Что означает 3д: модели обои фильмы комиксы игры порно принтер видео стены анимэ панели мультики программы (моделирование рисунки очки печать эффект дизайн текстуры)

Интересно что же это все-таки такое превсловутое 3D на компьютере в телефизорах фильмах кинотеатрах на принтере в очках играх и уже даже в порно так далее. Давайте разберемся с этим, как это делать рисвоать печатать, какие технологии и программы нужны, чтобы пользоваться 3д.

Мы смотрим на мир двумя глазами. Поскольку глаза находятся не в одном месте, а немного разнесены друг от друга, каждый из них получает немного отличающуюся перспективу на объект. Обычно две картинки совмещаются мозгом в одну, но если вы закроете один глаз, то получите как раз ту картинку, которую воспринимает другой глаз. Обратите внимание, насколько различаются перспективы близко расположенных объектов для каждого глаза.

Кинотехногия 3D - технология формирования псевдообъемного изображения для усиления эффекта присутствия на месте событий, разворачивающихся на экране. Для съемки используется специальная 3D-видеокамера с двумя объективами, расположенными друг относительно друга на расстоянии человеческих глаз или чуть шире. Соответственно, когда такая камера фиксирует реальность, каждый ее объектив смотрит на мир под своим углом. После монтажа и обработки «двуглазый» сигнал готов к воспроизведению.

Но экран-то у нас один! И вот тут в дело вступают 3D-очки. Стереоскопическое 3D-видео содержит синхронизированные по времени два канала видео (по одному для каждого глаза). Чтобы смотреть 3D-видео, требуется технология отображения и 3D-очки, которые будут гарантировать, что левый глаз будет получать видео для левого глаза, а правый - для правого.

3D-очки: одна линза у которых синяя, а вторая - красная. Эти очки обеспечивают анаглифический способ просмотра 3D-картинки. Анаглифические изображения создаются с помощью цветовых фильтров, которые удаляют часть видимого спектра из картинки, предназначенной для каждого глаза. При просмотре такой картинки через цветовые фильтры в 3D-очках, каждый глаз получает только ту часть цветового спектра, которая не отфильтровывается линзой. А человеческий мозг «сводит» все вместе в трехмерное изображение.

Поскольку в кино происходит постоянное движение - «сдвоенные» картинки движутся, и создается эффект трехмерного передвижения объектов в пространстве.

И мы видим, как рука героя протягивается прямо к нам, приближается и уже можно разглядеть каждую морщинку на коже... Это незабываемые впечатления, и ощутить их можно только в 3D-кино.

Основные виды 3D технолгий

Все мы видим окружающий мир в трех измерениях, однако традиционное телевидение до недавних пор было лишь двухмерным. И вот настало время, когда производители телевизионной техники принялись активно развивать и внедрять 3D в нашу жизнь. Практически в 100% моделей современных Smart TV есть возможность смотреть 3D.

3d кино девушка кинотеатр

Надо сказать, что попытки создать трехмерное TV предпринимались и раньше, однако все они имели массу недостатков и не удовлетворяли запросам пользователей. Сегодня трехмерное телевидение получило второе рождение - несколько крупных компаний взялись за совершенствование самых, на их взгляд, удачных технологий.

Основных направлений, в которых ведутся разработки, несколько. Их можно условно разделить на две группы:

активное 3D;
пассивное 3D.

Как правило, эти технологии предусматривают использование при просмотре TV специальных очков, которые с помощью разных способов фильтрации показывают каждому глазу свою картинку. Мозг человека соединяет увиденное в одно целое и воспринимает его как объемное изображение.

Методика опирается на природные особенности человеческого зрения: наши глаза видят один и тот же объект с разных позиций - с некоторым смещением, поскольку зрачки находятся на расстоянии друг от друга (примерно 65 мм). Принцип "бинокулярности" зрения реализован и здесь: без специальных очков 3D-изображение на экране будет двоиться.

Наряду с "очковыми" существуют и "безочковые" технологии 3D TV, и у них есть как свои плюсы, так и минусы.
Активное и пассивное 3D TV: что лучше?

Выбирая новый телевизор, желательно обращать внимание на один пункт в описании его характеристик: какое 3D в нем используется - активное или пассивное. Важно понимать, что это разные технологии, которые по-разному воспринимаются людьми. Сказать, какая из них лучше, какая хуже - однозначно нельзя. Все зависит от субъективного восприятия.

Попробуем разобраться, чем отличается активное 3D от пассивного, а также в чем преимущества и недостатки того и другого.
Активное 3D (затворная)

Активным называется способ поочередного показа изображения каждому глазу с использованием "затворной" технологии в специальных очках. Линзы таких очков в каждый момент времени прозрачны только для одного глаза, а для второго - закрыты. Смена открытия-закрытия линз происходит с колоссальной скоростью, поэтому заметить ее невозможно.

За создание объемного изображения здесь полностью отвечают очки, а телевизор просто обновляет картинку на экране с определенной, достаточно высокой частотой - не менее 120 Гц. Переключение прозрачности и непрозрачности линз происходит синхронно со сменой картинки.

В очки встроена система управления затворным механизмом, источник питания для нее (миниатюрная батарейка) и инфракрасный излучатель для синхронизации с TV (в некоторых старых моделях может быть кабель).

Преимущества заключаются в следующем:

смотреть на экран можно в любом положении и под любым углом - качество картинки от этого не меняется;
высокая частота переключения затворного механизма не создает зрительного дискомфорта у большинства людей;
минимальное влияние на цветопередачу практически не искажает изображение на экране.

А теперь взглянем на недостатки:

активные 3D-очки стоят весьма недешево (70$ и выше), поэтому их приходится беречь с особой тщательностью;
в комплекте с телевизором поставляется только 1 или 2 пары 3D-очков, поэтому посмотреть фильм большой семьей или вместе с гостями не удастся;
замечено, что на некоторых моделях TV изображение через очки выглядит намного темнее, чем без них;
некоторые люди отмечают головную боль при длительном просмотре фильма в 3D-очках, поскольку мерцание все-таки ощущается.

Поляризационное (пассивное) 3D

При этой технологии изображение на экране делится на две части, и одна накладывается другую (чётные строки пикселей для одного глаза, нечётные - для второго). Половина изображения подается зрителю в одном ракурсе, а вторая половина - в другом. Оба ракурса воспроизводятся одновременно. Поляризационные очки имеют две различные линзы, каждая из которых пропускает только одну часть картинки. В результате каждый глаз видит различные изображения, вернее - одно и то же, но с разным смещением.

Простой пример пассивной технологии 3D - белые и серые строки видны для разных глаз.

Поляризационные очки имеют простую конструкцию, в них нет активных движущихся частей, поэтому технология и названа пассивной. За трехмерное восприятие здесь, по большей части, отвечает телевизор. Есть два типа поляризационного TV: с круговой (более продвинутой) и линейной поляризацией. Чаще встречается линейная.

Схематичное представление круговой поляризационной технологии.

При просмотре 3D-видео через очки с круговой поляризацией можно поворачивать и наклонять голову, в то время как в очках линейного типа придется держать ее постоянно прямо, поскольку иначе четкость изображения теряется.

Пассивные 3D очки на примере линейки моделей от LG.


Достоинства пассивного 3D:

поляризационные очки стоят всего около 10$, в комплекте с телевизором поставляется 4 - 5 пар, да и купить несколько запасных не так обременительно;
они не требуют зарядки, просты и долговечны;
нет эффекта затемнения экрана, как в активных очках с затвором, нет "давления" на глаза, поскольку отсутствует мелькание.

Недостатки:

снижение качества картинки и потеря ее цвета и яркости, поскольку каждый глаз видит лишь половину: при общем разрешении экрана в 1920×1080, реально будет только 1920×540;
необходимость держать голову строго в одном положении;
при больших горизонтальных углах относительно телевиора - 3D эффект пропарает (то есть если ваши глаза будут слишком высоко или наоборот низко).

Что выбрать?

Анаглифическая (пассивная) технология

Одна из устаревших технологий, которая знакома большинству людей по 3D-фильмам в кинотеатрах. Для телевидения в настоящее время практически не применяется. Суть метода заключается в наложении друг на друга двух картинок: одну в оттенках красного цвета, другую - синего. Для просмотра изображения необходимы очки с цветными стеклами, где левое - красное, а правое - голубое или зеленое. Цветные фильтры пропускают картинку строго своего оттенка и задерживают другую. Соответственно, каждый глаз видит отдельное изображение.

Преимущество технологии заключается в дешевизне очков (их можно сделать хоть из картона и цветной пленки), а недостаток - в невысоком качестве изображения и сильном искажении цветов.
"Безочковое" 3D (пассивная технология)

Разновидность современного трехмерного TV, для просмотра которого не нужны очки. Здесь может быть использован лентикулярный или параллаксный принцип создания стереоизображения.

Лентикулярная технология заключается в покрытии экрана слоем, состоящим из множества параллельных полуцилиндрических линз. Картинка делится на полосы, каждая из которых равна половине ширины линзы. Таким образом, под каждой линзой оказываются по две полосы изображения для правого и левого глаза. За счет того, что линза при взгляде на нее различным образом преломляет свет, каждый глаз видит только то, что положено ему.

Суть технологии параллаксного барьера заключается в установке перед экраном перегородки с отверстиями, сделанными особым образом. Глядя в эти отверстия, человек одним глазом видит одни пиксели, а другим - другие. И получается, что каждый глаз воспринимает отдельную картинку.

Недостатки "безочковых" технологий заключаются в сильном ограничении угла обзора. Смотреть телевизор можно только сидя прямо перед ним. Стоит сместиться чуть в сторону - и изображение исказится. А преимущество, пожалуй, всего одно - отсутствие очков.
Бонусные видео

Активное 3D сегодня предлагают производители Samsung, Sharp, Sony и Panasonic. Пассивное 3D (поляризационное) - LG, Philips и Toshiba. Впрочем, две последних марки имеют линейки моделей и с активным 3D. На этом основании можно сделать предположительный вывод, что технология трехмерног изображения всё еще развиваются и нельзя выделить или назвать перспективной ту или иную. Возможно, в ближайшем будущем нас ждет удешевление, совершенствование и, вероятнее всего, нынешние недостатки тоже будут устранены.

Что такое 3D?

Под 3D-кинематографией понимается воспроизведение фильма в трехмерном режиме — при задействовании стереокинематографических систем. Данные устройства формируют у зрителя иллюзию погружения в атмосферу фильма. Функционирует стереокинематограф на основе визуального эффекта параллакса, а также с учетом того, что зрение человека устроено по бинокулярному принципу (когда правый и левый глаз могут видеть разные картинки, которые затем объединяются ответственными участками мозга в одну).

Современные 3D-киноленты, как правило, создаются при использовании двух кинокамер, осуществляющих съемку с разными настройками, либо пары объективов, способных распределять кадры на две кинопленки. Впоследствии два разных типа кадров воспроизводятся перед глазами зрителя таким образом, чтобы зрительная зона коры мозга объединила их в последовательность трехмерных изображений. Есть также цифровые технологии создания 3D-кино.

Просмотр современных 3D-фильмов обычно требует использования специальных очков. Они бывают двух основных типов — активные и пассивные. Применение конкретного типа очков, в свою очередь, зависит от технологии создания 3D-кино, которая используется киностудией.

Что такое 4D и 5D?

Под терминами 4D и 5D понимается то же 3D-кино, воспроизведение которого сопровождается различными эффектами, адаптированными под те или иные сцены фильма. Это может быть стереозвук в непосредственной близости от человека, капли воды, имитирующие дождь, вибрация, вращение или перемещение кресел для зрителей. Часто 4D- и 5D-кино рассматриваются как разновидность аттракциона.


Таким образом, 4D и 5D — это, скорее, маркетинговые термины. Они не обозначают некую технологию воспроизведения фильмов на экране, которая на уровень выше 3D-кино. Конечно, в современных кинотеатрах, позиционирующих себя как развлекательные центры, показывающие 4D- и 5D-фильмы, как правило, установлены самые современные и высокотехнологичные стереокинематографические системы. Поэтому зрителю, имевшему опыт просмотра 3D-кино на устаревшем оборудовании и посетившему впоследствии 4D- или 5D-кинотеатр, может показаться, что 4D- и 5D-технологии ощутимо превосходят 3D.

Но это будет ошибочное восприятие их сущности. В следующий раз человек сходит в кинотеатр с еще более технологичным стереокинематографом, но без 4D- и 5D-эффектов (то есть 3D) и, вполне вероятно, тут же поймет, что качество картинки принципиально не предопределяется тем, в каком формате воспроизводится фильм — 3D, 4D или 5D. Важно то, насколько технологична конкретная стереокинематографическая система, что выводит картинку на экран.

В 4D- и 5D-кинотеатрах в режиме задействования всех эффектов иногда воспроизводятся только короткометражные фильмы — длительностью порядка 10-15 минут, поскольку многие зрители устают от воздействия эффектов, которые сопровождают показ. 4D- и 5D-технологии используются не столько в классических кинотеатрах, сколько в тех развлекательных центрах, которые позиционируют себя как аттракционы. В этом случае стереокинематографические системы устанавливаются не в залах, а в отдельных комнатах, рассчитанных на посещение небольшим количеством людей. Они могут быть адаптированы к воспроизведению фильма с весьма мощными эффектами. К примеру, способными вызвать ощущения, подобные тем, что получает человек, катающийся на карусели.

Сравнение

Основное отличие 3D от 4D и 5D в том, что первая технология предполагает воспроизведение фильмов главным образом без особых спецэффектов. А вот 4D- и 5D-кино подразумевают их наличие.

Следует отметить, что конкретно под 4D-кинотеатрами часто понимаются те развлекательные заведения, в которых фильмы воспроизводятся с различными эффектами — дополнительным звуком, каплями воды, движением воздуха при условии неподвижности кресел. Под 5D-кино, в свою очередь, могут пониматься кинотеатры, в которых есть инфраструктура для обеспечения вращения, перемещения или вибрации кресел.

Также отметим, что в ряде случаев довольно сложно провести границу между 3D-, 4D- и 5D-кино. Если в одном кинотеатре, к примеру, сопровождение показа дополнительным шумом или запахами считается воспроизведением 4D- или 5D-фильма, то в другом соответствующая кинокартина может классифицироваться все же как 3D-кино (как вариант — «3D со спецэффектами»). Подобные расхождения бывают вызваны относительно малым количеством используемых эффектов или же слишком высокой их распространенностью — типичной для большинства 3D-кинотеатров.

Определив, в чем разница между 3D, 4D и 5D, зафиксируем выводы

3D 4D и 5D
Что между ними общего?
4D и 5D — это 3D-кино, дополненное различными спецэффектами
Четкую границу между современным 3D и 4D- или 5D-кино с минимальными или очень распространенными спецэффектами иногда провести сложно

В чем разница между ними?
Предполагает воспроизведение фильмов в трехмерном формате только со звуком и минимальным количеством эффектов Предполагают трехмерное воспроизведение фильмов, сопровождающееся множеством различных эффектов (в 4D — как правило, без движения кресел, в 5D — с их движением)
В чистом виде (без 4D- и 5D-эффектов) рассчитано на воспроизведение полнометражных фильмов в обычных кинозалах При большом количестве эффектов, как правило, используются для воспроизведения короткометражных фильмов, часто — не в кинозалах, а в специальных комнатах, рассчитанных на посещение нескольких человек.

Человек с двумя глазами может примерно оценить расстояние до удаленного предмета и может сказать, какие вещи находятся ближе, а какие дальше. Это обусловлено восприятием мозгом нашего взгляда. Условные лучи, проведенные из глаз до объекта, пересекаются. Мозг сопоставляет углы, под которыми направлены лучи, и делает вывод об удаленности объекта. В результате вот эти картинки - просто попытка обмануть мозг. Как это делается?

Здесь используется одно свойство зрения. Каким образом глаза находят точку, где указанные лучи пересекаются? Ответ простой - каждый глаз формирует свою собственную картинку. Картинки похожи друг на друга, но различия в них присутствуют. Теперь представьте, что одному глазу картинку мешает составить какое-либо препятствие. При этом мозг пытается совместить фрагменты изображения. Но ему приходится менять углы лучей, чтобы фрагменты совпали. На 3D картинке в качестве таких фрагментов выступают цвета пикселей. Так вот и организуется обман нашего мозга.

Стерео картинки можно подвергать изменениям, но 3D изображение при этом остается практически без изменений. Стерео изображение можно посмотреть на дисплее монитора и на бумаге, распечатав их на принтере. От этого изображение не изменится. Однако есть один момент. Изображение 3D не изменяется при смене цветной палитры на черно-белую, но не наоборот. То есть стерео изображение Вы вполне сможете посмотреть, даже картинку посредством черно-белого пpинтеpа. Также стоит отметить, что стерео картинки не меняют своих качеств при изменении масштаба. То есть изображение останется неизменным пpи изменении ширины и высоты каpтинки в определенное количество pаз. Даже после масштабирования Вы сможете рассмотреть стеpео эффекты, конечно, уменьшенные или увеличенные.

Во многих моделях телевизоров с функцией 3D можно встретить в описании, регулировка глубины 3D изображения. Что это такое.

Для создания эффекта 3D изображения показываются два изображения одно для левого глаза второе для правого глаза, эти два изображения сдвинуты относительно друг друга, но при просмотре поскольку левый и правый глаз видят разные изображения то мозг человека воспринимает эти два различных изображения как одно объёмное.

Этот эффект каждый может наблюдать, если смотреть на предмет и поочерёдно закрывать глаза вы увидите что предмет сдвигается влево, вправо. Это возникает из-за того что мы видим предмет под разными углами обзора, но мозг человека устроен так что он объединяет эти два различных изображения в одно объёмное.

Так и в 3D видя схожие плоские изображения под разными углами мозг делает объёмное изображение.

При создании 3D нужно сместить изображение одно относительно другого для разноса объектов по глубине, да конечно нельзя сильно разносить изображение относительно друг друга, если их сильно сместить то получиться что мозг перестанет воспринимать их как одно целое, а будет воспринимать как разные изображения.

Регулируя в телевизоре глубину 3D мы просто программно задаём на сколько сдвинуть изображения относительно друг друга.

Благодаря эффекту параллакса- изменению видимого положения объекта относительно удалённого фона в зависимости от положения наблюдателя. Телезритель будет видеть различные объекты более как бы удалёнными друг от друга в глубину.

А вот где телезритель увидит предмет или очень близко от себя или далеко зависит от того где пересекутся направления глаз на предмете перед экраном на самом экране или за экраном.

Если надо чтобы предмет был как можно ближе к зрителю тогда стереоскопические изображения этого предмета должны располагаться как можно дальше и изображение для левого глаза надо сместить вправо и получается отрицательный параллакс.

А если нужно что бы предмет был в глубине телевизора то стереоскопические изображения располагаются ближе друг к другу и изображение для левого глаза сдвигается влево, в этом случае возникает положительный параллакс.
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:

В домашних кинотеатрах реализуется система объемного 3D звука за счет кругового расположения динамиков;
Также иногда говорят о 3D-книгах (так называемых, «раскладушках» для детей);
3D-маникюр (когда на ногте создается объемный узор);
3D-принтеры – устройства, способные печатать из пластика объемные фигуры по компьютерной модели и т. д.

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».

Полезная информация:

Обратите внимание на программу Cinema 4D. программное обеспечение от разработчика коммерческого ПО Maxon, предназначенное для создания и обработки объектов трехмерной графики.

Фильмы

Раньше увидеть так называемые стереофильмы или фильмы с объемным изображением можно было только в кинотеатрах, 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 домашнем телевидением, 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 поляризационных очков, 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 оборудован особым фильтром, 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 3DАктивное 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
Высокая нагрузка на глаза 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 расстоянии – минимальное 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 обновления экрана.

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.

Графика

Объемная графика в играх имеет несколько иное значение. Здесь имеется в виду возможность передвижения в более или менее реалистичной локации.

Существенным отличием является, например, возможность осматривать здания, сооружения и предметы с разных сторон постепенно, тогда как в играх с двухмерной графикой при повороте, например, за здание, одна картинка резко сменялась другой.

Здесь речь не идет об эффекте присутствия – речь только о красивой картинке, создающей ощущения реалистичной игры. Так как это просто картинка, никаких очков здесь не требуется, так как технически такие игры реализуются иначе. Картинка строится на основании объемных компьютерных моделей всех объектов, которые есть в игре, а также локаций.

При этом,при «движении» игрока по локации, картинки динамично сменяют одна другую, создавая соответствующий эффект.

Важное значение здесь имеет высокая частота обновления экрана – если она будет низкая, картинка будет зависать, изображение «прыгать» и т. п.

По сравнению с традиционными двухмерными играми, трехмерные оказывают достаточно большую нагрузку на аппаратные ресурсы оборудования.

Кроме того, при игре в режиме онлайн очень важна высокая скорость интернета и высокое качество соединения.

Трехмерное изображение в играх гораздо более распространено, чем в фильмах, что связано с тем, что такая технология начала широко внедряться гораздо раньше.

По сути, именно с ее появлением и появилось само понятие трехмерной графики.

Кроме того, такая технология не только проще в технической реализации, но и дешевле, так как не требует дополнительного оборудования.

Массовое распространение трёхмерного кино

Начиная с 80-х годов прошлого века, внедрение на кинорынок формата IMAX и цифровых методов обработки изображения, значительно способствовали тому, чтобы кинотворцы обратили своё внимание на возможность съёмок 3D-видео.

В чём же заключается стереокинематографический метод съёмки и последующего показа видеоизображения?

Методик, при помощи которых создаются стереофильмы, существует много, но в основе каждой из них заложена видеосъёмка так называемой стереопары. Суть её заключается в том, чтобы снимать одновременно двумя объективами на две разные плёнки или на одну, специальную.

3D кино

Ранее, до изобретения цветного кино, наибольшую популярность имела анаглифическая видеосистема, однако позже её значительно потеснила технология поляризации.
Анаглиф (3d) метод воспроизведения

Метод анаглифа предполагает кодировать цвет видеоизображения. Для этого используются очки особого рода, в которых левая сторона фильтрует красный спектр, а правая – синий. Таким образом, каждый глаз зрителя может видеть лишь часть изображения. Эта метода является одной из первых, и применима только к чёрно-белому видео.
Поляризационный (3d) метод воспроизведения

Упомянутые выше поляризационные системы не фильтровали цветовой спектр через очки, а накладывали два изображения одно на другое посредством использования особых фильтров для кинопроекторов и специального посеребрённого киноэкрана.

