0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Здоровье и стерео 3D. Часть первая, физиологическая

Здоровье и стерео 3D. Часть первая, физиологическая

Анонс: Популярная тема стерео 3D, как и многие новые технологии, сразу же обросла слухами, предположениями и даже утверждениями о возможном вреде для здоровья. Попробуем разобраться во всём этом, досконально и беспристрастно

Прогресс и совершенствование технологий так или иначе связан с опасениями по поводу потенциальных проблем для здоровья. Иногда эти опасения совершенно обоснованны: множество ничего не подозревающего народу успевает погибнуть, прежде чем выяснится, что радиация может быть смертельна. Иногда эти опасения в большей части надуманны: сегодня мало кто помнит о страстях, кипевших во времена появления цветных телевизоров, но дело доходило до смешных по нынешним меркам рекомендаций не сидеть перед экраном более получаса.

Но чаще всего опасения по поводу потенциального вреда той или иной новой технологии для здоровья так и повисают в неопределённости, разделяя даже учёных на два почти равных лагеря скептиков и оптимистов. До сих пор никто не может поставить точку в затянувшемся споре о потенциальном вреде мобильных телефонов, хотя обе стороны успели тысячекратно опровергнуть аргументы друг друга. А споры о влиянии на здоровье генетически модифицированных продуктов!

Впрочем, вряд ли жителям больших городов, ежедневно и уже не в первом поколении вдыхающим адскую смесь вместо воздуха, может быть непонятна природа возникновения многочисленных аллергий. И если через пару поколений у всех разом вырастут хвосты, какая разница, произойдёт ли это из-за частого прикладывания мобильника к мозгу или от регулярного поедания искусственно модифицированной овсянки?

Стереоскопическое 3D-видение, вошедшее в моду на волне последних достижений электроники, также не обошлось без обвинений. Чаще говорят о потенциальной возможности повлиять на самочувствие зрителя, но есть и прямые обвинения в возможности нанесения вреда для зрения и здоровья в целом. Как и в любой другой, до конца не изученной отрасли, на волне повышенного интереса регулярно появляется множество научных, полунаучных и даже шарлатанских (или проплаченных, но от этого не менее шарлатанских) заявлений о вредном влиянии стереоскопии. Или, наоборот, о пользе.

В этой публикации мы не собираемся ни отстаивать, ни опровергать чьи-то выкладки или умозаключения по теме стерео 3D. Сегодня мы попробуем «препарировать» этот вопрос, разложить общую проблему на слагающие её компоненты. И только после этого, проанализировав детали, попробуем сделать осторожные выводы – чего именно действительно стоит побаиваться, а где нас просто стараются запутать и запугать псевдонаучной белибердой.

Если вы действительно хотите разобраться в природе формирования стереоскопической картинки, чтобы не уподобляться пишущим в комментах «3Дэ отстой!» неудачникам, нам придётся углубиться в некоторые подробности человеческой физиологии, несколько выходящие за рамки школьного учебника анатомии. Поверьте, автору совсем не хочется нагружать читателя ненужными или прописными истинами, но кое-что всё же напомнить придётся, иначе предметный разговор у нас не получится.

Физиология зрения: стереоскопия и цвет

Итак, стереоскопическое (бинокулярное) зрение – это величайший дар, имеющийся в распоряжении человека. Глаза в стереоскопической зрительной системе фигурируют в качестве двух источников визуальной информации, зрачки которых разнесены в пространстве примерно на 65 мм. Не стоит забывать, что объёмная картинка – это всё же в первую очередь результат работы нашего мозга, строящего объёмный образ в результате синхронной обработки двух потоков информации.

Благодаря восприятию окружающей действительности каждым глазом под некоторым углом относительно другого глаза, зрительный отдел нашего мозга имеет возможность не только восстанавливать объём, но также с большей или меньшей степенью достоверности оценивать размеры различных объектов и расстояние до них. Именно на этом основаны самые простые способы «обмана» зрения в кино, когда на экране мы видим лилипутов или гулливеров, в зависимости от задумки режиссёра и мастерства оператора. В то же время, дополнительную информацию о размерах видимых объектов и о расстоянии до них можно получить даже одним глазом, но в движении, и этот приём также отлично используется в кинематографе и играх даже без всякого 3D.

Следующий важный момент – внутреннее строение глаза. В рамках сегодняшней статьи нас интересуют такие специфические характеристики, как «автофокус», диафрагма и угол зрения.

