3D-televisioon

3d-teleri ekraan

üks esimestest 3d-teleri ekraani fotodest

3D-televisioon on selle vaatajale kolmemõõtmelist pilti loov televisioon. 3D-pildi edastamiseks kasutatakse stereoskoopilist vaadet, mitmikvaadet, või 2D-pluss-sügavus meetodit ja 3D-kuvarit – erilist seadet, millega projitseeritakse telesaate pilt kolmemõõtmeliseks ja äärmiselt realistlikuks.

Ajalugu

Aastal 1833 tuli Sir Charles Dudeman esimesena ideele, et näidata kahele silmale natukene erinevaid pilte aparaadi abil, mida ta ise kutsus visualiseerivaks peegelstereoskoobiks. Ta näitas, et stereoskoopiliselt vaadates kombineerib inimese aju kaks pilti nõnda, et tekib ruumilisena tajutav pilt. Aastal 1849 leiutas šoti teadlane Sir David Brewster omanimelise stereoskoobi, mis sai eeskujuks kõikidele hilisematele stereoskoopidele. See omakorda ergutas stereograafiliste fotode tootmist, mis olid tavafotodega paralleelselt üsna populaarsed. Stereofotograafia läks moest välja, kui filmid hakkasid populaarsust koguma.

Stereoskoopi täiustas Louis Jules Duboscq ja 1851. aastal demonstreeriti "Suurel Näitusel" Londonis (The Great Exhibition) kuulsat Kuninganna Victoria pilti. Aastal 1855 leiutati kinetoskoop ehk stereo-animatsiooni kaamera. Esimene anaglüüf (3D-efekti saavutamiseks kasutatakse sinise ja punase klaasiga prille, mille leiutas L.D. DuHaron) film valmis 1915. aastal ja 1922. aastal näidati esmakordselt publikule 3D-filmi. Stereoskoopilist televisiooni demonstreeriti esmakordselt 10. augustil 1928. aastal John Logie Bairdi ettevõttes Londonis. Baird rajas teed mitmetele 3D-televisiooni süsteemidele kasutades elektromehaanilisi ja katoodtoru tehnikaid. Esimene värviline 3D-film toodeti 1935. aastal. Teise maailmasõja ajaks olid stereoskoopilised 3D-fotokaamerad üpriski laialdaselt levinud.

Viiekümnendatel aastatel, kui televisioon USA-s populaarseks muutus, toodeti mitu 3D-filmi. Esimene sellistest filmidest oli United Artists stuudio Bwana Devil ja seda näidati üle kogu USA 1952. aastal. Aasta hiljem ilmus House of Wax, kus oli lisaks ka stereoheli. Alfred Hitchcocki film Dial M for Murder oli algselt tehtud 3D-s, kuid maksimaalse kasumi teenimiseks lasti välja 2D-filmina, sest kõik kinod ei olnud võimelised 3D-filme näitama. Ka Nõukogude Liit arendas 3D-filme: Robinson Kruzo 1946. aastal oli esimene täispikk nõukogude 3D-film.

Telekanalid alustasid 3D-saadete eetrisse laskmisega 2009. aastal. 2010 hakati videomängudele rakendama 3D-d.

Tehnoloogiad

Aktiivselt sulguvate läätsedega 3D prillid

Stereoskoopiliste pildipaaride kuvamiseks kasutatakse kõige laialdasemalt levinud 3D-ekraanide juures erinevaid tehnoloogiad:

• Läätsedega:
  • Anaglüüfiline 3D (passiivne, punase ja sinise läätse abil)
  • Polarisatsioonil põhinev 3D (passiivne, polariseeritud läätsede abil)
  • Alternatiivkaadrite järjestamine (aktiivselt sulguvate läätsedega)

• Ilma läätsedeta: Autostereoskoopiline kuvamine, nimetatakse ka Auto 3D-ks.

2D telerid projitseerivad ainult ühe stereopaari korraga. Mitmekordse-vaatega ekraanid kasutavad taolist jälgimist, mis vahetab pilti olenevalt vaatamise nurgast või näitab üheaegselt erinevaid sõltumatuid pilte mitmele vaatajale korraga. Taolisi mitmekordse-vaatega pilte esitatakse muutuva 2D pluss sügavuse formaadiga.

