|
|
Реферат 3D-мониторы. 3D - Мониторы. Устройства формирования объемных изображений. 3Dмониторы
Реферат
на тему:
«Устройства формирования объемных изображений.
3D-мониторы»
2021
Оглавление
Введение 3
1.3D-мониторы 4
1.1 Пассивная (анаглифическая) технология 5
1.2 Пассивная (поляризационная) технология 6
1.4 Автостереоскопическая технология 8
2.Вредны ли 3D технологии для здоровья? 10
3.Модели 3D-мониторов различных фирм 11
3.1 Philips 11
3.4 SeeReal: 3D-мониторы появятся в каждом доме 13
3.5 Sharp 14
4.Заключение 16
5.Список литературы 17
Введение
Прогресс не стоит на месте и постоянно движется вперед. Технология 3D давно не является чем-то сверхъестественным и необычным. Люди уже привыкли к тому, что в кинотеатрах всё чаще показывают фильмы в 3D формате. Сейчас всё чаще стали выпускать телевизоры и мониторы с технологией 3D. Это позволяет максимально погрузиться в виртуальную реальность, не выходя из дома. Продвинутые геймеры предпочитают полностью окунаться в атмосферу игры, и поэтому некоторые создатели игр даже специально адаптируют свои игры для таких мониторов.
Но каким образом человек воспринимает мир в объеме? На самом деле, это очень непростой вопрос. Два глаза? Тогда закройте один глаз и посмотрите вокруг. Можно заметить, что картина не поменялась радикально. Все дело в том, что объемный образ мира виртуален, он вычисляется мозгом с помощью алгоритмов, учитывающих множество факторов, среди которых различие между изображениями, воспринимаемыми левым и правым глазом (параллакс) является важным, но отнюдь не единственным.
Таким образом, целью моей работы является изучение принципов работы 3D-мониторов.
В связи с поставленной целью необходимо выделить основные задачи:
Выделить разновидности 3D-мониторов и изучить принципы их работы
Рассмотреть разновидности 3D-очков
Выявить вред от 3D-мониторов
Познакомиться с некоторыми моделями 3D-мониторов
3D-мониторы
Техника создания изображения в 3D в современном мире активно развивается и многие фирмы все также пробуют свои силы в этом направлении инноваций.
3D (Dimensional) — это понятие, которое отражает эффект стереоскопии. Данное понятие относится к образам, которые находятся в трехмерном пространстве, связаны с трехмерным звуком и визуальными сигналами. Вообще, любые сферы человеческой деятельности, которые связаны с 3х-мерным моделированием, можно отнести к этой области.
Для создания стереоскопического эффекта в современных устройствах по очереди генерируются два изображения (отдельно для правого и левого глаза человека). Картинки показываются человеку на очень высокой скорости. Пользователь надевает специальные 3D-очки, и эти два изображения соединяются у него в голове, в результате чего создается впечатление, будто объекты изображения выходят за рамки экрана, то есть приобретают трехмерный характер.
Технические характеристики ЗD-мониторов, как правило, полностью соответствуют современным требованиям, предъявляемым к домашним мониторам для игр и мультимедиа. В частности, разрешение матрицы - 1920*1080 точек, динамическая контрастность изображения на уровне 80000:1 и более, максимальная яркость - примерно 300 кд/м2. При просмотре лицензионных DVD цветопередача и контрастность на ЗD-мониторе находятся на уровне выше среднего. Одним словом, ЗD-мониторы способны выдавать качественную картинку в стандартном режиме 2D.
Отличительная особенность почти всех ЗD-мониторов заключается в том, что они способны отображать до 120 кадров в секунду. При просмотре 3D изображения на таком мониторе частота кадров для каждого глаза будет составлять 60 Гц, что является необходимым условием для комфортного просмотра трехмерного изображения. Включение стереоскопического режима на мониторе дает более зрелищную и реалистичную картинку, эффект присутствия может усилить качественная акустика. Высокая частота обновления монитора благоприятным образом сказывается и на качестве стандартной 2D-картинки.
