Тут откуда ни возьмись появился

Пользователи, которые только начинают свое знакомство с компьютером, нередко задаются вопросом о том, что такое и как реализовывается система 3D.

Это распространенная аббревиатура, которую в настоящее время можно встретить практически где угодно – от описаний гаджетов, и игр до процедур, предлагаемых в салонах красоты.

В данной статье рассказано, что имеется в виду под таким обозначение.

Определение

Как же расшифровывается 3D, что означает данное сокращение? D в данном контексте – это первая буква слова dimensions, которое означает «измерения».

Таким образом, аббревиатура 3D обозначает три измерения, именно этим сочетание может заменяться выражение трехмерная графика, а также объемное изображение.

Изначально данная аббревиатура стала употребляться именно относительно графики.

Такой способ изображения, по мере развития компьютерных технологий, пришел на смену привычному двухмерному построению картинки.

Особенно часто выражение «объемная графика» применяется к компьютерным играм, которые создают для пользователя, в большей или меньшей степени, эффект присутствия, позволяют реалистично обходить объекты, осматривать их с разных сторон.

Также данное выражение имеет широкое распространение, когда речь идет о фильмах и телевизорах. Некоторые фильмы в некоторых кинотеатрах могут быть показаны в системе Некоторые фильмы в некоторых кинотеатрах могут быть показаны в системе 3D, с эффектом присутствия, некоторые телевизоры оснащены такой функцией. Здесь имеет место несколько иная технология, чем в компьютерной графике – обе эти технологии будут подробно рассмотрены ниже.

Другие сферы применения

Такое определение используется не только в графике, оно также применимо и ко звуку, некоторым изделиям и т. п. Например:

По сути, такое обозначение может применяться практически ко всему, что традиционно является плоским – двухмерным, но с появлением новой технологии может выполняться, как трехмерное.

В любом словосочетании данная аббревиатура означает «объемное».

Фильмы

Раньше увидеть так называемые стереофильмы или можно , да и то не во всех. А кроме того, не со всеми фильмами это было возможно.

Сейчас же эта технология стала настолько распространена, что реализовывается даже в домашних телевизорах, и теперь у зрителя есть возможность смотреть фильмы с объемным изображением в домашних условиях.

Существует две технологии, с помощью которых можно добиться эффекта присутствия. Они имеют различные технические особенности, но дают более или менее схожий результат, то есть, объемную картинку высокого качества. Это технологии активного и пассивного построения изображения, каждая из которых имеет свои преимущества и недостатки.

Активное 3D

Эта технология «присутствия» может реализоваться в , она достаточно сложна и будет работать только с использованием специальных затворных очков.

Реализуется она путем динамичной смены различных картинок.

Когда очки надеты на зрителя, он в один момент может видеть изображение только одним глазом, затем – только вторым (используются специальные затемнители в очках).

Но за счет того, что картинки и затемнители меняются очень быстро, зритель этого мигания не замечает.

Реализация этого достаточно сложная – нужны не только очки, но и телевизор, поддерживающий такую систему построения изображения.

При этом, важно, чтобы очки точно синхронизировались с телевизором (чаще всего – по блютуз), а если этого не происходит, то качество картинки будет очень низким.

Интересной особенностью технологии является то, что мигание и затемнение линз приводит к общему субъективному затемнению картинки в очках, потому изображения в таких фильмах делается немного более ярким.

Его можно, но не слишком приятно смотреть без очков.

Пассивное 3D

Это иная технология, которая допускает использование совсем простых , которые известны всем и имеют синюю и красную линзы.

Именно таким методом реализуется объемное изображение в большинстве кинотеатров, так как такие очки дешевые, их стоимость в случае утери или порчи можно заложить в стоимость билета.

Конечно, для реализации такого эффекта в домашних условиях тоже требуется телевизор, способный работать по данной схеме.

Важно! Отдельно покупать очки, обычно, не требуется. Телевизоры с соответствующей технологией комплектуются сразу несколькими такими очками из-за их низкой стоимости.

Здесь основная нагрузка приходится не на очки, а на телевизор. Его экран , который построчно делит изображение на две части – синюю и красную.

Сняв очки, вы можете заметить, что картинка немного раздваивается, сильнее в центре, менее заметно у вертикальных границ экрана – это результат работы фильтра, о котором идет речь.

Каждый глаз при такой системе видит только ту картинку, которая предназначена ему – только четные или только нечетные строки.

При этом строки, предназначенные для другого глаза, перекрываются фильтром цветной линзы очков. Таким образом строится объемное изображение.

