Кіріспе

Поляризацияланған жарықты қолданып 3D бейне жасау

Поляризацияланған 3D жүйеде әрбір көзге жететін жарықты шектеу арқылы үш өлшемді бейнелердің иллюзиясын жасау үшін поляризациялық көзілдіріктер қолданылады (бұл стереоскопияның бір түрі). Стереоскопиялық бейнелер мен фильмдерді көрсету үшін екі бейне бір экранға немесе дисплейге әртүрлі поляризациялық сүзгілер арқылы біріктіріліп проекцияланады. Көрермен әр көзіне поляризациялық сүзгісі бар, төмен бағалы көзілдірік киеді. Сол және оң жақ сүзгілердің поляризациясы әртүрлі болғандықтан, әр көз тек өзіне сәйкес поляризацияланған бейнені қабылдайды. Бұл бірдей көріністі екі көзге бірдей көрсету арқылы үш өлшемді эффект жасауға мүмкіндік береді, бірақ бейне әртүрлі поляризациялармен сәл әртүрлі бұрыштан бейнеленеді. Көптеген адамдар стереоскопиялық бейнелерді бір уақытта көре алады. Поляризацияланған 3D жүйелері және стереоскопиялық жүйелер, әдетте, Vergence Accommodation Conflict құбылысын көрсетеді.

Сызықтық поляризациялы шыны

Стереоскопиялық киноны көрсету үшін екі кескін бір экранға ортогоналды поляризациялық сүзгілер арқылы (әдетте 45 және 135 градус бұрышпен) бір-біріне жабыстырылып проекцияланады. Көрермен проектордағы сүзгілермен бірдей бағытта орналасқан ортогоналды поляризациялық сүзгілері бар сызықтық поляризацияланған көзілдірік киеді. Әрбір сүзгі тек өзімен ұқсас поляризацияланған жарықты өткізіп, ортогоналды поляризацияланған жарықты тоқтатарлықтан, әр көз проекцияланған кескіндердің тек біреуін ғана көреді, соның арқасында 3D эффектіге қол жеткізіледі. Сызықтық поляризацияланған көзілдіріктер көрерменнің басын тік ұстауын қажет етеді, себебі көру сүзгілерін қисайту оң және сол каналдардың кескіндерінің бір-біріне араласуына себеп болады. Бұл ұзақ көру кезінде қолайсыздық тудыруы мүмкін, өйткені 3D эффектін сақтау үшін бас қозғалысы шектеледі.

Дөңгелек түрдегі поляризацияланған шыны

Стереоскопиялық бейнені көрсету үшін екі сурет бір экранға қарама-қарсы айналымды поляризациялық сүзгілер арқылы бір-біріне жабысып түсіріледі. Көрермен қарама-қарсы айналымды талдаушы сүзгілер (кері орнатылған айналымды поляризаторлар) бар көзілдірік киеді. Сол жақтан айнала поляризацияланған жарық оң жақ айналымды анализатормен, ал оң жақтан айнала поляризацияланған жарық сол жақ айналымды анализатормен тоқтатылады. Нәтижесі сызықтық поляризацияланған көзілдіктерді пайдалана отырып стереоскопиялық көруге ұқсас, бірақ көрермен басын бұрса да сол/оң бөлінісін сақтай алады (дегенмен, көз жазықтығы мен бастапқы камера жазықтығының үйлеспеуінен стереоскопиялық бейне бірігуі жоғалады). Суретте көрсетілгендей, талдаушы сүзгілер шаршы толқын пластинасынан (QWP) және сызықтық поляризациялық сүзгіден (LPF) құралған. QWP әрқашан айналымды поляризацияланған жарықты сызықтық поляризацияланған жарыққа айналдырады. Дегенмен, QWP арқылы өндірілетін сызықтық поляризацияланған жарықтың поляризация бұрышы QWP-ге кіретін айналымды поляризацияланған жарықтың айналымына байланысты. Суретте көрсетілгендей, талдаушы сүзгіге кіретін сол жақ айналымды поляризацияланған жарық QWP арқылы сызықтық поляризацияланған жарыққа айналады, оның поляризация бағыты LPF-тің тарату осімен сәйкес келеді. Сондықтан, бұл жағдайда жарық LPF арқылы өтеді. Керісінше, оң жақ айналымды поляризацияланған жарық LPF-тің сіңіру осімен сәйкес келетін поляризация бағытына ие болатын сызықтық поляризацияланған жарыққа айналады, ол тарату осіне перпендикуляр орналасқан, сондықтан тоқтатылар еді. QWP немесе LPF-ті оның бетіне перпендикуляр ось бойынша 90 градусқа бұру арқылы (яғни жарық толқынының таралу бағытына параллель), оңға емес, солға айналымды поляризацияланған жарықты тоқтататын талдаушы сүзгі құруға болады. QWP және LPF-ті бірдей бұрышта бұру талдаушы сүзгінің әрекетін өзгерте алмайды.