3D-мониторы представляют собой разнообразную группу устройств. Они включают в себя низкобюджетные решения, которые не будут радовать возможностями, но есть также решения более высокого класса, которые позволят вам использовать весь потенциал трехмерного изображения.
Основное разделение 3D-мониторов по используемой технологии выглядит следующим образом:
1.1 Пассивная (анаглифическая) технология
Наиболее простой вариант достижения эффекта трехмерного изображения на мониторе заключается в использовании двух одинаковых кадров, пропущенных через светофильтры разного цвета. Для того, чтобы смотреть такой фильм или изображение, нужны специальные очки с линзами-светофильтрами называются они анаглифные 3D-очки.
Принцип работы заключается в цветовом разделении изображения. Они представляют собой две линзы синего и красного цвета. Благодаря тому, что каждая из этих линз будет поглощать ту часть изображения, которая предназначена для другого глаза, в целом картинка на экране будет восприниматься объемной.
Главным достоинством технологии анаглиф является его высокая доступность – для просмотра нужен лишь фильм в формате анаглиф и очки со светофильтрами, которые стоят относительно недорого. Однако данная технология имеет и существенные недостатки. Качество передачи цветов и оттенков в анаглифе оставляет желать лучшего, а после просмотра некоторое время может ощущаться дискомфорт.
1.2 Пассивная (поляризационная) технология
В данной технологии 3D-кадры содержат отдельную картинку для правого и левого глаза, и формируется с помощью обычного монитора на основе ЭЛТ, оборудованного специальным внешним электронно-управляемым поляризационным фильтром, например Monitor Zscreen 2000 производства фирмы StereoGraphics.
Этот фильтр используется вместе с пассивными поляризационными очками. Фильтром управляют сигналы специального контроллера, подключаемого к выходу видеоадаптера, подобно контроллеру ЗD-очков. Однако, в отличие от активных очков, у фильтра изменяется не прозрачность, а направление поляризации, проходящей через него световой волны. Контроллер управляет фильтром таким образом, что нечетные кадры оказываются поляризованными в одном направлении, а четные — в другом. В свою очередь, одно стекло пассивных очков пропускает свет с одним направлением поляризации, а другое — с другим. В результате один глаз видит только одну часть стереопары, а второй — только вторую.
Таким образом, в фильтре реализован такой же, как и в активных ЗD - очках, затворный метод разделения элементов стереопары. Изображения при поляризационной технологии получается достаточно качественным, а также отсутствует мерцание. Поскольку поляризационные очки являются пассивными, они недорого стоят, более легкие, не требуют наличия батарейки. При наклоне головы объемный эффект не пропадает, что делает просмотр 3D на телевизоре более комфортным. Но дальше чем 6 метров и ближе 2 метров от экрана качество трехмерного изображения страдает. Мониторы с поляризационными фильтрами выпускаются в 17- и 21-дюймовом исполнении.
К числу их недостатков следует отнести ограничение на частоту кадров, наличие ореолов на контурах объектов, приводящих к взаимным искажениям, а также прозрачность около 32 %, что значительно снижает яркость изображения.
1.3Активная технология
Данная технология более популярна и охотнее используется производителями. Она работает, чередуя изображения для левого и правого глаза непосредственно на мониторе. Технология требует высокой скорости обновления изображения – 120 Гц, хотя изображение достигает каждого глаза с частотой обновления со стандартным уровнем в 60 Гц. Мониторы с использованием затворной технологии являются наиболее распространенным вариантом 3D-мониторов на сегодняшний день. Трехмерное изображение в них формируется по следующему принципу: на экран монитора с высокой частотой выводятся кадры поочередно для каждого глаза, а затворные стекла 3D-очков попеременно закрываются, позволяя глазу видеть только ту картинку, которая предназначена для него. В качестве линз используются жидкие кристаллы, который под воздействием сигнала закрывают и открывают попеременно, то один глаз, то другой. Поэтому такие очки называют очками с активным затвором. Как правило, такие очки идут в комплекте с 3D-монитором, так как для качественного отображения 3D-видео они должны быть точно синхронизированы с ним.