Сравнительная характеристика технологий

В настоящее время производители техники не пришли к однозначному мнению о том, какая из двух технологий оптимальнее и лучше отвечает потребностям потребителя, потому одинаково активно реализуются устройства обоих типов.

Хотя спрос на пассивное объемное изображение выше за счет более дешевой стоимости оборудования при не слишком сниженном качестве изображения.

В таблице ниже приведены преимущества и недостатки обеих технологий для сравнения.

Таблица 1. Сравнительные характеристики технологий активного и пассивного 3D
Активное Пассивное
Очки стоят достаточно дорого, как и телевизор с такой технологией В целом технология получается дешевле, чем при активном построении объемного изображения
Не всегда удобно смотреть телевизор в очках
Может не подходить некоторым людям, страдающим мигренью
Нужно следить за зарядом очков, так как они имеют собственный блок питания Чаще всего очков много в комплекте, они дешевые, выполняют лишь механическую функцию фильтра
Высокое качество изображения Чуть более низкое качество изображения
Полная безопасность для глаз по мнению специалистов, или нагрузка достаточно низкая
Мигание и смена картинки отнимает, пусть и минимально, время – в динамичных сценах это может быть достаточно сильно заметно Высокое качество картинки дают только телевизоры, которые стоят достаточно дорого
Даже несмотря на попытки производителей оптимизировать яркость, фильмы все равно будут немного темнее, чем в оригинале Нельзя смотреть кино на близком расстоянииминимальное расстояние от экрана до зрителя для построения качественной картинки – 3 м.

Вне зависимости от технологии, важное значение имеет качество цветопередачи – если оно низкое, то оцени качество объемного видео все равно не получится.

Также большое значение, особенно при активном построении картинки имеет частота .

Все эти факторы существенно влияют на цену оборудования, часто настолько, что ценовая граница между устройствами с пассивной и активной технологией почти полностью стирается.

Совет. Нужно учесть, что фильм тоже должен быть обработан для воспроизведения в объемном формате. Хотя количество такого контента постепенно растет, в настоящее время его все еще немного. Особенно такого, который выполнен действительно качественно.

<Рис. 6 Пассивное построение>

Люди давным-давно научились изображать разнообразные предметы, которые встречаются в повседневной жизни. Чтобы в точности передавать все геометрические параметры объектов, были разработаны правила составления чертежей, на которых объемные фигуры получают свое отображение в многочисленных проекциях.

В течение многих лет объем изображали художники, однако полотно, на котором писались картины, всегда оставалось двумерным, и на объект можно было смотреть только с одного ракурса. С развитием технологий появилось значительно больше возможностей в области моделирования.

При помощи компьютерных программ можно строить 3D-модели, которые более наглядно представляют объекты и даже окружающее пространство:

О построении таких моделей и пойдет речь в данной статье.

Сведения о 3D-моделях

Понятие 3D , так прочно обосновавшееся в нашей жизни, является сокращением от английского 3-dimensional (в трех измерениях ). Как известно еще со школьных уроков геометрии, чтобы квадрат стал кубом, к обычной длине и ширине необходимо добавить высоту, которая и выступает в качестве третьего измерения.

За 3D-модель можно смело принимать любую скульптуру, а этот жанр искусства появился несколько тысячелетий назад. Архитекторы очень часто прибегают к построению макетов, чтобы более точно представлять конструкцию здания.

В современном мире, где технологии с каждым днем упрощают человеческую жизнь, 3D -моделированием занимаются компьютеры. Строить объемные изображения можно буквально на «пустом месте», руководствуясь приблизительными данными о визуализации объекта (к примеру, спроектировать персонажа видеоигры, у которого нет прототипа в реальном мире ). Данный прием называется компьютерным моделированием.

Существует еще такой вариант, как создать 3D-модель , основываясь на многочисленных фотографиях объекта с различных ракурсов.

3D-моделирование применяется во многих областях человеческой жизни. Перечислим некоторые из них:

  • Архитектура. Никто не отрицает преимуществ макетов, однако, если заказчик вдруг пожелает увеличить размер комнаты или добавить пару-тройку этажей, архитектору придется заново конструировать картонную модель. А используя компьютерные программы, можно управиться за несколько кликов;
  • Игры и кино. Анимация в наше время по своему качеству начинает превосходить реальный мир (смотрите на фильм «Аватар» ). Любого человека можно сделать персонажем компьютерной игры, перенеся все особенности реальной внешности в виртуальный мир;
  • Военная тактика. 3Д -моделирование местности помогает стратегам лучше спланировать маневры, соотнести риски и принять наиболее правильное решение;
  • Дизайн. Здесь можно представлять все, что угодно: от модных платьев и украшений до интерьеров помещений. Так как творец по своей природе – очень беспокойная и переменчивая натура, то перед непосредственным созданием дизайнер должен быть на 100% уверен, что точно представляет готовое изделие. А 3D -моделирование выступает лучшим помощником в этом деле.

