«Не можешь сделать хорошо? Сделай это в 3D!» – демотиватор с такой надписью появился недавно в Сети. Надпись адресована отнюдь не производителям игрушек, а голливудским воротилам. Действительно, студии совместно с кинопрокатчиками, производителями телевизоров, проекторов, мониторов и проигрывателей вот уже чересчур навязчивы в своей рекламе стереопродуктов. Они преподносятся как нечто невероятное, что обязан иметь каждый. Аналитики исправно обещают прирост продаж на уровне 400-500% в течение ближайших пяти лет. 3D становится двигателем индустрии развлечений.
Панацея для индустрии
Но и возмущение пользователей понятно. Начало XXI века не подарило нам практически ни одной значимой франшизы. В нулевых не родилось ни новых «Звездных войн», ни новых «Чужих», ни «Терминатора», ни даже завалящей «Матрицы».
Голливуд, продолжая зарабатывать миллиарды, находится на перепутье, в некотором творческом кризисе. Спецэффекты сегодня не являются чем-то невероятным. Уже нельзя со слабым сюжетом выехать на компьютерной графике, как это было возможно еще в девяностых. Спецэффекты стали не способом привлечь зрителя, а сэкономить на издержках. Сегодня даже в семейной драме можно встретить парочку отрендеренных сцен. Экранизации комиксов помогли студия заработать, но не стали кладезем идей и находок, каковыми были фильмы Спилберга, Кэмерона или Лукаса семидесятых-восьмидесятых годов.
Производители телевизоров также оказались перед перспективами кризиса. Можно легко убедить человека сменить ЭЛТ-приемник на ЖК или плазменную панель, но объяснить ему, почему нужно выбросить трехлетний ЖК-телек за $2000, чтобы за $3000 купить такой же, но со светодиодной подсветкой, очень трудно. OLED не оправдал ожиданий. Быстро снизить стоимость этих дисплеев помешал кризис, а платить бешенные деньги за маленькие диагонали потребители совершенно закономерно не готовы.
С плеерами и носителями та же ситуация. Понятно, что Blu-ray лучше DVD, но настолько ли, чтобы платить за него вдвое большие деньги?
На все эти вопросы был дан ответ Джеймсом Кэмероном. Его трехмерный «Аватар» стал самым кассовым фильмом в истории и показал, что же еще можно «впарить» обывателю. 3D, а правильнее, стереоизображение или двухмерная картинка с эффектом глубины.
3D решает все проблемы: железо для него можно продавать еще не менее десяти лет – пока все обновятся. Ну а студиям и прокатчикам оно приносит выгоды хотя бы по той причине, что за сеансы с 3D можно брать вдвое больше денег, чем за обычные «плоские» кинотеатры.
«Осетрина» тридцатой свежести
Нередко 3D преподносится как некоторый технологический прорыв. Однако стереовидео появилось раньше, чем стереоаудио и даже постарше самого кино. Тогда же были заложены основы технологий, которые нам сегодня продают под маркой современного 3D. Правда, сначала это были неподвижные картинки.
Стереограмма была изобретена Чарльзом Витстоном в 1838 году. Вернее, об изобретении говорить тут не приходится, так как любому человеку очевидно, что он видит предметы объемными благодаря наличию двух глаз. Чтобы добиться аналогичного эффекта для воспроизведенного изображения, нужно было придумать способ показать левому и правому глазам их уникальную картинку. Чарльз Витстон построил стереоскоп – устройств со сложной системой линз и призм, которое позволяло разделить изображение, сместив его соответствующим образом для каждого из глаз.
Еще одним способом получения эффекта глубины стала анаглифия. Чтобы ее изобрести, понадобилось открыть эффект поляризации. Суть метода состоит в том, что на листе бумаги размещаются два плоских изображения, смещенных относительно друг друга. При этом одно выполнено в голубых, а второе в красноватых тонах. Специальные очки с голубыми и красными линзами позволяют каждому глазу видеть картинку, предназначенную только для него. Мозг собирает их воедино – создается иллюзия глубины.
Со стереограммами каждый из нас сталкивался в девяностых. Тогда были популярны книжки с психоделическими картинками, созданными из многократно повторяющихся изображений. При определенной тренировке, можно было увидеть объемные фигуры, расфокусировав зрение.
