Polariserat 3D -system - Polarized 3D system
Ett polariserat 3D-system använder polarisationsglasögon för att skapa illusionen av tredimensionella bilder genom att begränsa ljuset som når varje öga (ett exempel på stereoskopi ).
För att presentera stereoskopiska bilder och filmer projiceras två bilder överlagrade på samma skärm eller visning genom olika polariserande filter . Betraktaren bär billiga glasögon som innehåller ett par olika polariserande filter. Eftersom varje filter bara passerar det ljus som är polariserat på samma sätt och blockerar det polariserade ljuset i motsatt riktning, ser varje öga en annan bild. Detta används för att producera en tredimensionell effekt genom att projicera samma scen i båda ögonen, men skildras från lite olika perspektiv. Flera personer kan se de stereoskopiska bilderna samtidigt.
Typer av polariserade glasögon
Linjärt polariserade glasögon
För att presentera en stereoskopisk rörlig bild projiceras två bilder överlagrade på samma skärm genom ortogonala polariseringsfilter (vanligtvis vid 45 och 135 grader). Betraktaren bär linjärt polariserade glasögon som också innehåller ett par ortogonala polariseringsfilter orienterade samma som projektorn. Eftersom varje filter bara passerar ljus som är på liknande sätt polariserat och blockerar det ortogonalt polariserade ljuset, ser varje öga bara en av de projicerade bilderna och 3D -effekten uppnås. Linjärt polariserade glasögon kräver att betraktaren håller huvudet i nivå, eftersom tippning av visningsfiltren kommer att orsaka att bilderna på vänster och höger kanal blöder över till motsatt kanal. Detta kan göra långvarig visning obekväm eftersom huvudrörelsen är begränsad för att bibehålla 3D -effekten.
Cirkulärt polariserade glasögon
Att presentera en stereoskopisk spelfilm är två bilder som projiceras lagras på samma skärm genom cirkulära polariserande filter med motsatt handedness . Betraktaren bär glasögon som innehåller ett par analysfilter (cirkulära polarisatorer monterade bakåt) av motsatt hand. Ljus som är vänster-cirkulärt polariserat blockeras av den högerhänta analysatorn, medan höger-cirkulärt polariserat ljus blockeras av den vänsterhänta analysatorn. Resultatet liknar det för stereoskopisk visning med hjälp av linjärt polariserade glasögon, förutom att betraktaren kan luta huvudet och fortfarande behålla vänster/höger separation (även om stereoskopisk bildfusion kommer att gå förlorad på grund av fel matchning mellan ögonplanet och den ursprungliga kameran plan).
Som visas i figuren är analysfiltren konstruerade av en kvartvågsplatta (QWP) och ett linjärt polariserat filter (LPF). QWP omvandlar alltid cirkulärt polariserat ljus till linjärt polariserat ljus. Polarisationsvinkeln för det linjärt polariserade ljuset som alstras av ett QWP beror emellertid på att det cirkulärt polariserade ljuset kommer in i QWP. I illustrationen omvandlas det vänsterhänta cirkulärt polariserade ljuset som kommer in i analysfiltret av QWP till linjärt polariserat ljus som har sin polariseringsriktning längs LPF: s transmissionsaxel. Därför passerar ljuset i detta fall genom LPF. Däremot skulle högerhänt cirkulärt polariserat ljus ha transformerats till linjärt polariserat ljus som hade sin polarisationsriktning längs den absorberande axeln för LPF, som är i rät vinkel mot transmissionsaxeln, och det skulle därför ha blockerats.
Genom att rotera antingen QWP eller LPF 90 grader kring en axel vinkelrätt mot dess yta (dvs. parallellt med ljusvågens utbredningsriktning) kan man bygga ett analysfilter som blockerar vänsterhänta, snarare än högerhänta cirkulärt polariserat ljus. Att rotera både QWP och LPF med samma vinkel förändrar inte analysfiltrets beteende.
Systemkonstruktion och exempel
Polariserat ljus som reflekteras från en vanlig filmbildskärm förlorar vanligtvis större delen av sin polarisering, men förlusten är försumbar om en silverskärm eller aluminiserad skärm används. Detta innebär att ett par inriktade DLP- projektorer, några polariserande filter, en silverskärm och en dator med ett grafikkort med två huvuden kan användas för att bilda ett relativt högkostnadssystem (över 10 000 US dollar 2010) för visning av stereoskopisk 3D data samtidigt till en grupp människor som bär polariserade glasögon.
