3d – это сокращение для термина трехдименсиональный или трехмерный, то есть объемный. Обычный мир вокруг нас тоже трехмерен. Глаза, наблюдающие за происходящим вокруг, воспринимают окружающие объекты, находящиеся на различном удалении от них. Поскольку глаз у человека два, каждый из них видит предмет под своим углом. Два слегка отличающихся друг от друга изображения поступают в мозг, где сразу же подвергаются анализу. В результате сложного, но очень быстро пересчета мозг выдает объемную картинку, позволяющую, к примеру оценить, далеко или близко находится подъезжающий автомобиль, можно уже переходить дорогу или все же стоит подождать. 3d-технология использует очень похожий принцип, глаза при просмотре кинофильма постоянно получают две разные картины происходящего на экране действия. При этом нужно учитывать, что при просмотре обычного фильма перед зрителем прокручивается 24 статистистических кадра в секунду. Мозгу для обработки каждого из них необходимо какое-то время, и пока он это делает, на смену предыдущему кадру приходит уже следующий, создавая впечатление движения. В 3d-фильме по сути происходит то же самое, только количество кадров при этом удваивается. Глазам предлагается 48 изображений в секунду попеременно слева-справа, слева-справа. Картинка для левого глаза транслируется на несколько иной световой волне, чем та, что предназначена для правого. Если просто смотреть на экран, ничего кроме мутной, рябящей картины и не рассмотришь. Специальные очки снабжены линзами со встроенными поляризационными фильтрами, способными пропускать лучи света определенной длины. Каждый глаз видит только «свою» картинку, переправляет информацию к мозгу, а тот по привычному, давно отработанному алгоритму моделирует из полученных кадров объемное изображение. 3d-очки стали уже обычным атрибутом современного зрителя, но это вовсе не означает, что впредь смотреть кино можно будет только с ними. Технологии постоянно развиваются и, возможно, в ближайшем будущем найдется другой способ поляризации изображения. Трехмерное кино перейдет на новый виток развития, станет еще более объемным, интересным, захватывающим.

Видео по теме

3D-принтер – это печатающее устройство, которое послойно создает трехмерные объекты по цифровому образцу. Принцип работы 3D-принтера зависит от того, какая технология в нем реализована: FDM, SLS, SLA, LOM, SGC, PolyJet, DODJet или Binding powder by adhesives. Самой популярной является технология FDM-печати, которая используется в недорогих бытовых 3D-принтерах

3D-печать – это одна из самых революционных технологий нашего времени. С помощью 3D-принтеров можно напечатать обувь, одежду, мебель, музыкальные инструменты, средства передвижения, продукты питания, дома и даже живые человеческие органы и ткани.

Конструкция 3D-принтера

3D-принтер с технологией FDM-печати состоит из металлического корпуса (каркаса), отсека для закрепления катушки с пластиковой нитью, экструдера и рабочего стола. 3D-принтеры с одним экструдером могут печатать одноцветные объекты, принтеры с несколькими экструдерами – многоцветные. Чем больше у принтера экструдеров, тем он дороже. Под корпусом принтера скрыта электронная начинка и система подогрева и охлаждения. В некоторых моделях имеются ЖК-дисплеи для отображения текущей информации о печати и разъемы для работы с USB-носителями.

Расходные материалы для 3D-печати

Типичный 3D-принтер с технологией FDM-печати использует для работы тонкие полимерные нити диаметром 1,75 мм и 3 мм. Такие нити чаще всего изготавливаются из пластика PLA или ABS, но встречаются и комбинированные материалы с добавлением древесных волокон, нанопорошков, биоразлагаемых частиц, фосфорицирующих пигментов и прочих компонентов. Нити поставляются в катушках весом от 0,5 кг до 1,5 кг. Катушка с полимерными нитями помещается в специальный отсек 3D-принтера, а конец нити подается в сопло экструдера.

3D-моделирование объекта

Прежде, чем напечатать на 3D-принтере трехмерный объект, нужно создать его цифровую версию в программе для 3D-моделирования. Можно воспользоваться готовыми образцами, которые имеются на открытом доступе в Интернет, либо подготовить 3D-модели для печати самостоятельно. Подготовленная модель загружается в специальную программу для генерирования G-кода, которая делит объект на тонкие горизонтальные слои и формирует цепь команд, понятных принтеру. Готовый объект отправляется на печать.

