Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
3D-очки с круговой поляризацией перед планшетом с жидкокристаллическим дисплеем и четвертьволновым замедлителем наверху; пластина λ / 4 под углом 45 ° создает определенную ручность, которая передается левым фильтром, но блокируется правым фильтром.

Поляризованный 3D система использует поляризационные очки , чтобы создать иллюзию трехмерного изображения путем ограничения света , который достигает каждый глаз (пример стереоскопической ).

Чтобы представить стереоскопические изображения и фильмы, два изображения проецируются наложенными на один и тот же экран или отображаются через разные поляризационные фильтры . Зритель носит недорогие очки с парой различных поляризационных фильтров. Поскольку каждый фильтр пропускает только тот свет, который имеет одинаковую поляризацию, и блокирует свет, поляризованный в противоположном направлении, каждый глаз видит разное изображение. Это используется для создания трехмерного эффекта, проецируя одну и ту же сцену на оба глаза, но изображенную с немного разных точек зрения. Стереоскопические изображения могут просматривать несколько человек одновременно.

Типы поляризационных очков [ править ]

Линейно поляризованные очки [ править ]

Чтобы представить стереоскопическое движущееся изображение, два изображения проецируются с наложением на один и тот же экран через ортогональные поляризационные фильтры (обычно под углом 45 и 135 градусов). [1] Зритель носит линейно поляризованныеочки, которые также содержат пару ортогональных поляризационных фильтров, ориентированных так же, как проектор. Поскольку каждый фильтр пропускает только свет с одинаковой поляризацией и блокирует ортогонально поляризованный свет, каждый глаз видит только одно из проецируемых изображений, и достигается трехмерный эффект. Линейно поляризованные очки требуют, чтобы зритель держал голову на одном уровне, так как наклон фильтров просмотра приведет к тому, что изображения левого и правого каналов перетекут на противоположный канал. Это может сделать длительный просмотр неудобным, поскольку движение головы ограничено для сохранения трехмерного эффекта.

Линейный поляризатор преобразует неполяризованный луч в пучок с единственной линейной поляризацией. Вертикальные составляющие всех волн передаются, а горизонтальные составляющие поглощаются и отражаются.

Очки с круговой поляризацией [ править ]

Для того, чтобы представить стереоскопическое движущееся изображение, два изображения проецируются накладывается на тот же экран через поляризационные фильтры противоположной хиральности . Зритель носит очки, которые содержат пару анализирующих фильтров (круговые поляризаторы, установленные в обратном направлении) разнонаправленного действия. Свет с левой круговой поляризацией блокируется правым анализатором, а свет с правой круговой поляризацией блокируется левым анализатором. Результат аналогичен стереоскопическому просмотру с использованием линейно поляризованных очков, за исключением того, что зритель может наклонить голову и по-прежнему поддерживать разделение влево / вправо (хотя слияние стереоскопического изображения будет потеряно из-за несоответствия между плоскостью глаза и исходной камерой. самолет).

Круговой поляризатор, пропускающий левосторонний свет с круговой поляризацией против часовой стрелки

Как показано на рисунке, анализирующие фильтры состоят из четвертьволновой пластины.(QWP) и линейно поляризованный фильтр (LPF). QWP всегда преобразует свет с круговой поляризацией в свет с линейной поляризацией. Однако угол поляризации линейно поляризованного света, создаваемого QWP, зависит от направленности циркулярно поляризованного света, входящего в QWP. На иллюстрации свет с левой круговой поляризацией, попадающий в анализирующий фильтр, преобразуется QWP в линейно поляризованный свет, который имеет направление поляризации вдоль оси пропускания LPF. Следовательно, в этом случае свет проходит через ФНЧ. Напротив, правосторонний циркулярно поляризованный свет преобразовался бы в линейно поляризованный свет, который имел бы направление поляризации вдоль оси поглощения LPF, которая находится под прямым углом к ​​оси передачи, и поэтому он был бы заблокирован.

Поворачивая либо QWP, либо LPF на 90 градусов вокруг оси, перпендикулярной его поверхности (т. Е. Параллельно направлению распространения световой волны), можно построить анализирующий фильтр, который блокирует левую, а не правую по кругу поляризованный свет. Вращение как QWP, так и LPF на один и тот же угол не меняет поведения анализирующего фильтра.