Глазной хрусталик – своеобразный «объектив» зрительной системы — обладает чудесным свойством автоматически перефокусировать на сетчатку поступающую информацию (опять же слово «автоматически» употреблено здесь для упрощения сложных процессов обратной связи между глазными мышцами, глазными нервами и зрительным отделом мозга). Происходит это благодаря изменению формы самого хрусталика под воздействием определённых глазных мышц (по одной версии это кольцевая цилиарная мышца, по другой — это косые и продольные мышцы, но нам для установления истины о 3D эти тонкости совершенно не нужны).

Роль переменной диафрагмы, ограничивающей попадание излишнего света на сетчатку, выполняет отверстие в радужке, известное под названием «зрачок». Эта система также действует практически мгновенно, примерно в пределах от 2 мм (f/8,3) при значительной яркости до 8 мм (f/2,1) в темноте (в обычном состоянии диаметр зрачка примерно 4 мм), а при существенном превышении светового потока в действие также вступают дополнительные механизмы – ресницы, когда мы прищуриваемся, или даже веки, когда яркость совсем невтерпёж. Такие факты, как восприятие сетчаткой контрастности на уровне примерно 1:100 и возможность различать даже 1:1 000 000 после очень длительной адаптации в темноте, а также «колбочки» и «палочки» для восприятия цветовой и монохромной информации мы в рамках этой статьи рассматривать не будем. Они, безусловно, важны при формировании стереоскопической картинки, но роль при этом их второстепенна.

Последний важный для нас момент – это угол зрения. В среднем поле зрения каждого глаза включает обзор 95° внешнего поля по горизонтали, 60° внутреннего поля по горизонтали, 60° вверх и 75° вниз (на самом деле круговая диаграмма обзора для разных глаз имеет весьма специфичную форму и индивидуальна для каждого). Не отвлекаясь на особенности работы глазного нерва (вроде «слепого пятна»), которые для нас сегодня второстепенны, сфокусируем внимание на том, что зона высокой оптической резкости, в которой наш глаз видит максимально чёткое изображение, составляет… всего 2 градуса.

Да, именно так. Вам может казаться, что вы видите единовременно с большой резкостью в гораздо большем угле обзора, но это не так, для восприятия картинки высокой чёткости на большой площади сигнальной системе из сетчатки, глазного нерва и мозга просто необходимо постоянное движение глаз.

Вот теперь – внимание! Очень важный момент для понимания дальнейшего: движение каждого из глаз обеспечивают шесть мышц: латеральная прямая, медиальная прямая, нижняя прямая, верхняя прямая, нижняя косая и верхняя косая мышцы глазного яблока.

Однако это ещё не всё: существует множество способов перемещения глазного яблока. Например, отдыхающие во сне глаза перемещаются под веками совсем не так, как при отслеживании движущегося объекта. И даже если вы разглядываете неподвижный объект или, что называется, смотрите в одну точку, глазные яблоки всё равно совершают небольшие микроперемещения, как правило, на почти незаметный угол порядка 0,2 градуса.

Но и это ещё не всё! Представьте себе, что контроль за мышцами, определяющими смещение глазных яблок, ведут в разных случаях разные области мозга! Например, если говорить о вестибулоокулярном рефлексе – когда, например, вы отслеживаете глазами движущийся объект и при этом сами поворачиваете голову, в этом случае движением глазных мышц управляют лобные доли мозга.

Теперь представьте себе, насколько это сложная задача – управлять движением каждого глаза, и уж тем более сразу двумя глазами синхронно.

Но для финальной точки в определениях сегодняшней статьи необходимо описание ещё одной функции глазных мышц – так называемой «сходимости оптических осей глаз», или конвергенции. Суть этой функции очень проста: если рассматриваемый объект находится достаточно далеко от зрителя, то условные оптические оси «хрусталик – сетчатка» двух глаз можно представить практически параллельными линиями. Но чем ближе располагается рассматриваемый объект, тем больше угол схождения этих оптических конвергентных осей. Вплоть до рассматривания кончика собственного носа, когда глаза уже неимоверно косят, а оптические оси перекрещиваются здесь же, на носу.

Разумеется, чем ближе расположен рассматриваемый объект, тем более подробную, если хотите, «разностороннюю» информацию об объёме этого объекта получает мозг, и наоборот, чем дальше, тем получаемая двумя глазами «картинка» будет более похожей и тем меньшая информация об объёме будет получена мозгом.