Послойное формирование объекта

3D-принтер с технологией FDM-печати формирует физические объекты послойно, выдавливая на рабочую платформу тонкую струйку расплавленного материала. Принтер перемещает экструдер в точном соответствии с цифровой моделью, поэтому напечатанный физический объект полностью соответствует своему виртуальному прообразу. Чаще всего экструдер принтера, из которого выдавливается мягкий пластик, перемещается во время работы над неподвижной рабочей платформой, но встречаются устройства, у которых подвижными являются и экструдер, и рабочая платформа. Процесс печати начинается с нижнего слоя, после чего принтер наносит следующий слой поверх первого. Расплавленный пластик, попадая в рабочую зону, очень быстро охлаждается и твердеет.

Печать на 3D-принтере структур поддержки и финишная обработка объекта

Чтобы объект не деформировался во время печати, 3D-принтер печатает поддерживающие конструкции (они же структуры поддержки, конструкции поддержки). Такие структуры печатаются не всегда, а лишь в том случае, если в конструкции объекта имеются пустоты или нависающие детали. Представьте, что необходимо напечатать пластиковый гриб на тонкой ножке. Основанием ножки он опирается на рабочий стол, поддержки здесь не нужны, а вот для краев шляпки, которые словно висят в воздухе, такие поддержки будут просто необходимы. После окончания печати структуры поддержки можно легко удалить вручную или срезать острым лезвием или ножом.

О существовании 3D печати слышал, наверняка, каждый, а в новостях то и дело проскакивают факты о новых возможностях этой технологии. Не так давно трехмерная печать использовалась только в производственных условиях и немногими энтузиастами, сегодня же можно запросто купить 3D принтер для использования в быту. С помощью таких устройств печатают самые разные вещи : от декоративных безделушек для дома до протезов, оружия и даже зданий. Перспективы трехмерной печати настолько фантастические, что мало кто сегодня может в полной мере их себе представить. А пока наблюдаем за тем, как будущее наступает , изучаем принципы работы 3D принтера, его возможности и преимущества, а также разбираемся, какой 3D принтер выбрать для использования в быту.

Несмотря на то, что технология трехмерной печати находится у всех на слуху только последние несколько лет, ее появление стоит искать еще в прошлом веке. Пионером в данной области стала компания Charles Hull, которая в 1984 году разработала технологию трехмерной печати, а чуть позже запатентовала технику стереолитографии, которая сегодня используется повсеместно. Тогда же компания разработала и создала первый промышленный трехмерный принтер, который фактически стал началом новой эпохи.

90-е годы стали временем появления новых разработок в сфере трехмерной печати, благодаря которым 3D принтеры нашли применение в производственных условиях и стали использоваться для прототипирования. Пик развития технологии приходится на XXI век, и мы сами становимся очевидцами того, как семимильными шагами трехмерная печать покоряет новые вершины. Сегодня печать может осуществляться разными материалами, причем не только пластиками и металлом , но и тканью, бумагой, керамикой, пищевыми продуктами и даже живыми клетками.

В 2005 году появилась возможность печатать в цвете, а в 2006 году был создан принтер, который может распечатать около половины всех собственных комплектующих. В 2014 году появились первые принтеры с областью печати, практически неограниченной в размере. С помощью этого устройства уже попытались создать полноценный дом, используя в качестве основного материала бетон. На возведение такого сооружения было потрачено не более суток. Уже в 2016 году было представлено первое здание, построенное с помощью трехмерной печати в Дубае. В феврале 2017 года Россия также представила дом, целиком напечатанный на стройплощадке. В этом году также был разработан принтер с шестью осями, с помощью которого сложные элементы будет печатать намного проще, без необходимости использовать поддерживающие конструкции. На данный момент вовсю ведутся разработки принтеров, которые смогут печатать органы человека, протезы, имплантаты, корпусы автомобилей и даже еду.

Как работает 3D принтер? Просто о сложном

Если коротко, то 3D принтер – это устройство для создания трехмерных объектов методом послойной печати. Спектр используемых для печати материалов постоянно расширяется и можно смело предполагать, что в будущем он будет включать большинство известных нам веществ. Пока самыми популярными материалами для печати остаются термопластики и фотополимерные смолы.

Общий принцип работы 3 D принтера можно представить следующим образом:

Особенности печати зависят той технологии, которую использует принтер, поэтому имеет смысл разобраться с самыми распространенными на данный момент.