Mitmesugused muud kuvamismeetodid on kirjeldatud, näiteks holograafia, mahulise väljapaneku ja Pulfrichi efekt. Real-time (reaalajas) 3D TV on sisuliselt autostereoskoopilise pildi kuvamine.

Stereoskoopia on kõige laiemalt kasutatav 3D pildi esitamise viis. Kasutatakse kõrvuti olevaid kaameraid, mis on üksteisest täpselt sama kaugel kui inimese pupillid. See hõlmab stereopaaride esitamist kahekordse pildi sätestamisel. Objekti mingi punkti projitseerimist stseenis piki-vaatevälja (mõlemale silmale kordamööda) lameda taustaga ekraanile on võimalik kirjeldada lihtsa matemaatilise valemiga. Ristkülikukujulistes koordinaatides, kus ekraan lamab Y-Z tasandil (Z-telg suunaga ülespoole ja Y-telg paremale) ja vaataja asub piki X-telge selle keskel, leiame, et ekraani koordinaadid on lihtsalt summa kahest tingimusest, millest üks arvestab perspektiivi ja teine binokulaarset nihet. Perspektiiv modifitseerib objekti asukohta z ja y koordinaatidel faktoriga D/(D-x), samal ajal binokulaarne nihe annab lisatingimuse (ainult Y koordinaadile) s*x/(2*(D-x)), kus D tähistab valitud süsteemi alguspunkti kaugust vaatajast (täpselt silmade keskel), s on silmade kaugus üksteisest (umbes 7 sentimeetrit) ja x on tegelik objekti asukoha X koordinaat. Binokulaarne nihe on vasaku silma jaoks positiivne ja parema silma jaoks negatiivne. Äärmiselt kaugel olevate objekti punktide puhul on loogiline, et mõlemad silmad vaatavad mööda sama joont. Väga lähedal olevate objektide puhul võivad silmad liigselt kõõrdi minna. Kuid stseenide jaoks, mis haaravad suurema osa nägemisväljast, saadakse koheselt reaalne kujutis vasak- ja parempoolsetest piltidest superpositsioneerimise abil, sünkroniseerub pilt iseeneslikult eeldusel, et vaataja pole ekraanile liiga lähedal. Digitaalne tehnoloogia on suuresti kõrvaldanud ebatäpse superpositsioneerimise, mis oli tavaline probleem traditsiooniliste stereoskoopiliste filmide ajastul.

Mitmevaateline salvestustehnika kasutab ridadesse paigutatud kaameraid, et salvestada 3D stseen mitme eraldiseisva videovoona. Plenoptilisi kaameraid, mis salvestavad stseeni valgusvälja, saab kasutada mitmikvaate salvestamiseks ühe pealäätsega. Olenevalt kaamerate seadistusest võib tulemusi näha mitmevaatelisel ekraanil või siis saata pilditöötlusele.

Stereo või mitmevaatelise pildi andmetest saab eraldada 2D-pluss-sügavus informatsiooni iga vaate kohta, mis tekitab seadmest sõltumatu kujutise algsest 3D stseenist.

Töötlemine

Erinevate 3D-telerite tüüpide arendamisega tegelevad praegu Alioscopy, Apple, 3D Icon, Dimension Technologies Inc., Fraunhofer HHI, Holografika, i-Art, NewSight, StereoPixel, DDD, SeeFront, SeeReal Technologies, Spatial View Inc., Tridelity, VisuMotion, Zero Creative (xyZ).

2008. a oktoobris Philips esitas stereodisplay prototüüp laiendusega 3840×2160 ja 46 <<ohutu>> ülevaatuse rakurssidega. Hiljem, Philips peatas stereodisplay töötlemise ja uurimise.

2010. a septembris LG anonseeris esimese 3M-ekraaniga sülearvuti. Oktoobris, samal aastal, Toshiba on andnud välja 3M-ekraanidega telerid, mis ei vajanud spetsiaalsete prillide kasutamist.

