3D графика. 3D Телевизоры

Реферат по курсу «Интеллектуальная собственность»

на тему

3D графика. 3D Телевизоры Автор Лукьянчиков Дмитрий

Введение

трехмерный графика телевизор Объемное видение мира, запечатленного на изображении. Об этом люди мечтали еще до появления фотографии. Первый стереоскоп в 1838 году представил миру Чарльз Уитсон. В его устройство помещались две нарисованные тушью картинки, отличающиеся для правого и левого глаза. Именно благодаря небольшой разнице таких картинок человеческий мозг был способен «нарисовать» объемное изображение, совмещая два плоских изображения в одно.

Тот же принцип формирования трехмерной картинки используется в современных технологиях 3D-виденья: нам кажется, что вместо двух плоских изображений глаза видят объемные предметы под разными углами, как в реальной жизни.

1 3D графика. Основные понятия Трёхмерная графика — раздел компьютерной графики, совокупность приемов и инструментов (как программных, так и аппаратных), предназначенных для изображения объёмных объектов. Больше всего применяется для создания изображений на плоскости экрана или листа печатной продукции в архитектурной визуализации, кинематографе, телевидении, компьютерных играх, печатной продукции, а также в науке и промышленности.

Трёхмерное изображение на плоскости отличается от двумерного тем, что включает построение геометрической проекции трёхмерной модели сцены на плоскость (например, экран компьютера) с помощью специализированных программ. При этом модель может как соответствовать объектам из реального мира (автомобили, здания, ураган, астероид), так и быть полностью абстрактной (проекция четырёхмерного фрактала).

Для получения трёхмерного изображения на плоскости требуются следующие шаги:

§ моделирование — создание трёхмерной математической модели сцены и объектов в ней.

§ рендеринг (визуализация) — построение проекции в соответствии с выбранной физической моделью.

§ вывод полученного изображения на устройство вывода — дисплей или принтер.

Однако, в связи с попытками создания 3D-дисплеев и 3D-принтеров, трёхмерная графика не обязательно включает в себя проецирование на плоскость.

Сцена (виртуальное пространство моделирования) включает в себя несколько категорий объектов:

· Геометрия (построенная с помощью различных техник модель, например здание)

· Материалы (информация о визуальных свойствах модели, например цвет стен и отражающая/преломляющая способность окон)

· Источники света (настройки направления, мощности, спектра освещения)

· Виртуальные камеры (выбор точки и угла построения проекции)

· Силы и воздействия (настройки динамических искажений объектов, применяется в основном в анимации)

· Дополнительные эффекты (объекты, имитирующие атмосферные явления: свет в тумане, облака, пламя и пр.)

Задача трёхмерного моделирования — описать эти объекты и разместить их в сцене с помощью геометрических преобразований в соответствии с требованиями к будущему изображению.

2. Трехмерные дисплеи

2.1 Основные понятия Стереодисплей — название для устройства визуального отображения информации (дисплея), позволяющего создавать у зрителя наличия реального объёма у демонстрируемых объектов и иллюзию частичного либо полного погружения в сцену, за счёт стереоскопического эффекта.

Стереоскопия всего лишь один из способов формирования объёмного изображения, так что не совсем правильно отождествлять понятия «Стереодисплей» и «трёхмерный дисплей». Стереодисплей является трёхмерным дисплеем, но не всякий трёхмерный дисплей является стереоскопическим (само определение «трёхмерный» (3М) в отношении средств вывода графической информации связано с униформным употреблением западными СМИ термина «3D» в отношении как стереоскопических технологий, так и (псевдо)трёхмерной (объёмной) компьютерной графики, несмотря на различие сути этих терминов, объёмность и стереоскопичность).

§ Стереоскопические 3D-дисплеи формируют отдельные изображения для каждого глаза. Такой принцип используется в стереоскопах, известных ещё с начала XIX века.

§ Автостереоскопические 3D-дисплеи воспроизводят трёхмерное изображение без каких-либо дополнительных аксессуаров для глаз или головы (таких как стереоочки или шлемы виртуальной реальности).

§ Голографические 3D-дисплеи имитируют пространственное размещение световых волн в таком виде, как они располагались бы при отражении света от реального трёхмерного объекта.