Типы 3D-принтеров и особенности печати каждого

Чаще всего сегодня используют технологию FDM -печати, а также SLA -печати. Что стоит за этими непонятными аббревиатурами, и какими еще разработки существуют в данной сфере?

Метод FDM-печати

FDM -технология (Fused Deposition Modeling) – это технология послойного наплавления нити. Сегодня этот способ 3D-печати считается самым распространенным, одновременно он относится и к одним из самых старых методов. Принцип заключается в послойном наплавлении нити пластика по контуру модели.

Для печати используются термопластики, которые поставляются в виде катушек или прутков. Чаще всего печатают PLA и ABS пластиками , в числе которых нейлон, полиамид, поликарбонат, PET (он же полиэтилентерефталат, который используется для создания пластиковых бутылок) и некоторые другие вещества.

Принцип работы заключаются в следующем:

• нить материала помещается в экструдер, где она плавится под воздействием нагревательного элемента, а потом выдавливается через сопло на рабочую поверхность;
• экструдер двигается по траектории, заданной ей программным обеспечением, и слой за слоем строит объект;
• если необходимо напечатать сложный предмет, то могут использоваться два типа материала: один – для модели, второй – для создания опор (он, как правило, растворимый, или же просто очень легко отламывается от объекта). Опоры необходимо печатать , если объект имеет повисшие в воздухе элементы, которые без поддерживающих элементов создать невозможно – принтеру будет просто не на чем печатать. Наглядно все представлено на рисунках ниже;
• после формирования первого слоя платформа опускается вниз на толщину одного слоя, а экструдер выдавливает новую порцию материала, процесс повторяется много раз;
• по окончанию печати остается отделить вспомогательные элементы.

Модель и поддерживающие элементы

FDM-технология позволяет использовать термопластики производственного класса, поэтому распечатанные объекты получают отличную механическую, химическую и термическую прочность. Технология простая, чистая и пригодна для использования в условиях офиса или дома.

По такому же принципу работают 3 D -ручки. Это фактически миниатюрные принтеры. Такие ручки предназначены для рисования трехмерных рисунков. Пользователь может выдавливать из нее мгновенно застывающий пластик, придавая ему любую форму и получая забавные изделия. Устройство больше предназначено для баловства, но идея интересная, а дизайнеры смогут сделать много интересных предметов декора для дома.

Метод SLA-печати, или стереолитография

SLA-технология (laser stereolithography) предполагает использование для печати жидких фотополимерных смол, которые имеют свойство застывать под воздействием лазера или подобного источника энергии. Метод позволяет получать предметы с очень точной геометрией , ведь толщина слоя может достигать рекордных 15 микрон, поэтому уже широко применяется в стоматологии при изготовлении имплантатов и в ювелирном деле для создания заготовок с обилием сложных деталей.

Принцип работы 3 D -принтеров , использующих метод лазерной стереолитографии, коротко можно описать так:

• рабочая платформа погружается в ванну с жидким фотополимером на толщину одного слоя (15-150 микрон);
• воздействие лазера на стенки будущего объекта. Лазерный луч в буквальном смысле вычерчивает на фотополимере форму объекта, которая, в свою очередь, задается программным обеспечением. Облучение лазера вызывают полимеризацию материала в точках соприкосновения с лучом и его затвердевание;
• платформа погружается еще чуть глубже в ванну с жидким фотополимером, причем глубина погружения соответствует величине слоя. Лазер снова воздействует на зоны материала, которые должны быть частями печатаемого объекта;
• процесс повторяется слой за слоем, пока не будет распечатан смоделируемый объект;
• технология также требует печати поддерживающих элементов. Они выполняются из того же фотополимера;
• после завершения печати объект погружают в ванну в специальные растворы для удаления излишков и очистки модели;
• финал – облучение ультрафиолетом для окончательного застывания фотополимера.

Технология прогрессивная, но требует покупки дорогих расходных материалов.

Другие типы печати

Менее распространенными, но не менее интересными и перспективными являются следующие способы трехмерной печати:

Какой 3D-принтер лучше выбрать для бытового использования?

Забегая наперед, отметим, что пока стоимость бытовых 3D-принтеров остается относительно высокой, но в дальнейшем имеем все шансы наблюдать удешевление технологии. Вспомните, когда появились мобильные телефоны, они также были доступны только очень богатым людям.