Недостатком поляризационного метода являются очки, в которых фильтры располагались под углом 90º друг к другу, при этом зритель не должен был вертеть головой, иначе стереоэффект разрушался.
Новые технологии и современные способы показа

Появление новой технологии известной как «Dolby 3D», в общих чертах схожей с методом анаглифа, стало значительным шагом на пути развития стереокинематографа.

Dolby 3D

Очки, применяемые согласно данной технологии, по-особенному фильтруют длину волны цветового спектра для каждого глаза.

Все эти качества присутствуют и в популярных 4dx кинотеатрах (что это такое?), только добавляют ещё внешние воздействия на человека — ветер, вибрацию, свет и.т.п. Чтобы создать иллюзию полного присутствия и погружения в кинофильм.
Использование технологии Dolby 3D не требует посеребрённый экран.

Изобретение компании Dolby Laboratories, послужило мощнейшим рывком в развитие 3D кинемотографа, сейчас вы практически в любом крупном городе сможете увидеть кинотеатры показывающие фильмы на основе технологии iMAX и RealD.

Но это не конец, человечество всегда показывало чудеса изобретательности и смекалки, и кто его знает, может через 10-20 лет мы сможем увидеть по-настоящему реалистичные фильмы.
Какое будет будущее у трёхмерного изображения?

Как становится видно, все названные технологии, требовали применения специальных стереочков, что создавало некоторые неудобства для зрителя и кинопрокатчиков. Поэтому продолжается активный поиски системы, которая бы позволяла демонстрировать на экране полноценное голографическое изображение, видимое без использования спецсредств.

Одной из таких технологий стал растровый метод. Заключается он в следующем: изображение проецируется на специальный растровый экран, который разбивает его на узенькие вертикальные полоски таким образом, что каждый глаз зрителя может видеть только определённые полоски. Зритель же, если усадить его на некоторое удаление от экрана, будет видеть цельную полутоновую картинку.

Но, у неё есть недостатки:

Фиксированное положение кинозрителя, поскольку объёмное изображение будет видно лишь с определённых позиций;
Второй недостаток заключается в двойном снижении разрешения по горизонтали.

Проблемы 3D фильмов

Одновременно с попыткой избавиться от стерео-очков, стереокинематограф работает и над устранением некоторых «побочных явлений», которые всё ещё наблюдаются при просмотре 3D-видео.

Самым распространённым из них стала так называемая киберболезнь. Проявляется она в том, что человека, после просмотра 3D видео, как бы «укачивает» — у него наблюдаются тошнота, дезориентированность в пространстве, болезненное напряжение глаз, иногда рвота.

Вторая проблема, с которой борется стереокинематограф, относится к резкому снижению способности человека различать объёмное и плоское изображение после частого просмотра 3D-видео. Кроме того, некоторые люди просто нечувствительны к стереоэффектам.

3D-моделирование — это по сути создание трехмерных компьютерных изображений и графики.

Для создания 3D-моделей используют такие программы, как The Brush, Autodesk Maya и 3ds Max и другие. Если же модели должны еще и двигаться, то их создателю также может понадобиться умение писать код.

Основной процесс моделирования представляет собой соединение наборов точек с линиями и полигональными фигурами для создания каркасных моделей.

3D-моделирование — занятие для вас?


Изучение 3D программ — занятие не из легких, поэтому прежде чем к нему приступить, решите для себя, действительно ли вы хотите и можете заниматься 3D-моделированием.

Одна из наиболее существенных черт, присущих профессионалам 3D-графики, — это креативность.

Подобно рисованию и анимации, сфера 3D-моделирования требует богатого воображения и нестандартного мышления для создания необычных персонажей и миров, которые будут выделяться среди остальных.

Работа 3D-моделиста также требует пристального внимания к деталям, терпеливости и усидчивости, т.к. каждая модель долго и тщательно прорабатывается, «полируется» и доводится до совершенства.

Как я уже написал выше, 3D-программы нельзя отнести к легким для изучения, к тому же обучение 3D-моделированию может оказаться для вас особенно трудным, если вы не дружите с компьютером и операционной системой и не умеете оперативно выполнять любые задачи.

3D-моделирование более всего подойдет тем, кто любит работать в команде. Работая в большой игровой студии, вам обязательно придется тесно сотрудничать с художниками, аниматорами и другими участниками проектов.

Поскольку индустрия видеоигр весьма требовательна и бескомпромиссна, вероятно, работа в ней не подойдет людям, которые не могут существовать в жестких временных рамках и проводить много времени на рабочем месте.

Как изучать 3D-моделирование?


Конечно, наиболее прямая дорога в индустрию видеоигр лежит через получения профильного образования в колледже или институте. Тем не менее, многие специалисты, работающие в этой сфере, обучались 3D моделированию самостоятельно или прошли краткосрочные курсы.

В серьезном учебном заведении или на курсах вам передадут не только основополагающие принципы 3D-моделирования, но и ясное представление о том, что для того чтобы преуспеть в этой профессии, вам необходимо выгодно выделяться из общей массы коллег.

При выборе курса также важно поинтересоваться, какие работы выпускник будет иметь в портфолио на выходе. Желательно чтобы непосредственно после окончания учебы их можно было показать потенциальным работодателям.


Карьера и области применения 3D-моделирования


Сегодня 3D-моделирование находит множество областей применения.

Медицинская промышленность использует подробные 3D-модели органов, в том числе снимки срезов из компьютерной томографии или МРТ-сканирования.

Архитекторы и инженеры также используют 3D-программы для демонстрации проектов зданий, ландшафтов, устройств, конструкций, транспортных средств и т. д.

Даже ученые начали использовать трехмерные геологические модели. Сейсмологи, например, используют их для прогнозирования событий внутри земной коры из-за смещения пластин, эрозии и т. д.

Несомненно, большинство людей проявляют сегодня интерес к 3D-моделированию благодаря двум крупнейшим индустриям развлечений.

Первой является кино и видео, в которых используются созданные на компьютере персонажи, объекты и пространства. Это могут быть как анимационные, так и обычные фильмы.

Другая отрасль — видеоигры. В большинстве современных игр используются 3D-модели и пространства для создания виртуальных миров, погружаясь в которые игроки не только играют, но и изучают ту или иную сферу деятельности.

Как устанавливать 3d-модели

Чем дольше вы играете в какую-либо компьютерную игру, тем чаще у вас появляется мысль, что надо что-то менять. То ли настроение меняется, то ли сама игра надоедает, но мысль обновить хотя бы модель игрока становится все более привлекательной.

Вам понадобится

Программы установки 3-d моделей: 3D Studio Max, Milkshape 3D.

Инструкция
1
В этом случае особым помощником становятся программы по созданию 3d-моделей, в которых вы можете либо самостоятельно придумать персонажа, либо воспользоваться чужим проектом. Если у вас есть навыки работы в программе 3D Studio Max, создайте собственную 3d-модель. Запустите программу и начертите сетку будущей модели. Затем наложите яркие текстуры, которые впоследствии позволят вам быстрее заметить модель игрока, после чего сохраните проект созданного игрока.
2
Вы можете также скачать проект 3d-модели из интернета, зайдя в соответствующий раздел на сайте своей игры. В любом случае, когда вы создадите персонажа или скачаете архив персонажей и затем распакуете его, вам потребуется установить их в игру. Для этого запустите программу, например Milkshape 3D, адаптирующую 3d-модели к компьютерным играм. Экспортируйте в данную программу новую модель и сохраните, задав расширение «mdl».
3
Откройте папку на вашем компьютере, где содержатся все файлы, необходимые для игры, и найдите раздел Models, в котором расположены все используемые модели персонажей и оружия. Нажмите один раз на модель для замены, скопируйте ее и вставьте в другую папку, чтобы в случае некорректной работы нового персонажа вы смогли вернуть прежнего игрока. Переименуйте скопированный файл, после чего скопируйте в папку Models обновленную 3d-модель.
4
Запустите вашу игру по окончании копирования. Затем найдите сервер, который тестирует работоспособность 3d-моделей, и проверьте новый персонаж на корректность функционирования. Если вы создали некачественную модель или скачали плохо разработанный персонаж, на месте вашего героя вы увидите табличку "Error", либо вообще не найдете своего персонажа. В этом случае верните в папку Models исходные модели и вновь запустите компьютерную игру.

Традиционное изображение на экране телевизора или компьютера является двухмерным, плоским. Человеческое восприятие, конечно, в какой-то мере само дополняет такую искусственную реальность, но в целом плоское изображение не позволяет полностью насладиться картинкой. Выход из этой ситуации был найден, когда появились 3D-технологии.
Трехмерное изображение радуги
3D-технологии: путешествие в трехмерный мир
3D-технологии – общее название для разных видов объемного изображения. В переводе с английского сочетание ”3 dimensional” означает буквально «трехмерный». К 3D относят трехмерное изображение, трехмерную графику, а также совокупность аппаратных и программных инструментов и методов, дающих возможность создавать объемные объекты.

Основное применение такие технологии нашли в создании изображений на экране или плоском листе. 3D-технологии используются в телевидении, кинематографе, архитектуре, в компьютерных играх. Последним достижением в сфере трехмерных технологий стало изобретение объемной печати.

На специальных 3D-принтерах уже сегодня можно печатать простые физические объекты, имеющие длину, ширину и высоту.

Говоря о формате 3D, чаще всего подразумевают кинематограф. Такая система позволяет сконструировать иллюзию объемного изображения, выводимого на большой экран. Использование трехмерных технологий в кино базируется на бинокулярном зрении, характерном для человека. Все мельчайшие детали, которые пассивно улавливает зрительный анализатор, сетчатка глаза обрабатывает по отдельности. И только потом мозг соединяет отдельные элементы картинки в целостный трехмерный образ.

Особенности технологий 3D
3D-графика предполагает взаимодействие с воображаемым пространством, имеющим три измерения. Но отображается этот объемный мир на плоской поверхности, имеющей всего два измерения. В ряде случаев изображенные на плоскости объект или картинка воспринимаются как объемные без всяких дополнительных приспособлений.

Нередко для восприятия трехмерной реальности применяют виртуальные шлемы или специальные очки со стереоскопическим эффектом.

Объемное изображение в двухмерном пространстве включает в себя конструирование проекции трехмерной модели на плоский лист или экран. Здесь чаще всего не обойтись без использования специальных компьютерных программ. Представляемый в трехмерном виде объект при этом обычно является точной копией предмета из материального мира. Но он может быть и каким-либо абстрактным образом, выполненным, к примеру, из геометрических фигур.

Создание 3D-объекта начинается с построения модели при помощи математических методов обработки данных. Затем следует визуализация математической модели, после чего она принимает вид проекции, в которой отражается выбранная для моделирования сцена или физический объект. Результат визуализации при помощи технических средств выводят на оконечное устройство, например, на экран телевизора или дисплей персонального компьютера.

Где используют трехмерное моделирование

Мы часто слышим это сочетание – 3D. Оно является сокращением английского 3-dimensional, что дословно переводится как «три размера». К этой фразе прибавляют дополнительные слова: звук, изображение, шутер, шоу, принтер и так далее – вариантов масса. Но остается основной смысл: при употреблении этого метода происходит переход из схематического, однолинейного пространства в более реалистичное. Эта способность «одухотворять» неживое ставится в основу многих начинаний. Но визуализация нашла свое начало и получила наибольшую востребованность именно в конструировании объемного образа.
Где используют трехмерное моделирование


Оно широко применяется в следующих отраслях:

индустрия развлечений;
медицина;
промышленность.

Расскажем о каждой группе подробнее.

Кинематограф, компьютерные игры и анимация: заслуги 3D моделирования

Все виртуальные пространства и несуществующие герои созданы с помощью особой техники использования полигонов. Так называются обыкновенные геометрические фигуры с тремя или четырьмя гранями, которые соединяются под разными углами в один объект. Чтобы он пришел в движение, необходимо менять параметры у составляющих – вытягивать, перемещать, вращать. Так как все они связаны, то действие похоже на натяжение паутины – остальные сегменты деформируются в соответствии с первым.

Чем меньше площадь каждого отдельного куска, тем больше их общее количество, а значит, выше точность изображения. В таких случаях принято говорить о качестве графики – в некоторых играх можно ее делать выше и ниже. Это актуально в тех случаях, когда мощность компьютера не позволяет быстро отображать все фрагменты. Нельзя сказать, что небольшое количество полигонов – модели low poly, хуже чем High poly, когда деталей во много раз больше. Для части анимации достаточно общего вида героя, если он второстепенный или один из многих. Главного персонажа, как правило, рисуют более подробно. Сверху графических фигур накладываются текстуры, которые завершают образ.

Первым САПРом для профессионального и любительского пользования стал AutoCAD. Со временем стали появляться его качественные аналоги и второсортные подделки. Сводный список софтов мы приведем ниже, сейчас ограничимся указанием на очень удобную для 3D моделирования программу – ZWCAD Professional.

Она не уступает «Автокаду» в функционале, но существенно отличается по стоимости, которая у популярного бренда выше. Это разработка компании ZWSOFT, которая поддерживает свои позиции на рынке ПО с 1993 года и реализует свои продукты более чем в 80 странах мира. В 2017 году появилась новая усовершенствованная версия «ЗВкада». Основное направление разработки – это трехмерное конструирование. Которое, кстати, применяется не только в индустрии развлечения, но и здравоохранении.

Где используют трехмерное моделирование

Визуализация в медицине

Она развивается в двух основных направлениях:

точечная или комплексная томография;

конструирование и создание протезов.

Современные 3D-сканирования позволяют обнаружить дефекты органов и тканей, которые скрыты при простом рентгене или УЗИ. Появление таких технологий сделало возможным определение заболевания в тех ситуациях, когда ранее проводились диагностические операции. Широкое распространение они приобрели в стоматологии и челюстно-лицевой хирургии. Для удобства обращения с новшеством больницы не ограничиваются компьютерными макетами, а приобретают принтеры для объемной печати.

Воплощенный в жизнь результат томографии может стать основой для создания импланта, например, зуба, который будет идеально подходить по размерам пациенту. В более сложном варианте технология помогает смоделировать протез конечности, слуховой аппарат, вены, нервы и даже искусственный сердечный клапан. Активно развивается биопечать – в ней вместо красок используются живые человеческие клетки. Но первый этап конструирования остается за компьютерными 3D программами. Здесь, как и при построении мультипликационных героев, используется полигональное моделирование. Искривление пластин показывает дефекты тканей. Воздействие на фрагменты позволит создать объемную фигуру идеального импланта, а вращение и передвижение частей покажет, как будет двигаться протезированная рука.

Методы промышленного проектирования

Главными пользователями являются инженеры, электрики, строители, работники дорожных служб – специалисты технической направленности. Их инструмент – это твердотельные или полые конструкции, обладающие математически точными параметрами, расчетными данными и реальной направленностью на работу. Поэтому, особенно важным для этой категории пользователей является не внешний вид модели, а возможность применения формул, работы с ними, срезовые чертежи, графика, а также проверка всего механизма на любом этапе разработки. Таким образом, цель проектировщика – это не только визуализация объекта, но, в большей степени, измеримая и рабочая информация о нем.

Методы промышленного проектирования

Работа в CAD (русскоязычная аббревиатура – САПР) предполагает профильное образование. Она будет эффективна, когда специалист не только видит образ, но знает материал, с которым ведется макет, особенности использования изделия и многие другие нюансы. Поэтому программы разряда ZWCAD с широким спектром действий и большим количеством инструментов, компании заказывают комплектами, чтобы обеспечить ПО весь отдел. Их же устанавливают на компьютеры студентов технических и архитектурных ВУЗов, чтобы будущие специалисты сразу конструировали в удобной и многофункциональной среде. Ориентируясь не только на индивидуального покупателя, но и на массовые поставки, ZWSOFT разработал гибкую политику лицензирования и существенно снизил цены на серийные закупки.

При работе в Системах Автоматизированного Проектирования инженер получает электронно-геометрическую модель. Что это такое в объемном 3D моделировании поможет понять список действий, который с ней можно совершить:

Выполнить чертежи любого среза, в любом изображении под выбранным углом. Таким образом необходим один макет вместо массы разрозненных графиков. Поэтому с одним файлом, используя разные слои, могут одновременно работать разные специалисты, и даже разные отделы.

Подогнать параметры всего изделия, изменив ввод одной данной величины.

Производить расчеты любого показателя или коэффициента. Как в статичном положении, так и в прогнозируемом движении.

Написать пакет для компьютерного управления станком или другим техническим оборудованием (ЧПУ).

Использовать 3D-принтер и воссоздать объемную модель для презентации или показательного конструирования.

Сделать рендеринг, то есть провести визуализацию макета – наложить несколько слоев текстуры, чтобы представить финальный внешний вид.


Первая в истории программа 3д моделирования SketchPad: что это такое

Третье измерение появилось благодаря трудам Ивана Сазерленда и Дэвида Эванса, которые в 1960-х открыли кафедру векторной и растровой графики и создали ПО, в котором можно было изучать пространство во всех его направлениях. Под эгидой этих ученых развивался студент Эд Катмулла – он создал первый 3D-макет, это был образ его собственной кисти руки. Развиваясь дальше, сисадмины, как бы мы теперь их назвали, создали свою компанию, где активно использовали свой продукт – софт SketchPad для рекламных логотипов.

Спустя время объемными чертежами заинтересовались физики, занимающиеся радиацией. Они с математической точностью воплотили способ трассировки лучей в расчет расстояний до той или иной точки объекта.

Где используют трехмерное моделирование


Но результаты моделирования оставляли желать лучшего, пока не появился более мощный компьютер. В 1981 году вышла линейка ЭВМ, оснащенных пакетом Geometry Pipelines, который существенно облегчил и ускорил работу с 3D моделями. С тех пор системы проектирования становились все лучше, но основной упор все еще уделялся автоматизированию стандартных чертежей. В этом преуспела компания Autodesk, появившаяся в 1982 году. Она выпустила ряд версий САПР, но функция трехмерного конструирования появилась лишь в AutoCAD Release 11 в 1990 году.

В течение 20 – 25 лет она занимала лидирующее место на рынке компьютерного моделирования, пока не ввела жесткую политику лицензирования и завышенные параметры ценообразования.

С тех пор каждый инженер ищет достойную альтернативу старой программе и находит ее.

Среди многообразия новинок есть достойные конкурентоспособные продукты:

Проверенный ZWCAD, который имеет встраиваемые модули для любой сферы деятельности:
Среди всех версий «ЗВкада» для объемного конструирования больше всего подходит пакет Professional. В нем вместе с базовыми функциями интегрированы дополнительные: это возможность взгляда на 3-д объект в перспективе – DVIEW и рендеринг части сцены.
Для более детального анализа трехмерной модели предназначен CADbro – это полностью настроенная на совместную работу всех отделов компании утилита, имеющая широкие функции правок, комментирования и проверок.
ZW3D – подготовлен для больших проектов со сложной геометрией. Мощное ядро – Overdrive – позволяет работать с тяжелыми файлами в режиме реального времени.
Встраиваемый модуль «ИНЖКАД» работает на базе ZWCAD Pro, но предназначен для инженеров, оснащен узкоспециализированным инструментарием.

Не очень функциональный, но небесплатный Компас-3D.

Упрощенная программа NanoCAD, которая хорошо подойдет для обучения и новичков, но не для профи.

Софт BricsCAD, который имеет широкую базовую 2D комплектацию, но для объемной графики необходимо покупать расширение.

Среди всего многообразия каждый находит подходящий вариант ПО. Поэтому «Автокад» теряет свои прежние позиции, уступая место набирающим силу и приносящим свежие идеи компаниям.

Что такое план 3-д моделирования

Каждая работа не обходится без алгоритма действий. Часто последовательность условна, особенно в творческих профессиях, однако даже там конструирование объекта происходит по следующим этапам:

Создание математической модели. Ей предшествуют автоматизированные вычисления по заданным параметрам. Функции выстраиваются в виде прямых и изогнутых линий – это точный каркас всей объемной схемы.

Текстурирование – наложение внешних тканей. Здесь важно учесть свойства используемых материалов.

Освещение. Оно придает естественные тени и визуальную реалистичность.

4. Анимация, если она необходима. Если это статичный объект, то возможно показать, как он приходит во взаимодействие со сторонними элементами. На этом этапе дополнительно можно рассчитать трение, КПД и другие коэффициенты.

5. Устранение мелких недостатков и визуализация – вывод итогового объекта.

6. Дополнительным этапом может быть распечатка на 3Д-принтере.

История объемного моделирования развивается на наших глазах. Это технология будущего. Работать в формате 3D сейчас удобно, интересно и востребовано. Главное, выбрать подходящую программу для наиболее эффективного проектирования.

3D модель – это объемное цифровое изображение необходимого объекта, как реального, так и вымышленного. Создание 3D моделей происходит в специальном программном обеспечении для 3D моделирования. Функционал таких программ может незначительно отличаться. К примеру, существуют программы, ориентированные на проектирование инженерных 3D моделей, есть ПО непосредственно для моделирования органических объектов, а также приложения для 3Д визуализации и анимации. На деле, строгой классификации программное обеспечение не подвержено, но большинство приложений содержат определенные функции, направленные на выполнение конкретных задач.
Что такое 3D моделирование

Объясняя, что такое 3D модель, нельзя не объяснить вкратце и что такое 3Д моделирование.

3D моделирование – это процесс создания объемного цифрового изображения требуемого объекта. В зависимости от конкретных целей, могут различаться и требования к 3Д-моделированию. То есть, в разработке компьютерных игр применяются одни законы построения 3D моделей, которые могут не пригодится при создании 3D моделей для 3Д-печати. Более подробно о правилах 3Д-моделирования для 3Д-печати читайте в этой статье.

Поверхность 3Д модели представляет собой набор геометрических фигур – треугольников или прямоугольников, совокупность которых и формирует необходимый объект. При желании, научиться создавать 3Д модель можно самостоятельно, но в случае острой необходимости лучше обратиться к профессионалам.

Применение 3D моделирования

Применение 3D моделирования насчитывает множество сфер, основные из которых стоит перечислить. Разработать 3Д модель можно для чего угодно. 3Д-моделирование широко применяется:

В разработке компьютерных игр;
Как один из этапов 3D-визуализации;
Для предварительной оценки технических свойств проектируемого изделия;
В подготовке образцов к 3Д печати;
Для создания прототипов изделий.

