3D сегодня: современные воплощения технологии будущего

Производители телевизоров, мониторов и прочих устройств отображения информации наперебой твердят о новом «важнейшем из искусств» – стереоскопической визуализации. Однако определить, что же на самом деле они предлагают, – задача нетривиальная.

Компьютерные 3D-устройства

Два года назад о стереоскопическом выводе изображения можно было рассуждать по большей части лишь теоретически: единичные устройства вроде шлемов и очков виртуальной реальности и прототипы разнообразных голографических и проекционных систем представляли только исследовательский интерес. Однако примечательно, что наблюдаемый сегодня бум 3D в сфере персональных компьютеров и домашней электроники основывается вовсе не на новой технологии. Еще в 90-х годах многие производители видеокарт поставляли свои продукты с жидкокристаллическими затворными очками, но на тот момент время стереоскопии еще явно не наступило: не было ни качественных игр, в которые приятно играть в 3D, ни широкого распространения ЭЛТ-дисплеев с достаточной для комфортного использования очков частотой развертки. А с постепенным распространением ЖК эта технология и вовсе «ушла в тень» – до недавних пор просто не существовало мониторов, способных обеспечить частоту смены кадра 120 Гц и выше.

Samsung SyncMaster 2233RZ – первый 3D-монитор с частотой развертки 120 Гц

Некоторые производители пытались идти обходным путем, выпуская ЖК-мониторы, поддерживающие формирование стереоскопического изображения путем поляризации и требующие использования пассивных очков, наиболее успешными среди них были Zalman и iZ3D. Первая показала модель с чересстрочной поляризацией, которая в режиме 3D выводила изображение, разделяемое очками, для обоих глаз одновременно. Однако кроме очевидного недостатка – уменьшенного вдвое разрешения по вертикали в режиме 3D, существовал и другой: в 2D полосы от поляризатора отчетливо видны и заметно мешают при работе. У iZ3D решение намного сложнее: монитор представлял собой «бутерброд» из двух матриц, основная из них – обычная, формирующая само изображение, а расположенная поверх нее – поляризующая, поворачивающая испускаемый каждым пикселом первой свет таким образом, чтобы после прохождения через очки изображение разделялось на два. Технически решение было довольно удачным и перспективным, но на практике стереоскопический эффект получался не слишком качественным и сильно утомлял глаза, яркость в 3D заметно падала, а низкая скорость реакции матрицы не позволяла использовать монитор в динамичных играх.

В январе 2009 г. на CES 2009 компании NVIDIA, Samsung и ViewSonic открыли новую главу в истории стереоскопии на ПК: NVIDIA показала технологию 3D Vision, а производители мониторов продемонстрировали дебютные продукты с ее поддержкой. «Первенец» Samsung – SyncMaster 2233RZ – и по прошествии полутора лет остается одним из самых популярных 3D-мониторов благодаря довольно умеренной цене и отличному (по стандартам игровых TN-матриц) качеству изображения.

NVIDIA 3D Vision представляет собой старую-добрую технологию с затворными очками на основе ЖК-поляризаторов, дополненную специальным драйвером, формирующим из генерируемой игры (или другим Direct3D-приложением) сцены два ракурса для каждого глаза и выводящим их по очереди. Именно для этого и понадобились мониторы с частотой развертки 120 Гц: в режиме 3D каждому глазу достается половина кадров, или 60 Гц, что является минимально комфортным значением. Для синхронизации очков используется ИК-передатчик с USB-подключением к ПК. На момент появления 3D Vision уже поддерживала более двух сотен игр с достаточно высоким уровнем качества стереоскопической картинки, а на сегодняшний день их уже почти 500, и значительная часть новых продуктов разрабатывается с учетом ее существования.

Со времени выпуска первых 3D-мониторов еще несколько производителей присоединились к стану сторонников 3D Vision – аналогичные модели появились у ASUS, Acer, BenQ, LG, NEC и ViewSonic. При этом если вначале они обеспечивали разрешение 1680×1050 при диагонали 22", то сейчас уже доступны 26-дюймовые устройства с поддержкой Full HD. NVIDIA 3D Vision пришла и в ноутбуки: некоторые вендоры предлагают игровые модели со 120-герцевыми матрицами, встроенными ИК-передатчиками и очками в комплекте.

3D Vision не сводится к компьютерным играм: с помощью этой системы можно также просматривать стереоскопические фотографии и 3D-видео, в том числе и Blu-ray 3D. Недавно в бета-статусе был представлен портал 3D Vision Live, на котором посредством плагина на базе Microsoft Silverlight организуется просмотр трехмерных видеороликов и телепрограмм (уже проводились трансляции гонок NASCAR, матчей по гольфу и теннису). После появления достаточного количества контента и доработки программной части 3D Vision Live станет доступна в качестве платного ПО.