Цели использования домашнего 3Д-принтера могут быть совершенно любыми: от простого баловства и знакомства с новой технологии до печати полезных в хозяйстве мелочей и моделей-прототипов для бизнеса. В любом случае, при выборе обращайте внимание на такие ключевые характеристики устройства:

• разрешение печати (точность печати) – это минимально возможная высота слоя, которую может напечатать принтер. Обозначают разрешение в микрометрах (тысячная доля миллиметра). Чем меньше высота слоя, тем менее заметным будет переход между ними, и тем более гладкой будет поверхность печатаемого объекта. С другой стороны, чем меньше слой, тем больше времени принтеру понадобится на печать и тем выше нагрузка на все его элементы. Разрешение зависит от технологии (SLA позволяет печатать точнее, чем FDM), точности работы печатающих головок, настроек программного обеспечения и выбранного материала для печати;

  Образцы с разной толщиной слоя

• скорость печати напрямую зависит от точности: чем выше точность, тем меньше скорость выращивания модели.
• область печати говорит о том, какого размера объект можно напечатать на принтере. Другими словами, это зона возможной досягаемости печатающей головки по горизонтальным осям X и Y, а также по вертикальной оси Z. Обычно область печати выражают тремя цифрами – это высота, длина и ширина условного параллелепипеда (например, 20*30*30 мм). У дельта-принтеров область печати имеет форму цилиндра, поэтому указывается его высота и диаметр;
  
• тип используемых для печати пластиков. В бытовых условиях используются именно пластики, и это могут быть ABS и PLA пластики, некоторые модели могут печатать обоими видами материалов. Возможность печати тем или иным типом пластиков объясняется наличием или отсутствием подогрева платформы. Если вы пока не решили, чем будете печатать, то лучше выбрать модель, которая поддерживает максимальное количество материалов;
• страна-производитель . Европейские страны и США производят качественные, но дорогие устройства, завозятся в небольших количествах, сервисное обслуживание затруднено. Китайские устройства стоят недорого, качество часто оставляет желать лучшего, но для того, чтобы побаловаться, такие принтеры пойдут. Есть еще принтеры российского производства: при неплохом качестве они радуют возможностью сервисного обслуживания.
  

Интересные варианты бытовых 3D-принтеров

MakerBot Replicator 2

Качественный принтер американского производства, печатает по FDM-технологии, минимальная толщина слоя – 100 микрон (0,1 мм). Область печати – 285*153*155 мм, для печати используются PLA и ABS пластики. Максимальная скорость печати – 40 мм в секунду, или 24 см 3 /час. Корпус выполнен из стали, есть ЖК-экран, вес 11,5 кг. Модель хоть и выпущена в 2013 году, до сих пор активно используется для бытовой печати. Стоимость 3100$.

PrintBox3D One

Принтер отечественного производства, печатает по технологии FDM, минимальная толщина слоя – 50 мкм, размеры рабочей платформы – 185*160*150 мм. Устройство печатает ABS и PLA пластиками, оснащено подогреваемой платформой. Цена около 1700$, разработано для использования в сфере образования и дизайна.

Wanhao Duplicator i3 v2

Бюджетный вариант для тех, кто хочет освоить технологию и побаловаться. Стоит около 500$, печатает разными видами пластика с точностью до 100 мкм, область печати 200*200*180 мм. Качество сборки отличное.

PICASO 3D Designer

Печатает по FDM-технологии, как и все бытовые 3D-принтеры на сегодняшний день, использует для печати ABS и PLA пластики, в т.ч. нейлон. Точность печати – 50 мкм, рабочая платформа размерами 200*200*210 мм, максимальная скорость – 30 см 3 /час. Устройство оснащено подогреваемой платформой, стоимость 1700$.

3D принтер Hercules

Неплохое устройство от российской компании IMPRINTA, печатает разными видами пластика, точность печати – 50 мкм. Платформа подогреваемая, максимальная температура – 120 0 С. Скорость печати – 40 см 3 /час. Цена 1150$.

В качестве итога об основных плюсах и минусах трехмерной печати

3D-печать – направление перспективное и с большим потенциалом. Чтобы расставить все точки над «i» в изучении вопроса трехмерной печати, приведем основные ее преимущества:

Существующие минусы :

Трехмерная печать – это будущее медицины и промышленности, а также возможность быстрого создания прототипов и моделей, а это бесценно для инженерии. Кто знает, может, через 5-10 лет мы так же просто будем скачивать модели чашек или обуви и печатать их на собственном домашнем принтере, как сегодня скачиваем и просматриваем фильмы.