В последнее время 3Д-моделирование является обязательным этапом производственного процесса, поскольку позволяет в деталях оценить проектируемые образцы. В дальнейшем такая 3Д модель пригодится для изготовления прототипов и макетов создаваемых изделий.

Модель

Для изображения трехмерных объектов на экране монитора требуется проведение серии процессов (обычно называемых конвейером) с последующей трансляцией результата в двумерный вид. Первоначально, объект представляется в виде набора точек, или координат, в трехмерном пространстве. Трехмерная система координат определяется тремя осями: горизонтальной, вертикальной и глубины, обычно называемых, соответственно осями x, y и z. Объектом может быть дом, человек, машина, самолет или целый 3D мир и координаты определяют положение вершин (узловых точек), из которых состоит объект, в пространстве. Соединив вершины объекта линиями, мы получим каркасную модель, называемую так из-за того, что видимыми являются только края поверхностей трехмерного тела. Каркасная модель определяет области, составляющие поверхности объекта, которые могут быть заполнены цветом, текстурами и освещаться лучами света.
Wireframe model of a cube
Рис. 1: Каркасная модель куба

Даже при таком упрощенном объяснении конвейера 3D графики становится ясно, как много требуется вычислений для прорисовки трехмерного объекта на двумерном экране. Можно представить, насколько увеличивается объем требуемых вычислений над системой координат, если объект движется.
Shaded model of a jetfighter
Рис. 2: Модель самолета с закрашенными поверхностями


Роль API

Программируемый интерфейс приложений (API) состоит из функций, управляющих 3D конвейером на программном уровне, но при этом может использовать преимущества аппаратной реализации 3D, в случае наличия этой возможности. Если имеется аппаратный ускоритель, API использует его преимущества, если нет, то API работает с оптимальными настройками, рассчитанными на самые обычные системы. Таким образом, благодаря применению API, любое количество программных средств может поддерживаться любым количеством аппаратных 3D ускорителей.

Для приложений общего и развлекательного направления, существуют следующие API:

Microsoft Direct3D
Criterion Renderware
Argonaut BRender
Intel 3DR

Компания Apple продвигает свой собственный интерфейс Rave, созданный на основе их собственного API Quickdraw 3D.

Для профессиональных приложений, работающих под управлением WindowsNT доминирует интерфейс OpenGL. Компания Autodesk, крупнейший производитель инженерных приложений, разработала свой собственный API, называемый Heidi.
Свои API разработали и такие компании, как Intergraph — RenderGL, и 3DFX — GLide.

Существование и доступность 3D интерфейсов, поддерживающих множество графических подсистем и приложений, увеличивает потребность в аппаратных ускорителях трехмерной графике, работающих в режиме реального времени. Развлекательные приложения, главный потребитель и заказчик таких ускорителей, но не стоит забывать и о прфессиональных приложениях для обработки 3D графики, работающих под управлением Windows NT, многие из которых переносятся с высокопроизводительных рабочих станций, типа Silicon Graphics, на PC платформу. Интернет приложения сильно выиграют от невероятной маневренности, интуитивности и гибкости, которые обеспечивает применение трехмерного графического интерфейса. Взаимодействие в World Wide Web будет гораздо проще и удобнее, если будет происходить в трехмерном пространстве.
Графический ускоритель

Рынок графических подсистем до появления понятия малтимедиа был относительно прост в развитии. Важной вехой в развитии был стандарт VGA (Video graphics Array), разработанный компанией IBM в 1987 году, благодаря чему производители видеоадаптеров получили возможность использовать более высокое разрешение (640х480) и большую глубину представления цвета на мониторе компьютера. С ростом популярности ОС Windows, появилась острая потребность в аппаратных ускорителях двумерной графики, чтобы разгрузить центральный процессор системы, вынужденный обрабатывать дополнительные события.

Отвлечение CPU на обработку графики существенно влияет на общую производительность GUI (Graphical User Interface) - графического интерфеса пользователя, а так как ОС Windows и приложениям для нее требуется как можно больше ресурсов центрального процессора, обработка графики осуществлялась с более низким приоритетом, т.е. делалась очень медленно. Производители добавили в свои продукты функции обработки двумерной графики, такие, как прорисовка окон при открытии и свертовании, аппаратный курсор, постоянно видимый при перемещении указателя, закраска областей на экране при высокой частоте регенерации изображения. Итак, появился процессор, обеспечивающий ускорение VGA (Accelerated VGA — AVGA), также известный, как Windows или GUI ускоритель, который стал обязательным элементом в современных компьютерах.

Внедрение малтимедиа создало новые проблемы, вызванные добавлением таких компонентов, как звук и цифровое видео к набору двумерных графических функций. Сегодня легко заметить, что многие продукты AVGA поддерживают на аппаратном уровне обработку цифрового видео. Следовательно, если на Вашем мониторе видео проигрывается в окне, размером с почтовую марку — пора установить в Вашей машине малтимедиа ускоритель. Малтимедиа ускоритель (multimedia accelerator) обычно имеет встроенные аппаратные функции, позволяющие масштабировать видеоизображение по осям x и y, а также аппаратно преобразовывать цифровой сигнал в аналоговый, для вывода его на монитор в формате RGB. Некоторые малтимедиа акселлераторы могут также иметь встроенные возможности декомпресси цифрового видео.

Разработчики графических подсистем должны исходить из требований, частично диктуемых размерами компьютерного монитора, частично под влиянием GUI, и частично под влиянием графического процессора. Первичный стандарт VGA с разрешением 640х480 пикселов был адекватен 14" мониторам, наиболее распространенных в то время. Сегодня наиболее предпочтительны мониторы с размером диагонали трубки 17", благодаря возможности выводить изображения с разрешением 1024х768 и более.

Основной тенденцией при переходе от VGA к малтимедиа ускорителям была возможность размещения как можно больше визуальной информации на мониторе компьютера. Использование 3D графики является логичным развитием этой тенденции. Огроммные объемы визуальной информации могут быть втиснуты в ограниченное пространство экрана монитора, если она представляется в трехмерном виде. Обработка трехмерной графики в режиме реального времени дает возможность пользователю легко оперировать представляемыми данными.
Игровые двигатели (Games engines)

Первое правило компьютерных игр — нет никаких правил. Традиционно, разработчики игр больше заинтересованы в крутой графике своих программ, чем следованию рекомендаций технарей. Не взирая на то, что в распоряжении разработчиков имеется множество трехмерных API, например — Direct3D, некоторые программисты идут по пути создания собственного 3D игрового интерфейса или двигателя. Собственные игровые двигатели — один из путей для разработчиков добиться невероятной реалистичности изображения, фактически на пределе возможностей графического программирования.


Нет ничего более желанного для разработчика, чем иметь прямой доступ к аппаратным функциям компонентов системы. Несколько известных разработчиков создали свои собственные игровые двигатели, работающие с оптимальным использованием аппаратных ускорителей графики, которые принесли им известность и деньги. Например, двигатели Interplay для Descent II и id Software для Quake, обеспечивают истинную трехмерность действия, используя наполную аппаратные функции 3D, если они доступны.
Графика без компромисов

Разговоры, ведущиеся уже довольно долгое время, о перспективах применения трехмерной графики в таких областях, как развлечения и бизнес, допредела подогрели интерес потенциальных пользователей, на рынке уже появился новый тип продуктов. Эти новые технологические решения, совмещают в себе великолепную поддержку 2D графики, соответствующую сегодняшним требованиям к Windows акселлераторам, аппаратную поддержку функций 3D графики и проигрывают цифровое видео с требуемой частотой смены кадров.
В принципе, эти продукты можно смело отнести к новому поколению графических подсистем, обеспечивающих графику без компромиссов, занимающих достойное место стандартного оборудования в настольных вычислительных системах.
Среди представителей нового поколения можно назвать, в качестве примера, следующие продукты:

процессор Ticket-To-Ride компании Number Nine Visual Technologies
серия процессоров ViRGE компании S3 Inc.
процессор RIVA128, разработанный совместно компаниями SGS Thomson и nVidia

Технология 3D-графики

Пусть нам все-таки удалось убедить Вас попробовать трехмерную графику в действии (если Вы до сих пор не сделали это), и Вы решили сыграть в одну из трехмерных игр, предназначенных для применения 3D-видеокарты.
Допустим, такой игрой оказался симулятор автомобильных гонок, и Ваша машина уже стоит на старте, готовая устремиться к покорению новых рекордов. Идет предстартовый обратный отсчет, и Вы замечаете, что вид из кабины, отображаемый на экране монитора, немного отличается от привычного.
Вы и прежде участвовали в подобных гонках, но впервые изображение поражает Вас исключительным реализмом, заставляя поверить в действительность происходящего. Горизонт, вместе с удаленными объектами, тонет в утренней дымке. Дорога выглядит необычайно ровно, асфальт представляет собой не набор грязно-серых квадратов, а однотонное покрытие с нанесенной дорожной разметкой. Деревья вдоль дороги действительно имеют лиственные кроны, в которых, кажется, можно различить отдельные листья. От всего экрана в целом складывается впечатление как от качественной фотографии с реальной перспективой, а не как от жалкой попытки смоделировать реальность.

Попробуем разобраться, какие же технические решения позволяют 3D-видеокартам передавать виртуальную действительность с такой реалистичностью. Каким образом изобразительным средствам PC удалось достигнуть уровня профессиональных студий, занимающихся трехмерной графикой.

Часть вычислительных операций, связанных с отображением и моделированием трехмерного мира переложено теперь на 3D-акселератор, который является сердцем 3D-видеокарты. Центральный процессор теперь практически не занят вопросами отображения, образ экрана формирует видеокарта. В основе этого процесса лежит реализация на аппаратном уровне ряда эффектов, а также применение несложного математического аппарата. Попробуем разобраться, что же конкретно умеет графический 3D-процессор.

Возвращаясь к нашему примеру с симулятором гонок, задумаемся, каким образом достигается реалистичность отображения поверхностей дороги или зданий, стоящих на обочине. Для этого применяется распространенный метод, называемый текстурирование (texture mapping).
Это самый распространенный эффект для моделирования поверхностей. Например, фасад здания потребовал бы отображения множества граней для моделирования множества кирпичей, окон и дверей. Однако текстура (изображение, накладываемое на всю поверхность сразу) дает больше реализма, но требует меньше вычислительных ресурсов, так как позволяет оперировать со всем фасадом как с единой поверхностью. Перед тем, как поверхности попадают на экран, они текстурируются и затеняются. Все текстуры хранятся в памяти, обычно установленной на видеокарте. Кстати, здесь нельзя не заметить, что применение AGP делает возможным хранение текстур в системной памяти, а ее объем гораздо больше.

Очевидно, что когда поверхности текстурируются, необходим учет перспективы, например, при отображении дороги с разделительной полосой, уходящей за горизонт. Перспективная коррекция необходима для того, чтобы текстурированные объекты выглядели правильно. Она гарантирует, что битмэп правильно наложится на разные части объекта — и те, которые ближе к наблюдателю, и на более далекие.
Коррекция с учетом перспективы очень трудоемкая операция, поэтому нередко можно встретить не совсем верную ее реализацию.

При наложении текстур, в принципе, также можно увидеть швы между двумя ближайшими битмэпами. Или, что бывает чаще, в некоторых играх при изображении дороги или длинных коридоров заметно мерцание во время движения. Для подавления этих трудностей применяется фильтрация (обычно Bi- или tri-линейная).

Билинейная фильтрация — метод устранения искажений изображения. При медленном вращении или движении объекта могут быть заметны перескакивания пикселов с одного места на другое, что и вызывает мерцание. Для снижения этого эффекта при билинейной фильтрации для отображения точки поверхности берется взвешенное среднее четырех смежных текстурных пикселов.

Трилинейная фильтрация несколько сложнее. Для получения каждого пиксела изображения берется взвешенное среднее значение результатов двух уровней билинейной фильтрации. Полученное изображение будет еще более четкое и менее мерцающее.

Текстуры, с помощью которых формируется поверхность объекта, изменяют свой вид в зависимости от изменения расстояния от объекта до положения глаз зрителя. При движущемся изображении, например, по мере того, как объект удаляется от зрителя, текстурный битмэп должен уменьшаться в размерах вместе с уменьшением размера отображаемого объекта. Для того чтобы выполнить это преобразование, графический процессор преобразует битмэпы текстур вплоть до соответствующего размера для покрытия поверхности объекта, но при этом изображение должно оставаться естественным, т.е. объект не должен деформироваться непредвиденным образом.
11Th clock

Для того, чтобы избежать непредвиденных изменений, большинство управляющих графикой процессов создают серии предфильтрованных битмэпов текстур с уменьшенным разрешением, этот процесс называется mip mapping. Затем, графическая программа автоматически определяет, какую текстуру использовать, основываясь на деталях изображения, которое уже выведено на экран. Соответственно, если объект уменьшается в размерах, размер его текстурного битмэпа тоже уменьшается.

Но вернемся в наш гоночный автомобиль. Сама дорога уже выглядит реалистично, но проблемы наблюдаются с ее краями! Вспомните, как выглядит линия, проведенная на экране не параллельно его краю. Вот и у нашей дороги появляются "рваные края". И для борьбы с этим недостатком изображения применяется anti-aliasing.
Jaggies anti-alias
Рваные края Ровные края
Это способ обработки (интерполяции) пикселов для получения более четких краев (границ) изображения (объекта). Наиболее часто используемая техника — создание плавного перехода от цвета линии или края к цвету фона. Цвет точки, лежащей на границе объектов определяется как среднее цветов двух граничных точек. Однако в некоторых случаях, побочным эффектом anti-aliasing является смазывание (blurring) краев.

Мы подходим к ключевому моменту функционирования всех 3D-алгоритмов. Предположим, что трек, по которому ездит наша гоночная машина, окружен большим количеством разнообразных объектов — строений, деревьев, людей.
Тут перед 3D-процессором встает главная проблема, как определить, какие из объектов находятся в области видимости, и как они освещены. Причем, знать, что видимо в данный момент, недостаточно. Необходимо иметь информацию и о взаимном расположении объектов. Для решения этой задачи применяется метод, называемый z-буферизация. Это самый надежный метод удаления скрытых поверхностей. В так называемом z-буфере хранятся значения глубины всех пикселей (z-координаты). Когда рассчитывается (рендерится) новый пиксел, его глубина сравнивается со значениями, хранимыми в z-буфере, а конкретнее с глубинами уже срендеренных пикселов с теми же координатами x и y. Если новый пиксел имеет значение глубины больше какого-либо значения в z-буфере, новый пиксел не записывается в буфер для отображения, если меньше — то записывается.

Z-буферизация при аппаратной реализации сильно увеличивает производительность. Тем не менее, z-буфер занимает большие объемы памяти: например даже при разрешении 640x480 24-разрядный z-буфер будет занимать около 900 Кб. Эта память должна быть также установлена на 3D-видеокарте.

Разрешающая способность z-буфера — самый главный его атрибут. Она критична для высококачественного отображения сцен с большой глубиной. Чем выше разрешающая способность, тем выше дискретность z-координат и точнее выполняется рендеринг удаленных объектов. Если при рендеринге разрешающей способности не хватает, то может случиться, что два перекрывающихся объекта получат одну и ту же координату z, в результате аппаратура не будет знать какой объект ближе к наблюдателю, что может вызвать искажение изображения.
Для избежания этих эффектов профессиональные платы имеют 32-разрядный z-буфер и оборудуются большими объемами памяти.

Кроме вышеперечисленных основ, трехмерные графические платы обычно имеют возможность воспроизведения некоторого количества дополнительных функций. Например, если бы Вы на своем гоночном автомобиле въехали бы в песок, то обзор бы затруднился поднявшейся пылью. Для реализации таких и подобных эффектов применяется fogging (затуманивание). Этот эффект образуется за счет комбинирования смешанных компьютерных цветовых пикселов с цветом тумана (fog) под управлением функции, определяющей глубину затуманивания. С помощью этого же алгоритма далеко отстоящие объекты погружаются в дымку, создавая иллюзию расстояния.

Реальный мир состоит из прозрачных, полупрозрачных и непрозрачных объектов. Для учета этого обстоятельства, применяется alpha blending — способ передачи информации о прозрачности полупрозрачных объектов. Эффект полупрозрачности создается путем объединения цвета исходного пиксела с пикселом, уже находящимся в буфере.
В результате цвет точки является комбинацией цветов переднего и заднего плана. Обычно, коэффициент alpha имеет нормализованное значение от 0 до 1 для каждого цветного пиксела. Новый пиксел = (alpha)(цвет пиксела А) + (1 — alpha)(цвет пиксела В).

Очевидно, что для создания реалистичной картины происходящего на экране необходимо частое обновление его содержимого. При формировании каждого следующего кадра, 3D-акселератор проходит весь путь подсчета заново, поэтому он должен обладать немалым быстродействием. Но в 3D-графике применяются и другие методы придания плавности движению. Ключевой — Double Buffering.
Представьте себе старый трюк аниматоров, рисовавших на уголках стопки бумаги персонаж мультика, со слегка изменяемым положением на каждом следующем листе. Пролистав всю стопку, отгибая уголок, мы увидим плавное движение нашего героя.

Практически такой же принцип работы имеет и Double Buffering в 3D анимации, т.е. следующее положение персонажа уже нарисовано, до того, как текущая страница будет пролистана. Без применения двойной буферизации изображение не будет иметь требуемой плавности, т.е. будет прерывистым. Для двойной буферизации требуется наличие двух областей, зарезервированных в буфере кадров трехмерной графической платы; обе области должны соответствовать размеру изображения, выводимого на экран. Метод использует два буфера для получения изображения: один для отображения картинки, другой для рендеринга. В то время как отображается содержимое одного буфера, в другом происходит рендеринг. Когда очередной кадр обработан, буфера переключаются (меняются местами). Таким образом, играющий все время видит отличную картинку.

В заключение обсуждения алгоритмов, применяемых в 3D-графических акселераторах, попробуем разобраться, каким же образом применение всех эффектов по отдельности позволяет получить целостную картину. 3D-графика реализуется с помощью многоступенчатого механизма, называемого конвейером рендеринга.
Применение конвейерной обработки позволяет еще ускорить выполнение расчетов за счет того, что вычисления для следующего объекта могут быть начаты до окончания вычислений предыдущего.

Конвейер рендеринга может быть разделен на 2 стадии: геометрическая обработка и растеризация.

На первой стадии геометрической обработки выполняется преобразование координат (вращение, перенос и масштабирование всех объектов), отсечение невидимых частей объектов, расчет освещения, определение цвета каждой вершины с учетом всех световых источников и процесс деления изображения на более мелкие формы. Для описания характера поверхности объекта она делится на всевозможные многоугольники.
Наиболее часто при отображении графических объектов используется деление на треугольники и четырехугольники, так как они легче всего обсчитываются и ими легко манипулировать. При этом координаты объектов переводятся из вещественного в целочисленное представление для ускорения вычислений.

На второй стадии к изображению применяются все описанные эффекты в следующей последовательности: удаление скрытых поверхностей, наложение с учетом перспективы текстур (используя z-буфер), применение эффектов тумана и полупрозрачности, anti-aliasing. После этого очередная точка считается готовой к помещению в буфер со следующего кадра.

Из всего вышеуказанного можно понять, для каких целей используется память, установленная на плате 3D-акселератора. В ней хранятся текстуры, z-буфер и буфера следующего кадра. При использовании шины PCI, использовать для этих целей обычную оперативную память нельзя, так как быстродействие видеокарты существенно будет ограничено пропускной способностью шины. Именно по этому для развития 3D-графики особенно перспективно продвижение шины AGP, позволяющее соединить 3D-чип с процессором напрямую и тем самым организовать быстрый обмен данными с оперативной памятью. Это решение, к тому же, должно удешевить трехмерные акселераторы за счет того, что на борту платы останется лишь немного памяти собственно для кадрового буфера.


Повсеместное внедрение 3D-графики вызвало увеличение мощности компьютеров без какого-либо существенного увеличения их цены. Пользователи ошеломлены открывающимися возможностями и стремятся попробовать их у себя на компьютерах. Множество новых 3D-карт позволяют пользователям видеть трехмерную графику в реальном времени на своих домашних компьютерах. Эти новые акселераторы позволяют добавлять реализм к изображениям и ускорять вывод графики в обход центрального процессора, опираясь на собственные аппаратные возможности.

Хотя в настоящее время трехмерные возможности используются только в играх, думается, деловые приложения также смогут впоследствии извлечь из них выгоду. Например, средства автоматизированного проектирования уже нуждаются в выводе трехмерных объектов. Теперь создание и проектирование будет возможно и на персональном компьютере благодаря открывающимся возможностям. Трехмерная графика, возможно, сможет также изменить способ взаимодействия человека с компьютером. Использование трехмерных интерфейсов программ должно сделать процесс общения с компьютером еще более простым, чем в настоящее время.

3D моделирование играет важную роль в жизни современного общества. Сегодня оно широко используется в сфере маркетинга, архитектурного дизайна и кинематографии, не говоря уже о промышленности. 3Д-моделирование позволяет создать прототип будущего сооружения, коммерческого продукта в объемном формате. Важную роль 3D моделирование играет при проведении презентации и демонстрации какого-либо продукта или услуги.

Благодаря появлению и популяризации 3D-печати 3D-моделирование перешло на новый уровень и стало востребовано как никогда. Каждый человек уже может напечать нарисованный им самим или загруженный из интернета 3D-объект, будь то дизайнерская модель или персонаж любимого мультфильма. Естественно, не все разбираются в 3D-программах и умеют моделировать объемные объекты. Отсюда и востребованность профессии в области 3D моделирования выросла в разы за последнее десятилетие.

Что такое 3Д моделирование?

3D моделирование — это проектирование трехмерной модели по заранее разработанному чертежу или же эскизу. Для построения объемной модели предмета используются специальные программные продукты визуализации и аппаратные устройства в виде компьютеров, планшетов и оргтехники. При моделировании важным этапом является рендеринг – преобразование черновой вариации модели в приятный для глаз формат.

Современная трехмерная компьютерная графика позволяет создавать максимально реалистичные модели объекта, которые бывает трудно отличить от обычной картинки. Профессионально смоделированная презентация позволяет на высоком уровне продемонстрировать продукт или услугу потенциальным клиентам, партнерам, инвесторам.