§ Объёмные дисплеи используют различные физические механизмы для показа светящихся точек в пределах некоторого объёма.

2.2 Стереоскопические дисплеи Стереоскопические дисплеи делятся на два типа. К первому относятся дисплеи, требующие использования вспомогательных устройств (очков) для создания зрительного стереоэффекта. В свою очередь вспомогательные очки делятся на две категории — пассивные и активные:

§ Пассивные:

o Анаглифические, использующие метод получения стереоэффекта для стереопары обычных изображений при помощи цветового кодирования изображений, предназначенных для левого и правого глаза. Вместо диоптрийных стёкол в такие очки вставлены специальные светофильтры, как правило, для левого глаза — красный, для правого — голубой или синий.

o Поляризационные очки, через эффект поляризации формирующие разные изображения для разных глаз. Снижение яркости изображения для поляризационных очков составляет примерно 50%, разрешение остается тем же (для систем с двумя ЖК-панелями:Planar, StereoPixel) или снижается вдвое (Zalman). Поляризационные очки применяются также в кинотеатрах IMAX

§ Активные:

o Затворные очки (жидкокристаллические или поляризационные), синхронизированные с дисплеем и поочерёдно затемняющиеся с той же частотой, с которой дисплей выводит изображения (кадры) для каждого глаза. За счёт эффекта инерции зрения в мозгу зрителя формируется цельное изображение (при этом требуется монитор с частотой развёртки 120 Гц, так, чтобы для каждого глаза частота обновления изображения составляла 60 Гц). Снижение яркости изображения для затворных составляет примерно 80%, разрешение остается тем же.

Существует также целый класс автостереоскопических дисплеев, не нуждающихся в дополнительных аксессуарах, и способных самостоятельно формировать стереоэффект путём направления нужного пучка света в нужный глаз. Как правило, для этого применяются микролинзы Френеля, выполняющие роль светоделителей, и специальные барьерные сетки, так чтобы каждый глаз зрителя видел только тот столбец пикселей, который предназначен для него (у данного метода имеются множественные недостатки. В частности, выход зрителя из нужного ракурса или выход из ограниченной «зоны безопасного просмотра» приводит к разрушению эффекта стерео, а разрешение изображения по горизонтали автоматически уменьшается вдвое). Производители стереодисплеев продолжают разрабатывать технологии, позволяющие уменьшить эти недостатки. Philips и NewSight разработали свои технологии многоракурсных мониторов — WOWvx и MultiView. Компания SeeReal Technologies, в свою очередь, встраивает в свои дисплеи подвижный светоделитель и детектор положения головы зрителя, перестраивая изображение под нужный угол зрения.

2.3 Голографические дисплеи Термин «3D-дисплей» применяется также в отношении голографических дисплеев, имитирующих пространственное размещение световых волн в таком виде, как они располагались бы при отражении света от реального трёхмерного объекта.

2.4 Объемные дисплеи Термин «3D-дисплей» употребляется и в отношении т. н. объёмных дисплеев, где объёмное изображение формируется (при помощи различных физических механизмов) из светящихся точек в пределах некоторого объёма. Такие дисплеи вместо пикселей оперируют вокселами. Объёмные дисплеи строятся на разных принципах. Например, могут состоять из множества плоскостей, формирующих изображение, которые расположены одна над другой, или же плоских панелей, создающих эффект объёмности за счёт своего вращения в пространстве.

Сейчас получают распространение подобные дисплеи низкого разрешения на основе светодиодов (в том числе трёхцветных (RGB), позволяющих получить до 16 млн. цветовых оттенков), как простейших, разрешением 3×3×3 (монохром), так и значительного размера и разрешения. Самый большой подобный дисплей находится в здании ж/д станции Цюриха (Швейцария) — его размеры 5×5×1 метр, состоит из 25 000 светящихся сфер (16 млн цветовых оттенков каждый) с частотой обновления 25 Гц.