Однако у этой медали есть и обратная сторона: даже на кончике носа одновременно оба глаза толком сфокусироваться уже не могут. Если же попытаться с помощью технических средств передать мозгу через глаза информацию с «запредельной» конвергенцией, можете себе представить, как в такой ситуации будут «закипать» ваши мозги.

Промежуточные итоги: удивительное рядом, но оно запрещено?

Хотелось бы поздравить тех, кто честно дочитал до этого момента и проникся подробностями о принципе работы нашего зрения. Теперь вам будет гораздо проще разобраться с причинами равнодушия к стерео 3D или неприятия его вами или вашими знакомыми, а также с причинами возникновения при просмотре стереоскопического контента тех или иных неприятных симптомов.

Вот теперь мы с вами достаточно подготовлены к тому, чтобы рассмотреть под увеличительным стеклом каждую популярную на сегодняшний день технологию формирования стереоскопической картинки – анаглифическую, пассивно-поляризационную, активно-затворную, автостереоскопию, а также вполне аргументированно определить изъяны каждой из них с точки зрения комфортного (или, наоборот, некомфортного) восприятия объёмного изображения.

Кроме того, теперь мы полностью готовы к тому, чтобы предметно обсудить все «косяки» разработчиков игр и голливудских ухарей, приводящие в результате к появлению «отстойных» образцов стерео 3D-культуры.

Таким образом, мы пришли к следующей классификации типов проблем восприятия стерео 3D:

  1. Проблемы физиологические – отклонения и нарушения здоровья, в том числе проблемы со зрением, исключающие или ограничивающие возможность человека воспринимать окружающую действительность в объёме
  2. Проблемы технологические – несовершенство технических средств воспроизведения стереоскопического контента, ведущее к некачественному и/или недостаточно комфортному восприятию виртуальной 3D-картинки
  3. Проблемы «человеческого фактора» – стереоскопический 3D-контент, неудачный с технической и художественной точки зрения, выполненный неопытными, недостаточно подготовленными и/или бездарными специалистами.

Сегодня, дотошно разобравшись в строении человеческого глаза, его взаимодействии с мозгом плюс вооружившись некоторой статистикой, мы сделаем несколько выводов относительно проблем восприятия стерео 3D физиологического плана. Остальные аспекты мы рассмотрим во второй части.

Вывод первый: даже если взять идеально снятый 3D-фильм или идеально сделанную стерео 3D-игру, даже если собрать отличную установку для просмотра стерео 3D, стереоскопический контент изначально доступен, увы, далеко не каждому. Согласно статистике, около 8% зрителей совсем не способны воспринимать стерео 3D ни в каком виде. Причины при этом разные, но результат, увы, один. Автор этих строк, дважды терявший хрусталик левого глаза и дважды его восстанавливавший, искренне сочувствует тем, кто вовсе не может видеть объём двумя глазами.

На самом деле, отсутствие объёмного зрения — участь не только тех, кто смотрит на мир одним глазом. Дело в том, что, по данным многочисленных научных исследований, объёмное восприятие окружающей действительности формируется в мозгу человека лишь в первые годы его жизни. При этом процесс формирования фактически заканчивается в дошкольном возрасте, примерно в 5-6 лет. У всех он происходит по-разному, и глубина стереоскопического восприятия достигает сугубо индивидуального уровня: у одних больше, у других меньше, а у кого-то и вовсе остаётся почти без развития.

Так что два зрячих глаза ещё не являются гарантией нормального восприятия стереоскопического 3D-контента.

Кроме того, существует множество дополнительных факторов физиологического характера, ограничивающих восприятие объёмной картинки и даже объёма, как такового, в динамике. Весь спектр офтальмологических проблем – от слабого развития одного (или обоих) глазных нервов до отслоения сетчатки, от различных диоптрий для каждого глаза до неравномерного развития мышц каждого глаза и так далее, так далее.

В конце концов, и особенности развития вестибулярного аппарата могут затруднить просмотр стереофильмов и привести к головокружению или даже тошноте. Чего там далеко ходить: при всём своём фанатизме в отношении стерео 3D и большой любви к объёмному кино, автор этих строк на себе испытал достаточно пакостные ощущения при просмотре первых минут фильма «Смурфики 3D». Несмотря на толково подобранный фон и отличную передачу перспективы, «падающий» ракурс крутящейся штопором камеры при всём моём уважении назвать удачным язык не поворачивается. Если не сказать ещё грубее (а хотелось бы). И это притом, что далее, на протяжении всего фильма (и в других 3D-лентах), такого гадкого чувства испытать не пришлось ни разу.

