Diit.cz - Novinky a informace o hardware, software a internetu

Pohled do zákulisí stereoskopického 3D LCD

Asi drtivá většina z vás ví, na jakém principu funguje zobrazení stereoskopického 3D obrazu na LCD monitoru s pomocí aktivních brýlí. Myslíme si, že jedna věc je vědět a druhá vidět…
Nezávislý pohled na stereoskopické 3D zobrazení bez brýlí

Stereoskopické 3D zobrazení se na 2D monitoru ukázat v podstatě nedá, takže na to musíme cestou vysvětlení principu. Ten je asi většině z vás notoricky známý, tedy pokud jde o 3D zobrazení s pomocí aktivních brýlí. Abychom do mozku pozorovatele dostali 3D obraz, musí mít tento pozorovatel bezpodmínečně obě oči funkční. Směr jejich pohledu a zaostření na určité objekty různě vzdálené od pozorovatele sestaví v mozku pozorovatele 3D obraz. Mozek zhruba ví, kde se sbíhají pohledy obou očí, přesněji řečeno dokáže rozpoznat rozdíl mezi objektem bližším a vzdálenějším právě na základě rozdílu v souběhu pohledu obou očí. Toho se využívá i ve 3D monitorech, jejichž primárním cílem pro dosažení prostorového efektu je poslat do každého oka jiný obraz, a to právě takový, aby byl pozorovatel donucen pro pohled na jeden či druhý objekt měnit souběh pohledu svých očí.

Nákres pozorování a vnímání stereoskopického 3D
Nákres pozorování stereoskopického 3D obrazu

Zobrazení pomocí aktivních 3D brýlí má jednu zásadní výhodu: obraz má pro obě oči takové rozlišení, jaké rozlišení má monitor. Protože monitor kreslí vždy celou svou plochou obraz pro jedno, nebo druhé oko, musí se pohled obou očí střídat, a to tak rychle, aby pozorovatel pokud možno nepostřehl, že ke střídání obrazu dochází. Střídání tak musí být co nejrychlejší, přičemž v současné době je zvykem používat k tomuto účelu monitory schopné přijmout a vykreslit 120 obrázků za sekundu. Tím pádem lze tuto frekvenci rozdělit na polovinu a poslat do každého oka 60 obrázků za sekundu, což se všeobecně považuje za takovou frekvenci zobrazení, která se jednak jeví jako dostatečně plynulá (za minimum plynulosti se považuje 30 snímků za sekundu) a zároveň už pro průměrné oko pozorovatele nebude patrné blikání.

Toto blikání způsobují samotné brýle, které přesně v souladu se změnou obrazu na monitoru zatmívají jedno, nebo druhé oko, podle toho, pro jaké oko je právě na monitoru zobrazený obraz. Zatmívání se pravidelně střídá, aby obě oči dostávaly „stejnou dávku obrazu“, takže každá zornice se 60× za sekundu zatmaví a opět zprůhlední, přičemž je-li zatmavena jedna, je vždy průhledná ta druhá, protože právě tak se na monitoru obraz pro jedno a druhé oko střídá.

Existují pochopitelně lidé, kteří toto blikání postřehnou a je jim to nepříjemné (řadím se k nim také, takže tento způsob 3D zobrazení je pro mě neakceptovatelný), ale to je zase na jinou debatu, to dnes nebudeme řešit. Důležité je, že máme nástroje, které toto blikání dokážou také postřehnout, přesněji zaznamenat. A nejsou ani moc drahé, jde o obyčejný mobil, který je shodou okolností vybaven funkcí pomalého videozáznamu. Konkrétně v případě prvního modelu Samsung Wave jde o režim, kdy mobil nahrává video rychlostí 120 snímků za sekundu (dále jen fps) a pak ho dokáže zobrazit ve 30 fps, tedy čtvrtinovou rychlostí. Bohužel má takové video rozlišení pouhých 320×240 bodů, ale což, lepší než drátem do oka.

Samsung Wave - režim záznamu pomalý pohyb
Samsung Wave - režim záznamu pomalý pohyb

Právě rychlost záznamu 120 fps je přímo ideální pro pozorování toho, jak funguje takové stereoskopické 3D zobrazení s pomocí aktivních brýlí. Za normálních okolností totiž nezávislý pozorovatel (tedy takový, který nemá brýle), uvidí na monitoru toto:

Nezávislý pohled na stereoskopické 3D zobrazení bez brýlí
Nezávislý pohled na stereoskopické 3D zobrazení bez brýlí

Takovýto obrázek uvidí i většina zařízení určených pro záznam obrazu, zejména pak při nedostatečném osvětlení. Vidíte zkrátka obrazy pro obě oči prolnuté přes sebe, přestože nic takového ve skutečnosti v žádném okamžiku monitor nezobrazuje. Abychom viděli, co monitor ve skutečnosti zobrazuje, musíme použít zařízení schopné rychlejšího záznamu, v tomto případě, jak již bylo řečeno, mobil schopný točit 120 fps. Pak dva sousedící snímky takového videa ukazují toto:

Stereo bez brýlí - obraz pro levé a pravé oko
Stereo bez brýlí - obraz pro levé a pravé oko

Ačkoli to na první pohled vypadá, že jsou oba obrázky stejné, ve skutečnosti se dost liší. Ten rozdíl je nejlépe vidět, pokud si mezi oběma obrázky budete přepínat. Udělali jsme to za vás následující animací:

Stereo bez brýlí - obraz pro pravé a levé oko - animace
Stereo bez brýlí - obraz pro pravé a levé oko - animace

Jedná se v podstatě o ukázku toho, co se na monitoru ve skutečnosti děje. Zatímco naše animace trvá dvě sekundy (sekundu na každý snímek, pak se to samozřejmě opakuje), v reálu by tyto dva snímky zabraly přesně šedesátinu sekundy (1/120 sekundy na každý snímek).

Pokud si uživatel nasadí příslušné 3D brýle, budou ze mu zornice střídavě zatmívat a odkrývat podle toho, který obraz má zrovna vidět. Na 2D obrázku jsme to samozřejmě opět schopni znázornit pouze dvěma různými obrázky, tedy asi takto:

Stereo přes brýle - obraz pro levé a pravé oko
Stereo přes brýle - obraz pro levé a pravé oko

A opět názorná animace:

Stereo s brýlemi - obraz pro pravé a levé oko - animace
Stereo s brýlemi - obraz pro pravé a levé oko - animace

Z toho je asi zcela zřejmé, jak to vlastně funguje. Do každého oka je potřeba poslat ten správný obraz, což v tomto případě bez brýlí nejde. Brýle musí být samozřejmě sesynchronizovány tak, aby se jejich zornice přepínaly přesně podle toho, jak zobrazuje monitor obraz pro levé a pravé oko.

Je tu ještě jedna drobnost, která se týká samotných grafických karet. Je skutečně nezbytně nutné mít tak výkonnou grafickou kartu, aby byla za každých okolností schopna vykreslit 120 snímků za sekundu? Budete se možná divit, ale nikoli. Posílání 120 snímků za sekundu do monitoru nijak nesouvisí s tím, jak rychle dokáže grafika renderovat 3D obraz. Stereoskopické 3D si tak můžete užít i na slabších grafikách, které nejsou schopné utáhnout některé hry ani ve 30 fps. Zrovna situace, kterou jsme zaznamenali my, nám po detailním prozkoumání videa ukázala, že grafika tuto scénu renderovala nikoli v 60 fps, ale dokonce jen 30 fps. Pozná se to podle toho, kolik za sebou následujících snímků pro každé oko je stejných. A my jsme zjistili, že každé dva po sobě jdoucí snímky pro každé oko se neliší, což dává právě reálných 30 fps renderovacího výkonu. To ale jen tak na okraj.

Pokud chcete, na celou anabázi se můžete podívat na následujícím videu, kterýmžto tento článek uzavíráme. Doufáme, že byl pro vás alespoň trochu přínosný ;-).

Tagy: 

WIFT "WIFT"

Bývalý dlouholetý redaktor internetového magazínu CDR-Server / Deep in IT, který se věnoval psaní článků o IT a souvisejících věcech téměř od založení CD-R serveru. Od roku 2014 už psaní článků fakticky pověsil na hřebík.

více článků, blogů a informací o autorovi

Diskuse ke článku Pohled do zákulisí stereoskopického 3D LCD

Úterý, 25 Září 2012 - 09:52 | WIFT | V podstatě zhruba takto: http://diit.cz/clanek/...
Pondělí, 24 Září 2012 - 12:22 | aa bb | No vyuzitie je v medicine - hlavne pozeranie 3d...
Pondělí, 24 Září 2012 - 12:16 | aa bb | Docela by ma zaujimalo ako funguje pasivne 3d ale...
Pondělí, 24 Září 2012 - 03:10 | Antonín Lejsek | A bohužel u LED je to ještě mnohem horší, PWM...
Neděle, 23 Září 2012 - 14:39 | sumix | Ledky samy o sobě frekvenci nemají, ale v tomhle...
Neděle, 23 Září 2012 - 10:49 | Richmond | Ano, možná mám i tu samou LG protože to jejich...
Neděle, 23 Září 2012 - 01:19 | Archvile | Pekné aj keď viacej by ma zaujímalo ako pracuje...
Neděle, 23 Září 2012 - 01:03 | Damel | To snižování jasu na pětinu má svá negativa. Ono...
Sobota, 22 Září 2012 - 21:31 | WIFT | No to je ten na konci řetězce, tedy za brejlema...
Sobota, 22 Září 2012 - 21:28 | WIFT | LG má 3D TV na pasivní brejle, kde liché řádky...

Zobrazit diskusi