Жүйенің құрылысы және мысалдар

Қарапайым киноэкранынан шағылысқан поляризацияланған жарық әдетте поляризациясының көп бөлігін жоғалтады, бірақ күміс немесе алюминийленген экран қолданылса, бұл жоғалту ескерілмейді. Бұл, бір-бірімен үйлестірілген DLP проекторларын, поляризациялық сүзгілерді, күміс экранды және екі экрандық графикалық картасы бар компьютерді пайдаланып, поляризациялық көзілдірік киген адамдар тобына стереоскопиялық 3D деректерді бір мезгілде көрсетуге болатын, салыстырмалы түрде қымбат (2010 жылы 10 000 АҚШ долларынан астам) жүйе құруға мүмкіндік береді. RealD 3D жүйесінде проектор линзасының алдына секундтық 144 рет полярлығын өзгерте алатын дөңгелек поляризациялық сұйық кристалды сүзгі орналастырылады. Сол және оң көздің суреттері кезекпен көрсетілгендіктен, тек бір проектор ғана қажет. Sony RealD XLS деп аталатын жаңа жүйеге ие, ол екі дөңгелек поляризацияланған суретті бірден көрсетеді: бір 4K проектор екі 2K суретті бірін жоғары, бірін төмен орналастырып көрсетеді, ал арнайы линза тіркемесі суреттерді поляризациялап, бірін-бірің үстіне проекциялайды. Дәстүрлі 35 мм проекторларға «жоғары және төмен» форматында фильм көрсету үшін оптикалық қосымшаларды орнатуға болады, онда әрбір сурет жұбы фильмнің бір кадрында біріктіріледі. Екі сурет әртүрлі поляризаторлар арқылы проекцияланып, экранда біріктіріледі. Бұл театрды 3D-ге түрлендірудің өте тиімді тәсілі, себебі тек қосымшалар мен деполяризацияланбайтын экран беті ғана қажет, сандық 3D проекцияға түрлендіру қажет емес. Thomson Technicolor қазіргі уақытта осы типтегі адаптерді өндіреді. Стереосуреттерді бір пайдаланушыға көрсету үшін, бір-біріне тік бұрышпен орналасқан екі экран мен жартылай күмістелген айналарды пайдаланып, суреттерді біріктіретін құрылғы жасау ыңғайлы. Бір сурет бұрышты айна арқылы тікелей көрінеді, ал екіншісі – айнадағы бейне ретінде. Суреттер экранына поляризациялық сүзгілер бекітіледі және көзілдірік ретінде тиісті бұрышта орналасқан сүзгілер киіледі. Ұқсас техникада бір экран қолданылады, онда жоғарғы сурет инверттелген, ал көлденең жартылай шағылыстырғышта көрсетіледі, ал тік сурет шағылыстырғыштың астында көрсетіледі, сондай-ақ тиісті поляризаторлармен.

Теледидар мен компьютер экрандарында

Поляризациялау әдістерін сұйық кристалды дисплей (ЖКД) технологиясына қарағанда катодты сәулелі түтік (CRT) технологиясымен қолдану оңайырақ. Кәдімгі ЖК-экрандар пикселдерді басқару үшін поляризаторларды қамтиды, бұл осы техникаларға кедергі келтіруі мүмкін. 2003 жылы Кейго Идзука ноутбук компьютерлерінің дисплейлерінде целлофан қағаздарын пайдаланып, осы принциптің арзан әдісін тапты. Екі проекторлы компьютер және алюминий фольгадан жасалған экранды пайдаланып, төмен құнмен поляризацияланған проекция жүйесін құруға болады. Алюминий фольганың матовый жағы көптеген күміс экрандардан жарықрақ. Бұл 2009 жылдың қыркүйегінде Таиландтың Нонтхабури қаласындағы PhraJomGlao университетінде көрсетілді.