Компьютерное 3D-моделирование

Для того чтобы создать 3D-объект , необходимо воспользоваться компьютерной программой, которая предоставит необходимый инструментарий и шаблоны для проектировщика. Рассмотрим некоторые программы, которые позволяют осуществить компьютерное моделирование.

  • Blender . Бесплатный 3D -редактор, вклад в совершенствование которого может сделать любой разбирающийся программист:


К преимуществам данного программного продукта можно отнести кроссплатформенность и низкие требования к аппаратному обеспечению (железу ). Обладает достаточно широкими (для бесплатного редактора ) возможностями, включая моделирование движущихся объектов.

  • 3ds Max . Данный редактор имеет обширный функционал, ориентированный, прежде всего, на проектирование архитектурных сооружений и интерьеров помещений:


Имеет внушительное количество различных дополнений (в том числе и для визуализации природных катаклизмов ). Для новичка, к сожалению, редактор достаточно сложен в освоении.

  • CINEMA 4D . Программа, главным образом, ориентирована на создание 3D -моделей в играх и фильмах, при этом на удивление легко осваивается новичками. Последняя версия приложения вышла в 4 вариантах, каждый из которых «заточен » под определенный вид трехмерной разработки (анимация, дизайн и т. д. ):


Цена этого редактора, по сравнению с конкурентами, также приятно удивляет.

  • Maya . Мощнейший инструмент в руках профессионала, который позволяет моделировать практически любой объект:


Многие известные киностудии используют данный редактор при создании анимации.

3D-моделирование из фотографий

Если вам требуется создать объемную копию объекта из реального мира, не следует конструировать всё с нуля, ведь можно воспользоваться фотографиями, на которых четко запечатлены основные детали. В серьезных проектах профессионалы для такой работы используют множество фотографий с различных ракурсов, а затем с помощью сложных программ комбинируют полученные данные в одно изображение.

Но как быть, если вы не обладаете необходимым опытом и знаниями, но хотите получить, например, трехмерную модель головы человека?

Создание 3D -моделей из фотографий возможно и без специальных знаний с помощью простых в освоении программ. Ниже приведены некоторые подходящие редакторы:

  • FaceGen Modeller . Данная программа активно применяется при разработке лиц персонажей для малобюджетных компьютерных игр. После того, как пользователь выберет подходящие параметры головы и лица, можно «наложить » фотографию человека:


При этом, для хорошего результата работы понадобится 3 изображения: 2 в профиль и 1 анфас.

  • FaceShop . Редактор используется для создания трехмерных лиц на основе фотографии. После загрузки качественного изображения, пользователю необходимо расставить опорные точки (кончик носа, уголки рта, зрачки):


После того, как программа сгенерирует 3D -лицо, есть возможность дальнейшего редактирования и наложения фильтров.

  • Strata Foto 3D . Программа автоматически создает трехмерные объекты на основе нескольких фотографий:


Все, что нужно от пользователя перед тем, как сделать 3D -модель – сфотографировать объект с нужных ракурсов и загрузить снимки в редактор.

  • Project Photofly . Данное решение отличается тем, что перевод фотографий в трехмерные изображения производится не на компьютере пользователя, а на удаленном сервере, что позволяет решать проблему низких возможностей аппаратного обеспечения клиентов:


Таким образом, 3D-моделирование позволяет с помощью компьютерных программ как создавать реалистичные копии объектов реального мира, так и осуществлять проектирование абсолютно новых предметов, ландшафтов и персонажей.

В телевидении для формирования объемного изображения применяется принцип стереопар. Это когда берется пара плоских изображений нужного объекта предназначенные для правого и левого глаза. Этот метод основан на эффекте создания иллюзии объемного изображения, когда каждый глаз видит свою картинку, при этом создается угловое смещение из-за разного расстояния от картинок объекта к зрителю.

Обычно стереопара представляет собой рядом расположенные плоские картинки на расстоянии, которое равно межзрачковому расстоянию у человека. Такие картинки очень трудно рассматривать, ведь нужно взгляд каждого глаза располагать параллельно. Для простоты восприятия изображения налаживают одно на другое, а для их разделения для каждого глаза используют такие методы: анаглиф (разная окрашенность каждой картинки), разная поляризация, временное разделение, цельные стереопары. Для просмотра видео созданных с применением этих методов нужны специальные очки.