3. Современные 3D-телевизоры

3.1 Panasonic Viera

Panasonic использует передачу последовательно чередующихся полных кадров Full HD для каждого глаза для достижения уровня достоверности, недоступного для обычных 3D-систем. При этом применяется тот же метод Frame Sequential, который используется голливудскими киностудиями в 3D-фильмах. Это позволяет создавать по-настоящему объёмные визуальные образы с тщательной прорисовкой всех деталей. Отдельные изображения, записанные с разрешением 1920×1080 пикс. как для левого, так и для правого глаза, попеременно выводятся на экран со скоростью 120 кадров/сек. Если просматривать их через специальные 3D очки, создаётся трёхмерное изображение высокой чёткости Full HD.

Плазменный телевизор VIERA имеет 1080-строчную развёртку для чёткой и детальной передачи динамичных изображений с минимальными эффектами размытости и шлейфа. Технология NeoPDP с высокоскоростным откликом мгновенно генерирует сильный электрический разряд и уменьшает время отображения каждого кадра для сокращения послесвечения люминофоров. Это делает практически любую сцену кристально чистой, что бы ни воспроизводилось на экране — момент решающего гола в футбольном матче или плавные движения фигуристов.

Функция Super Resolution выполняет масштабирование изображения со стандартным разрешением (SD), источниками которых являются обычные телеканалы, DVD-диски и другие носители, приближая его к уровню Full HD. Изображения делятся на контурные, текстурированные и ровные участки, каждый из которых подвергается цифровой обработке для достижения более высокого уровня качества, чем у исходного изображения.

Deep Colour (HDMI™ версия 1.4) — это технология улучшения изображения с поддержкой интерфейса HDMI 1.4. Ее широкая цветовая градация превосходит возможности обычных цветовоспроизводящих систем. VIERA поддерживает стандарт Deep Colour (HDMI™ 1.4), передающий естественные цвета, чтобы максимально сохранить красоту изображений, поступающих от высококачественных источников.

3.2 Philips 46PFL9705

Европейская Ассоциация Изображения и Звука EISA признала модель телевизора Philips 46PFL9705 лучшим LCD-телевизором 2010;2011г. в Европе.

Для создания невероятно четкого изображения самого высокого качества в телевизорах Philips 9000-й серии используется процессор Perfect Pixel HD, который обрабатывает 500 миллионов пикселей в секунду. Независимо от просматриваемого материала, изображение на дисплее Full HD отличается чистотой и предельной четкостью.

Удостоенная наград технология LED Pro потребляет до 40% меньше электроэнергии, чем в обычном ТВ, для обеспечения еще большей энергоэффективности и обладает возможностью обработки 2,250 триллиона цветов. В сочетании с мощным процессором Perfect Pixel HD эти технологии гарантируют великолепное качество изображения, насыщенные цвета, превосходный контраст и естественность изображения.

Bright Pro, еще одно выдающееся технологическое решение, представленное в LED-телевизорах Philips 9000-й серии, усиливает яркость свечения светодиодной подсветки вдвое, тем самым обеспечивая поразительную контрастность. В сочетании с 3D-технологией Full HD с использованием активных очков, Bright Pro позволяет добиться непревзойденного качества 3D-изображения и полностью окунуться в атмосферу фильмов.

Еще одной отличительной особенностью является фоновая подсветка Ambilight Spectra 3, обеспечивающая еще большую реалистичность изображения. Ambilight определяет доминирующие цвета на экране и проецирует на стену за ним мягкое свечение, позволяя еще больше погрузиться в атмосферу происходящего на экране. Новый адаптивный Ambilight производит впечатляющий эффект вне зависимости от цвета стены. Теперь подсветка автоматически корректируется, подстраиваясь под цвет стены, на которой расположен телевизор.

3.3 Samsung UE65C8000

Главное отличие телевизоров Samsung 8000-й серии в том, что они поддерживают частоту обновления в 200 Гц (необходимую для воспроизведения 3D) и обладают повышенной четкостью.

Поддержка стандарта DLNA превращает телевизоры этой серии в решение для систем мультирум и «умного дома». Не обошлось и без актуальных сегодня Интернет-технологий. Телевизоры Samsung LED8000 подключаются к Интернету с помощью Ethernet-соединения и позволяют получить доступ к мультимедийному вебконтенту. Подключение можно реализовать и при помощи беспроводного соединения, но для этого потребуется покупать соответствующее оборудование. Технология LED позволила компании Samsung одновременно получить в этой модели высокое качество изображения и значительно (до 2,99 см) уменьшить толщину дисплея. Это не только красиво, но и удобно для инсталляции — такую плоскую панель можно легко повестить на стену с помощью настенного крепления. Тогда телевизор смотрится, как картина.

