Трехмерные экраны. Об этом давно говорили большевики, но одно дело читать про это короткие заметки, а другое – потрогать руками. Вчера мне это удалось.

Сначала о том, как мы видим. Чтобы видеть мир объемным от природы у нас два глаза, которые находятся на расстоянии примерно 75 миллиметров друг от друга. Таким образом получается, что когда мы смотрим на один объект, то мы смотрим на него одновременно из двух немного разных мест. Поднесите палец прямо к глазам. Закройте только левый глаз – посмотрите на палец, закройте только правый глаз – посмотрите на палец, вы увидите, что картинка немного сдвинута. Зная расстояние между глазами и получив две такие картинки возможно, по разнице между ними, рассчитать точное расстояние до предмета, его глубину. Это и есть объем – Z координата на картинке. Конечно точное расстояние нашему мозгу не нужно, но он вот ощущение глубины и объема получается. А вот на фотографии или в кино такого нет – все снято как бы с точки зрения одноглазого человека. Конечно, тени, перспектива и т.п. остаются и поэтому наш мозг, знакомый с тем как предметы в кино или на фотографии должны выглядеть по-настоящему дает нам все-таки понимание того, что должно быть, но вот ощущение объема все равно нет. Нет этого ощущения ни в современных трехмерных мультиках, ни в современных трехмерных играх. Трехмерность в этом случае обозначает только то, что при создании картинки для нашего экрана был использован трехмерный процесс, трехмерные объекты хранились в памяти компьютера, но потом режиссер просто выбрал точку где стоит одноглазый зритель и компьютер нарисовал нам картинку для этого глаза. Это очень удобно, так как не представляет никакой сложности поставить этот один глаз куда угодно, но результат в конечном итоге такой же двухмерный как и в обычном кино.

Естественным образом снять 3D изображение так же никакой трудности не представляет. Достаточно взять и синхронно снимать двумя камерами находящимися рядом. Получим две картинки – для левого и для правого глаза. Но как их показать глазам? Каждому глазу невозможно сказать куда смотреть только ему. В результате мы можем видеть только две картинки одновременно обоими глазами, но никак ни одну каждым глазом. Как добиться разделения? Можно одеть на голову шлем виртуальный реальности, приставив по экрану к каждому глазу близко, чтобы каждый показывал только то что нужно для этого глаза. Можно показать две картинки одновременно и надеть очки, которые разделяют разные поляризации света для разных глаз. Есть такой в Диснейленде аттракцион, там с помощью таких очков показывают трехмерные мультики и фильмы и кажется, что предметы вылетают из экрана прямо в зал. Этот метод безусловно замечателен, но он так и не стал популярным для дома. Тут видимо дело в психологии – надел очки – видишь чудеса трех мерности, снял – чудеса исчезли. Сразу понятно, что это просто фокус и становится не так интересно. Хочется посмотреть на трехмерность своими глазами, без всяких очков.

И, ура, это тоже возможно. Исследователям из двух японский компании – компании Sharp и компании Nec (это наглое название расшифровывается как Nippon Electric Corporation) удалось создать некий электрический фильтр, который контролирует углы отражения света. Когда вы смотрите на экран, то луч света для правого глаза идет не под тем же углом, что для левого. Теперь берем и ставим две прозрачных TFT (жидкокристаллических) панели. Через одну видно и другую. Показываем на одной картинку для левого глаза, на другой – для правого. Если мы посмотрим на результат просто так – то на экране вроде будет просто каша, но тут включается этот фильтр. Фильтр на экране для левого глаза отражает свет в угле для левого глаза и поглащает в угле для правого и наоборот. Таким образом каждый глаз видит картинку для своего глаза на черном фоне оставшемся от картинки для другого глаза. Поэтому яркость несколько падает. Устройство можно еще удешевить если использовать только одну матрицу и показывать на ней через пиксель – пиксель от левой картинки, пиксель от правой (горизонтальное разрешение экрана в 3D режиме падает вдвое), а фильтр надеть на вертикальные линии.