Planar SD2620W – специализированная мониторная система для 3D-САПР

В профессиональной сфере стереоскопия в приложениях для проектирования и дизайна также в основном обеспечивается мониторами с затворными очками, однако существуют и более экзотические решения. В частности, компания Planar предлагает систему из двух расположенных под углом 90° мониторов и полупрозрачного поляризующего зеркала. Существует и специализированная версия NVIDIA 3D Vision Pro, отличающаяся от обычной поддержкой OpenGL-приложений более сложными очками, в которых ИК-связь заменена радиоканалом, и заявленной поддержкой акселерометра и компаса для отслеживания поворотов головы пользователя. Стоимость этой системы значительно превышает цену домашнего игрового аналога: очки продаются за $349, а радиопередатчик – еще за $399, к тому же понадобится профессиональная видеокарта серии Quadro. Для сравнения: обычный комплект 3D Vision стоит около $150 и совместим со всеми видеокартами NVIDIA начиная с серии GeForce 8.

Конкуренции у NVIDIA на данный момент практически нет: iZ3D предлагает специальный драйвер для формирования стереоскопического изображения по анаглифическому принципу на видеокартах ATI, а также с недавних пор поставляет аналогичную 3D Vision версию в составе систем all-in-one и портативных ПК с графическими адаптерами канадского разработчика. На сегодняшний день таких систем очень мало: по одной у MSI, ViewSonic, а также игровой ноутбук HP Envy 17 3D. Единственное преимущество этой технологии над 3D Vision, по имеющимся данным, – поддержка любых затворных очков (технология NVIDIA работает только с фирменным оборудованием).

3D-телевизоры

В сфере потребительской электроники с 2009 г. отмечается настоящий бум 3D: не проходит ни одной крупной выставки, где ведущие игроки не представили бы новых семейств телевизоров с поддержкой вывода стереоскопического изображения. Изначально они в основном были плазменными, однако постепенное совершенствование технологий производства ЖК-панелей позволило вендорам приступить к выпуску LCD-телевизоров с большой диагональю и частотой развертки 120 Гц и более. Отметим, что ранее присутствовавшие на рынке LCD 3D-телевизоры использовали поляризационную стереоскопическую технологию и, как следствие, не поддерживали HD-видео в полной мере, так как в этом режиме вертикальное разрешение уменьшалось до 540 пикселов и менее (что даже ниже полноценного SD 720×576). Среди современных моделей доминирует затворная технология, однако нужно отдельно уточнить, что между собой очки и телевизоры разных вендоров несовместимы, равно как и с системой NVIDIA 3D Vision (кроме одного исключения, о котором далее). Также стоит учитывать, что «герцы герцам рознь»: для ЖК-телевизоров заявляемая частота вывода кадров – 240 Гц (а для плазменных – и 600 Гц) имеет отношение только к технологиям MEMC (Motion Estimation-Motion Correction) и сканирующей подсветки, вычисляющим из реальных кадров обычного видеопотока промежуточные для уменьшения смазывания динамичных сцен, в то время как для 3D роль играет способность устройства принимать входной сигнал с частотой 120 Гц.

Первопроходцами в сфере 3D-телевидения были Samsung, еще в 2008 г. начавшая поставки плазменных ТВ серии PNA450 в комплекте с очками, и Mitsubishi, проекционные (DLP) телевизоры которой также поддерживают эту технологию. Более того, после стандартизации Blu-ray 3D Mitsubishi выпустила специальный конвертер 3-DA1 за $100, позволяющий подключать новые плееры к старым DLP-устройствам. Сейчас же продукты с поддержкой 3D есть у всех мало-мальски заметных игроков рынка.

3D-телевизор Samsung серии 8000

Для просмотра стереоскопического видео на современных телевизорах требуется источник сигнала с частотой 120 Гц, это могут быть либо 3D-совместимые проигрыватели, цена на которые варьируется от $250 до $500, либо цифровые ТВ-приемники, либо ПК. Основное требование к устройству – поддержка интерфейса HDMI 1.4a. Единственным исключением из правила является игровая приставка Sony PlayStation 3 Slim, получившая летом обновление прошивки, реализовавшее поддержку Blu-ray 3D несмотря на то, что формально устройство не поддерживает нужной версии HDMI.