К недостаткам этой технологии можно отнести некоторое мерцание, которое можно увидеть при показе динамичных сцен. Но это решается в более дорогих моделях увеличением частоты кадров до 240 и даже 400 Гц. Активным очкам нужна батарея для электропитания и стоят они гораздо дороже пассивных 3D-очков. Есть еще проблема перекрестных помех, которую производители пытаются решать. Для синхронизации с монитором используется инфракрасный порт, радиопередатчик или Bluetooth.
Затворная технология позволяет смотреть фильмы, и играть в 3D-игры, при этом ни расстояние от экрана, ни угол, под которым вы смотрите, не имеют принципиального значения. Однако при длительном просмотре 3D через затворные очки может наблюдаться повышенная утомляемость глаз. Еще один недостаток данной технологии – недостаточно высокая яркость изображения, в сравнении с поляризационной технологией. Впрочем, к последнему со временем можно привыкнуть. В любом случае, затворная технология на данный момент остается самым доступным и удобным вариантом 3D для среднестатического пользователя.
1.4 Автостереоскопическая технология
Для того, чтобы телевизор мог выводить объемное изображение для просмотра которого не нужны никакие дополнительные гаджеты, применяется специальный автостереоскопический экран. Вся суть использования очков заключается в разделении изображения и его отдельной подачи каждому глазу. То же самое проделывает функциональный экран. При его просмотре каждый глаз получает предназначенную именно для него картинку, а мозг воссоединяет полученные образы и создает объемный эффект. Вся площадь экрана покрывается особой лентикулярной пленкой, которая состоит из большого количества миниатюрных линз, имеющих форму призмы. Использование такой пленки позволяет преломлять лучи особым образом, так разнообразные ракурсы изображения с экрана телевизора попадают на глаза зрителя, и благодаря этому создается стереоскопический эффект.
Подобная технология используется довольно давно (вспомните детство, цветные карточки при наклоне и изменении угла просмотра изменяли изображение). Нужно сказать, что применение лентикулярной пленки накладывает серьезные ограничения на геометрическое расположение зрителя. Наблюдать 3D-эффект без очков можно только на конкретном расстоянии от телевизора и только из ограниченной зоны угла просмотра. В противном случае Вы не получите никакого объемного изображения, только лишь искаженную картинку. Естественно, тот факт, что изображения выводится для каждого глаза отдельно, снижает общее разрешение получаемой картинки. Согласитесь, что перспектива просмотра фильма в 3D одним человеком из одного места в комнате неутешительна.
Производители задумались над решением этой проблемы. В частности компания Toshiba разработала технологию, которая позволяет обойти проблему угла обзора. Каждая трехмерная картинка при помощи производительного графического процессора раскладывается на девять изображений, которые передаются в различные стороны. Это значительно увеличивает угол обзора. В итоге существует девять точек, из которых возможен просмотр объемного изображения. В одиночестве смотреть фильм Вам не придется.
Технология лентикулярной пленки не единственная, которая применяется для просмотра 3D без очков. Существует метод барьерного параллакса. Для того, чтобы наглядно продемонстрировать принцип его работы, вытяните перед собой обе руки и с помощью пальцев сформируйте овал. Через него посмотрите на написанный текст, закрывая по очереди левый и правый глаз. Изображения, которые Вы видите, немного отличаются. Возникает так называемый эффект параллакса, при этом вместо барьера — овал, сформированный вашими руками. В общем случае именно так устроены дисплеи, который используют барьерный параллакс. На экран устанавливается специальная барьерная решетка, которая позволяет каждому глазу видеть свое изображение. Сама по себе технология очень сырая, имеет большое количество недостатков, в серийном производстве не используется. Ведутся исследования по ее усовершенствованию и совместном использовании с технологией лентикулярной пленки.
Вредны ли 3D технологии для здоровья?
Наверное, каждый смотрел 3D-фильм в кинотеатре и большинство никаких неприятных ощущений после этого не испытал. А если смотреть телевизор с объемным изображением каждый день? Все не так радужно.