Построение системы и примеры [ править ]

Принцип действия поляризованных 3D-систем

Поляризованный свет, отраженный от обычного экрана движущегося изображения, обычно теряет большую часть своей поляризации, но потеря незначительна, если используется серебряный экран или экран с алюминиевым покрытием . Это означает, что пара выровненных DLP- проекторов, несколько поляризационных фильтров, серебряный экран и компьютер с видеокартой с двумя головками могут быть использованы для формирования относительно дорогой (более 10 000 долларов США в 2010 году) системы для отображения стереоскопического 3D. данные одновременно группе людей в поляризованных очках. [ необходима цитата ]

В случае RealD 3D жидкокристаллический фильтр с круговой поляризацией, который может переключать полярность 144 раза в секунду [2] , расположен перед линзой проектора. Требуется только один проектор, так как изображения для левого и правого глаза отображаются попеременно. Sony представляет новую систему под названием RealD XLS , которая показывает оба изображения с круговой поляризацией одновременно: один проектор 4K отображает два изображения 2K одно над другим, специальная насадка для объектива поляризует и проецирует изображения друг на друга. [3]

К традиционным 35-мм проекторам можно добавить оптические насадки, чтобы приспособить их для проецирования пленки в формате «сверху и снизу», в котором каждая пара изображений укладывается в один кадр пленки. Два изображения проецируются через разные поляризаторы и накладываются на экран. Это очень рентабельный способ преобразовать кинотеатр в 3-D, поскольку все, что необходимо, - это приспособления и недеполяризующая поверхность экрана, а не преобразование в цифровую 3-D проекцию. Thomson Technicolor в настоящее время производит адаптер этого типа. [4]

Когда стереоизображения должны быть представлены одному пользователю, целесообразно создать объединитель изображений, используя частично посеребренные зеркала и два экрана изображений, расположенных под прямым углом друг к другу. Одно изображение видно прямо через наклонное зеркало, а другое - как отражение. Поляризованные фильтры прикрепляются к экранам изображений, а фильтры с соответствующим углом наклона носят как очки. В аналогичной методике используется один экран с перевернутым верхним изображением, просматриваемым в горизонтальном частичном отражателе, с вертикальным изображением, представленным под отражателем, опять же с соответствующими поляризаторами. [ оригинальное исследование? ]

На экранах телевизоров и компьютеров [ править ]

Методы поляризации легче применять с технологией электронно-лучевой трубки (ЭЛТ), чем с жидкокристаллическим дисплеем (ЖКД). Обычные ЖК-экраны уже содержат поляризаторы для управления отображением пикселей - это может мешать работе этих методов.

В 2003 году Кейго Иидзука обнаружил недорогую реализацию этого принципа на дисплеях портативных компьютеров с использованием целлофановых листов. [5]

Можно построить недорогую поляризованную проекционную систему, используя компьютер с двумя проекторами и экраном из алюминиевой фольги. Тусклая сторона алюминиевой фольги ярче, чем у большинства серебряных экранов . [ необходима цитата ] Это было продемонстрировано в Университете ПхраДжомГлао, Нонтхабури, Таиланд, сентябрь 2009 г.

Здравоохранение [ править ]

В оптометрии и офтальмологии поляризованные очки используются для различных тестов бинокулярного восприятия глубины (например, стереоскопического зрения ).

История [ править ]

Дополнительная информация: 3D фильм

Поляризованная трехмерная проекция была экспериментально продемонстрирована в 1890-х годах. В проекторах для поляризации использовались призмы Николя . Пакеты тонких стеклянных листов, расположенные под углом, чтобы отражать свет нежелательной полярности, служили фильтрами обзора. [6] Поляризованные трехмерные очки стали применяться на практике только после изобретения поляризаторов из пластикового листа Polaroid Эдвином Ландом , который в частном порядке демонстрировал их использование для проецирования и просмотра трехмерных изображений в 1934 году. [7] Впервые они были использованы для демонстрации поляризатора. Трехмерный фильм для широкой публики на "Polaroid on Parade", выставке Нью-Йоркского музея науки и промышленности, открывшейся в декабре 1936 года. Была использована цветная пленка Kodachrome 16 мм . [8][9] [10] Подробная информация об очках недоступна. На Всемирной выставке в Нью-Йорке в 1939 году в павильоне Chrysler Motors был показан короткий поляризованный трехмерный фильм, который ежедневно видели тысячи посетителей. Переносные картонные зрители, бесплатный сувенир, были высечены в форме Плимута 1939 года, увиденного в лоб. Их фильтры Polaroid, прикрепленные к прямоугольным отверстиям там, где должны быть фары, были очень маленькими. [11]

