Трехмерные автостереоскопические экраны появятся на массовом рынке через 10 лет

Вслед за высокой четкостью естественным шагом развития систем отображения стал поиск оптимального способа "включить" в него третье измерение, предоставив различные изображения для правого и левого глаз зрителя. На сегодняшний день уже достаточно большое распространение получили 3D-экраны и проекторы, где для просмотра объемной картинки требуются специальные очки. Существует несколько вариантов исполнения очков, но, какая бы технология стереоразделения ни применялась, очки сами по себе доставляют пользователям определенные неудобства. Согласно опросу, проведенному The Neilson Co для ассоциации Cable and Telecommunications Association for Marketing, чаще всего именно очки являются причиной того, что люди не покупают 3D-телевизоры. Почти 9 из 10 опрошенных беспокоятся о том, что необходимость надевать очки потребует отказаться от выполнения других задач параллельно с просмотром телевизионных программ. Кроме того, очки не позволяют получить "полноценную" иллюзию, т.к. не обеспечивают параллакса движения (т.е. не дают новой информации об объекте или векторе его движения при перемещении наблюдателя относительно экрана) и эффекта окклюзии (различного перекрывания одного объекта другим непрозрачным предметом, в зависимости от точки наблюдения). Все это приводит к дисбалансу восприятия картинки.

С первого взгляда кажется, что появившиеся уже сегодня автостереоскопические панельные дисплеи решают эту проблему и потому должны быстро и уверенно завоевать рынок. На "безочковые" технологии возлагаются большие надежды, но время, которое потребуется для выхода этой технологии к конечному пользователю, разные специалисты оценивают по-разному.

Автостереоскопические дисплеи

Для получения трехмерного изображения в таких телевизорах специальным образом формируется кодированное изображение, которое закрывается лентикулярной линзой (почти как в карманных календарях 70-80-х годов прошлого века) или так называемым "параллаксным барьером", которые и создают иллюзию объема. С помощью линз или барьеров кодированное изображение, условно говоря, разбивается на отдельные параллаксные картинки. Если точно знать позицию глаз наблюдателя во время просмотра, таких картинок достаточно сделать всего две: для правого и левого глаза (как и в трехмерном телевизоре с очками). Получив 2 разных изображения, мозг наблюдателя самостоятельно "собирает" из них объем. Правда, в случае формирования всего двух изображений зритель столкнется с теми же ограничениями, что и при использовании очков: не будет ни параллакса в движении, ни эффекта окклюзии. Кроме того, наблюдать 3D-картинку можно будет из достаточно ограниченной зоны пространства. "Достоверность" изображения (как и количество точек, из которых можно наблюдать эффект) напрямую зависит от количества и качества отдельных параллаксных картинок. Для создания полноценной иллюзии на практике необходимо создать как минимум 5 (а в идеале - не менее 25, согласно zecotek.com) параллаксных изображений.

Хотя на рынке уже представлены отдельные примеры подобных экранов (к примеру, есть информация о разработке компании Toshiba с 9 параллаксными изображениями, каждое из которых имеет разрешение 1280 на 720 точек при диагонали экрана 20 дюймов); бурному развитию этой технологии пока еще препятствуют технические проблемы.

Глобально существует два способа разделения имеющихся пикселей матрицы между отдельными параллаксными изображениями. Первый способ - пространственный; он применяется такими компаниями, как 3D Fusion, Fujitsu, и упомянутой выше Toshiba. В этом случае множество пикселей матрицы разделяется между отдельными изображениями, что при увеличении количества таких "видов" либо снижает разрешение итоговой картинки, либо вынуждает пропорционально увеличивать разрешение матрицы. Грубый подсчет показывает: чтобы каждое из 25 изображений имело разрешение как минимум 1280 на 720 (что даже не является Full HD), картинка должна иметь более 23 млн пикселей. Для ее получения телевизорам потребуются матрицы огромного размера, которые в обозримом будущем никто не будет производить большими партиями, т.к. это коммерчески не выгодно.

Второй способ - разделение по времени. В этом случае экран имеет то же разрешение, что и каждое из параллаксных изображений, но зрителю они демонстрируются последовательно через систему изменяющихся линз с высокой частотой кадровой развертки. Работать с такими частотами позволяют OLED-дисплеи, которые в скором времени выйдут на потребительский рынок. Хотя некоторые производители (в частности упомянутый выше Zecotek) уже представили модели телевизоров, основанные на этой технологии, сама по себе она еще "не доросла" до полноценного коммерческого использования, т.к. все еще не решен до конца вопрос недолговечности люминофоров некоторых цветов. Хотя срок их непрерывной работы уже вполне согласуется с общепринятым циклом обновления электроники.

Учитывая перечисленные технологические сложности и предполагая, что закон Мура о скорости увеличения вычислительных мощностей будет выполняться и далее, Михаил Васильевич Сергеев, генерального директора компании Ascreen, одного из крупнейших партнеров Panasonic в России, предположил, что для развития автостереоскопического телевидения потребуется как минимум 10 лет. Конечно, это совершено не значит, что компании, в том числе и Panasonic, не работают в данном направлении. Однако сейчас автостереоскопическое изображение - скорее, инструмент рекламы, позволяющий привлечь внимание потребителя к товару. Для этих целей требования к качеству иллюзии не столь велики. Алексей Поляков из компании "Триаксес", разрабатывающей способы пересчета автостереоскопического изображения по видео, полученному с двух камер, настроен более оптимистично; он считает, что безочковые технологии станут широко доступными через 3-5 лет. По его данным, первые телевизоры уже появились в продаже. Например, в Ростове-на-Дону безочковые 3D-телевизоры Toshiba диагональю 140 см стоят 399 тыс. руб.