Где сегодня используется 3D моделирование

Создание различных моделей персонажей. Обычно это используется при создании мультфильмов и при проектировании современных компьютерных видеоигр.
3Д визуализация зданий. Этим занимаются проектные организации, которые желают оценить для заказчика конструктивные особенности будущего объекта.
Создание 3Д моделей предметов интерьера. В большинстве случаев их выполняют дизайнерские компании с целью демонстрации эстетических свойств представленных экспозиций.
Реклама и маркетинг. Часто требуются нестандартные объекты для рекламирования. Важную составляющую трехмерная графика играет при демонстрации какой-либо услуги. Это позволяет произвести более эффектное впечатление на заинтересованных лиц.
Изготовление эксклюзивных украшений. Профессиональные художники и ювелиры используют специальные программы, которые позволяют создать оригинальный и неповторимый эскиз.
Производство мебели и комплектующих. Производственные мебельные компании нередко используют разработку трехмерной модели для размещения своей продукции в электронных каталогах.
Промышленная сфера. Современное производство невозможно представить без моделирования продукта компании. Каждую деталь или полноценный объект проще собирать по готовой и продуманной 3D-модели.

Медицинская сфера. Например, при проведении пластической операции или же хирургическом вмешательстве, все чаще используют трехмерную графику для того, чтобы наглядно продемонстрировать пациенту, как будет проходить процедура, и каким будет результат.

3Д моделирование, анимация и визуализация объектов играет важную роль в современном мире при реализации различных бизнес-процессов и успешном взаимодействии с заказчиком.

Польза от знаний 3D моделирования

Возможность создавать объемные чертежи и 3Д модели.
Умение работать со всеми необходимыми инструментами моделирования.
Выполнение дорогостоящих проектов стоимостью от 30 тысяч рублей.
Приобретение навыков, которые позволят стать профессиональным дизайнером или архитектором.

Достижение поставленных целей, продвижение в профессиональном или карьерном плане.

Изучение принципов трехмерной графики идеально подойдет не только для инженеров, дизайнеров, модельеров и архитекторов, но и для всех тех, кто любит создавать объемные объекты по заданным чертежам в архитектуре и получать от этого высокую прибыль.

Кто обычно заказывает 3D моделирование?

Руководители строительных организаций. Трехмерная графика позволяет более эффектно продемонстрировать объект потенциальным покупателям.
Администрация торговых и выставочных залов. С целью привлечения арендаторов они заказывают соответствующие объемные изображения супермаркета, торгового комплекса.

Представители рекламного агентства. Демонстрация какой-либо продукции или услуги в трехмерном изображении позволяет более эффектно представить товар.

Помимо этого, к заказам подключились и обычные люди, которым необходимо напечатать какие-либо объекты на 3D-принтере. По всей России уже стали активно развиваться 3D-типографии.

Сейчас при анонсе практически каждой кинопремьеры мы видим на афише надпись «3D эффект». Это новшество получило широкое распространение в нашей стране совсем недавно. Однако технология буквально за пару лет снискала себе настоящую популярность среди посетителей кинотеатров. Объемное изображение, ощущение присутствия и масса восторженных впечатлений – вот основные преимущества такого эффекта. Но что такое 3D по своей сути? Как же разработчики добились столь необычной подачи, казалось бы, плоской картинки? Не вредит ли такая технология человеческому глазу и мозгу? Давайте разберемся.

Само название 3D произошло от сокращенного понятия «three-dimensional» или же «трехмерный», если перевести на русский язык. Оно означает особенность восприятия окружающего мира посредством стереоскопического зрения. Так как каждый глаз человека передает в мозг свою картинку, то они будут несколько отличаться друг от друга. Это можно легко проверить, проведя небольшой эксперимент. Закройте поочередно оба глаза, и вы сразу же заметите разницу. Ведь между ними имеется расстояние. Но мы не воспринимаем изображение двойственно, так как мозг в тысячные доли секунды преобразует полученную информацию в целиковую картинку. Вот вам и природная технология 3D.

Чтобы посетители кинотеатра могли почувствовать на себе всю прелесть этой новинки, сам фильм должен быть снят по особому методу. Это делается посредством двух различных камер, которые расположены на небольшом расстоянии друг от друга, или же при помощи одной, но специальной. Она имеет сразу две линзы, позволяющие запечатлеть все происходящее так же, как и мы видим это обоими глазами. Когда отснятый материал запускается на экран, то человек видит размытую, как бы двоящуюся картинку. Чтобы понять, что такое 3D, ему понадобятся специальные очки, которые соединят снятые кадры с разных камер в одно целостное изображение. При этом каждый глаз должен получать именно ту картинку, которая предназначена специально для него. В зависимости от того, как был снят фильм, сцена будет или уходить вглубь экрана, или выдвигаться непосредственно на зрителя.

Интернет-знакомства в Минске. Знакомьтесь с местными девушками прямо сейчас!

Сейчас технология 3D проникает даже к нам в дома. Производители техники активно внедряют ее в свои девайсы, которые становятся адаптированными к передаче объемных изображений. Что такое 3D в домашних условиях? Это просмотр специально отснятых по данной технологии фильмов на полноценных телевизорах, стационарных компьютерах, планшетах или широкоэкранных смартфонах. При этом создатели таких устройств нового поколения могут использовать совершенно разную методику усовершенствования девайсов. Чаще всего применяются анаглифические очки, которые знакомы всем, кто хотя бы однажды смотрел фильм формата 3D в кинотеатре. Одно их стекло имеет синий цвет, а второе – красный. Именно эта особенность позволяет разграничить изображения, предназначенные для разных глаз. С такими очками вы можете наслаждаться эффектом «присутствия», даже просматривая фильм на обычном телевизоре.

Если говорить о специальных экранах и мониторах, то не обойдется без технологии поляризации. В таком случае помимо особых очков вам понадобится и новый телевизор (или же монитор для компьютера). Вполне логично, что такое 3D обойдется вам гораздо дороже. Ведь широкоформатная техника с особыми экранами имеет достаточно высокую стоимость. Однако эта технология далеко не совершенна, в результате чего изображение может казаться не совсем четким или же расплываться краями.

Самым дорогим и качественным вариантом для дома считаются автостереоскопические дисплеи. Они не требуют дополнительных очков, так как самостоятельно преобразовывают изображение в объемное. Эффект от просмотра кино на таких устройствах будет просто ошеломительным.

На сегодняшний день очень популярны две технологии 3d для домашнего телевидения: активная и пассивная. В чем их разница? Давайте выясним это.
Технология 3d активная

Чтобы получился красивый и объемный видеоряд, часть производителей решила пойти по пути чередования картинок по времени. Для этого были созданы специальные затворные очки. Такой инструмент для просмотра достаточно сложен и стоит недешево. Очки должны синхронизироваться с сигналом телевизора, в них человек может видеть картинку только одним глазом. Однако это происходит очень динамично. Очки закрывают с помощью затемнения одной линзы просмотр для глаза. Затем через долю секунды – для второго глаза.

Такое мелькание позволяет в результате видеть объемную сцену. Экран телевизора, в свою очередь, меняет изображение, в каждый момент времени, демонстрируя картинку, предназначенную только для одного глаза. Здесь важна синхронность с очками. Образ на экране меняется часто, в среднем – 60 раз в секунду. Соответственно и меняются глаза, которые могут видеть картинку.

Затворные очки требуется подзаряжать, так как они имеют свой обособленный источник питания. Кроме того, затемнение линз приводит к общему затемнению картинки. Что и есть одним из недостатком активного 3d. Чтобы устранить его, кино для просмотра в режиме 3d делают немного ярче.

Если кино качественное, что значит 3d технология была внедрена профессионально, эффект от него будет потрясающим.
Что значит пассивное 3d

Совсем по-другому работает пассивное 3d телевидение. Очки используются простенькие, поляризационные. В комплекте с телевизором, можно получить сразу несколько таких очков, поскольку они дешевы.

Телевизор оснащен особым фильтром, который делит экран построчно. Каждый глаз видит свою картинку, однако не за счет раздела их по времени, а за счет раздела по полосам-строчкам. Правый глаз видит четные строки, левый – нечетные, или наоборот. Поэтому высота экрана становится видимой ровно наполовину. Стоит сказать, что такое 3d лояльнее к нашим кошелькам, поскольку стоит дешевле.

Эксперты отмечают, что при пассивной 3d технологии, глаза зрителя не ощущают слишком сильного дискомфорта. Зато экран будет казаться шероховатым и демонстрировать все неровности и дефекты.
Так что же лучше

Производители по сей день не пришли к единому мнению, какая технология оптимальнее. Поэтому есть бренды, которые выпускают телеоборудование исключительно с активным 3d, есть же те – которые продвигают технологии с пассивным 3d. А есть и те, кто производит телевизоры с обоими принципами внедрения трехмерной картинки.

Недостатки каждого типа 3d технологий можно считать их основы построения.

Недостатки активного 3d

Активное 3d достигает нужного эффекта за счет смены картинок для каждого глаза по времени. Соответственно, движение процесса на экране замедляется. Как ни крути, а «моргание» забирает какой-то период. Это становится заметно в сценах, где быстрая динамика.
Глаза не каждого зрителя могут спокойно вынести подобную нагрузку, поэтому некоторые киноманы жалуются на резь в глазах, иногда на головные боли.

Уменьшение яркости. Любой фильм будет немного темнее, если применять затворные очки.
Пассивное 3d достигает объема за счет показа каждому глазу одновременно только части картинки (зритель каждым глазом видит только половину экрана). Значит, высота экрана станет меньше вдвое.
Считается, что качество видео, которое мы видим в телевизорах с пассивным 3d ниже, чем в активном.
Чтобы кино просматривалось с максимальным погружением, желательно приобретать телевизор подороже, что значит 3d в нем будет наиболее эффектен. А это уже размывает границу в цене между двумя этими технологиями.
Смотреть кино с близкого расстояния не выйдет полноценно. Желательно рассчитывать, чтобы телевизор не стоял ближе трех метров к зрителю. Что не критично для активно-затворной технологии.

Недостатки пассивного 3d

Выбирая телевизор с 3d, важно не только определиться, каким методом будет формироваться объемное изображение. Нужно также оценить качество цветопередачи. Этот показатель архиважный для тех, кто хочет увидеть воочию, что такое 3d технология. Частота обновления экрана – тоже не последний фактор. Чем она выше, тем эффектней будет просмотр. Однако этот показатель существенно влияет на цену.

Важно также понимать, что хорошего кино выполненного в 3d технологии не так уж и много. Поэтому смотреть ежедневно новый фильм в спец очках вряд ли получится. Хотя, этот недостаток в скором времени будет исправлен, так как объемы 3d-контента растут так же, как и выпуск телевизоров.

Что характерно, люди, которые посмотрели несколько видеоработ на телевизорах с разной 3d технологией, не сходятся в едином мнении, какой из них лучше. Поэтому при выборе нового ТВ, стоит решить для себя, какие недостатки для вас не принципиальны. Только потом, следует покупать оборудование.

В основу 3D-технологий положена идея создания двух изображений для каждого глаза пользователя. По идее, создать 3D-контент (фото или видео) легко — достаточно просто объединить 2 камеры в одном устройстве, а затем уже свести воедино полученную с них информацию. Гораздо сложнее «показать 3D», то есть показать каждому глазу «свою» картинку.
Поляризация:

Базовые познания из курса оптики напоминают о том, что создавать «объем» можно с помощью поляризации светового потока. Достаточно пропустить свет через специальные преломляющие свет кристаллы, чтобы создать иллюзию трехмерного изображения. Для просмотра такого изображения потребуется использование специальных поляризационных очков. На принципе поляризации основана технология iМах 3D, используемая в кинотеатрах и неприменимая в домашней электронике.
Анаглиф:

Первые шаги в области 3D-технологий основаны на разделении картинки для каждого глаза по цвету. Такое видео (или изображение) называется анаглифным, а для просмотра анаглифного контента нужны специальные красно-синие очки (для одного глаза — красный фильтр, для другого — синий). Впрочем, при таком подходе хромают цветопередача и качество изображения. Анаглифное видео было популярно в 70-80-х годах прошлого века, но с тех пор уже немало воды утекло, и на дворе XXI век, век инновационных технологий.
Разделение строк:

Идея формировать разные картинки для каждого глаза путем построчного вывода их на экран — гораздо более современная и продвинутая. На ней основана, пожалуй, наиболее широко распространенная 3D-технология XpanD, которая используется как в кинотеатрах, так и 3D-телевизорах и мониторах. Для просмотра 3D-контента необходимы специальные очки, более того, они должны синхронизироваться непосредственно с устройством просмотра.

Синхронизация, как правило, осуществляется через ИК-датчик, расположенный между стеклами очков, ведь, как известно, если закрыть его пальцем (многие проделывали этот трюк в 3D -кинотеатрах), объемное изображение теряется. Специальные очки (точнее, стекла в них) закрывают для каждого глаза то изображение, которое он не должен видеть — вот так просто и элегантно решена проблема создания объемного изображения.
Параллакс:

Впрочем, для просмотра 3D-контента можно обойтись и без очков. В таком случае экран должен «подготовить» две разных картинки для каждого глаза. Поверх экрана располагается так называемый параллаксный барьер, слой из тонких и точных щелей, отвечающих за то, какую картинку видит тот или иной глаз. Естественно, определенная часть экрана при этом скрыта от каждого из глаз (за этим самым барьером), но, тем не менее, наш мозг и при обработке такого «разорванного» изображения формирует цельную картинку.

К недостаткам этой технологии следует отнести то, что при малейшем сдвиге от оптимальной точки просмотра глаза уже не будут воспринимать изображение как объемное, оно будет просто двоиться или размываться. Экраны с параллаксным барьером используют в портативных устройствах — телефонах, фотоаппаратах и ноутбуках.

Но как же бе недостатков? Ничто в мире не совершенно, не являются исключением и 3D-технологии. Вот перечень основных недостаткой:

Очки довольно сильно затемняют изображение;
При просмотре 3D — контента болят глаза;
Объемный эффект хорошо ощутим только в специально подготовленных видеороликах, чаще всего увиденное 3D-изображение не впечатляет;
Для просмотра 3D-контента необходим специальный экран (а порой еще и очки);
Да и распечатать 3D-фотографию, увы, не удастся. Пока..

Проще говоря, 3D означает 3 Dimensions или 3 Dimensional и относится к чему-то с шириной, высотой и глубиной.
• Это сложное сочетание цвета, текстур, виртуального освещения и перспективы, чтобы изображения выглядели трехмерными.
• Обычно применяется, когда что-то традиционно плоское (двухмерное), такое как изображение, имеет добавленную глубину.
• Это широко распространенная технология развлечений, используемая в телевизорах 3D, фильмах 3D или изображениях 3D, чтобы отличить их от их традиционной плоской версии.
Часть 2. Как работает 3D

Оба экрана 3D TV и 3D являются плоскими, так как они создают изображение 3D? Чтобы понять основные технологические технологии 3D, важно сначала понять, как работает человеческое зрение. У людей есть два глаза, которые примерно на расстоянии 3 друг от друга. Это расстояние между двумя глазами создает два слегка разных изображения, которые передаются в мозг. Затем мозг сделает пространство, в котором можно воспринимать расстояние и глубину.

Именно так работает технология 3D для создания такого же пространства в вашем мозгу. Это позволяет вашему мозгу видеть глубину, которой нет, разделяя изображения. Предоставляя различное изображение каждому глазу, он создал иллюзию 3D. И тогда человек должен быть одет в комплект очков 3D, который поможет рассекать это изображение и передать его правильному глазу.
Часть 3. Самые распространенные видеоролики 3D / ТВ-форматы

1. Анаглифы 3D

Анаглифы были одним из первых исторических методов, используемых для стереоскопической визуализации 3D. Он по-прежнему популярен - потому что легко сделать установку визуализации анаглифа. Из специального оборудования вам понадобятся только красные / синие или красные / зеленые очки. Левый глаз обычно использует красное стекло. Там могут быть разные цвета правого стекла - голубого, синего или зеленого.

Визуализированная сцена смешивается с левыми и правыми изображениями, каждая из которых отображается в разных цветах. Цветные стекла заботятся о разделении изображений. Основная торговля этой технологией - полная потеря информации о цвете. Каждый глаз видит совершенно другую цветовую интерпретацию сцены. Мозг может восстановить информацию о цветах из таких данных.

С помощью всего лишь двух архетипических очков 3D вы можете смотреть видео Anaglyph 3D на общем телевизоре, компьютерных мониторах и даже обычных портативных устройствах.


2. Сплит-экран 3D

Сплит-экран 3D включает в себя бок о бок 3D и верхний и нижний 3D.

2.1 бок о бок 3D

SBS 3D, сокращенный для Side-by-Side 3D, был широко используемым 3D-форматом, помимо последовательного 3D-кадра, при передаче содержимого 3D поверх кабеля на 3D TV. В Side-by-Side 3D полный кадр 1080p или 720p предназначен для обоих глаз одновременно с двумя половинами слева и справа, а вся рамка для левого глаза и правого глаза соответственно уменьшена горизонтально, чтобы соответствовать левая половина и правая половина кадра.

• Side-by-Side (Half-width): левый и правый виды видео 3D отбираются на солнце с половинным разрешением. Дисплей будет растягивать каждую сторону до полной ширины и отображать их последовательно.

• Бок о бок (полный): горизонтальный левый и правый материалы отображаются с полным разрешением и сохраняются рядом с удвоенной частотой кадров, более качественным, но большим файлом.

В качестве примера возьмем исходное видео 720p (разрешение 1280 * 720).
Бок о бок (полуширина) Бок о бок (полный)
Разрешение рамки левого глаза 640 * 720 1280 * 720
Разрешение правой глазной рамки 640 * 720 1280 * 720
Разрешение всего кадра 1280 * 720 2560 * 720

2.2 Верхний и нижний 3D

Верхний и нижний 3D можно в значительной степени понимать так же, как SBS 3D, за исключением того, что весь кадр для каждого глаза соответственно уменьшен вертикально, чтобы соответствовать верхней половине и нижней половине кадра. Верхняя половина кадра предназначена для левого глаза, а нижняя половина - для правого глаза.

• Верхний и нижний (полувысоты): сохраняйте разрешение видео источников.

• Верхний и нижний (полный): удвоить вертикальное разрешение исходного видео.

Если вы хотите воспроизвести видеоролик Side-by-Side 3D или Top-Bottom, вам необходимо получить 3D PC / 3D TV и различные очки 3D. И визуальный эффект видеороликов SBS 3D и Top-и-Bottom 3D намного лучше, чем видео Anaglyph 3D.

Часть 4. Как конвертировать видео 2D в 3

VideoSolo Video Converter Ultimate - это конвертер 2D в 3D, который может конвертировать видеоисточники 2D в 3D MKV, MP4, MOV, WMV, AVI и т. Д. С тремя типами эффектов 3D: Side-by-Side 3D, Anaglyph 3D и Top-Bottom 3D. После преобразования 2D в 3D вы можете воспроизводить преобразованные видео 3D на 3D TV, 3D-видеоплеере или других устройствах 3D плавно.

Итак, что такое современное 3D? — Это специальным образом снятое и переданное двухмерное видеоизображение, при просмотре которого у человека формируется иллюзия его объемности. В этом смысле, правильно было бы говорить не о 3D-видео (т.е о трехмерном видео), а о стереовидео, или о видео, использующем стереоэффект. Но поскольку реклама сделала своё дело, термин 3D относительно видео и кино стал означать то, что он означает…

Есть несколько способов создания и просмотра «объемного видео», однако все массово реализуемые технологии основаны на одном общем принципе:

1. Фильм снимается с двух точек, расположенных на расстоянии около 60 мм (что соответствует расстоянию между зрачками человека). Для этого используют либо две синхронизированные камеры с системой зеркал, либо специальную 3D-видеокамеру с двумя объективами.

(Вариантом этого является использование компьютера, на котором либо модифицируется уже существующее видеоизображение — создаются два потока, либо, в случае использования сцен с компьютерной графикой, сразу отрисовываются два ракурса изображения…)

2. При показе фильма два видеопотока демонстрируются так, чтобы каждый попал в свой глаз. Мозг же человека создает из двух изображений одно, формируя иллюзию объема.

Вот на этом принципе и созданы все массово-реализуемые 3D-технологии. Далее они делятся по тому, как же данный принцип реализован. Основными 3D-технологиями являются анаглифический метод, использование поляризационных систем, технология интерференционных фильтров и затворный метод.

Анаглиф, или анаглифический метод является самым старым — ему почти 100 лет. В нем получение стереоэффекта основан на кодировании изображений в два различных цветовых потока, предназначенных для левого и правого глаза. Зритель надевает очки, в которые вместо стёкол вставлены специальные светофильтры (как правило, для левого глаза — красный, для правого — синий), благодаря которым каждый глаз видит только нужную часть изображения.
Картонные анаглифические очки

Анаглиф – метод получения стереоэффекта, основан на цветовом кодировании изображения. Для просмотра анаглифных фотографий или видео необходимы специальные очки со светофильтрами. Подобные анаглифические очки стоят очень дешево. Их даже можно сделать в домашних условиях. Но и «3D-эффект» в них получается весьма посредственным. Они не способны обеспечить полную цветопередачу и, кроме того, могут снижать цветочувствительность у зрителей после длительного использования.



В поляризационных системах изображения для левого и правого глаза поляризуются соответственно в вертикальной и горизонтальной плоскостях; расположенные соответствующим образом фильтры в очках «извлекают» из светового потока отдельные изображения для левого и правого глаза. При этом необходимо использование специального посеребрённого экрана, который позволяет избежать деполяризации и компенсировать потерю яркости. Подобные системы используются в сети кинотеатров IMAX 3D, а также в технологиях RealD Cinema и MasterImage.

Очки с поляризационными фильтрами, используемые в системе RealD
Чтобы получить 3D-эффект при использовании поляризационных систем, зритель надевает очки, в которые встроены специальные ортогональные поляризационные фильтры — каждый фильтр пропускает только ту часть световых волн, чья поляризация соответствует поляризации фильтра, и блокирует ортогонально поляризованный свет. Линейно поляризованные очки требуют, чтобы зритель держал голову на одном уровне, не наклоняя её, иначе эффект теряется. При использовании круговой поляризации в очки, предназначенные для зрителя, встроены «анализирующие» фильтры, которые перестраиваются, если зритель наклоняет голову, сохраняя изображение «объемным».


Технология интерференционных фильтров, она же технология Dolby 3D, формирует для каждого глаза изображение с разными длинами волн красного, зелёного и синего цветов. Специальные очки отфильтровывают определённые длины волн, так что зритель видит стереоизображение. В сравнении с поляризационным данный метод позволяет сэкономить на стоимости экрана (не требуется посереб­рённый или алюминированный экран), но стоимость самих фильтр-очков оказывается намного выше.