За счет применения светодиодов улучшены баланс четкости, контрастность, цветовая гамма и яркость. Благодаря применению новых технологий картинка на экране стала более мягкой, смена кадров — естественной и плавной, отображение деталей — более четким. Функция Auto Motion Plus и частота развертки в 200 Гц обеспечивает смену четырех кадров за 1/50 секунды (в обычных телевизорах частота развертки составляет 50 Гц). Это не только улучшает четкость, но и позволяет избавиться от размазывания и дрожания картинки. Другая функция — Wide Color Enhancer Pro расширяет цветовую палитру, приближая цветовой охват к реальному изображению. За высокий уровень контрастности отвечает функция LED Mega Contrast, а благодаря панели Ultra Clear Panel достигается удивительно натуральный черный цвет, который невозможен для ЖК-телевизоров.

3.4 Toshiba REGZA 3D TV. Революция 3D телевизоров Корпорация Toshiba в преддверии открытия выставки электронной техники Ceatec Japan 2010 презентовала первый в мире 3D-телевизор, для просмотра которого не требуются специальные стереоочки.

Как сообщается на официальном сайте компании, в новой серии представлены две модели, различающиеся размером экрана — 20-дюймовая 20GL1 и 12-дюймовая 12GL1. Просмотр видео на них возможен без использования стереоочков, которыми комплектуются все современные модели трехмерных экранов.

В новом телевизоре использован автостереоскопический 3D-дисплей, в котором матрица из микролинз, формирующих разные картинки для правого и левого глаза зрителей, размещена непосредственно перед ЖК-экраном.

Единственным недостатком таких экранов является то, что зритель должен занимать определенное положение относительно экрана. Toshiba утверждает, что ей удалось сгладить эту проблему за счет формирования девяти одинаковых стереоизображений, что позволяет наблюдать 3D-видео на разных дистанциях и с разных углов обзора.

Как полагают эксперты, у нового телевизора есть хорошие перспективы занять достойное место на рынке. Так как, по данным недавнего опроса, организованного исследовательской компанией Nielsen и организацией Cable & Telecommunications Association for Marketing, американцам нравятся ощущения от просмотра 3D-телевидения, однако пока у перспективной технологии остается несколько весомых недостатков, останавливающих жителей США от полного перехода на 3D, один из них это стереоочки.

Заключение

трехмерный графика телевизор Будущее мультимедийных развлечений лежит в третьем измерении. В этом, похоже, уже никто не сомневается. На полках магазинов стоят не только стереоскопические телевизоры и мониторы, то есть средства воспроизведения 3D-контента, но и стереоскопические фото — и видеокамеры — средства его создания.

Сегодня, когда ставку на третье измерение сделали все ключевые игроки рынка, можно не опасаться того, что сама концепция снова потерпит поражение. Технологии получения объемных фотографий и фильмов были известны более 100 лет назад, их популярность то возрастала, то падала на протяжении всего XX века, но массовыми они тогда так и не стали. Слишком сильными конкурентами были традиционные двухмерные фотография, кино и телевидение. Общество долго не было готово к 3D ни морально, ни экономически, но с наступлением цифровой эры ситуация радикально изменилась: создание и воспроизведение трехмерного изображения становятся дешевыми и общедоступными. Судя по масштабу нынешних инвестиций в 3D-технологии, можно уверенно говорить, что они закрепятся на рынке на долгие годы.

Таким образом, вопрос «быть или не быть» в отношении 3D уже не ставится. А наибольший интерес представляют ответы на другие вопросы. Когда наступит 3D-будущее? Какие принципы создания и визуализации контента будут использоваться в профессиональных и массовых устройствах? И, конечно, кто из ключевых игроков этого рынка станет его лидером?

Список источников

1. Дж. Ли, Б. Уэр. Трёхмерная графика и анимация. — 2-е изд. — М.: Вильямс, 2002. — 640 с.

2. http://www.3dnews.ru/display/3dd/ - информационный портал, [22.10.2010].

3. http://ru.wikipedia.org — свободная энциклопедия.