Денсаулық сақтау

Оптометрия және офтальмологияда поляризацияланған көзілдіктер бинокулярлық көрудің тереңдігін бағалау (яғни стереопсия) үшін түрлі сынақтарда қолданылады.

Тарих

Поляризацияланған 3D проекция 1890 жылдары тәжірибе жүзінде көрсетілді. Проекторлар поляризация үшін Николь призмаларын пайдаланды. Көру сүзгілері ретінде қажетсіз полярлық жарықты кері шағылыстыратын бұрышпен орналасқан жұқа шыны қабаттарынан жасалған жиынтықтар қолданылды. Поляризацияланған 3D көзілдіріктер 1934 жылы Эдвин Лэндтің Polaroid пластикалық поляризаторларын ойлап табуынан кейін ғана қолдануға ыңғайлы болды, ол жеке түрде 3D суреттерді көрсету және көру үшін оларды көрсетіп жүрді. Олар алғаш рет 3D фильмін көпшілыққа көрсету үшін пайдаланылды. 16 мм Kodachrome түсті пленка қолданылды. Көзілдіріктер туралы толық мәліметтер жоқ. 1939 жылғы Нью-Йорк әлемдік көрмесінде қысқа 3D фильм Chrysler Motors павильонында көрсетілді және күніне мыңдаған келушілер оны көрді. Қолда ұсталатын картонды көрермендер, тегін сувенир ретінде, 1939 жылғы Plymouth машинасының пішінінде кесілген. Олардың Polaroid фильтрлері, фаралар орналасуы керек тіктөртбұрышты тесіктерге бекітілген, өте кішкентай болды. 1952 жылдың 26 қарашасында премьерасы өткен және 1950 жылдардың қысқа, бірақ қарқынды 3D сән-әуесін қозғаған Bwana Devil толық метражды түсті 3D фильмін көру үшін құлаққаптары және үлкен фильтрлері бар картонды көзілдіріктер қолданылды. "Life" журналының 3D көзілдірік киген көрермендер туралы танымал суреті премьерада түсірілген сериялардың бірі болды. Фильмнің атауы, құлаққаптарға басылған, осы суреттердің жоғары сапалы көшірмелерінде анық көрінеді. Түсті нұсқалар 1950 жылдардағы 3D фильмдер анаглифтік түсті фильтр әдісімен көрсетілді деген мифті таратуға көмектесті. Шындығында, 1950 жылдары анаглифтік проекция тек бірнеше қысқа фильмдерде ғана қолданылды. 1970 жылдардан бастап, кейбір 1950 жылдардағы 3D көркем фильмдер анаглифтік форматта қайта шығарылды, осылайша оларды арнайы проекциялық жабдықсыз көрсетуге болады. Бұл бастапқы формат емес екенін жарнамалаудың коммерциялық пайдасы болған жоқ. 1950 жылдары бір рет қолданылатын картонды рамкалардағы Polaroid фильтрлері кең таралған, бірақ театр иелері үшін әлдеқайда қымбат болған, біршама үлкен фильтрлері бар ыңғайлы пластикалық рамкалар да қолданылды. Көрермендер әдетте оларды сауықтыру және қайта қолдану үшін кетіп бара жатқанда тапсыруды сұрады, және есінен шығарып кеткен немесе сувенирді жақсы көретін көрермендерден оларды алуға тырысу үшін шығуларда күзетшілердің болуы дағды болды. Картонды және пластикалық рамкалар келесі онжылдықтарда да қатар өмір сүрді, олардың біреуін белгілі бір фильм таратушысы немесе театр немесе нақты шығарылым үшін жақтыратын. Кейде арнайы басылған немесе өзгеше жасалған көзілдіріктер қолданылды. Энди Уорхолдың "Франкенштейн" фильмінің 1974 жылғы АҚШ-тағы алғашқы көрсетілімінің кейбір көрсетілімдерінде екі қатаң пластикалық поляризатордан тұратын ерекше көзілдіріктер болды, олар ұзындығы бойынша тілінген екі жұқа күміс пластикалық түтікшелермен біріктірілген, біреуі жоғарғы жағында бекітіліп, құлаққаптар жасау үшін иілген, екіншісі ортасынан иілген және көпір ретінде қызмет еткен. Дизайн стильді, Уорхолға тән және шикі материалдан жасауға өте оңай болды. Сызықтық поляризация 1980 жылдарға дейін және одан кейін де стандартты болды. 2000 жылдары компьютерлік анимация, цифрлық проекция және күрделі IMAX 70 мм кинопроекторларын пайдалану поляризацияланған 3D фильмдердің жаңа толқынына мүмкіндік берді. 2000 жылдары RealD Cinema және MasterImage 3D енгізілді, екеуі де дөңгелек поляризацияны қолданды. IBC 2011 көрмесінде Амстердамдағы RAI-де Sony, Panasonic, JVC және басқа да бірнеше компаниялар кәсіби және тұтынушылар нарықтары үшін 3D стереоскопиялық өнімдерін көрсетті, олар RealD Cinema 3D стереоскопиясы қолданатын поляризация техникасын пайдаланды. Бұл өнімдер жазу, проекциялау, қарау және цифрлық дисплей технологиялары, тікелей эфирде, жазылған және өндіріс алдындағы және кейінгі қондырғылар, сондай-ақ 3D мазмұнын жасауға мүмкіндік беретін бағдарламалық және аппараттық өнімдерді қамтыды. Олардың жүйелері өзара үйлесімді және қолданыстағы RealD 3D пассивті көзілдіріктерімен үйлесімді.