3D-шедевр: «Аватар» Джеймса Кэмерона

Фильм «Аватар» Джеймса Кэмерона стал самым успешным фильмом из демонстрирующихся в кинотеатрах с системой Dolby 3D, которая использует технологию интерференционных фильтров.

И, наконец, затворный метод. Другие названия — «эклипсный», «светоклапанный». Технология заключается в попеременной демонстрации на экране изображений, предназначенных для левого и правого глаза, и также поочерёдном затемнении стёкол очков, так что каждый глаз поочерёдно видит предназначенное только ему изображение. Смена «левого» и «правого» изображения на экране и затемнение соответствующих стёкол жёстко синхронизированы и осуществляются с очень высокой частотой, так что за счёт эффекта инерции зрения у человека создаётся иллюзия, что он видит цельное трёхмерное изображение.

На этом принципе основана технология XpanD (в кинотеатрах, редко дома) и nVidia 3D Vision (дома).

Основные недостатки затворного метода: увеличенное ослабление светового потока, что требует повышения яркости лампы проектора, эффект раздвоения изображения быстро движущихся объектов, повышенная утомляемость глаз. Достоинство — не требуется специальный экран.

Домашнее 3D-видео – затворный метод

При использовании затворного метода создания домашнего 3D-видео двухпотоковый сигнал записывается на диск Blu-ray 3D или транслируется через спутник. Для его просмотра необходимы «затворые 3D-очки». Они работают по принципу жидкокристаллической матрицы: в нужный момент одно прозрачное око меняет поляризацию и перестает быть прозрачным – этим заправляет встроенная в очки электроника, которая питается от расположенного тут же аккумулятора или сменной батареи. Затем то же самое делает другое око, а первое начинает пропускать свет.

Так они моргают поочередно, с частотой до 60 кадров в секунду. Выводимый на экран видеоряд с частотой до 120 кадров в секунду – это, соответственно, чередующиеся кадры для левого и правого глаза, по 60 кадров на каждый. Поскольку очки автоматически синхронизируются с телевизором, они «знают», какой глаз надлежит «прикрыть» в данный момент времени – ведь на экране отображается кадр, предназначенный для другого глаза. В итоге зритель получает с одного экрана дифференцированную видеоинформацию для каждого глаза. А за счет того, что переключение происходит очень быстро, мозг не успевает заметить его, формируя цельный образ – такой же объемный, как если бы человек смотрел на обычный мир.

Обязательным условием просмотра домашнего 3D-видео является наличие соответствующего устройства отображения (на данном этапе развития индустрии – жидкокристаллического или плазменного телевизора) и совместимых с этим устройством отображения активных 3D-очков. И конечно, эффект появится только в том случае, если контент (фильм на диске или эфирная программа) закодирован соответствующим образом.

Чем устройства с поддержкой 3D отличаются на техническом уровне от традиционных собратьев?

Одни люди полагают, что поддержку 3D можно заполучить путем обновления управляющей микропрограммы (прошивки) телевизора и плеера. Другие уверены, что делать вообще ничего не нужно – и так заработает. Ошибаются и те, и другие. Оборудование, предназначенное для воспроизведения 3D, отличается от 2D-сородичей конструктивно, следовательно, перепрошивка не поможет. Начнем с того, что все 3D-устройства общаются через интерфейс HDMI v1.4 – более ранние версии HDMI не совместимы с 3D-сигналом. Во-вторых, внутри «трехмерного» плеера и телевизора используется специальная электроника, способная обрабатывать видеопоток с кадровой разверткой до 120 кадров в секунду. Наконец, у телевизора есть система синхронизации с активными 3D-очками – она выполняется по инфракрасному беспроводному каналу.

Насколько сильный эффект получается при просмотре 3D?

Ответить на этот вопрос однозначно просто невозможно – слишком много факторов должно сложиться воедино. Прежде всего, зритель должен обладать бинокулярным зрением. Именно эта особенность нашего организма является ключом в мир 3D: как известно, мозг вычисляет расстояние до предметов на основании информации, пришедшей от каждого глаза. Этот же эффект используется и при просмотре 3D-видео. Разница лишь в том, что параметры объемности в данном случае закладываются заранее, мозгу скармливается уже готовый полуфабрикат, который, однако, ему нужно расшифровать. Если глаза не могут передать этот полуфабрикат правильно, то и эффекта не будет. Но даже если зрение у вас нормальное, то нужно понимать: трехмерность не является тотальной. Эффект возникает обычно только на движущихся объектах, расположенных на первом плане. Это может быть надвигающийся на зрителя поезд или самолет, меч в руках у воина и т.д. Но эффект, безусловно, интересный, и он заметно усиливает эмоциональную составляющую при просмотре фильмов-экшн и трансляций динамичных видов спорта. Для сериалов, выпусков новостей и ток-шоу явной надобности в 3D нет.

Действительно ли можно преобразовать обычное видео в 3D-видео?

Многие производители 3D-оборудования заявили о наличии в их технике алгоритмов электронной обработки сигнала, позволяющих «на лету» превращать обычное видео в 3D. Но это – суррогат. То есть, эффект от такого самодельного 3D если и возникает (что бывает не всегда), то он на порядки слабее, чем от просмотра полноценного 3D-контента, снятого на 3D-камеру с двумя объективами. А вот если обычный фильм превращен в квазитрехмерный профессионалами в студии, где каждая сцена анализируется и обрабатывается мощными компьютерами, то на некоторый эффект зритель вправе рассчитывать – но и в этом случае эффект будет не такой заметный, как при созерцании честного 3D.

Говорят, что просмотр в 3D-очках влияет на здоровье, так ли это?

Влияние на здоровье как таковое пока что не изучено – исследования этого вопроса только начались, и окончательный вердикт мы вряд ли увидим в ближайшее время. Ситуация напоминает историю с мобильниками: телефоны продаются уже больше десятилетия, а ученые спорят до сих пор. Пока можно утверждать лишь то, что фактор индивидуальной непереносимости 3D все же имеет место. Выражаться она может в излишней утомляемости глаз, легкой тошноте или головной боли. Связано ли это с самой технологией или с конкретными моделями телевизоров/очков – неизвестно, но факт остается фактом. Поэтому, даже несмотря на то, что неприятие 3D на физиологическом уровне возникает лишь у малой части зрителей, перед покупкой соответствующего комплекта оборудования лучше опробовать его в магазине. Или дома, в двухнедельный срок – чтобы успеть вернуть покупку в случае выявления неприятия. Но не усердствуйте с тестами: если смотреть больше двух фильмов подряд, то утомляемость может наступить у любого зрителя – и 3D тут будет, скорее всего, ни при чем.

Если мне нравится телевизор одной марки, а очки другой, то можно ли использовать их вместе?

Несмотря на одинаковый принцип синхронизации телевизора очков у всех производителей, единого стандарта пока нет. Поэтому говорить об однозначной совместимости ТВ и очков можно только в рамках продукции одного бренда, или если сторонний производитель выпускает очки специально для телевизоров определенной марки. А раз так, то перед покупкой нужно оценить в деле не только телевизор, но и очки. Функционирование последних вряд ли вызовет нарекание, а вот удобство посадки – это другое дело. К счастью, некоторые производители будут поставлять несколько моделей очков, давая покупателю возможность выбрать себе оптимальные. Но так намереваются действовать не все – по крайней мере, в обозримом будущем.
Информационный взрыв в цифрах. Подсчитан объем информации, хранимой и передаваемой человечеством...


На какой стадии развития находится рынок 3D-контента в России?

При участии Samsung и «Платформы HD» был запущен первый спутниковый канал с 3D-вещанием. Фильмы на Blu-ray в формате 3D начали появляться все чаще. Гонка 3D набрала обороты, однако даже сами производители не питают надежд, что все покупатели выбросят свои телевизоры и побегут в магазин за трехмерными.
Появление пиратских копий фильма увеличивает кассовые сборы при одном условии...


Причин столь осторожной оценки несколько. Во-первых, телевизоры с поддержкой 3D заметно дороже обычных. Во-вторых, рынок 3D-контента пока только расправляет крылья, и покупатели еще будут долго ощущать «трехмерный голод». В-третьих – инерционность рынка как таковая. Но процесс запущен, и все мы можем быть свидетелями наступления новой эпохи в развитии систем домашнего просмотра эфирного и видеоконтента.

В некоторых странах даже уже начались трансляции программ в 3D по кабельным и спутниковым каналам. Заключаются договора на производство такого контента и продажи фильмов в стандарте 3D.

Японские лидеры в производстве телевизоров, Sony и Panasonic решили всерьез побороться за рынок 3D телевизоров с корейскими конкурентами LG и Samsung. Для этого они использовали свои возможности от спонсирования олимпиады и чемпионата мира по футболу 2010 года. Sony демонстрирует свои системы на всех выставках и прогнозирует, что 40% прибыли компании в 2012 году составят как раз доходы от продаж 3в телевизоров. А в 2010 году цены на такие модели будут примерно на 200$ выше, чем обычные жк панелей.

Все это говорит о том, что фирмы производители вкладывают большие средства в продвижение продукции объемного телевидения и это дает повод ожидать серьезного снижения в цене.
3в телевизоры
3D телевизор
Принцип работы 3D телевизора

Все представленные на выставках модели 3D телевизоров имеют разрешение Full HD, так же как и средства предоставления объемного контента. Эти выставки вызвали большой интерес у посетителей. И если возможности объемного изображения уже реализованы в проекторах и телевизорах, то объемное телевидение высокой четкости - это другая технология.
3D в кинотеатрах

Объемное изображение в кинофильмах уже давно можно смотреть в кинотеатрах. При первых просмотрах использовались очки с разноцветными линзами. Здесь использовался принцип разделения изображения для левого и правого глаза. Очки еще были с красной и зеленой линзой.

Большим успехом в объемном кино стало использование поляризационных очков. Эта технология называлась IMAX 3D. Тогда использовалось два проектора и на экране получалось два изображения одно с горизонтальной поляризацией, а другое с вертикальной поляризацией. У специальных очков левое и правое стекло пропускало только изображение со своей поляризацией и получалось объемное изображение. При таком методе можно было получить качественное и яркое изображение. Недостаток был в том, что при наклоне головы менялась яркость картинки и качество.

Более новой технологией объемного кино стало RealD. По этой технологии применялся один цифровой проектор, который проецировал кадры для левого и правого глаза поочередно на высокой частоте. Что бы качество картинки не зависело от наклона головы, использовалась круговая поляризация. Для одного кадра применялась поляризация по часовой стрелке, а для другого против часовой стрелки. При таком методе трехмерное изображение получалось более качественное и естественное. Только в силу технологических особенностей такая технология может применяться только в небольших залах с сохранением качества.

При всех этих методах в кинотеатрах применяют специальные посеребренные ткани для экранов и сложное оборудование для проекторов. Такие технологии не рационально использовать в домашних условиях, а тем более в телевизионной технике. Применение в телевизорах поляризации невозможно на всей площади экрана.
3D в телевизорах Full HD

В ранее применяемых моделях объемного видео (кинескопные телевизоры, проекторы) применялся принцип деления разрешения изображения на два. И один кадр стереоизображения выводился на четных строках, а другой кадр на нечетных строках. При таком методе деления изображения разрешение кинескопного телевизора по вертикали снижалось до 300 строк. А в случае применения Full HD снижение будет до 540 строк при родном разрешении в 1080 точек по вертикали. Выводилось изображение для каждого глаза отдельно, и в один момент времени один глаз видел свой полукадр, а другой именно в этот момент времени ничего не видел. В следующий полукадр было наоборот, и уже другой глаз видел изображение, а первый нет.

Для обеспечения разрешения HD в 3д телевизорах, то есть 1080 точек по вертикали, можно применять тот же принцип, что и раньше: выводить поочередно отдельно кадры для каждого глаза. При этом сделать так, что бы каждый кадр видел только один глаз, а другой глаз видел уже свой, то есть следующий кадр изображения.

В обычном телевизоре по такой технологии кадры будут идти с частотой 25 Гц, ведь кадровая частота там 50 Гц и если разделить для каждого глаза изображение то и получится 50:2=25 кадров в секунду. И если в кинотеатрах кинофильмы идут с частотой 24 кадра в секунду, то там мы видим отраженный свет с большого расстояния. В телевизорах при частоте 25 Гц будет заметно мерцание и будут болеть глаза. Если же взять режим 24р, реализуемый в современных телевизорах для просмотра как раз кинофильмов с частотой 24 кадра в секунду, то там на самом деле частота кадров берется кратной 24 и составляет 72 или 96 Гц.

Получается, что Full HD 3D не сможет нормально воспроизводиться на обычных HD жк телевизорах. Для комфортного просмотра нужна частота в 60 Гц для каждого полукадра (такое значение вывели в результате исследований), то есть общая кадровая частота должна быть 120 Гц, а значит даже 100 герцовые телевизоры не подойдут для показа 3D. При этом каждый кадр должен выводиться с разрешением 1920х1080 точек, что соответствует Full HD.
Время отклика в 3D телевизорах

Для обеспечения четкого изображения нужно, что бы каждый пиксель на экране менял свое положение 120 раз в секунду, при этом каждый раз он будет выводить изображение другого полукадра. И если в 2D для получения хорошей четкости это не так критично, то в 3D нельзя допустить, что бы кадры перекрывались, значит нужно очень маленькое время отклика пикселя. По этому параметру лучшими для объемного телевидения являются плазменные панели, ведь в них время отклика пикселей меньше чем в жк матрицах. Но в плазменных панелях другой недостаток – это спад свечения пикселя и производители применяют дополнительные методы для уменьшения этого свечения.

Для lcd панелей время отклика должно быть меньше 3 мили секунд, а этого значения достигают не все матрицы. Поэтому при просмотре 3D на жк телевизорах может возникать эффект строба и срывы особенно на быстрых сценах. При просмотре сигнала объемного телевидения на проекционных телевизорах может возникать эффект радуги. Поэтому, по отзывам посетителей выставок, наилучший результат при показе контента объемного телевидения получается у плазменных панелей.

Но учитывая развитие рынка жк телевизоров и интерес фирм производителей можно ожидать, что в скором времени они преодолеют недостатки во времени отклика матриц.
Передача контента к 3д телевизорам

Еще одна сложность возникает с доставкой Full HD 3D контента от источника к телевизору. Во первых должно происходить считывание с диска по двух канальной системе, а затем еще и передать такой сигнал. А для передачи уже потребуется HDMI 1.4, ведь распространенный сегодня интерфейс HDMI 1.3 может и не справиться с передачей 120 кадров в секунду в качестве Full HD.
Очки для 3D телевизоров

А для приема 3D изображения применяются все те же очки. Правда они теперь активные, то есть они с помощью встроенного чипа управляют затенением нужной линзы. Раньше применялись пассивные очки с поляризационными фильтрами. Для управления активными очками применяется беспроводная схема синхронизации с изображением на экране телевизора, реализованная с помощью инфракрасного излучения.
3D очки

В системах технологии объемного телевидения без очков лежит принцип разделения изображения для каждого глаза с помочью микролинз на экране. Здесь один кадр разделяется на изображение для каждого глаза отдельно и значит никак не получается высокое разрешение Full HD.

На сегодня получение Full HD объемных телевизионных систем связано только с использованием очков.

Из чего состоит 3D-принтер

3D-принтер состоит из корпуса (1), закрепленных на нем направляющих (2), по которым перемещается печатающая головка (3) с помощью шаговых двигателей (4), рабочего стола (5), на котором выращивается изделие; и всё это управляется электроникой (6).
Чем печатает 3D-принтер

Расходные материалы (филаменты) для 3D-принтеров представляют из себя пластиковые нити, намотанные на катушки. Расходные материалы бывают различных типов и свойств. О всех типах материалов можно почитать в энциклопедии 3Dtoday.

Килограмм самого дешевого пластика можно купить за какие-то 500 руб., хотя более интересные варианты (например, имитаторы древесины или песчаника с наполнителями из настоящей древесины или камня) уже могут обойтись в несколько раз дороже.

Как работает 3D-принтер

Нить (филамент) (1) поступает в печатающую головку (Экструдер) (2), в которой разогревается до жидкого состояния и выдавливается через сопло экструдера. Шаговые двигатели с помощью зубчатых ремней приводят в движение Экструдер (2), который перемещается по направляющим (3) и наносит пластик на платформу (4) слой за слоем. Снизу в вверх. В итоге ваше изделие (5) растёт слой за слоем.

Как запрограммировать 3D-принтер на печать

Для начала работы (печати) на 3D-принтере, будущий предмет необходимо нарисовать, причем во всех трех измерениях. Делается это с помощью специальных программ, называемых CAD-редакторами или САПР («Системами автоматизированного проектирования»). При этом рисовать модели самому совершенно необязательно – готовые варианты всевозможных крючков, чехлов или даже квадрокоптеров можно просто скачать с различных интернет-сайтов. В крайнем случае, если душа к проектированию не лежит, а необходимой модели в интернете нет, всегда можно заказать ее у профессионалов.

Когда дело доходит до 3D-печати, такие модели подвергаются «слайсингу», то есть разбиваются на отдельные слои с помощью специальных программ, так и называемых – слайсеры. Представьте, что вы хотите напечатать вазу: первым делом вазу необходимо условно нарезать на тонкие-тонкие слои, а каждый из них опять-таки условно сфотографировать. Стопку полученных снимков можно передать принтеру, и он сделает копию каждой картинки, одну поверх другой, пока слой за слоем не воссоздаст оригинальную вазу. Вот только «рисуют» принтеры по-разному и разными материалами.

Слайсер формирует специальную программу для 3D-принтера. В этой программе принтеру рассказывается, как нужно печатать модель - куда двигаться экструдеру, с какой скоростью выдавливать пластик, какая толщина слоев будет у модели и др параметры. Вся программа для принтера сохраняется в файл под названием g-code. Дальше через флеш карту или USB провод программа загружается в 3D-принтер и запускается печать.

Пруток подается в печатающую головку, где плавится и выдавливается через тонкое сопло. Головка передвигается в двух плоскостях, вырисовывая нитью целый слой – один из срезов того самого «яблока». Закончив один слой, принтер приподнимает головку или опускает платформу, а затем начинает печатать новый слой поверх только что нанесенного. Так, слой за слоем, срез за срезом, выращивается копия оригинального предмета.

Теперь должно быть понятным происхождение термина «аддитивные технологии». Большинство цифровых производственных методов основываются на удалении лишнего материала. Например, то же самое яблоко можно выточить, высверлить и выпилить из болванки. Такие технологии называются субтрактивными (от англ. «subtract» – «отнимать»). В 3D-печати все с точностью до наоборот: объект выстраивается крупинка за крупинкой, слой за слоем, с нуля. Отсюда и термин «аддитивный процесс» (от англ. «add» – «добавлять»).

Как мы уже говорили, 3D-принтеров великое множество и устроены они по-разному. Особо сложные промышленные машины, спекающие слои из мелких металлических порошков с помощью высокоточных лазеров, могут стоить сотни тысяч долларов. А вот настольные варианты, печатающие пластиковой нитью, вполне по карману обычному любителю: приличный конструктор вполне можно найти за 20 000 руб. даже в текущий кризисный период, а полностью собранные, отлаженные машины с массой дополнительных функций вроде подогрева рабочей камеры, сенсорного дисплея и автоматической калибровки редко стоят более 200 000 руб. Такие принтеры используют технологию FDM (Fused Deposition Modeling) или «Моделирование послойным наплавлением»
Насколько функциональны печатаемые изделия?

Скажем так: все зависит от качества процесса и используемого пластика. На домашнем 3D-принтере вполне реально печатать рабочие шестеренки для самодельных роботов или пластиковые корпуса для электронных гаджетов. Матерым инженерам-любителям даже доступны прочные пластиковые композиты с углеволоконными добавками. Само собой, сувениры, игрушки или новая ручка для сковородки не составят никаких проблем. Самое же замечательное то, что у вас появиться возможность создавать уникальные изделия или ремонтировать вещи, давно снятые с производства. Себестоимость одной детали, как правило, будет выше, чем у ширпотреба, но и здесь бывают исключения. Хотя бы те же защитные кожухи для смартфона: 50-граммовый 3D-печатный чехол из ABS-пластика хорошего качества обойдется примерно в 50 рублей, плюс небольшие затраты на электричество, а аналогичный кейс с витрины будет стоить в 5-10 раз дороже.

Производство настольных 3D-принтеров уже вовсю налажено в России, причем отечественные аналоги ничем не хуже западных вариантов, и это не пустые слова. Полного замещения комплектующих пока никому из отечественных производителей добиться не удалось, но готовые продукты дешевле западных конкурентов и не уступают им по характеристикам или качеству печати, а за сервисным обслуживанием не придется далеко бегать. Помимо FDM-принтеров существуют и машины, работающие с жидкими смолами, отверждаемыми светом, пластиковыми и металлическими порошками, спекаемыми лазерами, и даже устройства, изготавливающие высокоточные трехмерные модели из листов обычной бумаги, но это уже отдельная история.

Производство 3D-контента, по большому счёту, происходит именно так, как вы себе можете это представить. Для съёмок фильма в 2D используется одна камера, а для производства 3D-фильма требуется две камеры. Цель состоит в том, чтобы снять два различных и немного раздельных изображения, которые можно будет затем использовать для того, чтобы левый и правый глаз могли получать немного разные картинки происходящего.

Такое действие, по сути, повторяет то, как мы видим естественную трёхмерную картину мира.
Для проведения такой «двойной» съёмки многие теле- и кинокомпании используют специальное оборудование, обеспечивающее одновременную работу двух камер. Устройство снабжено системой точного контроля, которая позволяет настраивать и подстраивать камеры для слаженной работы. Данный процесс сам по себе довольно сложен, кроме того, он требует, чтобы камеры и, в первую очередь, их оптическая составляющая, были практически идентичными – именно это и позволит получить наилучший результат. На рынке также имеется несколько видеокамер, снабжённых двухлинзовой системой съёмки. В частности, такие камеры – как для профессиональной, так и для любительской съёмки – поставляют компании Panasonic и Sony.

Специально сконструированные 3D-камеры облегчают съёмку трёхмерного видео.

