Поляризованная 3D-система - Polarized 3D system

3D-очки с круговой поляризацией перед ЖК-дисплеем (жидкокристаллическим дисплеем) с четвертьволновым замедлителем наверху; пластина λ / 4 под углом 45 ° создает определенную ручность, которая передается левым фильтром, но блокируется правым фильтром.

А поляризованная 3D система использует поляризация очки, чтобы создать иллюзию трехмерного изображения, ограничивая свет, который достигает каждого глаз (пример стереоскопия ).

Для представления стереоскопических изображений и фильмов два изображения проецируются, накладываются на один и тот же экран или отображаются на разных экранах. 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 поляризованных очков

Линейно поляризованные очки

Чтобы представить стереоскопическое кино, два изображения проецируются на один и тот же экран через ортогональный поляризующий фильтры (обычно на 45 и 135 градусов).[1] Зритель носит линейно поляризованный очки, 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

Чтобы представить стереоскопическое кино, два изображения проецируются на один и тот же экран через фильтры с круговой поляризацией противоположного руки. 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 сохранять 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 построены из четвертьволновая пластинка (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

Принцип действия поляризованных 3D-систем

Поляризованный свет, отраженный от обычного экрана движущегося изображения, обычно теряет большую часть своей поляризации, но потеря незначительна, если Серебряный экран или же алюминированный экран используется. Это означает, что пара выровненных DLP проекторы, некоторые поляризационные фильтры, серебряный экран и компьютер с видеокартой с двумя головками могут быть использованы для формирования относительно дорогой (более 10 000 долларов США в 2010 г.) системы для одновременного отображения стереоскопических 3D-данных группе людей, одетых в поляризованные очки.[нужна цитата ]

В случае RealD 3D жидкокристаллический фильтр с круговой поляризацией, который может переключать полярность 144 раза в секунду[2] находится перед объективом проектора. Требуется только один проектор, так как изображения для левого и правого глаза отображаются попеременно. Sony имеет новую систему под названием RealD XLS, который показывает как циркулярно поляризованный изображения 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 адаптировать их для проецирования пленки в формате «сверху-снизу», в котором каждая пара изображений укладывается в одно изображение. Рамка фильма. 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 построить 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 прикреплены к экранам изображений, а фильтры, расположенные под соответствующим углом, носят как очки. В аналогичной технике 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

Техники поляризации легче применять с электронно-лучевая трубка (CRT), чем с Жидкокристаллический дисплей (ЖК-дисплей). 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, используя целлофан листы.[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 серебряные экраны.[нужна цитата ] Это было продемонстрировано в Университете ПхраДжомГлао, Нонтхабури, Таиланд, сентябрь 2009 г.

Здравоохранение

В оптометрия и офтальмология, поляризованные стекла используются для различных испытаний бинокль восприятие глубины (т.е. стереопсис ).

История

Дальнейшая информация: 3D фильм

Поляризованная трехмерная проекция была экспериментально продемонстрирована в 1890-х годах. Проекторы использованные Николь Призмы для поляризации. 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 Polaroid поляризаторы из пластикового листа Эдвин Лэнд, который в частном порядке демонстрировал их использование для проецирования и просмотра трехмерных изображений в 1934 году.[7] Впервые они были использованы для демонстрации трехмерного фильма широкой публике на "Polaroid on Parade", выставке Нью-Йоркского музея науки и промышленности, которая открылась в декабре 1936 года. 16 мм Кодахром использовалась цветная пленка.[8][9][10] Подробности об очках отсутствуют. На 1939 Нью-Йоркская всемирная выставка, короткий поляризованный 3-D фильм был показан в павильоне Chrysler Motors и его 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 большими фильтрами использовались для просмотра Бвана Дьявол, полнометражный цветной трехмерный фильм, премьера которого состоялась 26 ноября 1952 года и разожгла краткую, но интенсивную трехмерную причуду 1950-х годов. Известный Жизнь Журнальная фотография аудитории в трехмерных очках была одной из серий, сделанных на премьере.[12][13] Название фильма, отпечатанное на наушниках, хорошо видно на копиях этих изображений с высоким разрешением. Художественно окрашенные версии помогли распространить миф о том, что трехмерные фильмы 1950-х годов были спроектированы анаглифный цветной фильтр 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. Некоторые показы Франкенштейн Энди Уорхола во время первого выпуска в США в 1974 году были представлены необычные очки, состоящие из двух жестких пластиковых поляризаторов, удерживаемых вместе двумя тонкими серебряными пластиковыми трубками с продольным разрезом: одна прикреплена к вершине и изогнута на дужках для образования наушников, другая короткая, изогнутая посередине и служащий 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-е гг. компьютерная анимация, цифровая проекция и использование современных кинопроекторов IMAX 70 мм создали возможность для новой волны поляризованных 3D-фильмов.[14]

В 2000-е гг. RealD Cinema и MasterImage 3D были представлены, оба с использованием круговая поляризация.