När det gäller RealD 3D placeras ett cirkulärt polariserande flytande kristallfilter som kan byta polaritet 144 gånger per sekund framför projektorlinsen. Endast en projektor behövs, eftersom bilderna på vänster och höger öga visas omväxlande. Sony har ett nytt system som heter RealD XLS , som visar både cirkulärt polariserade bilder samtidigt: En enda 4K -projektor visar två 2K -bilder ovanför varandra, en speciell objektivfäste polariserar och projicerar bilderna ovanpå varandra.
Optiska bilagor kan läggas till traditionella 35 mm-projektorer för att anpassa dem för att projicera film i "över-och-under" -format, där varje par bilder staplas inom en filmram . De två bilderna projiceras genom olika polarisatorer och överlagras på skärmen. Detta är ett mycket kostnadseffektivt sätt att konvertera en teater för 3D eftersom allt som behövs är bilagorna och en icke-depolariserande skärmyta, snarare än en konvertering till digital 3D-projektion. Thomson Technicolor producerar för närvarande en adapter av denna typ.
När stereobilder ska presenteras för en enda användare är det praktiskt att konstruera en bildkombinator med delvis försilvrade speglar och två bildskärmar i rät vinkel mot varandra. En bild ses direkt genom den vinklade spegeln medan den andra ses som en reflektion. Polariserade filter är fästa på bildskärmarna och lämpligt vinklade filter bärs som glasögon. En liknande teknik använder en enda skärm med en inverterad övre bild, sett i en horisontell delreflektor, med en upprätt bild presenterad under reflektorn, igen med lämpliga polarisatorer.
På tv och datorskärmar
Polariseringstekniker är lättare att applicera med katodstrålerör (CRT) -teknologi än med flytande kristallskärm (LCD). Vanliga LCD -skärmar innehåller redan polarisatorer för kontroll av pixelpresentation - detta kan störa dessa tekniker.
År 2003 upptäckte Keigo Iizuka en billig implementering av denna princip på bärbara datorskärmar med cellofanark .
Man kan konstruera ett billigt polariserat projektionssystem med hjälp av en dator med två projektorer och en aluminiumfolieskärm. Den tråkiga sidan av aluminiumfolie är ljusare än de flesta silverskärmar . Detta demonstrerades vid PhraJomGlao University, Nônthaburi, Thailand, september 2009.
Sjukvård
Inom optometri och oftalmologi används polariserade glasögon för olika tester av binokulär djupuppfattning (dvs. stereopsis ).
Historia
Polariserad 3D-projektion demonstrerades experimentellt på 1890-talet. Projektorerna använde Nicol Prismor för polarisering. Förpackningar med tunna glasskivor, vinklade för att reflektera bort ljus från den oönskade polariteten, fungerade som visningsfilter. Polariserade 3-D-glasögon blev praktiska först efter uppfinningen av Polaroid- plastarkpolarisatorer av Edwin Land , som privat visade deras användning för att projicera och titta på 3D-bilder 1934. De användes först för att visa en 3D-film för allmänheten på "Polaroid on Parade", en utställning i New York Museum of Science and Industry som öppnade i december 1936. 16 mm Kodachrome -färgfilm användes. Detaljer om glasögonen är inte tillgängliga. På världsmässan i New York 1939 visades en kort polariserad 3D-film på Chrysler Motors paviljong och sågs av tusentals besökare dagligen. De handhållna kartongtittarna, en gratis souvenir, stansades i form av en Plymouth från 1939 sett direkt. Deras Polaroid -filter, häftade över rektangulära öppningar där strålkastarna borde vara, var mycket små.
Kartongglasögon med hörlurar och större filter användes för att titta på Bwana Devil , den långfärgade 3-D-filmen som hade premiär den 26 november 1952 och antända 1950-talets korta men intensiva 3D-mode. Det välkända Life magazine-fotot av en publik med 3D-glasögon var en av en serie som togs vid premiären. Filmens titel, präglad på hörlurarna, syns tydligt i högupplösta kopior av dessa bilder. Fantasivt färgade versioner har hjälpt till att sprida myten om att 3D-filmerna från 1950-talet projekterades med anaglyph-färgfiltermetoden . Faktum är att under 1950 -talet användes anaglyfprojektion endast för några kortfilmer. Från och med 1970-talet släpptes några 3-D-långfilmer från 1950-talet på nytt i anaglyfform så att de kunde visas utan särskild projektionsutrustning. Det fanns ingen kommersiell fördel med att annonsera det faktum att det inte var det ursprungliga releaseformatet.
Polaroidfilter i engångskartonger var typiska under 1950 -talet, men bekvämare plastramar med något större filter, betydligt dyrare för teaterägaren, användes också. Patroner instruerades normalt att lämna in dem när de lämnade så att de kunde saneras och återutges, och det var inte ovanligt att uschers placerades vid utgångarna för att försöka hämta dem från glömska eller souvenirälskande beskyddare.
