Сегодня появляется все больше различных видеоматериалов в формате 3D, поэтому важно знать, чем они отличаются друг от друга, как устроены и как отображаются на экране. Также, как HD видео не всегда одинаковое, разным бывает и 3D видео. Из этой статьи вы узнаете не только "как это работает", краткое руководство по 3D формату поможет вам понять, почему некоторые 3D видеоматериалы выглядят на экране лучше, чем другие.
Как работает 3D
Вы наверняка уже знаете, как создается 3D эффект в современном телевизоре. При этом для каждого глаза демонстрируется образ, немного отличающийся от демонстрируемого для другого глаза. Последнее поколение 3D телевизоров и Blu-ray плееров могут также и сами создавать 3D изображения, конвертируя их из 2D источников, но наиболее "реалистичное" 3D видео получается из оригинального 3D контента. Это означает, что видео и фильмы должны быть сняты 3D камерой и записаны в формате 3D.
3D Blu-ray
Основным источником высококачественного 3D видео сегодня являются Blu-ray диски с фильмами в формате 3D. В продаже уже появилось достаточно большое количество таких фильмов, хотя они по-прежнему пока насчитываются десятками, а не сотнями. А еще совсем недавно некоторые производители покупали эксклюзивные права на наиболее популярные фильмы, снятые в 3D. Поэтому для того чтобы посмотреть дома «Аватар», вам нужно было купить 3D телевизор или 3D Blu-ray плеер Panasonic, которые комплектовались диском с этим фильмом. Чтобы посмотреть «Как приручить дракона» вам нужно было купить один из продуктов Samsung. Конечно, такие диски можно воспроизводить на любом плеере с поддержкой функции 3D, просто они были доступны только в качестве дополнения к отдельным продуктам (или по крайне возмутительным ценам на eBay).
Так как же устроен формат записываемого на Blu-ray диски 3D видео? Логично предположить, что на диске последовательно кодируются изображения для каждого глаза (кадр для левого глаза, затем кадр для правого глаза и т.д.), затем они также последовательно отображаются на экране. Но это немного не так.
Все 3D видеоматериалы на Blu-ray дисках кодируются в формате 1080 строк/24 кадра в секунду (1080p/24). Изображения для левого и правого глаза объединяются. По спецификации это называется кадровый пакет. Выглядит примерно так:
На 3D Blu-ray диске для каждого глаза записано отдельное изображение с разрешением 1920 x1080 пикселей. Они объединены в один кадровый пакет, который повторяется 24 раза в секунду. Между изображениями добавляется зона гашения шириной 45 пикселей (черное пространство в центре), в результате получаем общий сигнал 1920 x2205/24.
Из-за дополнительных пикселей в кадровом пакете общее количество данных немного больше, чем было бы при истинном сигнале 1080p/48 (1080p/24 х 2). Получается, как вы видите на рисунке, сигнал 1920x2205p/24. Из-за этого, теоретическое полное разрешение для 3D сигнала 1080p/30 потребовало бы большей пропускной способности, чем для обычного ТВ видео (для США) в формате 1080p/60. Для европейского телевизионного стандарта (с кадровой частотой 50 Гц вместо 60 Гц) формат выглядел бы как 1080р/25.
Правда, спецификация HDMI позволяет справиться с этой дополнительной нагрузкой, но это не значит, что сможет нынешнее поколение передатчиков/приемников HDMI. Для того, чтобы вывести 3D на рынок в разумные сроки выбор был сделан в пользу ограничения частоты кадров до 24p (почти все фильмы), вместо того чтобы использовать дополнительные время и деньги на разработку системы, которая могла бы работать с более высокой частотой кадров.
Важно понимать, что поскольку в 3D на Blu-ray на самом деле меньше данных, чем в сигнале 1080p/60, вероятно, не нужен и 3D HDMI кабель, чтобы смотреть 3D фильмы с Blu-ray. Очень вероятно, что любой высокоскоростной кабель HDMI будет работать.
Благодаря эффективности видеокодеков Blu-ray, даже если удвоить количество данных, воспроизводимых на экране телевизора, не требуется двойной объем памяти на диске. Объем записываемых данные более чем для 2D видео, но не вдвое.
3D кабельное и спутниковое
Сегодня некоторые кабельные и спутниковые операторы уже предлагают специализированные 3D каналы и сервисы 3D видео по заказу. Пропускная способность каналов у этих поставщиков ограничена в рамках существующего оборудования. И эта ширина канала значительно уже, чем та, которая обеспечивается при записи на Blu-ray дисках. Большинство спутниковых и кабельных ТВ операторов вещают в формате 1080i, хотя у некоторых можно получить сигнал 1080p/24 (так как при этом требуется меньше полоса пропускания, чем для 1080i). Такой кадровый пакет, как при записи на Blu-ray диски, не представляется возможным использовать при кодировании телевизионного 3D видеосигнала.