Результаты исследований голландских ученых показали, что при длительном просмотре 3D телевизора могут появиться головные боли, головокружение и тошнота.
У части исследуемых появились симптомы, которые в последствии могут привести к заболеваниям, в том числе диплопии (двойному зрению).
Производители телевизоров тоже озабочены этим фактом. Компания Samsung выпустила предостережение, о том, что при просмотре трехмерного видео может появиться тошнота, головокружение, дезориентация в пространстве, изменение зрения. Поэтому не рекомендуется смотреть 3D беременным женщинам, маленьким детям и пожилым людям. Компании Toshiba, Sharp и Hitachi совместно с японским правительством разработали целый справочник, предупреждающий об опасностях 3D-технологий.
Компании таким образом защищают себя от судебных исков. Однако и производители и исследователи говорят о том, что проблемы могут возникнуть не у всех пользователей 3D-контента, но предупреждение не помешает.
У трехмерных технологий есть и свои защитники. Доктор Роджер Фелпс, 3D-эксперт и офтальмолог считает, что у некоторых людей могут быть кратковременные нарушения бинокулярного зрения и координации в пространстве. Он считает, что регулярный просмотр 3D не приведет к неприятным последствиям. Но если кто-то почувствовал головокружение и головную боль через несколько минут просмотра, надо обратиться к врачу за консультацией или лечением.
Модели 3D-мониторов различных фирм 3.1 Philips
Компания Philips представила новые мониторы Comfort, которые созданы для работы с 3D-графикой. Мониторы с диагональю 42 дюйма обеспечивают 3D-эффект без использования специальных очков. Более того, в отличие от других подобных разработок, где трехмерную картинку можно увидеть, только если смотреть на экран с определенной точки, эти мониторы дают возможность наслаждаться 3D-эффектом сразу нескольким зрителям, которые смотрят на дисплей под разным углом. Для работы с разными приложениями понадобятся специальные программы для преобразования контента в 3D-формат. Так, уже известно о доступности специального плагина для 3ds Max, экспортирующего содержимое в совместимый формат, и о наличии специальных инструментов для визуализации в реальном времени игр, а также других приложений. Также известно, что пользователи смогут регулировать глубину 3D-изображения и параметры визуализации.
3.2 Zalman выпускает 3D-мониторы с диагональю 19" и 22"
О планах компании Zalman выйти на рынок 3D-мониторов стало известно на выставке CeBIT, прошедшей весной этого года. Посетителям шоу было предъявлено документальное доказательство в виде двух ЖК-экранов объёмного изображения с диагональю 19 и 22 дюйма. За это время 3D-мониторы от Zalman прошли путь от инженерных образцов до реальных продуктов, отражённых на официальном сайте корейской компании. Обе модели вошли в новую серию Trimon и получили название ZM-M190 и ZM-M220W.
Для полноценной работы ЖК-мониторов в трёхмерном режиме необходимы специальные 3D-очки, которые будут поставляться в комплекте. На данный момент список поддерживаемых видеокарт ограничен продуктами на чипах NVIDIA из серий GeForce 5, 6 и 7. Представители GeForce 8 будут включены в данный список только в следующем году. Что касается видеочипов от объединённой компании AMD, стереодрайверы с их поддержкой пока недоступны. Стоит также отметить, что ощутить 3D-эффект на новых ЖК-мониторах можно не со всеми играми. На сегодняшний день насчитывается около 40 совместимых 3D-игр, большая часть из которых - чрезвычайно популярные.
Младшая 19-дюймовая модель Zalman ZM-M190 работает с оптимальным разрешением 1280x1024 (SXGA), что соответствует привычному соотношению сторон 5:4. Для старшей широкоформатной модели ZM-M220W с размером экрана 22 дюйма оптимальным является разрешение 1680x1050 (WSXGA+) с соотношением сторон 16:10. ЖК-матрицы новых дисплеев Zalman характеризуются соотношением контрастности 1000:1, яркостью 300 кд/кв.м (для ZM-M220W указан диапазон 300-400 кд/кв.м), временем отклика 5 м/с и способностью воспроизводить около 16,7 млн. цветов. Углы обзора для 2D-режима составляют 160˚ / 160˚, для 3D-режима они гораздо скромнее - 90˚ (по горизонтали) / 10˚12˚ (по вертикали). Мониторы имеют по одному цифровому видеовходу DVI-D и по одному аналоговому D-Sub. За звуковое сопровождение отвечают стереопары динамиков мощностью по 2 Вт каждый. Обе новинки выполнены в корпусе чёрного цвета.