Еще одной технологией, позволяющей воспользоваться стереоскопическими возможностями новых аппаратов, является NVIDIA 3DTV Play, которая увидит свет 21 октября. Фактически она представляет собой адаптацию вышеописанной 3D Vision для работы на ТВ вместо мониторов: к телевизору по интерфейсу HDMI или Dual-Link DVI подключается ПК с видеокартой GeForce и позволяет играть и смотреть 3D-видео на большом экране ТВ. К сожалению, поддержка фирменных очков производителей отсутствует, и для работы все равно понадобится комплект от NVIDIA. Также интересен тот факт, что максимальным разрешением для игр выбрано 1280×720, тогда как для видео доступен и режим Full HD 1920×1080. HDMI 1.4 в режиме 3D ограничен разрешением 720p60 fps либо 1080p24, однако 24 кадров/с для большинства игр будет недостаточно. Очевидное достоинство технологии также в том, что благодаря ей появляется возможность смотреть Blu-ray 3D без покупки аппаратного проигрывателя (хотя все равно понадобится программный пакет для воспроизведения).

Отдельной нишей среди 3D-телевизоров стоят автостереоскопические модели, у которых отсутствует основной недостаток более распространенных устройств – необходимость в очках. К сожалению, уровень развития этой технологии пока не позволяет принимать ее в расчет всерьез, однако разработчики не сбрасывают ее со счетов, продолжая совершествовать свои прототипы (например, Samsung уже демонстрировала панель с лентикулярными линзами с диагональю 52" и девятью фокусными точками, а Toshiba даже запустила 12- и 20-дюймовую модели в продажу).

Основными сдерживающими факторами на пути 3D-телевизоров к популярности, кроме традиционного ценового, является острый недостаток контента для просмотра с их помощью и дороговизна очков. Подавляющее большинство продуктов поставляются либо вообще без них, либо только с одной парой, что для обычной семьи не подходит – придется докупать дополнительные. Учитывая, что в среднем одна пара стоит $150, расходы довольно велики. Тем не менее уже в 2010 г., по оценкам DisplaySearch, будет реализовано 3,2 млн устройств (около 2% общего числа), а к 2014 г. уровень продаж достигнет 90 млн, или 41%. Цены также должны значительно снизиться: фактически для производителя 3D-телевизор по себестоимости ненамного дороже обычной модели, и сейчас мы наблюдаем «надбавку за премиальность» в размере $250–400. По мере перехода данных устройств в разряд повседневных эта разница исчезнет.

3D-проекторы

LG CF3D – основа для «домашнего IMAX»

Несмотря на то что проекционные системы являются основой доминирующих на кинотеатральном рынке 3D-технологий IMAX, RealD и Dolby 3D, в сегменте проекторов для дома и офиса выбрать модель для просмотра трехмерного видео очень сложно. Подавляющее большинство устройств, присутствующих на рынке, не обеспечивают необходимого для Blu-ray 3D разрешения 1920×1080, ограничиваясь 720p. В частности, доступны несколько десятков совместимых с NVIDIA 3D Vision DLP-проекторов с разрешением от 800×600 до 1280×1024 от BenQ, Acer, Dell, Sharp и т. д., однако более высокое значение при развертке 120 Гц предлагают лишь единицы.

LG на CES 2010 демонстрировала первый в мире Full HD проектор CF3D с поддержкой 3D, основанный на технологии Sony Silicon X-tal Reflective Display (SXRD), в стереоскопическом режиме использующий поляризацию светового потока и, как следствие, не требующий дорогих затворных очков. Преимущество модели – возможность применения доступных пассивных поляризаторов, недостаток – падение яркости вдвое (до 1250 лм) в режиме 3D. Ориентировочная цена новинки $15 000. На IFA 2010 Sony представила проектор VPL-VW90ES также на базе SXRD, который, в отличие от продукта LG, использует затворные очки, совместимые с телевизорами Sony Bravia. В продажу устройство поступит в ноябре 2010 г.

Фотоаппараты и видеокамеры

На рынке постепенно появляются фото- и видеокамеры начального уровня, предназначенные специально для съемки стереофотографий и видео. Первым таким продуктом была представленная летом 2009 г. Fujifilm FinePix REAL 3D W1 – компактная модель с двумя матрицами по 10 Мп и двумя объективами с трехкратным оптическим увеличением, разнесенными на расстояние, примерно равное межцентровому расстоянию глаз взрослого человека. Она способна делать трехмерные снимки как в анаглифическом режиме, так и в side-by-side, записывать видео и оснащена автостереоскопическим дисплеем с диагональю 2,8". В августе Fujifilm анонсировала наследника W1 – Real 3D W3, которая отличается увеличенным разрешением записываемого видео, улучшенной чувствительностью и усовершенствованным экраном. REAL 3D W1 оказалась весьма успешной моделью: несмотря на довольно посредственное качество съемки в режиме 2D, возможность стереофотографии и так называемый wow-фактор сделали свое дело – камера стала популярной.