Вывод второй: представьте себе весь диапазон возможного состояния зрения и вестибулярного аппарата человека — от полностью здорового до полной слепоты. Даже близко не подойдя в сегодняшней публикации к проблемам техники, креатива в создании фильмов и игр, мы уже можем констатировать факт: из среднестатистических 15% зрителей, выходящих из 3D-кинотеатров с опытом неприятных ощущений, далеко не всем следует пенять на плохие 3D-технологии или неудачный 3D-контент, проблемы, скорее всего, кроются в состоянии их здоровья.

Об остальном мы поговорим во второй части нашего материала.

Стерео 3D и здоровье: когда во благо и когда во вред

Стереоскопическое 3D стремительно добавляет развлечениям “объема”, а пользователям и зрителям – новых ощущений. Телевизоры и домашние ПК, планшеты, мобильные телефоны и игровые консоли – многие из этих устройств уже могут похвастать поддержкой стерео 3D. Однако действительно ли 3D безопасно для наших глаз и мозга?

Основные проблемы, с которыми могут столкнуться пользователи, таковы:

  • Дискомфорт: при просмотре 3D глаза “сходятся” за пределами экрана. У многих это вызывает головную боль и напряжение зрения. Снизить вероятность возникновения неприятных ощущений можно отдалившись от экрана на большее расстояние
  • Головокружение, тошнота: стереоскопическая картинка может вызывать головокружения как во время просмотра 3D, так и после
  • Недостаток или отсутствие “глубины”: у людей с неразвитой способностью к бинокулярному зрению могут также возникнуть проблемы с просмотром 3D. По большому счету, они его просто не увидят

На протяжении долгого времени изучением вопроса влияния 3D на человека занимается Американская Ассоциация Оптометрии (American Optometric Association, AOA). Эксперты АОА вместе с техническими специалистами из недавно сформированного консорциума 3D@Home провели масштабное исследование, в ходе которого выяснились любопытные факты. Несмотря на все “за” и “против”, 3D может оказаться полезным. К примеру, просмотр стереоскопического контента помогает выявить нарушения зрения (амблиопия или ослабление зрения) у детей и взрослых.

По данным AOA, 3 млн из 9 млн человек имеют проблемы со зрением. Эксперты Ассоциации уверены, что просмотр телепередач и фильмов в 3D позволит выявить отклонения на раннем этапе и вовремя обратиться к врачу.

В консорциум 3D@Home входят производители ТВ и голливудские студии, которые занимаются продвижением формата 3D. Суть создания такого объединения заключается в обмене информацией и опытом между компаниями.

Немедленно записываться на прием к окулисту ученые рекомендуют в случае, если вы дадите ответ “Да” на один или несколько перечисленных ниже вопросов:

  • 3D-картинка кажется вам не такой яркой, какой ее считают сидящие рядом люди?
  • Во время или после просмотра 3D наблюдается головная боль, напряжение зрения?
  • Вы чувствуете тошноту или головокружения при работе с 3D?
  • Вам комфортнее смотреть 2D-фильмы, чем 3D?
  • Вашим глазам тяжело вернуться в нормальное состояние и “реальность” после просмотра 3D?
Читать еще:  1,7 Пбайт в месяц: объём трафика в метро Москвы бьёт рекорды

Nintendo 3DS уже доступна в Японии. В Штатах продажи стартуют 27 марта. Модель оснащена двумя дисплеями. Верхний экран демонстрирует 3D-картинку, для просмотра которой не требуются очки.

Напомним, что на на японском сайте компании Nintendo есть страница с предупреждениями и рекомендациями касательно мер безопасности при использовании игровой консоли Nintendo 3DS с автостереоскопическим экраном в 3D-режиме.

В представленных рекомендациях речь идет об индивидуальном для каждого пользователя подборе наиболее комфортного 3D-режима с помощью ручной регулировки глубины параллакса. Также говорится о том, что нужно делать перерывы после каждого получасового 3D-сеанса.