Сколько нужно зон параллакса

Как уже говорилось выше, специалисты считают, что для качественного объемного изображения необходимо 25 отдельных изображений и каждое должно быть HD-качества.

Некоторые компании ведут разработки по созданию динамических параллаксных барьеров, обеспечивающих определение положения глаз наблюдателя и соответствующую коррекцию зон параллакса. Впервые эта идея была применена Институтом Фраунгофера (Германия). Над подобными технологиями работает, к примеру, Microsoft. Уже около двух лет назад в прессе появилось сообщение о том, что Microsoft Applied Sciences Group использовала камеру, вмонтированную в телевизор, а также встроенную систему распознавания лиц, чтобы "подстраивать" фильтр одновременно под двух зрителей. Уже в этом году был представлен прототип, поддерживающий одновременный просмотр с четырех точек. Возможно, такой подход имеет больше перспектив, т.к. позволяет существенно экономить аппаратные ресурсы при создании телевизора и вычислительные - при подготовке контента.

Подготовка контента

Какие бы экраны ни создавались, для того чтобы они получили массовое распространение, необходим контент, который можно было бы на них воспроизводить. Сколько еще лет потребуется на то, чтобы создать фильмотеку должного качества, неизвестно. Согласно опросу The Neilson Co, упоминавшемуся чуть выше, обеспокоенность недостаточным количеством трехмерного контента - вторая по популярности причина отказа потребителей от покупки телевизоров с поддержкой 3D.

Невысокое качество изображения, которое получается при автоматическом пересчете плоского изображения в трехмерное- несомненно, одна из причин низкого спроса на имеющиеся на рынке 3D-телевизоры. При съемке 3D кино каждый кадр, снятый специальным комплектом из двух камер, отсматривается и дорабатывается для того, чтобы зрителю было приятно его смотреть. Аналогично автоматический пересчет картинки, снятой двумя камерами, в полноценное объемное изображение, тоже будет давать ошибки. Компании, снимающие видео, например производственная бригада компании HIGH TV 3D, по словам директора Эрика Клейна, уже сейчас снимает с 6 камер, чтобы в будущем была возможность рассчитать полностью объемное изображение. HIGH TV 3D предоставляет контент для трехмерных телевизионных телеканалов, в том числе Sky и "НТВ Плюс". 6 камер предлагает использовать и компания MediaPro, участник проекта Fine, занимающаяся съемками спортивных событий и восстановлением абсолютно полной картины футбольного матча. Пока не требуется рассчитывать полностью объемное изображение, видео с этих "лишних" камер можно передавать в дополнение к основной картинке, для тех спортивных фанатов, которые, например, хотят посмотреть на гол глазами вратаря, и делать на их базе схемы движения игроков и интерактивные услуги, в том числе для "второго экрана" (приложений для планшетников).

При этом нормальных голографических экранов с полноценным объемом пока не существует. Достаточно правильное с точки зрения объема голографическое изображение, пересчитанное по съемке с 6 камер, показала на выставке IBC 2012 компания 3D VIVANT, но, надо сказать, изображение было хоть и, действительно, "правильно" объемным, но не резким и не красивым, а для его показа использовался целый дисковый массив. Несомненно, до потребительского рынка голографическим экранам гораздо дальше, чем автостереоскопическим разработкам.

Развитию "безочковых" технологий в телевидении и кино препятствует еще один фактор. Для подготовки специальным образом кодированного контента под автостереоскопические экраны требуются огромные вычислительные мощности. В "Центре современных мультимедийных технологий" компании Ascreen в Санкт-Петербурге расположен вычислительный кластер, обеспечивающий подготовку видеороликов для заказчиков и презентаций самого центра. По словам Михаила Васильевича Сергеева, расчет нескольких минут видео с дымом для обычного трехмерного проектора в формате высокой четкости (где, по факту, смешиваются всего два изображения: для правого и левого глаза) требует порядка 1000 часов работы кластера. Для автостереоскопического телевидения начальных "картинок" будет в разы больше.

Очень положительный пример

В этом году на выставке IBC2012 сразу несколько компаний показали высококачественные безочковые 3D-решения. Очень сильное впечатление произвела презентация, подготовленная компанией Dimenco, отпочковавшейся от Philips, и Dolby. Для показа использовался специальный телевизор 56 дюймов, в основе которого 2 LSD-дисплея и лентикулярные линзы. Формировалось 28 вариантов картинки, так что объемный эффект сохранялся даже при боковом обзоре. Как отметили специалисты Dolby, правильный экран - это только одна сторона проблемы. Необходимо передать на телевизор эти 28 HD-кадров. Компания Dolby при этом использовала собственные кодеры и декодеры (технология Dolby 3D). Передаются 2 кадра высокого разрешения - по одному на каждый глаз, и дополнительный слой (вероятно, глубины), передача которого требует еще 20% увеличения полосы пропускания. Как уже говорилось, и контент, который показывался (демонстрировались отрывки из фильма Hugo), тоже потребовалось дополнительно обработать - например, уменьшить глубину по краям изображения.

Сколько лет потребуется для того, чтобы эти технологии дошли до конечного потребителя - 5 или 10, - пока не ясно. Но в случае специально подготовленного контента и передовых технологий автостереоскопическое 3D уже сейчас производит отличное впечатление.

telemultimedia.ru