Kartonger och plastramar fortsatte att samexistera under de följande decennierna, med den ena eller den andra gynnad av en viss filmdistributör eller teater eller för en särskild utgåva. Ibland användes speciellt präglade eller på annat sätt skräddarsydda glasögon. Några visningar av Andy Warhols Frankenstein under USA: s första körning 1974 innehöll ovanliga glasögon bestående av två styva plastpolarisatorer som hölls ihop av två tunna silverrör av plast, slits på längden, en fäst över toppen och böjd vid tinningarna för att bilda hörlurar, den andra en kort längd böjd i mitten och fungerar som brostycket. Designen lyckades både vara snygg på ett lämpligt warholesiskt sätt och självklart enkelt att tillverka från råplåt och rörmaterial.
Linjär polarisering var standard in på 1980 -talet och därefter.
På 2000 -talet har datoranimering , digital projektion och användning av sofistikerade IMAX 70 mm filmprojektorer skapat en möjlighet för en ny våg av polariserade 3D -filmer.
På 2000 -talet introducerades RealD Cinema och MasterImage 3D , båda med cirkulär polarisering .
Vid IBC 2011 i Amsterdam RAI framhöll flera företag, däribland Sony , Panasonic , JVC och andra sina kommande 3D -stereoskopiska produktportföljer för både professionella och konsumentmarknader för att använda samma polariseringsteknik som RealD 3D Cinema använder för stereoskopi. Dessa markerade produkter täcker allt från inspelning, projicering, visning och digital visningsteknik till live-, inspelade och före- och efterproduktionsanläggningar och mjuk- och hårdvarubaserad produkt för att underlätta skapande av 3D-innehåll. Deras system är kompatibla och kompatibla med befintliga, passiva RealD 3D -glasögon.
Fördelar och nackdelar
Jämfört med anaglyph-bilder ger användningen av polariserade 3D-glasögon en fullfärgsbild som är betydligt bekvämare att titta på och inte utsätts för kikarivalitet . Det kräver emellertid en betydande kostnadsökning: även lågprispolariserade glasögon kostar vanligtvis 50% mer än jämförbara rödcyanfilter, och medan anaglyf 3D-filmer kan skrivas ut på en rad film, gjordes ofta en polariserad film med en speciell installation som använder två projektorer. Användningen av flera projektorer väcker också problem med synkronisering , och en dåligt synkroniserad film skulle förneka all ökad komfort vid användning av polarisering. Detta problem löstes med ett antal enkelremsa polariserade system som var standard på 1980 -talet.
Särskilt med de linjära polarisationsscheman som har varit populära sedan 1950 -talet innebar användningen av linjär polarisering att det krävdes ett nivåhuvud för alla slags bekväm visning; varje ansträngning att luta huvudet åt sidan skulle resultera i att polarisationen misslyckas, spöke och båda ögonen ser båda bilderna. Cirkulär polarisering har lindrat detta problem, vilket har gjort det möjligt för tittarna att luta huvudet något (även om varje förskjutning mellan ögonplanet och det ursprungliga kameraplanet fortfarande kommer att störa uppfattningen av djup).
Eftersom neutralt grå linjärpolariserande filter lätt tillverkas är korrekt färgåtergivning möjlig. Cirkulärpolariserande filter har ofta en lätt brunaktig nyans, vilket kan kompenseras för under projektion.
Fram till 2011 använde hemmabio -tv och hem -3D -dator främst aktiva slutarglasögon med LCD- eller plasmaskärmar . TV -tillverkare ( LG , Vizio ) har introducerat skärmar med horisontella polariserande ränder som täcker skärmen. Ränderna alternerar polarisering med varje rad. Detta gör det möjligt att använda relativt billiga passiva visningsglasögon, liknande dem för filmer. Den främsta nackdelen är att varje polarisering bara kan visa hälften så många skanningslinjer.
Fördelar
- Generellt billigt.
- Kräver inte ström.
- Behöver inte en sändare för att synkronisera dem med displayen.
- Lider inte av flimmer.
- Lättviktig.
- Bekväm.
Nackdelar
- Bilderna för polariserade glasögon måste dela skärmen samtidigt där full, naturlig upplösning nedgraderas, vilket äventyrar bildkvaliteten på båda sidor av bilden som levereras till varje öga samtidigt. En hel bild på 1080p är resultatet av bildfusion. Denna nackdel uppstår inte på projektioner där varje pixel kan innehålla information för båda ögonen.
- I samband med huvudvärk många människor tillskriver 3D -visning.
- Smala vertikala betraktningsvinklar jämfört med Active Shutter 3D