Артықшылықтары мен кемшіліктері

Анаглифтік суреттермен салыстырғанда, поляризацияланған 3D көзілдіктерді пайдалану толық түсті суретті қамтамасыз етеді, оны қарау әлдеқайда ыңғайлы және бинокулярлық бәсекелестікке ұшырамайды. Дегенмен, бұл шығындарды айтарлықтай арттырады: тіпті ең арзан поляризацияланған көзілдіктердің құны да салыстырмалы қызыл-циано сүзгілерінен 50%-ға жоғары, ал анаглифтік 3D фильмдерді бір пленка жолағына басуға болады, ал поляризацияланған фильмдер көбінесе екі проекторды қолданатын арнайы құрылғымен жасалады. Бірнеше проекторды пайдалану синхронизация мәселелерін тудырады, ал нашар синхронизацияланған фильм поляризацияны пайдаланудың артықшылықтарын жояды. Бұл мәселе 1980 жылдары стандартқа айналған біржолақты поляризацияланған жүйелер арқылы шешілді. Әсіресе 1950 жылдардан бері танымал болған сызықтық поляризация схемаларында, сызықтық поляризацияны қолдану көру үшін бас тік болуын қажет етеді; басты бүйірге еңкейту әрекеті поляризацияның бұзылуына, «қосымша сурет» пайда болуына және екі көздің де екі суретті көруіне әкеледі. Дөңгелек поляризация бұл мәселені жеңілдетіп, көрермендерге басын сәл еңкейтуге мүмкіндік берді (бірақ көз жазықтығы мен бастапқы камера жазықтығы арасындағы айырмашылық тереңдік сезімін бұзады). Бейтарап сұр түсті сызықтық поляризациялық сүзгілерді жасау оңай болғандықтан, дұрыс түс беруге болады. Дөңгелек поляризациялық сүзгілерде көбінесе сәл қоңыр реңк болады, оны проекция кезінде түзетуге болады. 2011 жылға дейін үйдегі 3D теледидарлар мен 3D компьютерлер негізінен LCD немесе плазмалық дисплейлермен жабдықталған белсенді жапқыштарды қолданды. Телевизор өндірушілері (LG, Vizio) экранға көлденең поляризациялық жолақтар жабатын дисплейлерді ұсынды. Жолақтар әрбір жол бойынша поляризацияны ауыстырады. Бұл фильмдерге ұқсас, салыстырмалы түрде арзан пассивті көру көзілдіктерін пайдалануға мүмкіндік береді. Басты кемшілігі – әр поляризация тек жартылай скандық жолдарды көрсетуге қабілетті.

Артықшылықтар

Жалпы қолжетімді бағада. Көзілдірге қуат қажет емес. Көзілдірді дисплеймен синхрондау үшін бергіш қажет емес. Ешқандай жыпылықтау жоқ. Жеңіл. Ыңғайлы.