Все возможные методы получения 3D изображения на сегодня основаны на работе именно стереопары и различаются только методом обработки этой стереопары.

Анаглиф

При этом методе формирования 3D изображения в стереопаре картинки для левого и правого глаза окрашиваются в свои цвета. Обычно для левого глаза берется красный цвет, а для правого берут синий или голубой цвет. Для просмотра такого видео нужно использовать очки, в которых применяются светофильтры соответствующих цветов. Здесь получается стереопара, в которой в красном канале идет картинка для левого глаза, а в синем канале идет изображение для правого глаза. При методе анаглиф очень сильно искажается цветопередача из-за окрашивания общего изображения в цвета картинки.

Чересстрочный метод

Этот метод получения стереопары подразумевает разделение разных картинок на четные и нечетные строки. То есть изображение для одного глаза передается на четных строках, а для другого глаза на нечетных. При таком методе разрешение изображение по вертикали уменьшается в два раза. Это и есть главный недостаток чересстрочного метода формирования стереопары. Но идет полная цветопередача. Этот метод редко используется, в основном при выпуске DVD 3D дисков.

Поляризация

Используется в 3D телевизорах пассивная поляризация, при этом применяются поляризационные фильтры на экране и очках.

Горизонтальная стереопара (SideBySide)

При этом два изображения расположены рядом друг с другом. Здесь различают два способа:

  • a) параллельная стереопара, здесь взгляд направляют параллельно;
  • б) перекрестная стереопара, изображение расположенное справа предназначено для левого глаза, а изображение слева – для правого глаза.

Вертикальная стереопара (OverUnder)

Здесь изображения расположены одно над другим и просматривают такое видео через специальный плеер, преобразующий изображение для просмотра с очками.

Page flip (временное разделение)

Картинка для одного глаза передается в четных кадрах, а для другого в нечетных кадрах. Для просмотра применяются очки с жк затворами, которые закрывают в нужный момент то один глаз то другой.

Раздельная стереопара

При этом методе видео для каждого глаза разделены на два независимых потока. Могут использовать два метода формирования:

  • Separatefiles - в разных файлах передаются потоки;
  • Dualstream - потоки расположены в одном контейнере.

Недостатком может служить сложность синхронизации, но при этом удобно обрабатывать такую информацию.

Blu-Ray 3D

Этот формат используется для записи 3D дисков. Как носители используются диски BD25 и BD50. Этот метод является частным случаем раздельной стереопары в Dualstream. Для сжатия видеопотока используется специальный кодек.

Анаморфная стереопара

Это один из видов горизонтальной или вертикальной стереопары. Но четкость изображения уменьшена, такой формат показывает качество, как и чересстрочный метод. Оба этих метода применяются в телевизионном вещании.

Выводы

Все распространяемые сегодня форматы 3D видео созданы с использованием одного из этих методов. Для каждого из этих методов используется и свой способ просмотра. Поэтому, не всегда приобретя фильм в формате 3D, вы сможете его просмотреть на любом телевизоре 3D. В зависимости от используемого телевизора 3D со своим методом воспроизведения объемного изображения нужно и фильмы выбрать с соответствующим методом формирования 3D картинки.

В статье описана нехитрая конструкция, позволяющая просматривать 3D-фильмы, уже появляющиеся на торрентах.

Для просмотра объемного изображения в настоящее время чаще всего используются три технологии – анаглиф, чередование кадров, 3D с применением поляризации света.

Анаглиф

На обыкновенном мониторе (телевизоре) в домашних условиях можно просматривать только анаглиф (см. ). Это самая дешевая технология, однако у неё существенный недостаток – страдает цветопередача (так как нужно подкрашивать изображение для правого и левого глаза), и сильно напрягаются глаза. Анаглиф я попробовал сразу, и сразу от него отказался, потому что просмотр такого 3D очень некомфортный, и изображение получается некачественное.

Чередование кадров

Такое 3D можно просматривать на современных телевизорах, которые позволяют установить частоту кадров 100..120 Гц и выше. Для просмотра нужны специальные очки, которые очень быстро (с частотой чередования кадров на телевизоре) закрывают и открывают световой поток, пропуская в левый глаз кадры, предназначенные только для левого глаза, а в правый глаз – только кадры для правого глаза.