Картонные очки с наушниками и более крупными фильтрами использовались для просмотра полнометражного цветного трехмерного фильма « Бвана Дьявол» , премьера которого состоялась 26 ноября 1952 года и разожгла краткую, но интенсивную трехмерную причуду 1950-х годов. Известная фотография из журнала Life, на которой публика в трехмерных очках снята на премьере. [12] [13] Название фильма, отпечатанное на наушниках, хорошо видно на копиях этих изображений с высоким разрешением. Образно раскрашенные версии помогли распространить миф о том, что трехмерные фильмы 1950-х годов проецировались с помощью анаглифического цветового фильтра.метод. Фактически, в 1950-х годах анаглифическая проекция использовалась только для нескольких короткометражных фильмов. Начиная с 1970-х годов, некоторые трехмерные художественные фильмы 1950-х годов были переизданы в анаглифической форме, чтобы их можно было показывать без специального проекционного оборудования. В рекламе не было коммерческого преимущества, поскольку это не был исходный формат выпуска.

Фильтры Polaroid в одноразовых картонных рамах были типичными в 1950-х годах, но также использовались более удобные пластиковые рамки с фильтрами несколько большего размера, которые были значительно дороже для владельца театра. Посетителей обычно просили сдать их при уходе, чтобы их можно было продезинфицировать и перевыпустить, и нередко приставы размещались у выходов, чтобы попытаться забрать их у забывчивых или любящих сувениры посетителей.

Картон и пластиковые рамки продолжали сосуществовать в течение следующих десятилетий, причем тот или иной фильм предпочитал конкретный кинопрокат, театр или конкретный выпуск. Иногда использовались специально отпечатанные или иным образом изготовленные на заказ очки. На некоторых показах «Франкенштейна» Энди Уорхола во время его первого показа в США в 1974 году были представлены необычные очки, состоящие из двух жестких пластиковых поляризаторов, удерживаемых вместе двумя тонкими серебряными пластиковыми трубками с продольными прорезями, одна прикреплена к вершине и изогнута на дужках для образования наушников, другая - короткой длина, изогнутая посередине и служащая мостом. Дизайн сумел быть одновременно стильным в подходящем для Warholesque стиле и очевидной простотой изготовления из необработанного листа и труб.

Линейная поляризация была стандартом в 1980-х годах и позже.

В 2000-х годах компьютерная анимация , цифровая проекция и использование современных кинопроекторов IMAX 70 мм создали возможность для новой волны поляризованных 3D-фильмов. [14]

В 2000-х годах были представлены RealD Cinema и MasterImage 3D , использующие круговую поляризацию .

На выставке IBC 2011 в Амстердаме несколько компаний, в том числе Sony , Panasonic , JVC и другие, представили свои будущие портфели 3D-стереоскопических продуктов как для профессионального, так и для потребительского рынка, чтобы использовать ту же технику поляризации, что и в RealD 3D Cinema для стереоскопии. Эти выделенные продукты охватывают все, от технологий записи, проецирования, просмотра и цифрового отображения до средств прямой трансляции, записи, подготовки и постпроизводства, а также программных и аппаратных продуктов для облегчения создания 3D-контента. Их системы взаимодействуют и совместимы с существующими пассивными 3D-очками RealD. [ необходима цитата ]

Преимущества и недостатки [ править ]

По сравнению с анаглифическими изображениями , использование поляризованных 3D-очков дает полноцветное изображение, которое значительно удобнее смотреть и которое не подвергается бинокулярному соперничеству . Однако это требует значительного увеличения затрат: даже недорогие поляризованные очки обычно стоят на 50% больше, чем сопоставимые красно-голубые фильтры [15], и хотя анаглифические трехмерные пленки могут быть напечатаны на одной линии пленки, поляризованная пленка часто делается с помощью специальной установки, в которой используются два проектора. Использование нескольких проекторов также вызывает проблемы с синхронизацией., а плохо синхронизированная пленка свела бы на нет любое увеличение комфорта от использования поляризации. Эта проблема была решена с помощью ряда однополосных поляризованных систем, которые были стандартными в 1980-х годах.

В частности, со схемами линейной поляризации, популярными с 1950-х годов, использование линейной поляризации означало, что для любого вида комфортного просмотра требовалась головка уровня; любое усилие наклонить голову в сторону привело бы к нарушению поляризации, появлению ореолов , и оба глаза увидели оба изображения. Круговая поляризация решила эту проблему, позволяя зрителям слегка наклонять голову (хотя любое смещение между плоскостью глаза и исходной плоскостью камеры по-прежнему будет мешать восприятию глубины).

Поскольку нейтрально-серые фильтры с линейной поляризацией легко изготавливаются, возможна правильная цветопередача. Фильтры с круговой поляризацией часто имеют легкий коричневатый оттенок, который можно компенсировать во время проецирования.

