3D-televisioon

3D-teleri ekraan

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

Ajalugu

Aastal 1833 tuli Sir Charles Dudeman esimesena ideele näidata inimese kummalegi silmale veidi 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 endanimelise 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. aasta maailmanäitusel demonstreeriti Londonis kuulsat kuninganna Victoria pilti. Aastal 1855 leiutati kinetoskoop ehk stereo-animatsioonikaamera. 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 John Logie Bairdi ettevõttes Londonis. Baird rajas teed mitmetele 3D-televisiooni süsteemidele, kasutades elektromehaanilisi ja katoodtorutehnikaid. Esimene värviline 3D-film toodeti 1935. aastal. Teise maailmasõja ajaks olid stereoskoopilised 3D-fotokaamerad üpriski laialdaselt levinud.

1950. 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 valmis film "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 Liidus tehti 3D-filme: "Robinson Crusoe" 1946. aastal oli esimene täispikk nõukogude 3D-film.

Telekanalid hakkasid 3D-saateid eetrisse saatma 2009. aastal. 2010 hakati videomängudele rakendama 3D-d.

Tehnoloogiad

Aktiivselt sulguvate läätsedega 3D-prillid

Stereoskoopiliste pildipaaride kuvamiseks kasutatakse levinumatel 3D-ekraanidel 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, mida 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.

Muude kuvamismeetodite seas on kirjeldatud näiteks holograafiat, mahulist väljapanekut ja Pulfrichi efekti. Real-time (reaalajas) 3D TV on sisuliselt autostereoskoopilise pildi kuvamine.

Stereoskoopia on levinuim 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 puhul, mis haaravad suurema osa nägemisväljast, saadakse kohe reaalne kujutis vasak- ja parempoolsetest piltidest superpositsioneerimise abil, sünkroonub 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 saata pildi töötlusse.

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

Töötlemine

3D-telerite alatüüpe töötavad praegu välja 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. aasta oktoobris esitas Philips stereoekraani prototüübi laiendusega 3840×2160 ja 46 <<ohutu>> ülevaatuse rakurssidega. Hiljem Philips peatas stereoekraani töötlemise ja uurimise.

2010. aasta septembris anonseeris LG esimese 3M-ekraaniga sülearvuti. Sama aasta oktoobris andis Toshiba välja 3M-ekraanidega telerid, mis ei vajanud spetsiaalsete prillide kasutamist.

Full 3D teler

Anaglüüfilised 3D-prillid

Full 3D telerite 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 telereid lahutusvõimega 1280×720. Tänu süsteemile Toshiba LCD elimineerib hägustamise või lainetamise (põhjustatud ekraani ühendustest). Vaatamisnurk on 40 kraadi. Toshiba prillivaba 3D-TV kannatab tänu kehtestatud piirangutele, nagu vaatamise kaugus ja maksumus, 12-tolline mudel maksab ligikaudu 1400 dollarit. Toshiba tahab 2015. aastaks müüa neid telereid kogu maailmas.

3D-kanalid

2008. aastast on Jaapani kanalilBS11 3D-programmid eetris umbes neli korda päevas.

Cabelvision edastas oma klientidele 3D-versiooni enda MSG kanalist 24. märtsil 2010. Kanal 1300 paneb suuremat rõhku spordiürituste edastamisele.

Kõrgekvaliteedilist 3D-pilti näitas Austraalias esmakordselt Fox Sports. 24. mail 2010 näidati Austraalia ja Uus-Meremaa vahelist jalgpallimängu. 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 avas ESPN kanali ESPN 3D, mis näitab aastas kuni 85 otseülekannet spordiüritustest.

Esimene 3D-kanal alustas saadete näitamist Lõuna-Koreas 2010. aasta esimesel kuupäeval. Korea Digital Satellite Broadcastingule kuuluv kanal SKY 3D näitab haridusteemasid, multifilme, sporti, dokumentaale ja esinemisi. 24/7 kanal kasutab 1920×1080i lahutust koos side-by-side tehnoloogiaga.

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

3D-sarjad ja -saated

Toodetud on mõningaid tähelepanuväärseid 3D-saateid, tavaliselt on need olnud tunnipikkused erisaated või eriüritused. Esimene 3D-saade Ühendkuningriigis sai teoks 1982. aastal ja see oli saade nädala teadusajakirjast The Real World. Seda näidati ainult Inglismaa kaguregioonides. Prillid jagati tasuta kaasa ajakirjaga TV Times.

Komöödiasarja "Kolmas kivi päikesest" kaheosalist jagu näidati osaliselt 3D-s. Ekraani nurgas kuvati vaatajatele teade, millal prillid ette panna ja eest ära võtta. Neis jagudes kasutati Pulfrich 3D tehnikat.

Hiljem on 3D-s tehtud televisioonis näiteks draama "Medium" ja komöödia "Chuck". Inglismaa Channel 4 näitas 3D-s lühikest hooaega "Derren Brownist" ja "The Queenist".

2010. aasta 52. Grammy auhindade jagamist näidati 3D-s anaglüüfvormingus.

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

Mõju tervisele

Mõned inimesed on pärast 3D-teleri ja -filmide vaatamist kurtnud peavalu ja nägemisprobleeme. Arstid on hoiatanud 3D-televisiooniga seotud võimalike terviseprobleemide eest ja eriti ettevaatlik soovitatakse olla lastel.