3.3 LG представила 3D ЖК-монитор
Компания LG Electronics (LG), один из ведущих мировых производителей бытовой электроники, продемонстрировала первый 3D монитор объемного изображения на базе 42-дюймовой ЖК-панели, обладающей разрешением 1920 х 1080 пикселей, величиной контрастности 1600:1 и временем отклика 8 м/с. Первые упоминания о данной модели восходят к сеульской KES 2006, сегодня компания официально представила новую технологию.
Представленная технология визуализации может быть использована для рекламы в местах продаж, в 3D моделировании интерьеров, компьютерном дизайне, компьютерных и видео играх, а так же в других развлекательных целях. Объемная картинка формируется без помощи специальных очков или каких-либо дополнительных приспособлений, вне монитора. Эффект объемного изображения достигается за счет нанесения специального покрытия на поверхность монитора и определенного порядка вывода картинки на экран. Глубина 3D изображения составляет 0,5 м, а дистанция для корректного просмотра 3D видео – около 3 метров. Объемная картинка формируется компьютерной программой True3D Player (3D Contents Player), возможна программная обработка в 3DS Max Rendering S/W и конвертере Stereo to True3D.
Официальный представитель компании выразил уверенность, что со временем данная технология позволит заменить информационно – рекламные плазменные и ЖК панели в общественных местах, магазинах, а также в других областях, где требуются большие экраны для подачи аудио-визуальной информации.
3.4 SeeReal: 3D-мониторы появятся в каждом доме
Голографические мониторы могут скоро появиться в домах и офисах. Так утверждает немецкая компания SeeReal, разработавшая новую технологию для отображения трехмерных изображений на экране телевизора, компьютерного монитора или посредством проектора. По словам компании, ей удалось преодолеть две основные трудности, которые задерживали распространение голографической технологии – недостаточное разрешение экрана (для того, чтобы иметь возможность смотреть на голографическое изображение под углом 60 градусов, нужно разрешение, превышающее разрешение HDTV в 250 тысяч раз) и слишком большие мощности, которые требуются для обработки данных. Просчет значения каждого пикселя на голографическом дисплее требует гораздо больше мощности, по сравнению с обычным 2D-экраном. Если прибавить к этому то, что общее число пикселов тоже больше, получается, что для просмотра видео в реальном времени нужны чудовищно мощные компьютеры.
SeeReal преодолела обе трудности, создав технологию Tracked Viewing Window. С ее помощью можно уменьшить общее число пикселев до того числа, которое применяется в HDTV, благодаря чему для просмотра голографического 3D-изображения можно будет задействовать обычные потребительские устройства. Кроме этого, благодаря специальной системе распределения нагрузки, на просчет видео в реальном времени требуется намного меньше мощностей.
3.5 Sharp
Компания Sharp представила свой первый ЖК-монитор, позволяющий просматривать высококачественную реалистичную 3D-графику без использования специальных очков. И хотя, по данным Associated Press, несколько менее известных компаний уже выпускают трехмерные дисплеи с аналогичной функциональностью для медицинской и научно- исследовательской отраслей, новый 15-дюймовый монитор от Sharp впервые нацелен и на потребительский рынок.
Новый монитор LL-151–3D, поставки которого на рынок уже начались, позволяет «естественным» образом отображать объемную графику с высоким уровнем детализации, становясь полноценным «окном» в трехмерный мир. В таких мониторах крайне нуждаются инженеры-проектировщики, архитекторы, картографы и специалисты в области обработки данных дистанционного зондирования, военные и так далее. Ранее для отображения 3D-графики приходилось использовать, в частности, так называемый «анаглифический» режим, в котором трехмерное изображение просматривалось через очки с синим и красным фильтрами, специальные видеокарты с очками, надеваемые мониторы-очки и другие технологии.