Технология воспроизведения 3D изображения появилась достаточно давно, но оставалась в такой степени не усовершенствованной, что это сдерживало рост её популярности. Сегодня известные компании бытовых электронных товаров задались целью разработать новые технологии, позволяющие применить 3D для кинотеатров, а также внедрить 3d телевизоры.

Прежде чем разбираться с трехмерным изображение в телевидении, необходимо понять, почему мы воспринимаем мир в 3D?

Причина нашего трехмерного восприятия состоит в том, что предметы, которые находятся вокруг нас, мы видим двумя глазами, так называемым, бинокулярным зрением. Как расположены при этом глаза? На небольшом расстоянии друг от друга, поэтому каждый глаз обеспечивает различные изображения. Если посмотреть на один и тот же предмет, поочередно закрывая левый, а затем правый глаз, изображение не меняется, однако, оно будет смещаться. Данное явление называют параллаксом и оно принимает наиболее важное участие в способности человека воспринимать глубину объекта.

Мозг функционирует таким образом, что при обработке различных изображений, полученных от каждого из глаз, он приводит их в совмещенное изображение, в котором нам открывается удаленность и глубина предметов. Смещение между изображениями от каждого глаза увеличивается с отдаленностью предмета. Учитывая зрительное восприятие, технология 3D построена с таким расчетом, чтобы каждый глаз видел немного отличающееся изображение, и в результате оно казалось нам объемным.

3D очки

Сегодня известны две технологии трехмерного изображения: технология, предполагающая просмотр фильма со специальными очками и без них. Вторая версия пребывает в процессе разработки. Несмотря на обещание японских производителей - выпустить 3d телевизоры к исходу текущего года, 3D фильм можно посмотреть лишь надев специальные очки.

Технология цветных фильтров, или анаглиф очков, была предложена в 1853 г. Вильгельмом Рольманом (Германия). Для того, чтобы получить эффект трехмерного изображения, необходимо смотреть сквозь очки со стеклами контрастных цветов: красно-зеленые, красно-синее (последний вариант характеризуется сравнительно лучшим качеством), хотя обеспечить полноценное трехмерное изображение таким способом все еще проблематично.

Как работает технология 3d изображения в этом случае? Изображения различных цветовых оттенков перекрываются, что и создает эффект 3D. Сегодня более распространено красно-голубое сочетание цветов, обеспечивающее наиболее приемлемое качество. В 2003 году США выпускает 3D фильм "Дети шпионов". Если рассматривать преимущества таких очков, то это их доступная стоимость, а недостатком является не всегда отличное воспроизведение оттенков, иногда - дискомфорт в ходе просмотра и головокружение.

Поляризационные очки применяются в IMAX 3D и RealD кинотеатрах во всем мире. Говоря кратко, нужно заметить, что при использовании специальной поляризованной пленки возможен эффект поляризации света, позволяющий избирательно отсеивать световые частицы. На специальный экран, покрытый серебром, из кинопроектора поступает два изображения, поляризованных и ортогональных между собой (соблюдение прямого угла).

В поляризационных очках имеется два поляризованных фильтра. Каждый фильтр рассчитан на обработку света лишь одной поляризации. В итоге разные стекла дают разные изображения для каждого из глаз, что в совокупности позволяет просматривать фильм с 3D-эффектом. Такие системы, как RealD задействуют циркулярно поляризованный свет. Оба изображения поляризованы право-циркулярно или же лево-циркулярно. Циркулярно поляризованный свет позволяет сохранить стабильный контраст и яркость оттенков в ходе просмотра, что ощутимо при смене угла обзора.

Какие преимущества применения поляризационных очков? Следует отметить, что на данный момент это одна из лучших 3D технологий, зарекомендовавшая качество изображения с превосходной цветопередачей и такой же его детализацией. Очки этого типа не являются электронными, они пассивные, что снижает их стоимость. Очки легко перевести с одного режима в другой - с 2D в 3D. В качестве недостатков следует выделить то, что рассматриваемая технология все еще недостаточно распространена в производстве передовых 3D-телевизоров.

Известные производители, такие как Sony, Panasonic и Nvidia, отстаивают технологию создания изображения с применением активного затвора. Метод обеспечивает последовательное и попеременное формирование каждого из образов на обыкновенном жидко-кристаллическом мониторе. Учитывая повышенную в два раза частоту кадров, экран должен функционировать с двойной частотой обновления, если сравнивать ее с частотами стандартных жидко-кристаллических мониторов и телевизоров. Частота при этом должна соответствовать минимум 60 (Гц), исходя из которой, 3d телевизоры работают с частотой минимум 120 Гц.