Больше всего вопросов вызывает последний пункт этой “инструкции”, полностью запрещающий использование консоли Nintendo 3DS в стереоскопическом режиме детьми в возрасте моложе 6 лет. Для гарантированного запрета на включение 3D-режима предлагается воспользоваться встроенной функцией «родительского контроля» с вводом PIN-кода.

Несмотря на все предостережения компании-производителя, американские оптометристы, наоборот, приветствуют использование детьми младше 6 лет устройств с поддержкой 3D.

По их мнению, никакого вреда 3D-консоли и 3D-телефоны ребенку не причинят. Напротив, 3D позволит на ранних этапах выявить у детей расстройства зрения и обратиться к врачу. Ведущий специалист АОА Майкл Дьюнас (Michael Duenas) считает, что Nintendo 3DS может сыграть важную роль в решении проблем со зрением, особенно для деток возрастом до 6 лет. Если ребенок не способен наблюдать 3D-картинку на 3DS, это признак того, что у него проблемы со зрением. Это может быть и амблиопия, и так называемый амблиопичный или “ленивый глаз”.

Известно, что все вышеперечисленные расстройства лучше и легче лечить в раннем возрасте, когда организм развивается. Согласно данным статистики, лишь 15% дошкольников проходят обследования, которые позволят выявить эти и другие болезни. У более чем 50% детей наблюдаются болезни, которые или не диагностированы, или не вылечены.

Просмотр 3D-фильмов в кинотеатре или покупка 3D-ТВ также позволяют выявить проблемы с глазами. Тем не менее, многие эксперты видят в 3DS больший потенциал для обнаружения недугов именно у детей.

Необходимо отметить, что мнения в этом плане у оптометристов и офтальмологов (медиков) расходятся.

Оптометристы не видят никаких признаков того, что 3D может вызывать продолжительные расстройства. Однако они вынуждены признать тот факт, что факторы влияния 3D на здоровье человека еще не до конца изучены.

Офтальмолог Дэвид Хантер (David Hunter) из Бостонской детской больницы, являющийся членом Американской Академии Офтальмологии (American Academy of Ophthalmology), скептически относится к идее использования 3D-игр и фильмов для диагностики болезней типа амблиопии.

По его словам, у детей, страдающих амблиопией, в реальной жизни возникают проблемы с пространственным зрением. Если они не видят “глубины” на 3D-экране, они вряд ли смогут точно что-то точно охарактеризовать, ведь большой разницы между тем, что они видят вокруг, не будет.

Хантер уверен, что вопрос относительно использования консолей для диагностики проблем со зрением у детей все еще остается открытым, и нужно провести достаточное количество исследований, чтобы делать какие-либо выводы.

Можно предположить, что инструкция по безопасности, опубликованная Nintendo, несет предупреждающий характер. Майкл Дьюнас сравнивает его с предостережениями, которые можно прочитать на стаканчиках с кофе: “Напиток может быть горячим”.

Что же думают представители Nintendo по этому поводу? В одном из недавних интервью президент американского представительства Nintendo Регги Филз-Ейм (Reggie Fils-Aime) рассказал, что компания осведомлена относительно всех результатов, которые были проведены в ходе исследований, и опасения небеспочвенны. Запрет на использование консоли Nintendo 3DS объясняется тем, что в возрасте до 6 лет глаза ребенка (особенно “соединения” между глазами и мозгом) все еще развиваются. По этой причине компания-разработчик должна предостеречь пользователей от возможных проблем.

Джим Шиди (Jim Sheedy), глава организации Vision Performance Institute при Университете Пасифик (Pacific University in Forest Grove) считает, что родителям стоит ограничить время использования детьми консоли 3DS так же, как принято нормировать время работы за компьютером и просмотр ТВ. Что касается временных промежутков, конкретных цифр Шиди не называет.

Шиди уверен, что проблемой № 1 в вопросе компьютерных (консольных) игр и детей было и остается ожирение, поэтому маленьким игроманам стоит вести активный образ жизни, а не сидеть днями и ночами перед экраном ТВ или монитора.

Подведем итоги. По нашему мнению, обеспокоенность Nintendo считать беспочвенной неправильно. Вряд ли компания с таким статусом и именем будет публиковать предостережения и запрещать использовать свои продукты без оснований и результатов научных исследований. В конце концов, это доля рынка и деньги компании. Однако деньги – ничто по сравнению с именем и статусом разработчика, которому не нужны жалобы пользователей и лишние судебные разбирательства.