Так и было сделано. На сегодняшний момент Sharp выпускает ноутбук с 3D экраном на мировом рынке, NEC – похожий ноутбук на японском рынке и так же сотовый телефон с трехмерным экраном для NTT Docomo, тоже только для Японии пока. Но технология реально не дорогая и вполне доступная, эти дивайсы стоят всего чуть-чуть дороже их двумерных аналогов.

Естественно, фильтр должен быть специально точно настроен на зрителя, чтобы знать под каким углом будут его глаза. Пока он не такой умный чтобы искать, где глаза зрителя и настраиваться под них. Так что чтобы увидеть трехмерность нужно смотреть из строго определенного места. Поэтому и делают с трехмерным экраном пока именно ноутбуки, а не домашние кинотеатры, скажем. Ноутбук у Sharp вышел достаточно монструозным в размерах, 15” 1024x768 экран, почти 5 кило веса. Запускается он сначала в вполне обычном режиме. Но на клавиатуре сделана специальная неоновая светящаяся синяя кнопка «3D». Нажимаешь ее, экран темнеет, опускается фильтр внутри экрана и он готов к показу стереоскопических изображений. Чтобы было видно голову нужно держать на уровне клавиатуры и прямо по центру экрана. Смотреть в 3D режиме слева или справа уже не выйдет – получается только рябь в глазах жуткая, поэтому смотреть с друзьями или знакомыми не получится, только по одному. Сотовый телефон в отличие от ноутбука находится в 3D режиме всегда.

Так на что же смотреть в 3D режиме? Не на Word же. Чтобы увидеть что-то трехмерное нужно сначала записать что-то трехмерное и потом отобразить. С ноутбуком дают специальную программу для отображения, в которой можно взять две обычных двумерных фотографии слева и справа и показать как одну трехмерную. Две вебкамеры дадут вам возможность записать и посмотреть трехмерное видео. Конечно, производителям несложно переделать 3D игрушки для того чтобы они создавали изображение для двух глаз, а не для одного – фактически все к этому уже готово. Конечно, пока переделанные игры не понятно где брать, но три таких уже дают с ноутбуком, а потом производители наверняка наделают еще игр. Стереоскопический визуализатор трехмерных данных тоже не сложно сделать. Так что некое поле для развлечений есть.

Но всё ещё круче. Рядом с Токио, на другой стороне залива есть город Чиба и префектура Чиба. В этой префектуре Чиба есть маленький город, почти деревня, Кашива. А в этом городке среди рисовых полей и узких улочек стоит один двухэтажный деревянный домик. И в этом домике находится компания Mercury 3D, которая умеет делать одну замечательную вещь. Собственно компания совсем маленькая, практически она состоит в основном из Генерального и Технического директоров, двух братьев, по смешной фамилии Эра. Оба Эры уже седые, но вполне себе сами программируют на C. Ехать к ним было надо 2 часа на поезде и потом еще полчаса на такси, но я не пожалел. Они рассказывали и показывали про свою технологию получения стереопары из одного обычного двухмерного изображения. Ну точнее показали в основном.

В каком-то смысле это, конечно, невозможно. Но очень хочется. Поэтому возможно.

- Если вы спросите любого ребёнка, японского ребёнка, - поправляется Казунари Эра, - то на любой фотографии он вам покажет самую глубокую точку. Наша программа тоже сначала находит самую глубокую точку изображения. Потом выделяются объекты и строится карта глубин, а потом по ним создаются сдвинутые изображения для стереопары. Нет, это не нейронная сеть, все сделано очень просто на чистом C.

То что получается – не совсем трехмерное изображение. Ничего из экрана не вылезает. Скорее кажется, что экран – такая глубокая коробка в которой все находится. Каждый объект на картинке оказывается двухмерным, но чувствуется, что они на разной глубине. Примерно как в детских книжках-раскладушках, когда раскрываешь страницу, и вылезают вырезанных двухмерные фигурки на разном расстоянии. То насколько хорошо создать такую картинку удается создать их алгоритму, зависит от исходной картинки. По моим ощущениям, чем контрастнее оригинальная картинка, тем лучше получается искусственная стереопара. Конечно, с двумерным рисунком из старого мультика ничего не выйдет. Но вот фотографии и трехмерная анимация транслируются очень хорошо.