Разумеется, есть и другие способы съёмки 3D-видео. К примеру, изображение можно сделать трёхмерным в процессе пост-продакшна, особенно, когда речь идёт о фильмах с большим количеством компьютерных эффектов и графики. Поскольку большое количество фильмов снимается с использованием технологии «зелёный экран», сегодня есть много возможностей создавать то, что принято называть «искусственный 3D».
Популярность технологии съёмки «зелёный экран» облегчает возможность создания фильмов в «искусственном 3D».
Популярность технологии съёмки «зелёный экран» облегчает возможность создания фильмов в «искусственном 3D».

Во всех случаях готовый 3D-фильм состоит из двух отдельных рядов кадров: один ряд – для левого глаза, второй – для правого. А то, каким образом вы можете смотреть данное видео, определяется типами вещательной системы и системы просмотра, на которые мы и предлагаем обратить более пристальное внимание.

Активная 3D-технология

Активная 3D-технология – это система, которая работает на плазменных и жидкокристаллических экранах и требует наличия специальных активных 3D-очков для просмотра трёхмерного изображения. Сегодня эти очки достаточно лёгкие и удобные в использовании, хотя некоторые производители ещё не совсем довели их дизайн и функциональность до совершенства. Частенько данные очки снабжены аккумуляторным блоком, который заряжается при помощи подключаемого через USB зарядного устройства.

В основе данных очков лежит использование специальных линз с жидкокристаллическим верхним слоем. При прохождении через этот слой электрического напряжения линза практически полностью теряет прозрачность, при отсутствии напряжения прозрачность восстанавливается. Тем не менее некоторые световые потери наблюдаются при смотрении через линзу и в момент отсутствия напряжения в жидкокристаллическом слое, что делает видимое через очки изображение на экране телевизора немного темноватым по сравнению с оригиналом.

Для формирования 3D-кар-тинки телевизор последовательно отображает кадры для левого и для правого глаз. При этом очки затемняют линзу для «ненужного» в данный момент глаза. Частота таких затемнений для каждого раза составляет 24, 25 или даже 30 раз в секунду, поэтому вы практически этого не замечаете. Впрочем, отдельные люди жалуются на некоторое ощущение моргания картинки – именно с этим и связано возникновение головных болей у небольшого количества зрителей, использующих 3D-очки.

Качество картинки активной 3D-технологии соответствует качеству Full HD видео, однако отдельные зрители жалуются на эффект моргания.

Большим преимуществом активной системы является то, что она даёт истинное 1080p 3D изображение. Это значит, что, по крайней мере, в плане качества картинки данная система значительно превосходит пассивную 3D-технологию. Однако многое зависит от конкретной ситуации, и есть много причин для того, чтобы полюбить пассивную 3D-систему.

Пассивная 3D-технология

Наибольшим преимуществом пассивной 3D-технологии является то, что очки, необходимые для просмотра изображения в данной системе, являются безумно дешёвыми по сравнению со стоимостью очков с активным затвором.

Впрочем, при домашнем использовании пассивная 3D-система имеет один большой недостаток: разрешение изображения составляет половину от разрешения картинки в активной 3D-технологии. Причина этого состоит в том, что картинки для обоих глаз должны появляться на экране одновременно. На поверхности жидкокристаллического экрана (плазменных панелей для пассивного 3D не существует) размещён специальный фильтр, который по-разному поляризует каждую из строк, формирующих изображение. Таким образом, телевизор одновременно отображает две картинки (для правого и левого глаза), составляющие 3D-изображение: к одной из них относятся чётные строки, к другой – нечётные. Данный процесс называется «чересстрочная развёртка».

Каждая из двух линз, составляющих пассивные 3D-очки, поляризована таким образом, чтобы соответствовать поляризации того или иного набора строк на экране. Таким образом, каждый глаз видит лишь то, что предназначено конкретно для него. Минусом данной технологии является то, что чересстрочная развёртка снижает разрешение картинки: в пассивной 3D-технологии каждый глаз видит картинку с разрешением 1920 x 540 пикселей.
Изображение в пассивной 3D-технологии смотреть легче, однако при просмотре теряется часть разрешения.


Таким образом, вы получаете полное разрешение по горизонтали, однако лишь половину – по вертикали. Впрочем, на практике это не составляет такой уж большой проблемы. Большинство зрителей считает, что пассивная 3D-технология намного удобнее для длительного использования, и если вокруг вас есть много любителей смотреть фильмы и спортивные трансляции, данная система является наиболее практичной и доступной.

Как 3D-видео передаётся в телевизионных сетях?

Телевизионные вещатели весьма ограничены в плане имеющейся у них ёмкости, поэтому передача полноценного 3D-сигнала, состоящего из двух отдельных потоков, в общем-то, нереальна. Для того чтобы обойти данную проблему, вещатели используют метод, названный «бок о бок». Данный метод заключается в том, чтобы взять пару из кадров, предназначенных для правого и левого глаза, и разместить их на экране бок о бок таким образом, чтоб вместе они заняли ровно столько же места, сколько на экране телевизора занимает стандартное HD-изображение. Если телезритель смотрит такую трансляцию на экране обычного 2D-телевизора, то он видит две практически идентичные картинки, сдавленные с боков так, что всё на них кажется высоким и тонким. В то же время 3D-телевизор разделяет этот «сдвоенный» кадр на две половинки и отображает их согласно принципам, свойственным использованной в нём системы 3D.
Результатом передачи 3D-видео по системе «бок-о-бок» является экономия ёмкости, однако при этом наблюдается потеря в разрешении.


В результате мы получаем 3D-изображение, которое технически имеет HD-качество, однако это качество значительно ниже качества Full HD 3D фильма, воспроизводимого с Blu-ray диска. Тем не менее получаемые результаты весьма хороши, и качество 3D-картинки можно считать приемлемым.

Как работает 3D на Blu-ray дисках?

Гораздо в лучшем положении оказывается 3D-видео, будучи записанным на Blu-ray диск. В этом случае вы можете получить картинку в качестве Full HD 3D с разрешением 1080p, но только в случае использования правильного оборудования: пассивные 3D-системы не могут отображать 3D-видео в формате Full HD, на это способны лишь активные системы.

С ростом популярности 3D была разработана новая система видеокомпрессии, которая позволяет значительно экономить объёмы используемой памяти. В итоге на стандартном диске можно разместить большее количество кадров, что крайне необходимо для 3D. Это, в свою очередь, означает, что на таком диске можно сохранять в формате Full HD оба ряда кадров – для правого и левого глаза, без того сжатия, которое мы видим при трансляции сигнала 3D-телевидения. Запись 3D-видео, даже с использованием новой системы компрессии, всё равно требует значительного пространства на диске, что в итоге приводит к отсутствию на диске места для записи дополнительных материалов. Однако это не является такой уж большой проблемой, поскольку в коробку всегда можно положить второй, дополнительный диск, записанный в HD-формате. Видео, состоящее из двух рядов кадров (для правого и левого глаза), отображается на экране вашего телевизора согласно системе, в которой он работает.

3D-кинотеатры против домашних 3D-систем

Существует несколько конкурирующих между собой 3D-форматов, используемых в кинотеатрах. Каждый из кинотеатров волен выбирать систему на собственное усмотрение. Большинство кинотеатров сегодня использует пассивные 3D-системы, и это означает, что им не приходится тратить деньги на дорогие очки с активным затвором для каждого зрительского места. В то же время первые кинотеатры IMAX 3D использовали активные 3D-очки, таким образом, эта система далеко не чужда кинотеатрам.

Для Dolby-кинотеатров существует система, которая является пассивной по своему характеру, однако требует использования более дорогих очков. Преимущество в использовании данной Dolby-системы состоит в том, что для её использования кинотеатру не приходится проводить замену экрана. Вместо этого используются очки со светофильтрами, «заточенными» под определённую длину световой волны, а также вращающийся фильтр, установленный перед проектором, позволяющие направлять картинки в нужный глаз.

Однако, по большому счёту, доминирующим 3D-форматом для кинотеатров является система RealD, которая использует поляризующие фильтры и недорогие очки. Кадры, предназначенные для левого и правого глаза, проецируются на экран через специальный поляризатор, установленный перед объективом кинопроектора. Система RealD предусматривает отдельную передачу кадров для правого и левого глаза – они передаются друг за дружкой с частотой 144 раза в секунду, а очки с поляризованными линзами перед глазами зрителей приводят к тому, что каждый глаз получает в итоге предназначенное лишь ему изображение.
Поляризационные очки RealD хорошо знакомы тем, кто любит ходить в кинотеатры.

Компания Sony предлагает облегчённый вариант данной системы, в котором используется 4К-проектор для одновременной передачи изображений для левого и правого глаза, при этом для каждого из глаз предназначается картинка с разрешением 2К.

3D-технология, не требующая специальных очков

У производителей телевизоров во всём мире есть одна общая цель: создать такую систему, которая бы не требовала использования очков при просмотре 3D-видео, но при этом создавала бы зрителю полный эффект трёхмерности. Технически это уже возможно, и телевизоры, использующие такие системы, уже в течение нескольких лет демонстрируются в рамках CES и других телевизионных выставок.
Наибольшей проблемой 3D-систем, не требующих использования очков для просмотра видео, является проблема качества. Безусловно, эти системы способны давать 3D-изображение, однако это далеко не то качество картинки, которое вам хотелось бы видеть. Кроме того, для полного погружения в просмотр такого видео вам придётся смотреть на экран под определённым углом, и эксперты, исследующие качество работы таких систем, после проведения испытаний жаловались на лёгкую косоглазость.

Впрочем, в компании Dolby убеждены, что полноценные 4K/3D-телевизоры, не требующие для просмотра очков, должны начать появляться на рынке в 2015 году. Технология Dolby, разработанная в сотрудничестве с Philips, основана на применении дисплеев с повышенным разрешением, используемым для отображения видео в формате 1080p/3D. Для проведения демонстрации технологии на выставке CES 2014 использовался 8K-телевизор производства Sharp. В компании Dolby утверждают, что в новой технологии сведены до минимума все проблемы прежних систем «3D без очков», включая необходимость сидеть перед экраном в определённой точке.

3D-системы на основе шлемов-масок

Одной из сфер, в которой 3D-видео имеет огромный потенциал, является использование 3D-дисплеев, которые можно носить на лице подобно очкам или шлему. В качестве примеров можно назвать такие устройства, как Oculus Rift и Project Morpheus, которые являются 3D-совместимыми масками-шлемами и могут быть использованы в качестве устройств виртуальной реальности.
Помимо заложенного в эти устройства игрового потенциала, в силу наличия в них отдельных экранов для каждого из глаз, можно предположить их использование в качестве устройств, дающих впечатляющий 3D-эффект. Возможно, поначалу зрителям будет немного некомфортно носить на лице такую маску, и потребуется некоторое время для привыкания к ней, однако данные устройства несут в себе невероятный потенциал для реалистичного 3D-видео.
Будущее 3D-видео может быть заключено в использовании шлемов-масок, таких как Oculus Rift.

Есть ли будущее у 3D-телевидения?

Сегодня дополнить телевизор 3D-функцией относительно недорого. Для активных 3D-систем стоимость такого усовершенствования не превышает стоимости активных очков. Это значит, что практически все выпускаемые сегодня телевизоры имеют встроенную опцию 3D. Впрочем, это не отменяет использование маркировки «3D» для повышения продаж.
Поскольку Голливуд продолжает снимать фильмы в 3D, этот формат, несомненно, имеет своё место в домах зрителей. Запрос на новые блокбастеры, снятые и записанные в 3D, существует, хоть он и не так велик, как того хотелось бы Голливуду.

Анаглиф кинотеатры. Фильмы воспроизводятся в формате анаглиф (чаще красно-синий), а зрители, смотря их через специальные красно-синие очки. Для этих кинотеатров не требуется дорогостоящего оборудование, достаточно обычного проектора, стандартного экрана и дешевых картонных очков. Такой вид кинотеатров считается устаревшим.

Плюсы - дешевизна, возможность применения стандартного оборудования. Минусы - низкая цветопередача и двоение картинки.

Dolby 3D (Dolby 3D Digital Cinema) – система проекционного воспроизведения 3D от компании Dolby. Эта система немного похожа на анаглиф, но является более усовершенствованной. Dolby 3D основано на разделение RGB спектра для левого и правого глаза, но в отличие от метода анаглиф, левый и правый глаза видят все цвета, только различной частоты. Поэтому данная система обеспечивает отличную цветопередачу, четкое и реалистичное 3D изображение.

Перед проектором устанавливается специальный вращающийся диск-фильтр, через который изображение проецируется на обычный матовый экран. Диск разделен пополам на фильтр для левого и правого глаза.

Изображение, обработанное в Dolby Show Player поступает в проектор, который отображает его на экран. С проектора поступает сигнал на синхронизатор, который управляет вращающимся диском таким образом, что фильтр для левого глаза находится перед проектором только во время отображения картинки для левого глаза. Это процесс происходит очень быстро, скорость вращения диска – 4320 оборотов в минуту. Благодаря специальным окулярам, имеющим фильтры аналогичные фильтрам в диске, зрители видят 3D изображение.

Плюссы – высокое качество 3D изображения, возможность использования стандартного матового экрана и воспроизведения 2D кино, недорогие очки. Минус – возможность работы только с плеером Dolby.

IMAX 3D – система, основанная на принципе линейной поляризации. Воспроизведение на экран происходит сразу с двух проекторов, перед которыми расположены поляризационные фильтры разной направленности (горизонтальная и вертикальная). Экран имеет специальное серебряное покрытие, это обусловлено необходимость сохранения поляризации падающего на него света.

Зрители надевают специальные очки, имеющие вместо стекол фильтры с горизонтальной и вертикальной поляризацией. Каждый глаз видит только предназначенную для него картинку, т.к. фильтры пропускают только изображение с одноименной поляризацией.

Плюсы – качественное 3D изображение и яркие цвета. Минус – при наклоне головы нарушается 3D эффект. Высокая стоимость экрана, дорогостоящее переоборудование кинотеатра.

RealD – технология, использующая круговую поляризацию света и, в отличии от IMAX, сохраняет 3D эффект при небольших боковых наклонах головы.

Воспроизведение происходит с одного проектора на металлизированный экран. Проектор попеременно показывает левую и правую картинку. Перед ним устанавливается активный поляризационный фильтр. Этот фильтр меняет поляризацию в зависимости от воспроизводимого изображения – по часовой стрелке для правого глаза и наоборот для левого. Очки у зрителей имеют круговую поляризацию с разной направленностью, это обеспечивает восприятие глазом только предназначенной для него картинки.

Плюс – хороший 3D эффект. Минус – потеря яркости из-за фильтра перед проектором и дорогостоящий экран.

XPAND – применяется затворный метод разделения изображения для каждого глаза. На экран поочередно с высокой частотой выводятся изображения для левого и правого глаза. Специальные очки у зрителей имеют жидкокристаллические окуляры (затворы). Специальный ИК трансмиттер посылает синхронизирующий сигнал. Получив сигнал, очки открывают левый окуляр и закрывают правый и наоборот, в зависимости от воспроизводимой картинки (для левого или для правого глаза).
Плюсы – высокое качество 3D изображения, возможность воспроизведения 2D фильмов. Минус – дорогостоящие очки.

Почти все лидеры в производстве телевизионной техники начали осваивать выпуск 3D телевизоров и другой техники этого формата, как например проигрыватели для дисков с 3D фильмами и другое. Основное развитие в 3D формате получили плазменные и жк LED телевизоры. В силу технологических особенностей плазменные 3D телевизоры показывают лучшее качество, чем LCD 3D телевизоры из-за строгого требования ко времени отклика матрицы (должно быть меньше 3 миллисекунд).

Все современные 3D телевизоры воспроизводят изображение в качестве Full HD. При этом видео выводится поочередно для каждого глаза и, что бы сохранить плавность картинки, нужна кадровая частота минимум в 60 Гц для каждого глаза. То есть общая кадровая частота должна быть не меньше 120 Гц да еще и в каждом кадре должно быть качество Full HD. Отсюда и такое строгое требование ко времени отклика матрицы, как писалось выше, оно должно быть не больше 3 мс.
Как выглядит телевизор с функцией 3D
Внешний вид телеприемника и очков для показа 3D

Для передачи сигнала Full HD сигнала с частотой не меньше 120 Гц может потребоваться применение HDMI 1.4. В телевизорах может еще быть HDMI 1.3.

При таком требовании к видео, выводимом на экран, реализация 3D эффектов возможна только с применением специальных очков. Сейчас все фирмы применяют так называемые активные очки. Эти 3D очки имеют встроенную микросхему и управляются сигналами с телевизора с помощью инфракрасного излучения. В зависимости от изображения на экране очки пропускают сигнал только для одного глаза, а в следующий кадр для другого глаза. Очки одной фирмы не будут работать на телевизоре другой фирмы.
Анаглифические очки

Впервые объемное изображение попытались получить еще в 1853 году в Германии. На экран выводилось изображение в разных цветовых оттенках. Зрителям раздавались очки, линзы которых были окрашены в разные цвета – красный, синий или зеленый. Каждый глаз получал только то изображение, которое было окрашено в цвет линзы на очках. Так каждый глаз видел только свое изображение, и картинка получала объем.
Анаглифические очки

Преимуществами данной технологии можно считать дешевизну. Очки стоят очень мало и каждый телевизор способен выводить на экран специально тонированное изображение.

Но недостатки были такими большими, что о применении данной технологии в домашних условиях нельзя было говорить. Изображение было с очень плохой цветопередачей. Из-за тонирования линз в очках картинка получалась с оттенками красного и синего (зеленого). И качество 3D картинки получалось не очень качественным.
Поляризационные очки

Другой технологией, где очки отфильтровывали изображение для каждого глаза, была поляризационная. Здесь уже линзы очков покрывались поляризационными светофильтрами в виде поляризационных пленок. Разделение изображения для левого и правого глаза получалось благодаря поляризации изображения. Поляризация – это когда световые волны имеют разные направления колебаний, по-другому колебания электрического поля световой волны происходит в разных плоскостях. В кинотеатре для этого используют два кинопроектора. Поляризационные очки используют в IMAX 3D и в RealD кинотеатрах.
Поляризационные очки

В очках фильтр на одной линзе пропускает только волны света горизонтально ориентированные, а фильтр на другой линзе пропускает только волны с вертикальной поляризацией. В итоге каждый глаз получает только свою картинку, и мы воспринимаем изображение как объемное. Для того чтобы не терялись контрастность и яркость изображения при наклоне головы, стали применять круговую поляризацию. Здесь уже одно изображение имеет левую поляризацию, а другое – правую.

Использовать эту технологию получения объемного изображения на телевизоре в домашних условиях очень сложно. Из-за этого производители телетехники стали использовать её только в 2011 году. Первой на рынок телевизоров 3D с поляризационной технологией свои модели представила фирма LG со своей разработкой LG Cinema 3D. Увидев определенный интерес к данной технологии у покупателей, свои модели представили и компании Toshiba, Philips, Samsung.

К достоинствам поляризационной технологии можно отнести качественное изображение 3D с хорошей цветопередачей и детальностью. Поляризационные очки получились легкими и удобными без электронной схемы. Отсутствуют перекрестные искажения и мерцания в отличие от активной технологии, поэтому и уменьшена утомляемость глаз.

Недостатком считают уменьшение разрешения по вертикали, потому что в кадре идет чередование строк для левого и правого глаз.
Затворные очки для телевидения 3D

Самая совершенная на сегодня технология получения на телевизоре 3D изображения - это технология с активными очками. В таких очках линзы закрываются специальной электронной схемой управления, находящейся в очках. Линзы состоят из жидких кристаллов, как и матрица телевизора, и схема управления в нужные моменты времени дает сигнал кристаллам пропускать световой поток к глазам поочередно для получения объемной картинки. Управляются очки от телевизора по инфракрасному каналу связи или по Bluetooth. Наиболее сильно данную технологию продвигают Samsung, Sony, Panasonic.
Затворные очки

Потому как для каждого глаза нужно подавать отдельное изображение то в таких телевизорах кадровая частота понижается вдвое. Поэтому телевизоры 3D с активной технологией имеют кадровую частоту 100/120 Гц. Для борьбы с мерцанием изображения кадровую частоту повышают до 200/240 Гц. При этом движения в кадре становятся более равномерными и плавными.

К достоинствам активной технологии можно отнести её надежность и совершенство. Ведущие производители уже успели её отработать и устранить большинство недостатков. Применяется ведущими производителями плазменных и жк телевизоров.

Недостатком являются очки, которые стоят дорого и требуют постоянной замены батареек. Линзы очков задерживают часть светового потока, поэтому может быть тусклым изображение при низкой яркости экрана. Частота кадров в 100/120 Гц при динамических сценах может быть недостаточной.
Безочковые 3D телевизоры

В продаже стали появляться автостереоскопические 3D телевизоры, которым не нужны очки для просмотра объемного телевидения. Но им тяжело конкурировать с другими технологиями, потому что их цена ещё высока и качество изображения не очень высокое. В автостереоскопических телевизорах наносятся на экран прозрачные оптические элементы. Вот они и разделяют изображение для каждого глаза отдельно.
Безочковый 3D телевизор Toshiba 55ZL2

Первый метод получения стереоизображения в таких телевизорах получается путем нанесения множества продольных линз. Называется он – метод лентикулярных линз.

При втором методе перед матрицей жк располагают множество щелевых отверстий. Называется такой метод – параллаксный барьер. В качестве визуальных барьеров используются жидкие кристаллы. Под действием сигнала эти кристаллы поворачиваются и направляют световой поток в нужном направлении. При необходимости этот барьер отключается и можно смотреть обычное 2D телевидение.

3D эффект может быть достигнут, если зритель находится в определенных точках при просмотре. Хорошо, что таких точек много и телевизор можно смотреть и нескольким людям.

Развитие автостереоскопических телевизоров продолжается, и в ближайшие пять лет их доля на рынке будет только расти.

Достоинством такого метода получения объемного изображения можно считать отсутствие очков. А к недостаткам можно отнести выбор определенного места при просмотре.
Дополнительная информация

Источником сигнала для 3D телевизоров может служить проигрыватель, специально предназначенный для воспроизведения 3D дисков. Так же в некоторых странах уже началось вещание отдельных каналов в 3D формате.

На сегодня уже фирмы разрабатывают системы, позволяющие 3D телевизорам преобразовывать в режиме реального времени видео из 2D в 3D. Например, для таких целей Samsung выпустила новый процессор 3D Hyper Real Engine.

Некоторые фирмы говорят о вредном влиянии на здоровье человека при долгом просмотре 3D. Особенно нужно быть аккуратными детям, пожилым людям и беременным женщинам.