3D не стоит рассматривать как “панацею” или стимул пойти к врачу. Следить за здоровьем и вовремя лечить болезни можно и без телевизоров и консолей. Но если вы и купили ребенку 3DS, то лучше сфокусировать внимание на том, сколько времени в день маленький пользователь проводит за играми. Дети должны развиваться всесторонне, тем более физически. Время от времени вместо очередного “игрового” часа лучше отвести чадо в парк или поиграть с ним в мячик.

Вопрос негативного влияния на здоровье человека 3D все еще остается открытым. Слишком уж различаются точки зрения ученых, врачей. Мучать себя никто никого не заставляет, поэтому если стереоскопическая картинка и вызывает дискомфорт и головную боль, в любое время можно нажать на кнопку выключения устройства.

Здоровье и стерео 3D. Часть первая, физиологическая

Популярная тема стерео 3D, как и многие новые технологии, сразу же обросла слухами, предположениями и даже утверждениями о возможном вреде для здоровья. Попробуем разобраться во всём этом, досконально и беспристрастно

Прогресс и совершенствование технологий так или иначе связан с опасениями по поводу потенциальных проблем для здоровья. Иногда эти опасения совершенно обоснованны: множество ничего не подозревающего народу успевает погибнуть, прежде чем выяснится, что радиация может быть смертельна. Иногда эти опасения в большей части надуманны: сегодня мало кто помнит о страстях, кипевших во времена появления цветных телевизоров, но дело доходило до смешных по нынешним меркам рекомендаций не сидеть перед экраном более получаса.

Но чаще всего опасения по поводу потенциального вреда той или иной новой технологии для здоровья так и повисают в неопределённости, разделяя даже учёных на два почти равных лагеря скептиков и оптимистов. До сих пор никто не может поставить точку в затянувшемся споре о потенциальном вреде мобильных телефонов, хотя обе стороны успели тысячекратно опровергнуть аргументы друг друга. А споры о влиянии на здоровье генетически модифицированных продуктов!

Впрочем, вряд ли жителям больших городов, ежедневно и уже не в первом поколении вдыхающим адскую смесь вместо воздуха, может быть непонятна природа возникновения многочисленных аллергий. И если через пару поколений у всех разом вырастут хвосты, какая разница, произойдёт ли это из-за частого прикладывания мобильника к мозгу или от регулярного поедания искусственно модифицированной овсянки?

Стереоскопическое 3D-видение, вошедшее в моду на волне последних достижений электроники, также не обошлось без обвинений. Чаще говорят о потенциальной возможности повлиять на самочувствие зрителя, но есть и прямые обвинения в возможности нанесения вреда для зрения и здоровья в целом. Как и в любой другой, до конца не изученной отрасли, на волне повышенного интереса регулярно появляется множество научных, полунаучных и даже шарлатанских (или проплаченных, но от этого не менее шарлатанских) заявлений о вредном влиянии стереоскопии. Или, наоборот, о пользе.

В этой публикации мы не собираемся ни отстаивать, ни опровергать чьи-то выкладки или умозаключения по теме стерео 3D. Сегодня мы попробуем «препарировать» этот вопрос, разложить общую проблему на слагающие её компоненты. И только после этого, проанализировав детали, попробуем сделать осторожные выводы – чего именно действительно стоит побаиваться, а где нас просто стараются запутать и запугать псевдонаучной белибердой.

Если вы действительно хотите разобраться в природе формирования стереоскопической картинки, чтобы не уподобляться пишущим в комментах «3Дэ отстой!» неудачникам, нам придётся углубиться в некоторые подробности человеческой физиологии, несколько выходящие за рамки школьного учебника анатомии. Поверьте, автору совсем не хочется нагружать читателя ненужными или прописными истинами, но кое-что всё же напомнить придётся, иначе предметный разговор у нас не получится.

Физиология зрения: стереоскопия и цвет

Итак, стереоскопическое (бинокулярное) зрение – это величайший дар, имеющийся в распоряжении человека. Глаза в стереоскопической зрительной системе фигурируют в качестве двух источников визуальной информации, зрачки которых разнесены в пространстве примерно на 65 мм. Не стоит забывать, что объёмная картинка – это всё же в первую очередь результат работы нашего мозга, строящего объёмный образ в результате синхронной обработки двух потоков информации.