3D в кинотеатре
Чем отличается кино от фотографии? Фото – один снимок, кино – 24 и более снимков в секунду. Поэтому все технологии, применяемые для стереограмм, перекочевали на экран. Правда, при этом значительно усовершенствовались и стали более разнообразными.
Первой золотой эрой 3D называют 50-е годы. В это время стереоэффект достигался с помощью анаглифической проекции. Она полностью аналогична принципу стереограммы. В кинотеатре устанавливались два проектора, которые с небольшим смещением, соответствующем расстоянию между человеческими глазами (в среднем 64 мм) демонстрировали две картинки – для правого и левого глаз. При этом проекторы светили не белым, а красным и голубым светом. Зритель надевал соответствующие очки. Таким образом, происходило разделение картинки. Красная линза поляризовала голубой цвет, голубая – красный. Достоинствами анаглифических систем была их крайняя дешевизна, во всяком случае очки обходились в копейки и нередко были картонными, одно-двухразовыми.
Было создано несколько вариантов анаглифической проекции. Например, для телевизионной системы NTSC разработали ColorCode 3-D. В NTSC отсутствует чистый красный цвет, поэтому проекция осуществляла с желтым и темно-голубом, а очки имели янтарные и темно-голубые линзы.
Развитием анаглифии является система Dolby 3D. Здесь картинка не окрашивается в определенный цвет спектра. Используется нормальный RGB. Разделение изображения для глаз осуществляется за счет использования световых волны различной длины для каждого канала. То есть смещение происходит по всему спектру. Соответственно линзы очков, надеваемых зрителем, «настроены» на специфические волны для каждого глаза.
Конкурентом анаглифии были поляризационные системы. Все мы на школьных уроках делали опыт с двумя стеклышками сине-зеленого цвета. Наложенные друг на друга, они пропускают свет, но если повернуть их относительно горизонтальной оси, становятся непрозрачными.
Этот принцип использовали для кинопроекции. Картинка для левого глаза пропускается через поляризационный фильтр со смещением световых волн на 45 градусов влево, для правого – со смещением вправо. Зритель надевает соответствующие очки, в которых левое стекло не дает видеть правую картинку, а правое – левую. Наиболее удачным и популярным воплощением поляризационной технологии стала RealD. Если в классическом варианте необходимо два проектора, то в RealD на совершенно обычный проектор надевается специальный ЖК-фильтр, который может менять расположение кристаллов до 144 раз за секунду. Остается снабдить зрителей стандартными дешевыми очками – и 3D-кинотеатр готов. Правда, потребуется еще и специальный серебристый экран.
Поляризационная стереоскопия появилась в 1936 году и дожила до цифрового века. Для новой эры ее адаптировала Sony. RealD XLS требуется один цифровой проектор с разрешением 4096х2160 точек. С помощью специального фильтра он может выводить стереокартинку с разрешением 2048х858.
Затворная технология впервые появилась в 1922 году. Суть метода состоит в том, чтобы не поляризовать картинку, а просто показывать ее для каждого глаза последовательно. Сначала на экран смотрит только левый, потом только правый. Необходимо вдвое большее число кадров, кроме того, синхронизация между очками, которые попеременно закрывают глаза и проектором. Здесь также не обошлось без жидких кристаллов. Под действием электрического разряда они меняют ориентацию, поляризуя свет и не давая глазу видеть изображение. Этот метод отличается большой дороговизной пользовательского оборудования. И если в случае с системой NVIDIA 3D Vision, предназначенной для индивидуального использования, такие вложения еще оправданы, то в масштабах кинотеатра далеко не всегда. Прежде всего из-за стоимости очков. В театре их могут сломать или украсть. Владельцу системы придется постоянно восполнять потери. Поэтому эта технология в кино прижилась в и без того дорогом IMAX.
Есть еще несколько возможных решений, основанных на инерционности человеческого зрения. Например, эффект Пульфрича. Суть метода в том, чтобы сменять картинки для правого и левого глаза с очень большой скоростью, при этом смещая сам кадр. В результате, когда на экране уже демонстрируется кадр для правого глаза, левый видит еще собственную картинку. Технология достаточно дорога, при этом приводит к быстрой утомляемости.