Цены на 3D телевизоры будут, конечно, выше чем на обычные LCD LED телевизоры. Например, 3D телевизор с диагональю 40 дюймов примерно будет стоить 2000 долларов. Телевизоры Samsung 9000 серии (9000 серия в линейке Samsung лучше других серий) с диагональю 55 дюймов будет стоить 7000 долларов. Телевизор Sony с диагональю 40 дюймов будет стоить примерно 2400 долларов. К таким телевизорам может понадобиться купить отдельно для каждого члена семьи очки по цене примерно 100-150 долларов и инфракрасный передатчик за 50 долларов. Еще нужно купить специальный проигрыватель и диски с 3D фильмами.


Развитие 3D телевидения к 2014 году не сделало каких-то революционных открытий. Идет усовершенствование уже работающих технологий. Многие покупатели не являются большими поклонниками объемного видео. Поэтому производители телевизоров пошли по пути развития разрешения экрана и введения новой технологии OLED.

А что касается 3D, то на сегодня используются технологии требующие очков. Безочковое 3D не получило развитие. Что касается использования очков, то развитие получили и активная технология формирования объемного эффекта и пассивная. Например, Samsung производит телевизоры 3D только по активной технологии. А вот LG продолжает развивать пассивную технологию на своих моделях 2014 года. Фирма Philips применяет как активную, так и пассивную технологию. У многих телевизоров с функцией 3D есть возможность конвертации обычного 2D изображения в 3D.

Собственно, моделирование

Традиционно рисуют в 2D (по осям X и Y) — на бумаге, холсте, дереве и т.п. При этом отображают какую-то одну из сторон предмета. Картинка сама по себе плоская. Но если мы хотим получить представление обо всех сторонах предмета, то необходимо нарисовать несколько рисунков. Так поступают в традиционной рисованной анимации. Но, вместе с тем, существует, (кстати, в СССР была довольно хорошо развита) т.н. кукольная анимация. Один раз изготовленную куклу снимают в необходимых позах и ракурсах, получая серию «плоских картинок». 3D (к X и Y добавляется координата глубины Z) визуализация — это те же «куклы», только существующие в цифровом виде. Другими словами, в специальных программах (Blender, 3ds Max, Maya, Cinema 4D и т.п.) создается объемное изображение, например авто.


Преимущество данного метода в том, что в распоряжении, скажем, аниматора есть объемная модель, необходимо лишь поместить ее должным образом в кадр, анимировать (задать траекторию передвижения или рассчитать с помощью симулятора) при необходимости, а уж отображение авто в финальной картинке ложится на специальную программу называемую визуализатором (render). Еще одно преимущество в том, что модель достаточно нарисовать один раз, а потом использовать в других проектах (скопировав), изменять, деформировать и т.п. по своему усмотрению. Для обычного 2D рисунка, в общем случае, такое невозможно. Третье преимущество — можно создавать практически бесконечно детализированные модели, например смоделировать даже винтики на часах и т.п. На общем плане этот винтик может быть и неразличим, но стоит нам приблизить камеру, программа-визуализатор сама рассчитает, что видно в кадре, а что — нет.


Существует несколько способов моделирования, но самым популярным является полигональное моделирование. Нередко можно увидеть в роликах о 3D или фантастических фильмах как тот или иной объект представляется в виде т.н. сетки. (см. рисунок выше) Это и есть пример полигонального моделирования. Суть его в том, что поверхности представляются в виде простых геометрических двумерных примитивов. В компьютерных играх это треугольники, для других целей обычно используют четырехугольники и фигуры с большим кол-вом углов. Эти примитивы, из которых состоит модель, называют полигонами. Но при создании 3D объекта стараются обойтись, как правило, четырехугольниками. При необходимости четырехугольники (полигоны) без проблем превращаются в треугольники при экспорте в игровой движок, а при необходимости сглаживания или тесселяции модель из четырехугольников получается, как правило, без артефактов.

Что такое тесселяция? Если какой-то объект представляется в виде полигонов (особенно органические объекты, например человек), то понятно, что чем меньше размер полигонов, чем их больше, тем более близкой может быть модель к оригиналу. На этом основан метод тесселяции: сначала изготавливают грубую болванку из небольшого кол-ва полигонов, затем применяют операцию тесселяции, при этом каждый полигон делится на 4 части. Так вот, если полигон четырехугольный (а еще лучше, близок к квадрату) то алгоритмы тесселяции дают более качественный и предсказуемый результат. Также операция сглаживания, а это та же тесселяция, только с изменением углов на более тупые, при близких к квадрату полигонах, позволяет получить хороший результат.

Как было сказано выше, чем больше полигонов, тем более модель может (может, потому, что модель должна быть еще похожа на оригинал, а это вопрос мастерства моделера, а не полигонов) походить на оригинал. Но у большого кол-ва полигонов есть обратная сторона: понижение производительности. Чем больше полигонов, тем больше точек по которым они строятся, тем больше данных приходится обрабатывать процессору. Поэтому 3D графика — это всегда компромисс между детализацией модели и производительностью. В связи с этим даже возникли термины: hight poly и low poly, соответственно высоко полигональная модель и низко полигональная модель. В играх применяются низко полигональные модели, так как в них выполняется визуализация в реальном времени. Кстати, модели в играх представлены треугольниками для повышения производительности: графические процессоры умеют на аппаратном уровне быстро обрабатывать сотни миллионов треугольников за секунду.

Как правило, полигональное моделирование относится к пустотелому моделированию, где объект имеет только объем, но внутри пустой. Это означает, что если мы смоделируем куб, а потом удалим одну из стенок, то увидим внутри пустоту. Также имеются программы для твердотельного моделирования, где тот же самый куб представлен в виде монолитного объекта. В таких программах (к примеру, Autodesk Inventor) применяются математические модели отличные от тех, что в полигональном моделировании. Алгоритмы твердотельного моделирования лучше подходят для моделирования механизмов при разработке техники. Программы вроде Autodesk Inventor имеют средства для моделирования с учетом особенностей технологического процесса, как то фаски, сверление отверстий, проставление размеров, допусков и т.п. Получаемые модели можно сразу отправить на подходящий станок для получения изделия в металле или другом материале.

Также существуют так называемые программы 3D лепки (ZBrush, Autodesk Mudbox) в которых моделирование сводится (грубо говоря) к созданию углублений или выпуклостей. Такая техника похожа на то, как скульпторы лепят из глины — убирая ненужное и добавляя необходимое. С помощью таких программ можно добиться реалистичного рельефа поверхности, например морщин на коже или складок ткани. В настоящее время высокополигональные (а для лепки модель должна обладать солидным кол-вом полигонов) реалистичные модели людей и вообще животного мира выполняются, в большинстве своем, с применение программы лепки. Распространена практика когда заготовка модели создается с помощью полигонального моделирования, а затем в программе лепки тесселируется и добавляются мелкие детали.

Но вот у нас есть готовая модель, скажем, танка. Но на танк, собственно, она не совсем похожа. В чем же тут дело? На данном этапе у нас всего лишь математическая модель содержащая данные только о геометрической форме. Но у реального объекта кроме формы есть еще и цвет, плотность, отражающая способность, и, возможно, запах. Последнее пока в 3D графике не применяется, а вот все остальное можно смоделировать. Придание модели нужного цвета и блеска называют текстурированием, от слова текстура.

В общем случае текстура — это двумерный рисунок который накладывается на 3D модель. Текстура может быть как процедурной — сгенерированной при помощи алгоритма, так и нарисованная в графическом редакторе, или фотографией реального объекта. С помощью текстуры задается рисунок и цвет модели, но реальная поверхность обладает и другими параметрами: отражающей способностью, преломлением, рельефом, позрачностью и т.п. Все эти параметры задаются в свойствах материала. Т.е. материал с точки зрения 3D графики — это некая математическая модель описывающая параметры поверхности. Например, для воды обязательно необходимо указать прозрачность и преломляющую, отражающую способности.

Перед «нанесением» материала на 3D модель необходимо создать ее развертку, т.е. представить все (несколько, одну) поверхности в виде проекции на плоскость. Это необходимо для того, чтобы затем двумерная текстура правильно «лягла» на модель.

Таким образом изготовление 3D модели в общем случае состоит из следующих стадий:

1. Получение изображений референса (т.е. того, с чего будет моделироваться) или самого референса. Или отрисовка экскиза.
2. Моделирование геометрии на основе референса.
3. Создание развертки.
4. Отрисовка текстур или получение их другим способом в виде файлов.
5. Настройка параметров материала (текстуры, преломление, отражение, прозрачность).
Теперь 3D модель готова для визуализации — получении картинки.
Первый и четвертый пункт могут быть быть опущены если модель простая, но, как правило, хороших результатов без всех 5 шагов не добиться.

Между обычным рисунком, скажем, на бумаге, и построением 3D изображения есть существенные различия в самом процессе. Двумерный рисунок, как правило, создается в два этапа: эскиз и раскрашивание. В 3D графике после изготовления модели ее необходимо поместить в сцену к другим объектам (или в так называемую студию), добавить освещение, камеру и лишь затем можно надеяться получить финальную картинку. Изображение в 3Dграфике просчитывается на основе физической модели, как правило, это модель распространения луча света с учетом отражения, преломления, рассеивания и т.п. Рисуя красками мы сами отрисовываем тени, блики и т.д., а в трехмерной графике мы подготавливаем сцену с учетом освещения, материалов, геометрии, свойств камеры, программа рассчитывает итоговую картинку сама.

Что такое 3D ТВ?

3D TВ это общее обозначение дисплейных технологий, которые позволяют при просмотре по 3D телевизору телепрограмм, фильмов, видеоматериалов, а также игр представить их в стерескопическом виде. 3D ТВ добавляет к давно существующей дисплейной технологии иллюзию третьего измерения и глубины пространства. Тогда как изображение на обычных телевизорах (2D) ограничено лишь двумя измерениями, высотой и шириной.

2. Как получают 3D изображение на обычном экране?

Так выглядит 3D видеоигра для зрителя без очков
увеличитьУвеличить фото
3D телевизор, как и кинотеатральный экран, представляя объемную картинку, отображает последовательно в одной сцене по два изображения, одно предназначено для правого глаза зрителя, другое для левого глаза. Два полноразмерных изображения, занимая весь экран, предстают наложенными друг на друга. Если смотришь на них без специальных очков, объекты одного изображения часто дублируют другое или слегка смещаются влево (или вправо) от соотвествующего объекта в другом изображении. А когда телезрители одевают специальные очки, они могут воспринимать эти два изображения, как одно объемное - 3D изображение.

Новая 3D система основывается на визуальном стереоскопическом представлении. Глаза взрослого человека располагаются друг от друга примерно в 2,5 дюймах и за счет этого видят объекты на экране под немного различающимися углами. Воспринимаемые с помощью активных очков два изображения на экране 3D телевизора объединяются в человеческом мозге, за счет чего и создается иллюзия объемного изображения.

3. Чем новая 3D технология отличается от прежней?

Активные 3D очки Panasonic Многие знакомы с используемой ранее анаглифической 3D технологией, для которой нужны простые очки с разноцветными линзами (красной и голубой) для объединения двух спектрозональных изображений. Видимое в этом случае объемное изображение предстает обесцвеченным и, как правило, в более низком разрешении, чем при новой 3D технологии с попеременным чередованием показываемых кадров и использованием при просмотре активных очков.

Принципиальные усовершенствования новой 3D технологии позволяют видеть на экранах 3D телевизоров полноцветное изображение в высоком разрешении форматов 1080р или 720р.

Для наблюдения 3D изображения требуются очки с управляемыми жидкокристаллическими линзами, которые попеременно и очень быстро блокируют картинку для каждого глаза (120 раз в секунду). В таких LCD очках кроме линз есть схема управления и батарейки питания (обычно хватает на 80 и более часов). Очки синхронизируются с телевизором по инфракрасному или Bluetooth каналу.

Замечание: Любое последующее упоминание термина «3D» относится к новой полноцветной HD версии технологии, а не к старой анаглифической, если прямо не указывается иное толкование.

4. Чем 3D по телевизору отличается от 3D в кинотеатре?

Многие уже смотрели 3D фильмы в таких кинотеатрах как IMAX 3D. Этот вариант технологии отличается от домашнего 3D ТВ, но незначительно. Так, в большинстве кинотеатров используются пассивные поляризационные 3D очки. А основное различие между 3D кинотеатром и 3D телевизором – размер экрана. Дома изображение значительно меньше и занимает меньший угол поля зрения. Среди опрошенных производителей телевизоров только Panasonic рекомендует для наилучшего восприятия смотреть на экран с близкого расстояния, равного 3-х кратному размеру экрана по диагонали, получается несколько более 3 метров при 50 дюймовом экране. Однако, мы предполагаем, что расположение ближе определенно предпочтительнее при любой домашней 3D презентации и тем более игре. Маленькие экраны могут иметь другие присущие 3D проблемы, такие как сравнительно узкий угол обзора.

Основное преимущество домашнего телевизионного 3D над кинотеатральным полный контроль над происходящим. Дома вы можете выбрать удобное место перед экраном, а некоторые 3D совместимые телевизоры позволяют регулировать 3D эффект. Модели Samsung, например, позволяют настраивать «G-ось» или глубину 3D эффекта для более комфортного просмотра и компенсации разницы в расстоянии между глазами.

5. Все ли могут смотреть 3D?

Нет. В соотвествии с данными специалистов по изучению зрения, от 5% до 10% американцев страдают стерео слепотой. Они зачастую имеют хорошее ощущение реальной глубины пространства, но не могут воспринимать виртуальное 3D измерение. Некоторые зрители могут смотреть программы с 3D эффектом, но они и в очках видят картинку как обычную 2D. Другие могут испытывать головные боли, напряжение глаз и прочие проблемы.

6. Я слышал 3D вызывает головные боли. Это правда?

Большая часть смотрящих 3D программы не испытывает неприятных ощущений, после краткого (в несколько секунд) периода ориентации, когда снимают очки и зрение адаптируется к реальной обстановке. Но в некоторых случаях 3D может вызывать нарушение ориентации или головные боли в течение длительного времени. Зрительский комфорт во многом зависит от производителя 3D материала. Обилие 3D эффектов может быть утомительно, а резкое перемещение камеры может дезориентировать, смазать экранные объекты. Создатели детских 3D фильмов должны учитывать, что у детей глаза находятся ближе друг к другу (около 5 см), чем у взрослых.

7. Чтобы смотреть 3D телевизор каждому нужны очки?

Да. Чтобы смотреть телевизор в 3D формате для каждого члена семьи придется купить очки. Для тех, кто смотрит без очков, картинка на экране будет двоиться, искривляться, иметь другие искажения, что сделает просмотр невозможным. Сейчас нет технологии, позволяющей одновременно видеть на экране 2D и 3D картинку.

Те, кто носит обычные очки для коррекции зрения, также могут в полной мере наслаждаться эффектом объемности, для них разработаны 3D очки специальной конструкции, надеваемые поверх обычных. Правда, некоторые могут испытывать при этом определенный дискомфорт.

8. Действительно ли необходим новый телевизор?

Да. Ни один из производителей телевизоров (кроме Mitsubishi, но это особый случай) не заявил о возможности доработки их телевизоров для просмотра 3D фильмов и телепрограмм. Одна из причин заключается в том, что телевизор должен иметь возможность приема широкополосного видеосигнала (с кадровой частотой 120 Гц) для отображения 3D изображения. Старые телевизоры обычно принимают видеосигнал с относительно низкой частотной полосой (кадровая частота 60 Гц и ниже). Это утверждение может показаться странным, ведь многие старые LCD телевизоры имеют частоту обновления экранного изображения 120 Гц и 240 Гц, а плазменные и 600 Гц. Независимо от количества таких герц, старые телевизоры принимают входной сигнал лишь с частотой 60 Гц или меньше. Более высокая частота обновления экранной картинки результат внутреннего умножения исходной кадровой частоты входного сигнала.

Еще одна причина в том, что 3D требует особой обработки видеосигнала и дополнительного оборудования для управления очками посредством инфракрасных или Bluetooth сигналов.

В настоящее время нельзя переделать старый телевизор для работы в 3D режиме, но нельзя исключать появления в будущем подобных решений от сторонних производителей.

Исключение касается примерно 4 миллионов 3D совместимых проекционных телевизоров DLP типа выпущенных в последние годы Mitsubishi и Samsung. А Samsung продавал еще и две серии 3D Ready плазм – PNB450 (2009 год) и PNA450 (2008 год). Все эти телевизоры при наличии специального комплекта (3D kit) могут отображать получаемое от компьютера 3D видео. Mitsubishi недавно представила специальный конвертор (3DC-1000) позволяющий без компьютера отображать на многоих моделях телевизоров Mitsubishi 3D фильмы и 3D телепрограммы в объемном виде. Samsung же заявил, что не планирует производство подобного конвертора. Остается сравнить по качеству изображения старые 3D совместимые телевизоры и новые 3D модели.

9. Мне теперь нужны новые Blu-ray плеер, кабельная приставка, игровая консоль и аудио/видео ресивер?

Что касается Blu-ray плеера, можно сказать да, при одном исключении. Производители плееров не заявили о возможности апгрейда ранее выпущенных моделей для воспроизведения 3D дисков. Так что многим для просмотра фильмов с 3D дисков придется покупать новый 3D Blu-ray плеер. Исключение касается владельцев игровых приставок Sony PS3. Компания заявила, что выполнит два апгрейда программной прошивки PS3. Первая позволит играть в 3D игры, а вторая смотреть фильмы с 3D Blu-ray дисков. Первоначально были сомнения, будут ли возможности консоли соответствовать Full HD разрешению, но компания заявила, что будут, несмотря на тот факт, что PS3 не сертифицирована на соответствие интерфейсу HDMI 1.4 (вопрос 10). Когда мы попросили подтвердить слухи, что консоль будет работать только с телевизорами Sony, последовал ответ, что PS3 будет работать в 3D режиме с любыми 3D совместимыми телевизорами, независимо от марки.

Panasonic DMP-BDT350
увеличитьУвеличить фото
Что касается игровых приставок Xbox 360 и Wii, ни Microsoft, ни Nintendo не представили пока свои планы по развитию 3D игр.

Телекомпания DirecTV заявила, что их 3D система с пониженным разрешением потребует лишь свободной замены прошивки для используемой сейчас HD телеприставки. Как поступят другие телевещательные компании пока не известно. Можно предположить, что некоторые последуют подобному подходу с возможностью перехода на 3D формат путем замены прошивки существующего телеприемника.

Если вы используете ресивер лишь для переключения между HDMI входами источников, и хотите смотреть 3D Blu-ray фильмы, можете, не меняя ресивера, выбрать 3D Blu-ray плеер с двумя HDMI выходами, такой как Panasonic DMP-BDT350 или отказаться от звука в высоком разрешении (Dolby True HD или DTS Master Audio), которое требует HDMI соединения с ресивером. Если же хотите оставить ресивер, как переключатель HDMI источников (даже если он всего один), придется покупать 3D ресивер или подобную систему домашнего театра. Уже многие производители ресиверов представили модели с поддержкой 3D.

10. Могу ли я использовать старые HDMI кабели?

Кабели HDMI 1.4 В настоящее время можете. Мы слышали противоречивые сообщения от производителей, но последняя верная информация указывает, что большинство недорогих HDMI кабелей будет прекрасно работать и в новом 3D формате. Стоит лишь учесть, что при длине кабелей более трех футов могут быть проблемы. Мы можем подтвердить, что тестировали новые 3D телевизоры и 3D Blu-ray плееры, и можем рекомендовать использовать временно ваши старые кабели, не тратясь на новые «высокоскоростные» сертифицированные на соответствие HDMI 1.4.

Есть также некоторая путаница в связи с сертификацией в новейшем стандарте HDMI, известном как HDMI 1.4 и HDMI 1.4а, кабелей, телевизоров и прочей видео техники для корректной обработки 3D. Если сказать кратко, HDMI спецификация – грязный бизнес. Согласно компетентных источников, включая Sony, мы говорим «нет». Понятие сертификации на HDMI 1.4 не означает что определенные (широкие) возможности новой спецификации обязательно включены и используются в вашем оборудовании. Наш совет, игнорировать HDMI версию отдельного продукта, а обращать больше внимания на заявляемые производителем действительные возможности продукта, такие как возможность обрабатывать 3D.

2. Каким образом создается эффект 3D?
Если не вдаваться в технические дебри, то принцип формирования включает несколько стадий.

Что такое 3D?


Для съемки используется специальная 3D-видеокамера с двумя объективами, расположенными друг относительно друга на расстоянии человеческих глаз или чуть шире.
Соответственно, когда такая камера фиксирует реальность, каждый ее объектив смотрит на мир под своим углом. После монтажа и обработки «двуглазый» сигнал записывается на диск Blu-ray 3D или транслируется через спутник.
Но экран-то у нас один! И вот тут в дело вступают 3D-очки.
Они работают по принципу жидкокристаллической матрицы: в нужный момент одно прозрачное око меняет поляризацию и перестает быть прозрачным – этим заправляет встроенная в очки электроника, которая питается от расположенного тут же аккумулятора или сменной батареи.

Затем то же самое делает другое око, а первое начинает пропускать свет.
Так они моргают поочередно, с частотой до 60 кадров в секунду.
Выводимый на экран видеоряд с частотой до 120 кадров в секунду – это, соответственно, чередующиеся кадры для левого и правого глаза, по 60 кадров на каждый.
Поскольку очки автоматически синхронизируются с телевизором, они «знают», какой глаз надлежит «прикрыть» в данный момент времени – ведь на экране отображается кадр, предназначенный для другого глаза.

Что такое 3D?


В итоге зритель получает с одного экрана дифференцированную видеоинформацию для каждого глаза.
А за счет того, что переключение происходит очень быстро, мозг не успевает заметить его, формируя цельный образ – такой же объемный, как если бы человек смотрел на обычный мир.

3. Что нужно для просмотра 3D?


Что такое 3D?


Обязательным условием просмотра 3D является наличие соответствующего устройства отображения (на данном этапе развития индустрии – жидкокристаллического или плазменного телевизора) и совместимых с этим устройством отображения активных 3D-очков.
Сигнал же может поступать либо со специального плеера Blu-ray, либо со спутникового ресивера.
Оба этих источника тоже обязаны поддерживать 3D. И конечно, эффект появится только в том случае, если контент (фильм на диске или эфирная программа) закодирован соответствующим образом.


4. Чем устройства с поддержкой 3D отличаются на техническом уровне от традиционных собратьев?

Что такое 3D?