Благодаря восприятию окружающей действительности каждым глазом под некоторым углом относительно другого глаза, зрительный отдел нашего мозга имеет возможность не только восстанавливать объём, но также с большей или меньшей степенью достоверности оценивать размеры различных объектов и расстояние до них. Именно на этом основаны самые простые способы «обмана» зрения в кино, когда на экране мы видим лилипутов или гулливеров, в зависимости от задумки режиссёра и мастерства оператора. В то же время, дополнительную информацию о размерах видимых объектов и о расстоянии до них можно получить даже одним глазом, но в движении, и этот приём также отлично используется в кинематографе и играх даже без всякого 3D.

Следующий важный момент – внутреннее строение глаза. В рамках сегодняшней статьи нас интересуют такие специфические характеристики, как «автофокус», диафрагма и угол зрения.

Глазной хрусталик – своеобразный «объектив» зрительной системы — обладает чудесным свойством автоматически перефокусировать на сетчатку поступающую информацию (опять же слово «автоматически» употреблено здесь для упрощения сложных процессов обратной связи между глазными мышцами, глазными нервами и зрительным отделом мозга). Происходит это благодаря изменению формы самого хрусталика под воздействием определённых глазных мышц (по одной версии это кольцевая цилиарная мышца, по другой — это косые и продольные мышцы, но нам для установления истины о 3D эти тонкости совершенно не нужны).

Роль переменной диафрагмы, ограничивающей попадание излишнего света на сетчатку, выполняет отверстие в радужке, известное под названием «зрачок». Эта система также действует практически мгновенно, примерно в пределах от 2 мм (f/8,3) при значительной яркости до 8 мм (f/2,1) в темноте (в обычном состоянии диаметр зрачка примерно 4 мм), а при существенном превышении светового потока в действие также вступают дополнительные механизмы – ресницы, когда мы прищуриваемся, или даже веки, когда яркость совсем невтерпёж. Такие факты, как восприятие сетчаткой контрастности на уровне примерно 1:100 и возможность различать даже 1:1 000 000 после очень длительной адаптации в темноте, а также «колбочки» и «палочки» для восприятия цветовой и монохромной информации мы в рамках этой статьи рассматривать не будем. Они, безусловно, важны при формировании стереоскопической картинки, но роль при этом их второстепенна.

Последний важный для нас момент – это угол зрения. В среднем поле зрения каждого глаза включает обзор 95° внешнего поля по горизонтали, 60° внутреннего поля по горизонтали, 60° вверх и 75° вниз (на самом деле круговая диаграмма обзора для разных глаз имеет весьма специфичную форму и индивидуальна для каждого). Не отвлекаясь на особенности работы глазного нерва (вроде «слепого пятна»), которые для нас сегодня второстепенны, сфокусируем внимание на том, что зона высокой оптической резкости, в которой наш глаз видит максимально чёткое изображение, составляет… всего 2 градуса.

Да, именно так. Вам может казаться, что вы видите единовременно с большой резкостью в гораздо большем угле обзора, но это не так, для восприятия картинки высокой чёткости на большой площади сигнальной системе из сетчатки, глазного нерва и мозга просто необходимо постоянное движение глаз.

Вот теперь – внимание! Очень важный момент для понимания дальнейшего: движение каждого из глаз обеспечивают шесть мышц: латеральная прямая, медиальная прямая, нижняя прямая, верхняя прямая, нижняя косая и верхняя косая мышцы глазного яблока.

Однако это ещё не всё: существует множество способов перемещения глазного яблока. Например, отдыхающие во сне глаза перемещаются под веками совсем не так, как при отслеживании движущегося объекта. И даже если вы разглядываете неподвижный объект или, что называется, смотрите в одну точку, глазные яблоки всё равно совершают небольшие микроперемещения, как правило, на почти незаметный угол порядка 0,2 градуса.

Но и это ещё не всё! Представьте себе, что контроль за мышцами, определяющими смещение глазных яблок, ведут в разных случаях разные области мозга! Например, если говорить о вестибулоокулярном рефлексе – когда, например, вы отслеживаете глазами движущийся объект и при этом сами поворачиваете голову, в этом случае движением глазных мышц управляют лобные доли мозга.

Теперь представьте себе, насколько это сложная задача – управлять движением каждого глаза, и уж тем более сразу двумя глазами синхронно.