Активный затвор очков позволяет каждому глазу воспринимать только отведенное для него изображение на мониторе. Специальные активные стекла очков такого типа работают, как затвор и предоставляют для каждого глаза избирательное восприятие образов на дисплее. Стекла таких специальных очков функционируют наподобие затвора и синхронизированы с передачей изображения телевизора. Как это работает? Глаза поочередно закрываются и каждому из них отведено только соответствующее для восприятия изображение. В очках с активным затвором содержатся жидкие кристаллы, среди которых имеются непрозрачные и могут быть использованы в качестве затвора. Эффект очков с активным затвором может использоваться в сочетании с Bluetooth, инфракрасными или радиоволнами.

Телевизоры и дисплеи, оснащенные эффектом активного затвора уже можно найти на полках в магазинах. Фирма Nvidia реализует системы с активным затвором, предназначенные для виртуальных игр в 3D-формате. В ожидаемых моделях предусматривается частота обновления 240 Гц, которая будет способствовать минимуму бликов и неравномерности. Вдобавок ко всему, технология 3d даст очевидные улучшения при просмотре спортивных программ и сюжетов со скоростными эффектами.

Преимущества технологии: надежность, завершенность разработки, продемонстрированной CES 2010 при поддержке Sony и Panasonic; снижение усталости зрения.

Недостатки: большая стоимость очков, необходимость в батареях. Разумеется, удовольствия немного, если в разгаре просмотра сядут батарейки. Очки с активным затвором снижают яркость картинки. Частоты в диапазоне 120 Гц может быть недостаточно для воспроизведения сцен с движущимися объектами, что повлечет неравномерность изображения и появление бликов.

(7 Голосов)

Футуристический вертолет проходит низко над головами зрителей, закованные в экзоброню роботизованные морпехи сметают все на своем пути, здоровенный космический шаттл сотрясает воздух ревом двигателей – так близко и устрашающе реально, что непроизвольно вжимаешь голову в плечи.

Недавно вышедший на экраны «Аватар» Джеймса Камерона или трехмерная компьютерная игра заставляют зрителя, сидящего в кресле перед экраном, чувствовать себя участником фантастического действа...

Совсем скоро инопланетные монстры будут прогуливаться в каждом доме, где есть современный домашний кинотеатр.

Но каким же образом плоский экран способен показывать объемную картинку?

Человек в трехмерном объемном пространстве...

Один и тот же объект левым и правым глазом мы видим под разными углами, таким образом формируются два изображения – стереопара. Мозг соединяет обе картинки в одну, которая интерпретируется сознанием как объемная.

Различия в перспективе позволяют мозгу определить размер объекта и расстояние до него. На основании всей этой информации человек получает пространственное представление с правильными пропорциями.

Как возникает объемное изображение

Для того чтобы картинка на экране казалась объемной, каждый глаз зрителя, как в жизни, должен видеть несколько отличающееся изображение, из которых мозг сложит единую трехмерную картину.

Первые фильмы в формате 3Д , созданные с учетом этого принципа, появились на экранах кинотеатров еще в 50-е годы.

Поскольку набирающее популярность телевидение уже тогда составляло серьезную конкуренцию киноиндустрии, дельцы от кинематографа хотели заставить людей оторваться от диванов и направиться в кино, прельщая их визуальными эффектами, которые в то время не мог обеспечить ни один телевизор: цветным изображением, широким экраном, многоканальным звуком и, разумеется, трехмерностью.

Эффект объема при этом создавался несколькими разными способами.

Анаглифический метод (анаглиф – по-гречески «рельефный»). На ранних этапах 3D-кинематографа в прокат выпускались только черно-белые 3D-фильмы. В каждом соответствующим образом оснащенном кинотеатре для их показа использовались два кинопроектора.

Один проецировал фильм через красный фильтр, другой выводил на экран слегка смещенные по горизонтали кинокадры, пропуская их через зеленый фильтр.

Посетители надевали легкие картонные очки, в которые вместо стекол были установлены кусочки красной и зеленой прозрачной пленки, благодаря чему каждый глаз видел только нужную часть изображения, а зрители воспринимали «объемную» картинку.

Однако оба кинопроектора при этом должны быть направлены строго на экран и работать абсолютно синхронно.

