden problem dotyczący wszystkich stosowanych do tej pory technik trójwymiarowych: bez względu na kąt, pod jakim patrzymy na obraz, widzimy to samo. Tymczasem w rzeczywistości, zmieniając punkt patrzenia na obiekt, za każdym razem widzimy go nieco inaczej – z przodu, z boku, w innym oświetleniu. Czy można to odwzorować na ekranie? Hitachi opracowało monitor, na którym obraz jest nie tylko przestrzenny, ale zmienia się w zależności od kąta patrzenia. Zapewnia to 16 wbudowanych w urządzenie projektorów, dzięki czemu oglądając ekran z lewej strony widzimy inne szczegóły, niż spoglądając z prawej. Na razie technologia jest na wczesnym etapie i krótkie prezentacje na stosunkowo małym ekranie ograniczają się do obrazów nieruchomych przedmiotów.