Большинство производителей, тем не менее, поступили иначе: вместо установки двух матриц (что экономически целесообразно только в камерах начального уровня) они используют 3D-объективы для моделей со съемной оптикой и программную обработку полученных снимков. Так, Loreo предлагает 3D-объектив для фотоаппаратов с матрицами форматов APS-C, 4/3 и micro 4/3 с фокусным расстоянием 40 мм и межцентровым 90 мм, совместимый со всеми популярными системами. Аналогичным образом поступает и Panasonic, представившая на IFA 2010 прототип очередной модели Lumix с оптикой Carl Zeiss для стереофотографии. К сожалению, каких-либо деталей о ней выяснить не удалось – пока она существует лишь в виде образца. По такому же принципу функционирует и уже доступная в продаже видеокамера Panasonic HDC-SDT750 с объективом VW-CLT1. Компания Aiptek же решила не идти легким путем и разработала камеру I2 3D-HD 720p с возможностью записи видео в разрешении 1280×720 с частотой смены кадров 30 fps и автостереоскопическим экраном диагональю 2,4" на основе параллакс-барьера.

Контент

Самая большая проблема современных технологий 3D-визуализации – чрезвычайно малое количество контента. Во многом именно из-за этого их продвижение на рынок проходит так медленно, ведь никто не станет переплачивать значительную сумму за функцию, воспользоваться которой практически невозможно.

HP Envy 17 3D – один из первых продуктов с 3D-технологией ATI

На сегодняшний день источников стереоскопического видео два: голливудские студии с многомиллионными бюджетами, позволяющими пользоваться специально разработанными для 3D крайне дорогими кинематографическими системами, и любители, снимающие видеоролики ручными 3D-камерами или самодельными комплексами из двух разнесенных на 75–90 мм камкордеров. Также существует уловка, к которой прибегают при кинопроизводстве в условиях ограниченного бюджета: создание стереоэффекта из обычного двухмерного видеопотока посредством компьютерной постобработки. К сожалению, в большинстве случаев результат выглядит ужасно – например, именно из-за низкого качества такого «псевдо-3D» в прокате провалилась недавняя «Битва титанов», получившая крайне негативный отзыв от режиссера «Аватара» Джеймса Кэмерона. Что касается высококлассных фильмов на носителях Blu-ray 3D, то на данный момент их можно пересчитать по пальцам одной руки, и быстрого роста их числа ждать не приходится: уж больно дорого они обходятся.

Значительно лучше обстоят дела с 3DTV: два крупных провайдера (DirecTV и Sky) уже организовали постоянные стереоканалы, на которых транслируются спортивные мероприятия, образовательные и документальные передачи. О планах начать вещание в 3D сообщали Discovery, ESPN, Fox и другие крупные телеканалы. Отметим, что в подавляющем большинстве случаев речь идет о прямых или записанных трансляциях различных событий, а не о полноценных студийных программах, однако в дальнейшем эта ситуация, естественно, изменится к лучшему.

Fujifilm FinePix REAL 3D W3 – новый 3D-фотоаппарат начального уровня

Смежным с телевидением источником контента для 3D-совместимых телевизоров и мониторов может быть и Интернет: Samsung в рамках своей технологии сетевого телевидения планирует внедрить стереоканал, вышеупомянутая технология NVIDIA 3D Vision Live позволит смотреть потоковые трансляции, а популярные видеохостинги уже начали размещать ролики в формате side-by-side (например, на YouTube их можно найти, введя в строке поиска yt3d:enable=true).

Наконец, немаловажную роль в индустрии развлечений играют компьютерные игры, и постепенная популяризация NVIDIA 3D Vision и аналогичной технологии ATI (пока неясно, как ее назовут), а затем и приход 3D на игровые приставки гарантированно добавит интереса.

На пороге успеха?

Бесспорно, на сегодняшний день новейшая инкарнация технологии стереоскопической визуализации находится в самом начале своего пути и, естественно, проходит через неизбежные сложности: осторожность потенциальных покупателей, высокую себестоимость, малое количество контента, его низкое качество и т. д. Однако с теми же проблемами столетие назад сталкивался и кинематограф, а затем телевидение. Тем не менее человеку свойственно желание качественно отдыхать и развлекаться, а 3D – один из способов привлечь его внимание, и при должном продвижении – очень перспективный. Пресловутый «Аватар», несмотря на незамысловатость сюжета, стал самым кассовым за всю историю кино именно благодаря 3D, и, по словам Джеймса Кэмерона, это только начало. Так что сейчас мы наблюдаем новый виток данного вида визуальных развлечений, и, кажется, ему вполне под силу изменить телевидение, кинематограф и компьютерную графику. Получится ли на этот раз?=