В противном случае неизбежно раздвоение изображения и, как следствие, головные боли вместо удовольствия от просмотра – у зрителей.

Подобные очки хорошо подходят и для современных цветных 3D-фильмов , в частности, записанных методом Dolby 3D. В этом случае достаточно одного проектора с установленными перед объективом световыми фильтрами.

Каждый из фильтров пропускает для левого и правого глаза красный и синий свет. Одно изображение имеет синеватый, другое – красноватый оттенок. Световые фильтры в очках пропускают только соответствующие, предназначенные для определенного глаза кадры.

Однако данная технология позволяет добиться лишь незначительного 3D-эффекта , с малой глубиной.

Затворный метод. Оптимален для просмотра цветных фильмов. В отличие от анаглифического этот метод предусматривает попеременную демонстрацию проектором изображений, предназначенных для левого и правого глаза.

Благодаря тому, что чередование изображений осуществляется с высокой частотой – от 30 до 100 раз в секунду – мозг выстраивает целостную пространственную картину и зритель видит на экране цельное трехмерное изображение.

Ранее данный метод назывался NuVision, в настоящее время он чаще именуется XpanD. Для просмотра 3D-фильмов по этому методу используются затворные очки, в которые вместо стекол или фильтров установлены два оптических затвора.

Эти небольшие светопропускающие ЖК-матрицы способны по команде от контроллера менять прозрачность – то затемняясь, то просветляясь в зависимости от того, на какой глаз в данный момент необходимо подать изображение.

Затворный метод используется не только в кинотеатрах: применяется он и в телевизорах, и в компьютерных мониторах. В кинотеатре подача команд осуществляется с помощью ИК-передатчика.

Некоторые модели затворных очков 90-х годов, предназначенных для ПК, подключались к компьютеру с помощью кабеля (современные модели имеют беспроводной интерфейс).

Недостаток данного метода в том, что затворные очки являются сложным электронным устройством, потребляющим электроэнергию. Следовательно, они имеют достаточно высокую (особенно по сравнению с картонными очками) стоимость и значительный вес.

Поляризационный метод. В сфере кино такое решение носит название RealD. Его суть в том, что проектор попеременно демонстрирует кинокадры, в которых световые волны имеют разное направление поляризации светового потока.

В необходимых для просмотра специальных очках установлены фильтры, пропускающие только световые волны, поляризованные определенным образом. Так оба глаза получают изображения с различной информацией, на основании которой мозг формирует объемную картинку.

Поляризационные очки несколько тяжелее картонных, но поскольку они работают без источника электроэнергии, то весят и стоят значительно меньше, чем затворные.

Однако наряду с поляризационными фильтрами, устанавливаемыми на кинопроекторы и в очки, для показа 3D-фильмов по этому методу требуется дорогой экран со специальным покрытием.

На данный момент предпочтение окончательно не отдано ни одному из названных методов. Стоит, однако, отметить, что с двумя проекторами (по анаглифическому методу) работает все меньшее количество кинотеатров.

Как создаются 3D-фильмы

Использование сложных технических приемов требуется уже на этапе съемки, а не только в процессе просмотра 3D-фильмов.

Для создания иллюзии трехмерности каждую сцену необходимо снимать одновременно двумя камерами, с разных ракурсов.

Как и глаза человека, обе камеры размещают близко друг к другу, причем обязательно на одинаковой высоте.

3D-технологии домашнего применения

Для просмотра 3D-фильмов на DVD до сих пор используются простые картонные очки, наследие далеких 50-х. Этим объясняется и скромный результат – плохая цветопередача и недостаточная глубина изображения.

Однако даже современные 3D-технологии привязаны к специальным очкам, и такое положение вещей, по всей видимости, изменится не скоро.

Хотя в 2008 году компания Philips и представила прототип 42-дюймового жидкокристаллического 3D-телевизора, не требующего использования очков, данная технология достигнет своей рыночной зрелости минимум через 3–4 года.

А вот о выпуске 3D-телевизоров, работающих в тандеме с очками, на международной выставке IFA 2009 объявили сразу несколько производителей.

К примеру, Panasonic намерен уже к середине 2010 года выпустить модели телевизоров с поддержкой 3D, так же, как Sony и Loewe, делая ставку на затворный метод.

Компании JVC, Philips и Toshiba также стремятся взойти на «3D-подиум», однако они отдают предпочтение поляризационному методу. LG и Samsung разрабатывают свои устройства на основе обеих технологий.