До 2011 года домашнее 3D-телевидение и домашний 3D-компьютер в основном использовали очки с активным затвором и ЖК-дисплеями или плазменными дисплеями . Производители телевизоров ( LG , Vizio ) представили дисплеи с горизонтальными поляризационными полосами, перекрывающими экран. Полосы чередуют поляризацию с каждой линией. Это позволяет использовать относительно недорогие очки для пассивного просмотра, аналогичные тем, что используются в кино. Главный недостаток состоит в том, что каждая поляризация может отображать вдвое меньше строк развертки.

Преимущества [ править ]

  • Вообще недорого.
  • Не требует питания.
  • Не требуется, чтобы передатчик синхронизировал их с дисплеем.
  • Не страдаю мерцанием.
  • Легкий.
  • Комфортный.

Недостатки [ править ]

  • Изображения для поляризованных очков должны одновременно отображаться на экране, при этом полное собственное разрешение понижается, что ставит под угрозу качество изображения с обеих сторон изображения, передаваемого в каждый глаз одновременно [ необходима ссылка ] . Полное изображение 1080p получается в результате объединения изображений. [16] [17] Этот недостаток не проявляется в проекциях, где каждый пиксель может содержать информацию для обоих глаз.
  • Многие люди связывают с головными болями просмотр 3D [ необходима цитата ] .
  • Узкие вертикальные углы обзора по сравнению с 3D с активным затвором [18]

См. Также [ править ]

  • Вектограф

Ссылки [ править ]

  1. ^ Сделайте свои собственные стерео картинки Джулиус Б. Кайзер Компания Macmillan 1955, стр. 271 Архивировано 26 февраля 2011 г. в Wayback Machine
  2. ^ Коуэн, Мэтт (5 декабря 2007 г.). "Театральная система REAL D 3D" (PDF) . Европейский форум цифрового кино . Архивировано из оригинального (PDF) 10 сентября 2016 года . Проверено 5 апреля 2017 года .
  3. ^ «Sony - Market Professional» . sony.com .
  4. ^ «Свяжитесь с нами - Technicolor Group» . thomson.net .
  5. ^ «3D-дисплеи» . Individual.utoronto.ca . Проверено 3 ноября 2009 .
  6. ^ Зона, Рэй (2007). Стереоскопическое кино и истоки трехмерного кино, 1838–1952 , University Press Кентукки, стр. 64-66.
  7. ^ Зона, op. соч., стр. 150
  8. ^ McElheny, Victor K (1998). Настаивая на невозможном, Жизнь Эдвина Лэнда, изобретателя мгновенной фотографии , Perseus Books, стр. 114
  9. ^ Зона, op. соч., стр. 152-153
  10. ↑ Примечание: в некоторых источниках утверждается, что итальянский художественный фильм Nozze Vagabonde , снятый в 3-D в 1936 году, был показан в том же году с помощью поляризованной проекции, но никаких современных свидетельств в поддержку этого утверждения пока не представлено; другие источники утверждают, что использовалась анаглифическая проекция или что трехмерная версия вообще не была показана публике. Источники согласны с тем, что поляризованная проекция использовалась для немецкого короткометражногофильма Zum Greifen nah , снятого в 1936 году с использованием однополосной трехмерной системы, но он не был показан публике до 1937 года.
  11. ^ Зона, op. соч., стр. 158 изображает зрителей, разыгранных во время ярмарки 1940 года. Вариант 1939 года изображал более раннюю модель автомобиля в лоб, но фильтры были идентичны.
  12. ^ Getty Images # 2905087 Одна из нескольких фотографий, сделанных Дж. Р. Эйерманом напремьерефильма « Бвана Дьявол» .
  13. ^ Getty Images # 50611221 Один из нескольких фотографийсделанных JR Eyerman в Bwana Devil премьеры.
  14. ^ Манджу, Фархад. Взгляните на технологию трехмерного кино Disney и Pixar . 2008.04.09. Скачан 2009.06.07
  15. ^ Прайс-лист с указанием бумажных линейных поляризованных очков: 3 за 2 доллара, анаглиф 2 за 1 доллар http://www.berezin.com/3d/3dglasses.htm
  16. ^ «3D TV Display Technology Shoot-Out» . displaymate.com .
  17. ^ http://hdguru.com/wp-content/uploads/2011/03/Intertek-LG-FPR-Report-.jpg
  18. ^ «Лучшие телевизоры 2016 года» . cnet.com .

Внешние ссылки [ править ]

  • "Эксперименты с поляризованным светом" Дональда Э. Симанека.
  • 3D СТЕРЕО ПОРТАЛ Коллекция видео и фотографий