Вместо этого снижается разрешение так, чтобы различные образы для каждого глаза можно было втиснуть в один стандартный кадр. Для этого есть два основных способа, называемых «сверху вниз» (Top and Bottom) и «бок о бок» (Side by Side). Вот как это выглядит:
Вот как выглядит передача 3D по методу «бок о бок». Каждый глаз получает изображение 960x1080 или 640x720. При воспроизведении обе картинки растягиваются по горизонтали на весь экран.
А так выглядит передаваемый по каналам связи 3D сигнал в виде «сверху вниз»
Метод «бок о бок» вдвое сокращает реальное разрешение по горизонтали, так что каждый глаз получает кадр с разрешением 960x1080 пикселей в случае 1080i и кадр с разрешением 640x720 пикселей при формате 720p.
При методе «сверху вниз» вы получаете разрешение изображения 1920х540 пикселей, или даже 1280x360 пикселей (при передаче сигнала 720p). Метод «сверху вниз» не используется при чересстрочной передаче (1080i). Так как чередующиеся поля уже и так вдвое сокращают разрешение для 2D видео. Метод 3D упаковки «сверху вниз» используется лишь при передаче сигналов 1080p/24, и в этом случае вы будете получать вышеупомянутые 1920х540.
В обоих случаях, телевизор растягивает картинку на весь экран, в идеале без искажений и с минимальными артефактами, так же было бы, если бы сигнал получали с DVD плеера.
«Бок о бок» против «сверху вниз»
При приеме телепрограмм в формате 3D вы получаете меньшее разрешение, чем в случае 2D. В теории, метод «сверху вниз», обеспечивая полное горизонтальное разрешение, будет лучше смотреться со спортивными программами. Но на самом деле все гораздо сложнее, чем кажется. Как вы можете видеть по отмеченным выше примерам, если вы принимаете сигнал 720p, это не очень высокое разрешение, не намного лучше, чем DVD. Многие спортивные 3D каналы приняли решение использовать HD видео с разрешением 720p, так как они полагают, что динамичные виды спорта в этом случае выглядят лучше. Это означает, что они снимают в формате 1080i, а поставляют зрителям 3D контент лишь на 15 процентов лучше, чем DVD.
Помните, что кабельное/спутниковое 3D вероятнее всего по умолчанию выводится в формате 1080i, но это не значит, что первоначальный источник также 1080i.
Маловероятно, что в ближайшем будущем какой-либо кабельный/спутниковый провайдер расширит пропускную способность каналов так, чтобы обеспечить Full HD 3D. Таким образом, зрителю придется мириться с пониженным разрешением принимаемого 3D видеоматериала.
Особенности системы пассивного 3D
Компания LG первой начала предлагать телевизоры на основе технологии пассивного 3D с удобными и недорогими поляризационными очками. А сегодня уже практически все компании производят подобные 3D телевизоры. Простые очки с поляризационными линзами и построчно чередуемые на экране два разных изображения обеспечивают точное разделение для двух глаз. Достоинства и недостатки пассивной 3D технологии относительно активного варианта с очками затворного типа это тема отдельной статьи. Отметим здесь лишь основные различия. Все сегодняшние 3D дисплеи с поддержкой пассивной технологии обеспечивают половинное вертикальное разрешение для каждого глаза. Иными словами, каждый глаз видит 1920х540 пикселей. Все нечетные строки составляют картинку для одного глаза, все четные строки – для другого глаза.
Но что вы увидите в этом случае, если принимаете телепрограмму кабельного/спутникового ТВ в формате «бок о бок»? В этом случае вы получаете на каждый глаз 960x540 пиксел, и это уже не совсем HD. А что будет при приеме сигнала 1080i? Если вы смотрите 3D с разрешением 720p, вы можете потенциально получать 640x360 для каждого глаза, разрешение едва лучше, чем у ленточных видеомагнитофонов VHS.
Проблема в том, что хотя LG и утверждает, что их телевизоры обладают разрешением Full HD 3D за счет использования специального программного механизма, это все же остается несколько спорно. А при приеме кабельных 3D телеканалов это ограничение в разрешении теоретически становится уже более явным. Окончательно решить данную проблему помогут появляющиеся сегодня 3D телевизоры с Ultra HD разрешением.
Заключение
3D материалы с Blu-ray дисков сегодня являются единственной возможностью получить изображение в Full HD разрешении для каждого глаза. Телевизионные кабельные и спутниковые программы в 3D формате отличаются ограниченным разрешением и, следовательно, имеют сглаженное изображение, скорее всего, с артефактами, такими как ступеньки (все зависит от ряда факторов, не последний из них телевизор).
Конечно, мир все еще находится на начальном этапе развития 3D телевидения, но кабельные и спутниковые телепрограммы в 3D формате и в дальнейшем чрезвычайно трудно будет сделать в разрешении 3D Full HD. Расширение для этого частотной полосы (ширины) каналов связи передающего телевизионного оборудования является чрезвычайно дорогим удовольствием, и вряд ли произойдет при такой маленькой доле используемых 3D телевизоров и при, по-прежнему, достаточно умеренном интересе к 3D со стороны зрителей.