Одни люди полагают, что поддержку 3D можно заполучить путем обновления управляющей микропрограммы (прошивки) телевизора и плеера.
Другие уверены, что делать вообще ничего не нужно – и так заработает.
Ошибаются и те, и другие.
Оборудование, предназначенное для воспроизведения 3D, отличается от 2D-сородичей конструктивно, следовательно, перепрошивка не поможет.
Начнем с того, что все 3D-устройства общаются через интерфейс HDMI v1.4 – более ранние версии HDMI не совместимы с 3D-сигналом.
Во-вторых, внутри «трехмерного» плеера и телевизора используется специальная электроника, способная обрабатывать видеопоток с кадровой разверткой до 120 кадров в секунду.
Наконец, у телевизора есть система синхронизации с активными 3D-очками – она выполняется по инфракрасному беспроводному каналу.

5. Насколько сильный эффект получается при просмотре 3D?

Ответить на этот вопрос однозначно просто невозможно – слишком много факторов должно сложиться воедино. Прежде всего, зритель должен обладать бинокулярным зрением.
Именно эта особенность нашего организма является ключом в мир 3D: как известно, мозг вычисляет расстояние до предметов на основании информации, пришедшей от каждого глаза.
Этот же эффект используется и при просмотре 3D-видео.
Разница лишь в том, что параметры объемности в данном случае закладываются заранее, мозгу скармливается уже готовый полуфабрикат, который, однако, ему нужно расшифровать.

Если глаза не могут передать этот полуфабрикат правильно, то и эффекта не будет.
Но даже если зрение у вас нормальное, то нужно понимать: трехмерность не является тотальной.
Эффект возникает обычно только на движущихся объектах, расположенных на первом плане.
Это может быть надвигающийся на зрителя поезд или самолет, меч в руках у воина и т.д.
Но эффект, безусловно, интересный, и он заметно усиливает эмоциональную составляющую при просмотре фильмов-экшн и трансляций динамичных видов спорта.
Для сериалов, выпусков новостей и ток-шоу явной надобности в 3D нет.


6. Действительно ли можно преобразовать обычное видео в 3D-видео?

Многие производители 3D-оборудования заявили о наличии в их технике алгоритмов электронной обработки сигнала, позволяющих «на лету» превращать обычное видео в 3D. Но это – суррогат.
То есть, эффект от такого самодельного 3D если и возникает (что бывает не всегда), то он на порядки слабее, чем от просмотра полноценного 3D-контента, снятого на 3D-камеру с двумя объективами.
А вот если обычный фильм превращен в квазитрехмерный профессионалами в студии, где каждая сцена анализируется и обрабатывается мощными компьютерами, то на некоторый эффект зритель вправе рассчитывать – но и в этом случае эффект будет не такой заметный, как при созерцании честного 3D.


7. Говорят, что просмотр в 3D-очках влияет на здоровье, так ли это?

Влияние на здоровье как таковое пока что не изучено – исследования этого вопроса только начались, и окончательный вердикт мы вряд ли увидим в ближайшее время.
Ситуация напоминает историю с мобильниками: телефоны продаются уже больше десятилетия, а ученые спорят до сих пор.
Пока можно утверждать лишь то, что фактор индивидуальной непереносимости 3D таки имеет место. Выражаться она может в излишней утомляемости глаз, легкой тошноте или головной боли. Связано ли это с самой технологией или с конкретными моделями телевизоров/очков – неизвестно, но факт остается фактом.

Поэтому, даже несмотря на то, что неприятие 3D на физиологическом уровне возникает лишь у малой части зрителей, перед покупкой соответствующего комплекта оборудования лучше опробовать его в магазине.
Или дома, в двухнедельный срок – чтобы успеть вернуть покупку в случае выявления неприятия.
Но не усердствуйте с тестами: если смотреть больше двух фильмов подряд, то утомляемость может наступить у любого зрителя – и 3D тут будет, скорее всего, ни при чем.


8. Если мне нравится телевизор одной марки, а очки другой, то можно ли использовать их вместе?

Несмотря на одинаковый принцип синхронизации телевизора очков у всех производителей, единого стандарта пока нет.
Поэтому говорить об однозначной совместимости ТВ и очков можно только в рамках продукции одного бренда, или если сторонний производитель выпускает очки специально для телевизоров определенной марки.
А раз так, то перед покупкой нужно оценить в деле не только телевизор, но и очки.
Функционирование последних вряд ли вызовет нарекание, а вот удобство посадки – это другое дело.
К счастью, некоторые производители будут поставлять несколько моделей очков, давая покупателю возможность выбрать себе оптимальные.
Но так намереваются действовать не все – по крайней мере, в обозримом будущем.


9. На какой стадии развития находится рынок 3D в России?

По состоянию на начало апреля было известно о том, что продажи своих 3D-телевизоров в апреле же начинает Samsung, а месяц-два спустя появится продукция Panasonic.

Остальные известные марки, такие как Sony и LG, тоже готовятся к выходу на наш рынок, и вряд ли станут затягивать этот вопрос.
Что касается контента, то в феврале при участии Samsung и «Платформы HD» был запущен первый спутниковый канал с 3D-вещанием. Фильмы на Blu-ray в формате 3D начнут появляться этим летом, хотя на первых порах на изобилие лучше не рассчитывать.
Набрать обороты гонка 3D должна к осени-зиме 2010, однако даже сами производители не питают надежд, что все покупатели выбросят свои телевизоры и побегут в магазин за трехмерными.

Причин столь осторожной оценки несколько.

Во-первых, телевизоры с поддержкой 3D заметно дороже обычных.
Во-вторых, рынок 3D-контента пока только расправляет крылья, и первые покупатели будут явно ощущать трехмерный голод.
В-третьих – инерционность рынка как таковая.
Но процесс запущен, и все мы можем быть свидетелями наступления новой эпохи в развитии систем домашнего просмотра эфирного и видеоконтента.

Весь фокус данной технологии кроется в том, что на левый и на правый глаз человека проецируются совсем разные изображения. Но из-за слишком большой скорости смены кадров мы этого не замечаем. Именно благодаря такой хитрости мы воспринимаем изображение как объемное. Для съемки просто 3D фильма используется пленка шириной 35 мм. При этом двигаться она должна исключительно вертикально.
Виды 3D

На данный момент 3D – это целый класс различных технологий, позволяющих передавать объемное изображение. Перечислим лишь некоторые из этих технологий:

RealD – этот способ заключается в следующем: со скоростью 72 кадра в секунду на каждый глаз проецируется по три поляризованных кадра. При этом экран здесь посеребренный. (Пример: сеть кинотеатров Киностар)

XPAN-D – поочередно правая и левая часть очков затемняются. Все это происходит со скоростью равной 48 кадров в секунду. (Пример: Синема-парк)

DOLBY-3D – здесь свет разделяется по частям спектра. Таким образом, каждый глаз улавливает только волны с конкретным диапазоном длины. Данный вариант обходится дешевле, но цветопередача при этом страдает.
Особенности IMAX 3D

Несмотря на то, что с фильмами в формате IMAX 3D наша страна познакомилась совсем недавно, назвать эту технологию новой будет неправильно. Еще в 1971 году в Канаде был открыт первый IMAX кинотеатр. Чуть позже, в 1986 году, в этом же месте стали показывать первые фильмы в IMAX 3D. Таким образом, IMAX 3D – это не такое уж и новшество.

Но почему тогда долгое время данный формат не получал широкого распространения, в том числе и в нашей стране? А ответ прост. Для создания и воспроизведения материалов в формате IMAX 3D требуется особое оборудование. Так, IMAX 3D от 3D отличается использованием разных типов пленок. И если, как мы уже знаем, в обычном 3D формате нужна пленка 35 мм, то в IMAX необходима на 70 мм. Сейчас благодаря специальной технологии Digital Media Remastering есть возможность переносить данные с одной пленки на другую.

Кроме того, IMAX 3D подразумевает наличие специального кинозала и особого экрана. IMAX (ImageMaximum) можно перевести как «максимальное изображение». Таким образом, здесь необходимо использовать экраны огромного размера. Именно из-за того, что зритель не видит границ экрана и создается то самое ощущение погружения в действия на киноленте.

Стандартный IMAX-экран равен 22 м на 16 м. Также, в отличие от обычного экрана, этот имеет изогнутую форму. За счет того, что экран имеет большой размер, зал для просмотра превращается в настоящую панораму. Качество изображения в такой панораме гораздо лучше, да и детализация здесь будет на высоте. А количество рядов в подобном кинозале не может превышать 15, иначе нужного эффекта достигнуть не удастся.

Еще одним приятным сюрпризом для зрителей, пришедших посмотреть фильм в формате IMAX 3D, может стать превосходное качество звука. Здесь он также приобретает объемную форму. Так получается из-за того, что звучание проходит через особую шестиканальную систему. Вот почему его слышно одинаково хорошо в любой точке кинозала.

Как компьютер делает так, что обманывает наши глаза и мы думаем, что смотря на плоский экран видим глубину представленной картины? Как разработчики игр делают так, что мы видим реальных персонажей, передвигающихся в реальном ландшафте? Сегодня я расскажу вам о визуальных трюках, используемых графическими дизайнерами, и о том, как всё это разрабатывается и кажется нам настолько простым. На самом деле всё не просто, и чтобы узнать, что из себя представляет 3D-графика, ступайте под кат — там вас ждёт увлекательная история, в которую, я уверен, вы погрузитесь с небывалым удовольствием.

Что делает изображение трехмерным?

Изображение, которое имеет или кажется, что имеет высоту, ширину и глубину является трехмерным (3D). Картинка, которая имеет высоту и ширину, но не глубину является двумерной (2D). Напомните-ка мне, где вы встречаете двумерные изображения? — Практически везде. Вспомните даже обычный символ на двери туалета, обозначающий кабинку для того или иного пола. Символы спроектированы таким образом, что вы можете распознать их и узнать с первого взгляда. Вот почему они используют только самые основные формы. Более детальная информация о каком-либо символе может рассказать вам, какую одежду носит этот маленький человечек, весящий на двери, или цвет волос, например, символики двери женского туалета. Это одно из основных отличий между тем, как используется трехмерная и двумерная графики: 2D-графика проста и запоминаема, а 3D-графика использует больше деталей и вмещает в казалось бы обычный объект значительно больше информации.

Например, треугольники имеют три линии и три угла — всё, что нужно, чтобы рассказать из чего состоит треугольник и вообще что представляет собой. Однако посмотрите на треугольник с другой стороны — пирамида — является трехмерной структурой с четырьмя треугольными сторонами. Обратите внимание, что в этом случае имеется уже шесть линий и четыре угла — из этого и состоит пирамида. Видите, как обычный объект может превратится в трехмерный и вместить в себя гораздо больше информации, необходимой, чтобы рассказать историю треугольника или пирамиды.

На протяжении сотен лет художники использовали некоторые визуальные трюки, которые могут сделать плоское 2D-изображение настоящим окном в реальный трехмерный мир. Вы можете увидеть подобный эффект на обычной фотографии, которые вы можете сканировать и просмотреть на мониторе компьютера: объекты на фотографии кажутся меньше, когда они дальше; объекты же, близкие к объективу камеры, находятся в фокусе, значит, соответственно, всё, что за объектами в фокусе — размыто. Цвета, как правило, менее яркие, если объект не так близок. Когда мы говорим о 3D-графике на компьютерах сегодня — мы говорим об изображениях, которые движутся.

Что такое 3D-графика?

Для многих из нас игры на персональном компьютере, мобильном устройстве или вообще продвинутая игровая система — самый яркий пример и распространенный способ, благодаря которому мы можем созерцать трехмерную графику. Все эти игры, крутые фильмы, созданные при помощи компьютера, должны пройти три основных шага по созданию и представлению реалистичных трехмерных сцен:

Создание виртуального 3D-мира
Определение того, какая часть мира будет показана на экране
Определение того, как пиксель на экране будет выглядеть, чтобы полное изображение казалось максимально реалистичным


Создание виртуального 3D-мира
Виртуальный 3D-мир — это, понятное дело, не то же самое, что и реальный мир. Создание виртуального 3D-мира — комплексная работа по компьютерной визуализации мира, схожего с реальным, для создания которого используется большое количество инструментов и который подразумевает крайне высокую детализацию. Возьмите, к примеру, очень маленькую часть реального мира — свою руку и рабочий стол под ней. Ваша рука обладает особенными качествами, которые определяют, как она может двигаться и выглядеть внешне. Суставы пальцев сгибаются только в сторону ладони, а не противоположно от неё. Если вы ударите по столу, то с ним никаких действий не произойдёт — стол тверд. Соответственно, ваша рука не может пройти через ваш рабочий стол. Вы можете доказать, что это утверждение истинно, смотря на что-то естественное, а в виртуальном трехмерном мире дела обстоят совсем по-другому — в виртуальном мире нет природы, нет таких естественных вещей, как ваша рука, например. Предметы в виртуальном мире полностью синтетические — это единственные свойства, данные им с помощью программного обеспечения. Программисты используют специальные инструменты и разрабатывают виртуальные 3D-миры с особой тщательностью, чтобы всё в них всегда вело себя определённым образом.

Какая часть виртуального мира показывается на экране?
В любой момент экран показывает только крошечную часть виртуального трехмерного мира, созданного для компьютерной игры. То, что показывается на экране — определенные комбинации способов, которыми определяется мир, где вы принимаете решение куда пойти и что посмотреть. Независимо от того, куда вы идёте — вперёд или назад, вверх или вниз, влево или вправо — виртуальный трехмерный мир вокруг вас определяет то, что вы видите, находясь на определенной позиции. То, что вы видите, имеет смысл от одной сцены к другой. Если вы смотрите на объект с того же расстояния, вне зависимости от направления, он должен выглядеть высоко. Каждый объект должен выглядеть и двигаться таким образом, чтобы вы верили в то, что он имеет ту же массу, что и реальный объект, что он такой же твёрдый или мягкий, как и реальный объект, и так далее.

Программисты, которые пишут компьютерные игры, прикладывают огромные усилия к разработке виртуальных 3D-миров и делают их так, чтобы вы могли блуждать в них, не сталкиваясь ни с чем, что заставляло бы вас думать «Это не могло произойти в этом мире!». Последней вещью, которую вы хотите видеть — два твёрдых объекта, которые могут пройти прямо друг через друга. Это — резкое напоминание о том, что всё, что вы видите, является притворством. Третий шаг включает в себя ещё как минимум столько же вычислений,

Слева компьютерная графика, справа — актер мокапа

Освещение и перспектива
Когда вы входите в комнату, вы включаете свет. Вы, наверное, не тратите много времени на раздумья, как же это на самом деле работает и как свет исходит от лампы, распространяясь по комнате. Но люди, работающие с трехмерной графикой, должны думать об этом, потому что все поверхности, окружающие каркасы и прочие подобные вещи должны быть освещены. Один из методов — трассировка лучей — предполагает участки пути, которые берут лучи света, покидая лампочку, отскакивая от зеркал, стен и других отражающих поверхностей и, наконец, приземляются на предметы с различной интенсивностью от различных углов. Это сложно, ведь от одной лампочки может быть один луч, но в большинстве помещений используется несколько источников света — несколько светильников, потолочные светильники (люстры), торшеры, окна, свечи и так далее.

Освещение играет ключевую роль в двух эффектах, которые придают внешний вид, вес и внешнюю прочность объектов: затемнение и тени. Первый эффект, затемнение, представляет собой место, где с одной стороны на объект падает больше света, чем с другой. Затемнение придает объекту множество натурализма. Эта штриховка — то, что делает сгибы в одеяле глубокими и мягкими, а высокие скулы кажутся поразительными. Эти различия в интенсивности света укрепляют общую иллюзию, что у объекта есть глубина, а также высота и ширина. Иллюзия массы происходит от второго эффекта — тени.

Твердые тела отбрасывают тени, когда свет падает на них. Вы можете увидеть это, когда вы наблюдаете тень, которую солнечные часы или дерево бросают на тротуар. Поэтому мы привыкли видеть реальные предметы и людей отбрасывающих тени. В трехмерном изображении тень, опять же, укрепляет иллюзию, создавая эффект присутствия в реальном мире, а не в экране математически произведенных форм.

Перспектива

Перспектива — одно слово, способное значить многое, но фактически описывающее простой эффект, который видели все. Если вы стоите на стороне длинной, прямой дороги и смотрите вдаль, кажется, как будто обе стороны дороги сходятся в одной точке на горизонте. Кроме того, если деревья стоят рядом с дорогой, деревья дальше будут выглядеть меньше, чем деревья близкие к вам. На самом деле будет похоже, что деревья сходятся в определённой точке горизонта, сформированной около дороги, но это не так. Когда все объекты на сцене будут выглядеть в конечном итоге сходящимися в одной точке на расстоянии — это перспектива. Есть множество вариаций этого эффекта, но большинство трехмерной графики использует единую точку зрения, которая только что была описана мною.

Глубина резкости

Другим оптическим эффектом, успешно использующимся для создания графических трехмерных объектов, является глубина резкости. Используя мой пример с деревьями, помимо вышеописанного происходит ещё одна интересная вещь. Если вы посмотрите на деревья, находящиеся близко по отношению к вам, деревья, расположенные дальше, как представляется, будут не в фокусе. Кинорежиссеры и компьютерные аниматоры используют данный эффект, глубину резкости, для двух целей. Первая заключается в укреплении иллюзии глубины в рассматриваемой пользователем сцене.

Вторая цель — использование режиссерами глубины резкости сосредотачивает свое внимание на предметах или актерах, которые считаются наиболее важными. Чтобы обратить ваше внимание не героиню фильма, например, может использоваться «малая глубина резкости», где только актер находится в фокусе. Сцена, которая разработана таким образом, чтобы произвести на вас полное впечатление, наоборот будет использовать «глубокую глубину резкости», чтобы как можно больше объектов было в фокусе и таким образом заметно зрителю.


Сглаживание

Ещё один эффект, который также полагается на обман глаз — сглаживание. Цифровые графические системы очень хорошо подходят для создания четких линий. Но бывает и такое, что оказывают верх диагональные линии (они же довольно часто появляются в реальном мире, и тогда компьютер воспроизводит линии, которые больше напоминают лесенки (я думаю, что вы знаете, что такое лесенка при детальном рассмотрении объекта изображения)). Таким образом, чтобы обмануть свой глаз при виде гладкой кривой или линии, компьютер может добавить определённые оттенки цвета в строки пикселей, окружающих линию. Этим «серым цветом» пикселей компьютер как раз-таки и обманывает ваши глаза, а вы, тем временем, думаете, что зубчатых ступенек больше нет. Этот процесс добавления дополнительных цветных пикселей для обмана глаз называется сглаживанием, и он является одним из методов, которые создаются вручную компьютерной трехмерной графикой. Другой сложной задачей для компьютера является создание трехмерной анимации, пример которой будет представлен вам в следующем разделе.

Реальные примеры

Когда все трюки, описанные мною выше, используются вместе для создания потрясающе реальной сцены — итог соответствует трудам. Последние игры, фильмы, машинно-генерируемые объекты сочетаются с фотографическими фонами — это усиливает иллюзию. Вы можете увидеть удивительные результаты, когда вы сравните фотографии и компьютерную сцену.

На фотографии выше представлен обычный офис, для входа в который используется тротуар. В одной из следующих фотографий на тротуар был положен простой однотонный мяч, после чего эту сцену сфотографировали. Третья фотография представляет из себя уже использование компьютерной графической программы, которая и создала на самом деле несуществующий на этой фотографии мяч. Можете ли вы сказать, что есть какие-то существенные различия между двумя этими фотографиями? Думаю, что нет.

Создание анимации и видимости «живого действия»
До сих пор мы рассматривали инструменты, которые заставляют любое цифровое изображение казаться более реалистичным — является ли изображение стиллом или частью анимационной последовательности. Если это анимационная последовательность, то программисты и дизайнеры будут использовать ещё больше различных визуальных уловок, чтобы создать видимость «живого действия», а не изображений, созданных компьютером.

Сколько кадров в секунду?
Когда вы идете на шикарный блокбастер в местное кино, последовательность изображений, называемых кадрами работает в количестве 24 кадра в секунду. Так как наша сетчатка сохраняет изображение немного дольше, чем 1/24 секунды, глаза большинства людей будут смешивать кадры в один непрерывный образ движения и действия.

Если вы не понимаете, о чём я только что написал, то посмотрим на это с другой стороны: это означает, что каждый кадр кинофильма — фотография, сделанная на выдержке (экспозиции) 1/24 секунды. Таким образом, если вы посмотрите на один из многочисленных кадров фильма о гонках, вы увидите, что некоторые гоночные автомобили «размываются», потому что они проехали с большой скоростью в то время, пока у камеры открыт затвор. Данная размытость вещей, создающаяся за счёт быстрого движения — то, что мы привыкли видеть, и это часть того, что делает изображение реальным для нас, когда мы смотрим на него на экране.

Однако, цифровые трехмерные изображения — это ведь не фотографии как ни крути, поэтому никакого эффекта размывания не происходит, когда объект перемещается в кадре во время съёмки. Чтобы сделать изображения более реалистичными, размывание должно быть явно добавлено программистами. Некоторые дизайнеры считают, что для «преодоления» этого отсутствия естественного размытия требуется более 30 кадров в секунду, посему и подтолкнули игры выйти на новый уровень — 60 кадров в секунду. Хотя это и позволяет каждому отдельному изображению выглядеть в мельчайших подробностях и отображать движущиеся объекты в меньших приращениях, оно существенно увеличивает количество кадров для данной анимационной последовательности действий. Есть и другие определенные куски изображений, где точный рендеринг на компьютере должен быть принесен в жертву ради реализма. Это относится как к подвижным, так и неподвижным объектам, но это уже совсем другая история.

Компьютерная графика продолжает удивлять весь мир, создавая и генерируя самые разнообразные действительно реалистично движущиеся и недвижущиеся объекты и сцены. С 80 колонок и 25 линий монохромного текста графика значительно продвинулась, и результат очевиден — миллионы людей играют в игры и проводят самые различные симуляции с сегодняшней технологией. Новые 3D-процессоры также дадут о себе знать — благодаря им мы сможем в буквальном смысле исследовать другие миры и испытывать то, чего мы никогда не осмеливались попробовать в реальной жизни. Напоследок вернемся к примеру с мячом: как создавалась эта сцена? Ответ прост: изображение имеет сгенерированный компьютером мяч. Нелегко сказать, который из двух является подлинным, не так ли?

Рейтинг:(голосов:1)