Новый 15-дюймовый жидкокристаллический XGA-монитор Sharp LL-151–3D может нажатием одной кнопки переводиться в 3D-режим, позволяя «естественным» образом отображать объемную графику с высоким уровнем детализации. Для реализации 3D-режима, в дополнение к обычной ЖК-матрице, перед ней установлена вторая такая же матрица, которая служит параллаксным барьером. Вторая матрица может быть отключена — в этом случае монитор работает в обычном режиме отображения двумерной графики. С ее включением световое излучение первой матрицы селектируется таким образом, что свет нечетных пикселей направляется в левый глаз находящегося перед монитором наблюдателя, а четных — в правый. В этом случае каждый глаз видит свое собственное, несколько отличное от другого изображение объемного объекта, что позволяет получить реалистичное и перспективное 3D-изображение объекта.
Новый дисплей по-своему уникален тем, что введение принципиально нового режима не сказалось отрицательно на характеристиках монитора в обычном, двумерном режиме. LL-151–3D имеет разрешение 1024х768 пикселей, яркость 370 кд/кв. м в 2D- и 370 кд/кв. м — в 3D-режимах, обеспечивает контрастность 500:1. Время отклика составляет 25 м/с. Угол обзора составляет 130 градусов по горизонтали и 115 градусов по вертикали. Монитор оснащен встроенными стереоколонками, DVI-I видеовходом и 3,5-миллиметровым разъемом стерео-аудио, механизмом регулировки крепления монитора по высоте и системой подсветки, рассчитанной на 50 тыс. часов работы. Рекомендованная производителем цена нового монитора в США относительно невысока, если принять во внимание его возможности — $1499. Естественно, сам по себе монитор ничего «трехмерного» продемонстрировать не может — для этого необходимо специализированное ПО.
Заключение
Технологии трехмерных изображений в последнее время дошли до таких высот, что способны создавать у зрителей эффект полного погружения в мир по ту сторону экрана.
Технология 3D бывает пассивной и активной. К активному виду относится технология разделения строк. Это наиболее прогрессивный метод. А к пассивным технологиям относятся анаглифная, поляризационная, и технология параллакса. Последняя отличается тем, что изображение подается поочередно на каждый глаз. Один из них картинку воспринимает, а второй закрыт параллаксным барьером. Специальных устройств такая технология не требует.
Такие образом, 3D-мониторы для ПК имеют ряд преимуществ и очень популярны, но также имеют некоторые недостатки, которые следует упомянуть.
Преимущества:
Многофункциональность.
Возможность смотреть фильмы в 3D.
Возможность играть в 3D игры.
Режим 3D можно отключить.
3D-монитор может заменить телевизор.
Недостатки:
3D-мониторы дороже классических.
Большинство моделей требует использования очков.
Пассивные мониторы в режиме 3D имеют меньшее разрешение.
Также многие медики считают, что современные 3D фильмы – это не просто «объемная картинка» и «эффект присутствия», это мощное воздействие и на зрительный анализатор, и на слух, и на нервную систему. Поэтому, чтобы не навредить своему здоровью новомодным увлечением на 3D фильмы и игры, рекомендуется придерживаться советам медиков.
Список литературы
http://televizor-info.ru/eto-interesno/3d-bez-ochkov-kak-eto-rabotaet.
https://webznam.ru/blog/monitor_tekhnologiej_3d/2019-04-23-1047
https://www.bezpk.ru/blog/item/kak-rabotaet-3d-monitor/
https://infourok.ru/issledovatelskaya-rabota-po-fizike-zd-izobrazhenie-eto-mif-ili-realnost-616770.html
https://www.bezpk.ru/blog/item/kak-rabotaet-3d-monitor/
https://tvsmart.su/article/tehnologii-3d-izobrazheniya
https://expertology.ru/v-chyem-raznitsa-mezhdu-aktivnym-i-passivnym-3d/
|
|
|
Скачать 50.13 Kb.