Замечательное во всём этом то, что их алгоритм работает очень быстро, в реальном времени. Они написали свою модифицированную версию WinDVD. После этого можно взять любой ДВД диск с фильмом, вставить в ноутбук, включить проигрыватель и экран в 3D режиме – и самый обычный двухмерный фильм начинает казаться объемным! Совершенно потрясающее ощущение – мы вчера посмотрели у них там таким образом немного Матрицы, немного Monsters Inc. и Шрека, эротическое видео про японку с большой грудью (увы, в купальнике), даже старый черно-белый самурайский фильм – все получается отлично трехмерным. Совершенно потрясающее ощущение – в твоем экране видна дорога, удаляющиеся дома, черно-белые самураи идут со своими мечами – все как будто потрясающие точные куклы движутся прямо внутри коробке – кажется, что, вот, протянешь руку и достанешь их из экрана. Другая их программа позволяет перерабатывать на лету видео полученное через видеовход – можно подключить любую игру с обычной игровой приставки или ТВ/видеомагнитофон и изображение с них транслируется в трехмерное. Конечно, пока всё не идеально, на некоторых кадрах транслятору становилось плохо и он начинал жутко тормозить и пропускать кадры, но большую часть времени он работал вполне гладко. Сложность их алгоритма зависит от размера картинки, поэтому пока трансляция в реальном времени не поддерживает полный экран, только окошко 608x336 (NTSC). Но они улучшают алгоритм каждый день, да и процессор в ноутбуке Sharp всего P4 2.8 Ghz, а в этом году уже ожидается P4 4Ghz процессор, вот с ним, они обещают, будет возможно смотреть трехмерное кино на полный экран.

Увы и ах – трехмерный проигрыватель DVD, который сделали в Mercury 3D, не дают с ноутбуком Sharp, и даже не продают, и на данный момент даже не собираются. Причины у этого чисто коммерческие – их код трансляции 2D->3D занимает всего 4 Kb, его будет легко выдрать из их программы и украсть, а они тогда лишаться своего хлеба с маслом. Пока они выдают код только производителям железа под NDA (non-disclosure agreement). Вот NEC'овский сотовый телефон с 3D экраном содержит чип конвертации, выполненный NEC по их алгоритму. Разрешение у сотового телефона небольшое, поэтому там все совсем просто, но зато он берет и показывает стереоскопические фотографии, хотя камера в него встроена всего одна, как в обычном телефоне. С видео их коммерческие планы заключаются в том, что они собираются выдавать программу конвертации только телестудиям, они будут конвертировать свои передачи и фильмы в стереоизображение и уже транслировать через интернет владельцам ноутбуков с 3D экраном, пока тоже только в Японии. Для этого они ищут хороший протокол и алгоритм для передачи и сжатия стерео-данных, и если наше начальство все не запорет, то мы этим будем заниматься и нам выдадут программу проигрыватель (но тоже под соглашение о нераспространении только, конечно). Вот тогда всё кино дома я буду смотреть только трехмернным.

Ссылки:

• Компания Mercury 3D
• Спецификация 3D ноутбука Sharp
• Патент Mercury 3D на конвертацию изображений
• Статьи Sharp

Update: Разные технологии создания автостереоскопических (в которые можно смотреть без очков) трехмерных экранов и проекторов существуют разные и давно и много где показываются. Ну например в здании Fuji TV на Odaiba у нас тут в Токио есть зал где можно смотреть демки в трехмерном проекторе. Но все эти технологии были очень сложные и дорогие и не были предназначенны для домашнего развлечения. Понятно что есть более важные применения (например в медицине), где люди заплатят за трехмерность очень много. Так же и методы получения из 2D->3D тоже были известны. Фокус этой технологии и этого метода в том, что они дешевые и быстрые.

истории

архив

поиск

заказ

инфо

стат