В 40-50-е годы практиковались барьерные экраны. Для разделения картинки используется отражение света. Экран имеет специальное покрытие, которое отражает изображение под разными углами. Человек видит стереокартинку, правда, при этом он должен находиться практически перпендикулярно к экрану, что ограничивает зрительскую аудиторию.
Пару слов про IMAX
Сегодня нередко IMAX и 3D воспринимаются как синонимы. Конечно, новые технологии, привнесенные в IMAX, в том числе и стереоэффекты стали одним из основных кирпичиков в фундаменте современного 3D. Но на самом деле IMAX имеет к стерео опосредованное отношение.
Эта технология родилась в шестидесятые. От стандартного кинотеатра она отличается практически всем. Во-первых, кино для IMAX снимается не на 35-мм пленку, а на 70-мм широкоформатный кадр. Во-вторых, нередко кинотеатры IMAX имеют огромные слегка сферические экраны, которые практически полностью закрывают поле зрения человека. Даже с двухмерной картинкой они способны создать эффект присутствия, не говоря уже о 3D. В-третьих, IMAX - это, прежде всего, высокая четкость картинки. Площадь 70 мм кадра практически в 8 раз больше стандартного 35-мм. Соответственно разрешение картинки просто огромно. В-четвертых, IMAX - это специальные, очень яркие и мощные проекторы, а также специальные камеры со сверхсветосильной оптикой.
Изначально для IMAX снимались в основном документальные короткометражки, демонстрирующие красоты природы или космоса. Дело в том, что оборудование для съемки было слишком дорогим, слишком громоздким, а самое главное, что проекторы могли прокатывать лишь ограниченные по времени фильмы. Ограничением выступали размеры бобины с пленкой.
Для IMAX еще десятки лет назад было создано специальное оборудование, позволяющее изначально снимать в 3D. Объективы двух камер, снимавших на 70-мм пленку, устанавливались на расстоянии 64 мм друг от друга, что соответствует среднему расстоянию между глазами человека. Одна такая камера весит более 100 килограмм.
Но роль IMAX в современном 3D этим не ограничивается. В 2002 году релизом фильма «Аполлон 13» стартовала программа по цифровому ремастерингу голливудских блокбастеров. Благодаря цифровым технологиям появилась возможность конвертировать стандартные 35-мм копии фильмов в формат IMAX. Это вдохнуло новую жизнь в IMAX. Новые кинотеатры стали появляться по всей планете. При конверсии были сняты многие ранние ограничения формата. Например, проекторы IMAX смогли проигрывать ленты длиной до 165 минут.
При ремастеринге в некоторых фильмах появились сцены, переведенные в 3D. Стереоэффект достигался за счет очков с активными затворами, на данный момент, наверное, наиболее совершенной технологии получения стереоэффекта.
Перевод IMAX в цифровой формат, начавшийся в 2008 году, привел к потере в разрешении картинки, но расширил возможности для создания стереоэффектов и проката фильмов, независимо от того, как они снимались.
3D на дисплее
На фоне кризиса перепроизводства, отмечавшегося на рынке ЖК-дисплеев в течение 2008 и части 2009 года, 3D становится настоящей золотой жилой для производителей. Во-первых, 3D – серьезный аргумент в пользу обновления телевизора. Во-вторых, производство трехмерных телевизоров незначительно дороже, чем обычных ЖК, при этом цена продажи выставляется, как правило, в 1.5-2.0 раза выше.
Наиболее распространенной технологией на рынке домашних экранов, включая компьютерные мониторы, стало использование очков с активным затвором. Они легко синхронизируются с дисплеем по ИК-связи. Ну а от самого экрана не требуется ничего, кроме поддержания частоты развертки на уровне 120 Гц и выше. Ярчайший пример – очки NVIDIA 3D Vision, которые сегодня продаются на каждом углу. Комплект из монитора и очков стоит сейчас $600-800, в то время как обычный компьютерный дисплей с той же диагональю – не больше $350. Выгоды производителей очевидны. Еще одна прекрасная иллюстрация простоты данного технологического решения – то, с какой скоростью оно проникло на рынок портативных ПК.