Контент для 3D

Основным источником трехмерного видеоконтента являются Blu-ray-диски. Контент передается на источник изображения через интерфейс HDMI.

Для этого телевизор и проигрыватель должны поддерживать соответствующие технологии, а также недавно принятый стандарт HDMI 1.4 – одновременную передачу двух потоков данных формата 1080p обеспечивает только он. Пока что устройства с поддержкой HDMI 1.4 можно пересчитать по пальцам.

3D-технологии на компьютере

Первоначально просмотр трехмерного изображения на компьютере был доступен только с помощью очков или специальных шлемов виртуальной реальности. И те и другие были оснащены двумя цветными ЖК-дисплеями – для каждого из глаз.

Качество результирующего изображения при использовании данной технологии зависело от качества применяемых ЖК-экранов.

Однако данные устройства обладали целым рядом недостатков, которые отпугивали большинство покупателей. Кибершлем фирмы Forte, появившийся в середине 90-х, был громоздким, неэффективным и напоминал средневековое орудие пытки.

Скромного разрешения в 640х480 точек для компьютерных программ и игр было явно недостаточно. И хотя позднее были выпущены более совершенные очки, к примеру модель LDI-D 100 фирмы Sony, но даже они были достаточно тяжелыми и вызывали сильный дискомфорт.

Выдержав почти десятилетнюю паузу, технологии формирования стереоизображения на экране монитора вышли на новый этап своего развития. Не может не радовать то обстоятельство, что по крайней мере один из двух крупных производителей графических адаптеров, фирма NVIDIA, разработал нечто инновационное.

Комплекс 3D Vision стоимостью около 6 тыс. руб. включает в себя затворные очки и ИК-передатчик. Однако для создания пространственной 3д картинки при помощи этих очков требуется соответствующее аппаратное обеспечение: ПК должен быть оснащен мощной видеоплатой NVIDIA.

А для того чтобы псевдотрехмерная картинка не мерцала, монитор с разрешением в 1280х1024 точки должен обеспечивать частоту обновления экрана минимум в 120 Гц (по 60 Гц на каждый глаз). Первым ноутбуком, оснащенным данной технологией, стал ASUS G51J 3D.

В настоящее время доступны также так называемые 3D-профили более чем для 350 игр, которые можно скачать с веб-сайта NVIDIA (www.nvidia.ru). В их число входят как современные игры жанра экшн, к примеру Borderlands, так и выпущенные ранее.

В продолжение темы компьютерных игр, альтернативой затворному 3D является поляризационный метод. Для его реализации нужен монитор с поляризационным экраном, например Hyundai W220S.

Объемное изображение становится доступно при наличии любой мощной видеокарты ATI или NVIDIA. Однако при этом разрешение снижается с 1680x1050 до 1680x525 точек, поскольку используется чересстрочный вывод кадров.

По материалам журнала ComputerBild

Раздел постоянно пополняется полезностями:

Напишите свое мнение ниже в комментариях. Обсудим.

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 систем объемного телевидения. И только такие модели появились на выставке CES и IFA в 2010 году , как уже началось их производство многими фирмами. По прогнозам в 2010 году будет продано около 400 тысяч телевизоров 3D, а 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, а остальные плазменные панели.

В некоторых странах даже уже начались трансляции программ в 3D по кабельным и спутниковым каналам. Заключаются договора на производство такого 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 . Для этого они использовали свои возможности от спонсирования олимпиады и чемпионата мира по футболу 2010 года. Sony демонстрирует свои системы на всех выставках и прогнозирует, что 40% прибыли компании в 2012 году составят как раз доходы от продаж 3в телевизоров. А в 2010 году цены на такие модели будут примерно на 200$ выше, чем обычные жк панелей.

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

3D телевизор

Принцип работы 3D телевизора

Все представленные на выставках модели 3D телевизоров имеют разрешение Full HD, так же как и средства предоставления объемного контента. Эти выставки вызвали большой интерес у посетителей. И если возможности объемного изображения уже реализованы в проекторах и телевизорах, то объемное телевидение высокой четкости - 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 3д 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 объемного телевидения являются 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 lcd панелей 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 сигнала объемного телевидения на проекционных телевизорах может возникать эффект радуги. Поэтому, по отзывам посетителей выставок, наилучший результат при показе контента объемного телевидения 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 3д 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 объемного 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.

На сегодня получение Full HD объемных телевизионных систем связано только с использованием очков.

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