В IBC 2011 год в Amsterdam RAI несколько компаний, в том числе Sony, Panasonic, JVC и другие представили свои будущие портфели трехмерных стереоскопических продуктов как для профессионального, так и для потребительского рынка, чтобы использовать ту же технику поляризации, что и RealD 3D Кино используется 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.[нужна цитата ]

Преимущества и недостатки

В сравнении с анаглифные изображения, использование поляризованных 3D-очков дает полноцветное изображение, которое значительно удобнее смотреть и которое не подлежит бинокулярное соперничество. Однако это требует значительного увеличения затрат: даже недорогие поляризованные очки обычно стоят на 50% дороже, чем сопоставимые красно-голубые фильтры.[15] и хотя анаглифические трехмерные пленки могут быть напечатаны на одной линии пленки, поляризованная пленка часто создавалась с помощью специальной установки, в которой используются два проектора. Использование нескольких проекторов также вызывает проблемы с синхронизация, 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 приведет к нарушению поляризации, привидение, и оба глаза видят оба изображения. Круговая поляризация решила эту проблему, позволив зрителям слегка наклонить 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 дома 3D телевидение и домашний 3D компьютер в основном используется затворные очки с ЖК-дисплеем или плазменные дисплеи. 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

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

Недостатки

  • Изображения для поляризованных очков должны одновременно выводиться на экран, при этом полное собственное разрешение понижается, что ставит под угрозу качество изображения обеих сторон изображения, передаваемого в каждый глаз одновременно.[нужна цитата ]. 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 головные боли с просмотром 3D-изображений.[нужна цитата ].
  • Узкие вертикальные углы обзора по сравнению с 3D с активным затвором [18]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Создавайте собственные стереокартины Юлиус Б. Кайзер Компания Macmillan 1955 стр. 271 В архиве 2011-02-26 на Wayback Machine
  2. ^ Коуэн, Мэтт (5 декабря 2007 г.). «Театральная система REAL D 3D» (PDF). Европейский форум цифрового кино. Архивировано из оригинал (PDF) 10 сентября 2016 г.. Получено 5 апреля 2017.
  3. ^ «Sony - Market Professional». sony.com.
  4. ^ «Свяжитесь с нами - Technicolor Group». thomson.net.
  5. ^ «3D-дисплеи». Individual.utoronto.ca. Получено 2009-11-03.
  6. ^ Зона, Рэй (2007). Стереоскопическое кино и истоки трехмерного кино, 1838–1952 гг., University Press of Kentucky, стр. 64-66.
  7. ^ Зона, op. соч., стр. 150
  8. ^ Макэлхени, Виктор К (1998). Настаивая на невозможном, жизнь Эдвина Лэнда, изобретателя мгновенной фотографии, Книги Персея, стр. 114
  9. ^ Зона, op. соч., стр. 152-153
  10. ^ Примечание: некоторые источники утверждают, 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 для немецкого короткометражного фильма использовалась поляризованная проекция. Zum Greifen nah, снятый в 1936 году с использованием однополосной трехмерной системы, но 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 в Бвана Дьявол премьера.
  13. ^ Getty Images # 50611221 Одна из нескольких фотографий, сделанных Дж. Р. Эйерманом в Бвана Дьявол премьера.
  14. ^ Манджу, Фархад. Взгляд на технологии трехмерного кино Disney и Pixar. 2008.04.09. Скачан 2009.06.07
  15. ^ Прайс-лист с указанием бумажных линейных поляризованных очков по цене 3 за 2 доллара, анаглифу 2 за 1 доллар http://www.berezin.com/3d/3dglasses.htm
  16. ^ "Технологии отображения 3D-телевизоров". displaymate.com.
  17. ^ http://hdguru.com/wp-content/uploads/2011/03/Intertek-LG-FPR-Report-.jpg
  18. ^ «Лучшие телевизоры 2016 года». cnet.com.

внешняя ссылка