В начале осени прошлого NVIDIA и ее партнеры начали производстве 3D-совместимых дисплеев и очков 3D Vision. ASUS понадобилось всего пару месяцев, чтобы интегрировать 120-герцовую матрицу в ноутбук и представить трехмерный лэптоп в конце года. Ну а в январе-феврале ноутбуки ASUS G72GX и G51J с 3D-экраном уже появились в продаже. Их стоимость более $2500, хотя аналогичный 17-дюймовый компьютер можно купить на $500 дешевле. Исследовательское агентство iSuppli прогнозирует к 2015 году продажи на уровне 78 миллионов устройств. О выручке и марже лучше помолчать.
В целом для создания стереоэффекта на ТВ-экране используются те же технологии, что и в кинотеатрах.
Но пользователь мечтает об 3D без специальных очков. Они сильно утомляют глаза, а в некоторых случаях могут привести к приступам эпилепсии или другим нарушениями.
В 2010 году в продаже появились первые телевизоры, трехмерную картинку на которых можно наблюдать без помощи специальных аксессуаров. Для создания этих устройств используются различные способы разделения картинки с помощью линз или дополнительных параллаксных барьеров. Суть в том, чтобы показать каждому из глаз свою собственную картинку, достигая стереоэффекта на обычном двумерном изображении. В стереосистемах 50-х зритель должен был находиться перпендикулярно к экрану. Но в современных телевизорах применяются системы, отслеживающие положение глаз, в результате он может смотреть и видеть 3D сбоку. Также может быть несколько зрителей.
Одним из недостатков такого 3D изначально была потеря в разрешении. Но он уже устранен. Например, Philips продает телевизор разрешением 3840х2160 точек (в четверо больше FullHD). Однако такие экраны пока очень дороги и могут стоить вдвое, а то втрое больше, чем системы с активными или пассивными очками.
Но если речь идет о малых диагоналях, то цены становятся приемлемыми. Nintendo намерена в начале лета показать на выставке Е3 портативную игровую консоль Nintendo 3Ds, оснащенную трехмерным экраном, для которого не требуется никаких очков. Пока неизвестно, какой именно дисплей выбрали японцы, но наиболее вероятным вариантом считается автостереоскопический ЖК с параллаксным барьером, который разделяет картинку с помощью микролинз. Приставка будет иметь дисплей диагональю 3-4 дюйма от Hitachi и Sharp. В арсенале обеих компаний есть подобные матрицы с сенсорным покрытием, что особенно актуально для современных мобильных устройств. Кроме того, Nintendo заявила, что новинка будет способна вдохнуть новую, стереожизнь в старые игры для консолей DS и DSi.
Главная заслуга современных 3D-консорциумов в том, что они смогли стандартизировать все это многообразие технологий и форматов. На данный момент разработаны и внедрены принципы кодирования и декодирования, а также сжатия 2D и 3D картинки, созданы системы передачи стереоизображения в рамках стандартов цифрового вещания DVB, где основным несущим является двумерный сигнал, к которому добавляется информация, необходимая для последующего восстановления 3D. Спецификация HDMI 1.4, принятая в конце 2009 года, описывает цифровой интерфейс, необходимый для передачи картинки с проигрывателя или компьютера на экран. Здесь предусмотрены различные способы построения трехмерной картинки, включая различные развертки. Таким образом, в будущем производители не будут ограничены в выборе технологий, а, значит, сохранят возможность выводить на рынок решения для разного кармана.
Пользовательский контент
Сегодня поставщиками контента являются голливудские студии, международные телекорпорации вроде Sky или Discovery. Кстати, первая уже вещает в 3D, а вторая готовится открыть специальный канал в течение этого года. В будущем, конечно, не обойтись без пользовательского контента.
Пока, теоретически, мы можем некоторые видеозаписи конвертировать в 3D и запустить собственную свадьбу или день рождения на мониторе, включив очки от NVIDIA. Массовые 3D-видеокамеры планируются в следующем году или позже. Но уже сегодня есть веб-камеры с поддержкой стересъемки. Они оснащаются двумя объективами.