На картинке показаны в качестве примера стереоочки TDG-BR100 для формата с чередованием кадров от компании SONY. Информация для синхронизации картинки в очках передается чаще всего по инфракрасному каналу связи, иногда – по радиоканалу. В очках встроен специальный контроллер и 3-вольтовый источник питания., Чтобы объемная картинка была видна, очки нужно включить. Качество объемного изображения очень высокое, но такую картинку на обычном мониторе уже не посмотришь. Очки и телевизоры для просмотра 3D (очки часто идут в комплекте с телевизором) в таком формате сейчас выпускают многие известные бренды бытовой техники, но пока это очень дорогое удовольствие. Цена на телевизоры с поддержкой 3D начинается с 70 тысяч рублей, очки стоят от 5 до 7 тысяч рублей, и инфраструктура вещания 3D в России только-только начинает развиваться. Вещание идет по некоторым кабельным телеканалам (НТВ+ 3D, см. ) и каналам спутников.

3D с применением поляризации света

Такое 3D можно увидеть в современных кинотеатрах. Принцип прост – используется два проектора, работающих одновременно, один для левого глаза, другой для правого. Оба проецируют картинку на общий экран. Картинка разделяется для правого и левого глаза при помощи поляризационных фильтров для света (поляризация для правого и левого глаза отличается на 90 градусов), и для просмотра также применяются специальные очки. Очки для просмотра недороги, в них нет источника питания, и во многих кинотеатрах такие очки одноразовые и раздаются бесплатно (их цена входит в стоимость билета). Для примера на картинке показаны очки сети кинотеатров «Киностар».

Качество такого 3D также очень высокое, и принцип можно применить для самодельного домашнего кинотеатра. С этой целью я купил два недорогих портативных проектора. Выбирал самые дешевые и с LED вместо лампы - Acer C20 (см. ). Проектор имеет вход VGA и HDMI, и его можно легко подключить к видеовыходу компьютера. Для просмотра понадобится компьютер с двумя видеовыходами, для начала я использовал свой ноут HP Pavilion dv3520er с установленной Windows 7. Мощности ноута хватало для фильмов с ограниченным разрешением, поэтому некоторые фильмы в формате FullHD пришлось перекодировать, чтобы воспроизведение не притормаживало. Потом прикупил компьютер с шестиядерным процессором AMD, и проблемы с тормозами пропали.

Чтобы закрепить проекторы при просмотре, собрал специальную станину. С помощью канцелярских зажимов перед объективами проекторов закрепил поляризаторы, которые выдрал из тех же очков «Киностар». Получилась дешёвая, но весьма сердитая конструкция.

Самая большая сложность неожиданно оказалась в проекционном экране. Дело в том, что простые экраны портят поляризацию, и стереокартинки уже не видно. Нужен экран со специальным покрытием, не рассеивающим поляризацию света. Мне повезло, что у отца оказался замечательный немецкий экран, купленный еще лет 20 назад - MW Top Vario.

Поверхность экрана серая, серебристая, похожая на матовую фольгу. Подробной информации по экрану найти не удалось, нашел только сайт фирмы MW, которая почему-то стала чешской, см. .

Просмотр 3D-фильма.

Для просмотра видеофильма картинка для одного глаза выводится на один рабочий стол компьютера, а для другого глаза – на другой рабочий стол. Показывают 3D видео несколько программ - Stereo Movie Player, sView, iZ3D Media Player Classic (см. ). Больше всего понравился плеер Кирилла Гаврилова sView.

Используемое железо:

1. Проекторы Acer C20, 2 шт. – 20 тыс. рублей
2. Системный блок (материнская плата ASUS со встроенной видеокартой на борту, с 6-ядерным процессором AMD) – 12 тыс. рублей.
3. Очки, которые я насобирал по кинотеатрам с помощью друзей и знакомых – 0 рублей.

Как самому снимать 3D-видео

Оказалось, что сделать самому объемный видеофильм тоже возможно. Нужно купить две видеокамеры, разнести их друг от друга на расстояние человеческих глаз (примерно 6.5 см), и запускать на запись одновременно. Были куплены две портативные камеры (выбирал тоже дешевые) GE DV1. Пишет в формате 1080р (типа FullHD), но матрица всего 5 мегапикселей, плюс еще они водонепроницаемые, поэтому можно брать в походы.

Для фиксации камер на расстоянии друг от друга 6.5 см была сделана струбцинка. Чтобы камеры запускались одновременно от одной кнопки, пришлось залезть внутрь и подпаяться проводками к схеме. Теперь запуск и останов записи видео работает от кнопок одной камеры.

Для редактирования видео в фомате 3D есть несколько программ, я использовал 3D movie maker и MAGIX Movie Edit Pro 17 HD (см. ).