Full 3D televiisor

Anaglüüfilised 3D prillid

Full 3D televiisorite hulka kuulub Panasonic Full HD 3D (1920×1080 p, see on, 2 Mp; ja 60 Hz). Reklaamide jaoks on Toshiba näidanud 20 ja 12 tolliseid autostereoskoopseid LCD 3D TV sette lahutusvõimega 1280×720. Tänu süsteemile Toshiba LCD elimineerib hägustamise või lainetamise (põhjustatud ekraani ühendustest). Vaatamise nurk on 40 kraadi. Toshiba prillivaba 3D TV kannatab tänu kehtestatud piirangutele, nagu vaatamise kaugus ja maksumus, 12-tolline mudel maksab ca. 1400 dollarit. Toshiba tahab 2015. aastaks müüa neid televiisoreid üle maailma.

3D Kanalid

2008. aastast on Jaapani kanalil BS11-nel eetris 3D programmid umbes neli korda päevas.

Cabelvision lasi välja enda klientidele 3D versiooni enda MSG kanalist 24. märtsil 2010. Kanal nimega 1300 paneb suuremat rõhku peamiselt spordiürituste edastamisele.

Kõrgekvaliteedilist 3D pilti näitas Austraalias esmakordselt Fox Sports. 24. mail 2010. aastal näidati Austraalia ja Uus-Meremaa vahelist jalgpalli mängu. Kanal, mis näitas 2010. aasta jalgpalli MM-i 3D-s oli samuti Austraalia oma.

Discovery Communications, Imax ja Sony teatasid 2010 aastal, et plaanivad 2011. aasta alguses välja lasta 3D kanali USA-s. Samal ajal teatas Vene firma Platform HD, General Satellite ja Samsung Electronics oma 3D televisiooni väljalaskmise plaanist, mis oleks esimene sarnane projekt Venemaal.

Brasiilias sai esimeseks tasuta 3D signaali jagavaks maapealseks televisiooniks Rede TV!. Hoolimata nende tehnoloogiast on siiski tegemist madala kvaliteediga.

11. juunil 2010. aastal avas ESPN kanali ESPN 3D, mis näitab aastas kuni 85 otseülekannet spordisündmustest.

Esimene 3D kanal alustas saadete näitamist Lõuna-Koreas 2010. aasta esimesel kuupäeval. Korea Digital Satellite Broadcastingule kuuluv kanal nimega SKY 3D näitab vaatajaile haridust, animatsiooni, sporti, dokumentaale ja esinemisi. 24/7 kanal kasutab 1920×1080i lahutust koos Side by Side tehnoloogiat.

Paljud Euroopa tasulised televõrgustikud plaanivad 3D TV kanaleid ja osad neist on alustanud ülekannete testimist teistel Astra satelliitidel.

3D sarjad ja saated

Leidub mitmeid tähelepanuväärseid 3D episoode, mida on toodetud, tavaliselt ühe tunnised erisaated või eriüritused. Esimene 3D saade UK-s oli episood nädala teadusajakirjast The Real World. Seda näidati ainult Inglismaa kaguregioonides. (1982. aastal) Prillid jagati tasuta kaasa TV Times ajakirjaga.

Komöödia Kolmas Kivi Päikesest kaheosalist episoodi näidati osaliselt 3D-s. Ekraani nurgas tekkis vaatajatele teavitav kiri kuna tuli prillid ette panna ja eest ära võtta. Episoodi puhul kasutati Pulfrich 3D tehnikat.

Hiljutisemad 3D kasutused televisioonis hõlmavad draamat Medium ja komöödiat Chuck. Inglismaa kanal 4 näitas 3D-s lühikest hooaega Derren Brownist ja The Queen-ist.

2010. aasta 52. Grammy auhindade jagamist näidati samuti 3D-s kasutades anaglüüf formaati.

Enamasti on näidatud siiski erinevaid spordiüritusi 3D-s – 2010 jalgpalli MM, Masters Tournament (aasta suurim golfi üritus), NASCAR jpt. 3D spordiüritusi näidatakse ka väljavalitud pubides ja baarides.

Mõju tervisele

Mõned inimesed on kurtnud peavalu ja nägemisprobleemide üle peale 3D teleri ja filmide vaatamist. Arstid on hoiatanud 3D televisiooniga seotud võimalike tervisehädade eest ja eriti ettevaatlik soovitatakse olla laste puhul.