Fujifilm FinePix Real 3D W1 – первая цифровая фотокамера для съемки 3D-изображения. Она оснащена двумя объективами и двумя же 10-мегапиксельными сенсорами для создания 3D-снимков. На московском «Фотофоруме» ее можно было опробовать в деле. Кстати, в комплекте с камерой предлагалась соответствующая фоторамка, для получения стереоэффекта для которой не требовалось очков. Цена устройства $600-800. Пока слишком дорогая игрушка – за эти деньги можно купить зеркальный фотоаппарат! Но в течение пары лет ситуация изменится. Кстати, в арсенале Fujifilm есть и специальная фотобумага с рифленой поверхностью для печати 3D-снимков.
Настоящее 3D
Все хорошо с современным 3D-кино и телевидением, если не учитывать того, что оно как было плоским, так и осталось. На самом деле мы сталкиваемся не с трехмерной картинкой, как у героев «Звездных войн», а с эффектом «глубины кадра». Настоящее 3D должно формироваться таким образом, чтобы была возможность заглянуть «под юбку». Однако, во-первых, такое изображение очень трудно записать – нужно снять объект со всех сторон, во-вторых, его непросто вывести, так как до сих пор мы пользуемся проекционными технологиями, а они предполагают наличие экрана, что сразу же приводит к плоскому кадру.
Но есть и другие технологии создания трехмерной иллюзии, которые не ограничивают угол зрения, изменяя соответствующим образом картинку. Например, голография.
Технология родилась в середине прошлого века, как побочный продукт исследований по совершенствованию электронных микроскопов. Автором голографии является Деннис Габор, но ее развитием занимались другие ученые. Во времена работ Габора еще не был изобретен лазер, который является необходимым условием для качественной голографии.
Суть основана на эффекте интерференции. Световая волна, в данном случае генерируемая лазером, попадает на объект и отражается от него. В определенной точке, отраженные волны пересекаются с теми, которые идут от источника излучения (несущая волна). Здесь и размещается фоторегистрирующий материал. На нем волны и оставляют свой «отпечаток». Теперь, если получившийся снимок «считать» с помощью световой волны, близкой к несущей, можно увидеть «отраженный свет» от объекта. Мы получим по-настоящему объемную картинку, которую можно будет рассматривать практически с любого угла. Правда, цвет картинки будет иметь оттенок несущей волны – рубинового или зеленоватого лазеров. Для массовых зрелищ голография явно не подходит.
Есть несколько способов обмануть человеческий глаз для получения объемной картинки в пространстве. Один из них является довольно старым. Здесь отдельные сегменты изображения проецируются лазером на винтообразный рассеивающий экран, который вращается вокруг источника света. Если проецировать более 24 кадров в секунду, инерционность человеческого зрения позволит увидеть нам объемное изображение. Но, опять же, для массовых зрелищ технология пригодна мало, во всяком случае в том виде, в котором она существует последние 10 с небольшим лет.
Еще один способ обмануть природу – использовать призрачный экран. Ученые из Калифорнийского университета использовали два и более проектора для демонстрации различных сегментов изображения. Если их свести в одной точке, то можно увидеть трехмерное изображение, которое получится обойти по кругу. Но на чем оно будет проецироваться? Родилась идея «туманного экрана». Часть пространства в демонстрационной комнате была заполнена искусственным туманом: воздух насытили глицериновыми и водяными парами. На них и проецируется картинка проекторами. За счет малой плотности экрана изображение действительно получается объемным, в прямом смысле этого слова. Но его яркость, четкость далеко не идеальны. В будущем, конечно, технология может развиться в проекционные мониторы, представляющие собой туманные кубы со встроенными проекторам. Пока остается ждать.
***
Сегодня 3D (а точнее стереоэффект) избрано индустрией в качестве «иглы», на которую нужно «подсадить» потребителя, чтобы обеспечить себе безбедное существование на несколько лет вперед. В 2009 году в Японии Hitachi совместно с оператором KDDI выпустила монитор с трехмерным экраном. В этом Nintendo намерена предложить портативную консоль с 3D.
Уклониться от 3D смогут только самые стойкие. Ну а всем остальным можно предложить только одно: расслабиться и получать удовольствие.