Но для финальной точки в определениях сегодняшней статьи необходимо описание ещё одной функции глазных мышц – так называемой «сходимости оптических осей глаз», или конвергенции. Суть этой функции очень проста: если рассматриваемый объект находится достаточно далеко от зрителя, то условные оптические оси «хрусталик – сетчатка» двух глаз можно представить практически параллельными линиями. Но чем ближе располагается рассматриваемый объект, тем больше угол схождения этих оптических конвергентных осей. Вплоть до рассматривания кончика собственного носа, когда глаза уже неимоверно косят, а оптические оси перекрещиваются здесь же, на носу.

Разумеется, чем ближе расположен рассматриваемый объект, тем более подробную, если хотите, «разностороннюю» информацию об объёме этого объекта получает мозг, и наоборот, чем дальше, тем получаемая двумя глазами «картинка» будет более похожей и тем меньшая информация об объёме будет получена мозгом.

Однако у этой медали есть и обратная сторона: даже на кончике носа одновременно оба глаза толком сфокусироваться уже не могут. Если же попытаться с помощью технических средств передать мозгу через глаза информацию с «запредельной» конвергенцией, можете себе представить, как в такой ситуации будут «закипать» ваши мозги.

Промежуточные итоги: удивительное рядом, но оно запрещено?

Хотелось бы поздравить тех, кто честно дочитал до этого момента и проникся подробностями о принципе работы нашего зрения. Теперь вам будет гораздо проще разобраться с причинами равнодушия к стерео 3D или неприятия его вами или вашими знакомыми, а также с причинами возникновения при просмотре стереоскопического контента тех или иных неприятных симптомов.

Вот теперь мы с вами достаточно подготовлены к тому, чтобы рассмотреть под увеличительным стеклом каждую популярную на сегодняшний день технологию формирования стереоскопической картинки – анаглифическую, пассивно-поляризационную, активно-затворную, автостереоскопию, а также вполне аргументированно определить изъяны каждой из них с точки зрения комфортного (или, наоборот, некомфортного) восприятия объёмного изображения.

Кроме того, теперь мы полностью готовы к тому, чтобы предметно обсудить все «косяки» разработчиков игр и голливудских ухарей, приводящие в результате к появлению «отстойных» образцов стерео 3D-культуры.

Таким образом, мы пришли к следующей классификации типов проблем восприятия стерео 3D:
Проблемы физиологические – отклонения и нарушения здоровья, в том числе проблемы со зрением, исключающие или ограничивающие возможность человека воспринимать окружающую действительность в объёме
Проблемы технологические – несовершенство технических средств воспроизведения стереоскопического контента, ведущее к некачественному и/или недостаточно комфортному восприятию виртуальной 3D-картинки
Проблемы «человеческого фактора» – стереоскопический 3D-контент, неудачный с технической и художественной точки зрения, выполненный неопытными, недостаточно подготовленными и/или бездарными специалистами.

Сегодня, дотошно разобравшись в строении человеческого глаза, его взаимодействии с мозгом плюс вооружившись некоторой статистикой, мы сделаем несколько выводов относительно проблем восприятия стерео 3D физиологического плана. Остальные аспекты мы рассмотрим во второй части.

Вывод первый: даже если взять идеально снятый 3D-фильм или идеально сделанную стерео 3D-игру, даже если собрать отличную установку для просмотра стерео 3D, стереоскопический контент изначально доступен, увы, далеко не каждому. Согласно статистике, около 8% зрителей совсем не способны воспринимать стерео 3D ни в каком виде. Причины при этом разные, но результат, увы, один. Автор этих строк, дважды терявший хрусталик левого глаза и дважды его восстанавливавший, искренне сочувствует тем, кто вовсе не может видеть объём двумя глазами.

Читать еще:  PROMT Translation Server 9.0: ключ к пониманию

На самом деле, отсутствие объёмного зрения — участь не только тех, кто смотрит на мир одним глазом. Дело в том, что, по данным многочисленных научных исследований, объёмное восприятие окружающей действительности формируется в мозгу человека лишь в первые годы его жизни. При этом процесс формирования фактически заканчивается в дошкольном возрасте, примерно в 5-6 лет. У всех он происходит по-разному, и глубина стереоскопического восприятия достигает сугубо индивидуального уровня: у одних больше, у других меньше, а у кого-то и вовсе остаётся почти без развития.

Так что два зрячих глаза ещё не являются гарантией нормального восприятия стереоскопического 3D-контента.

Кроме того, существует множество дополнительных факторов физиологического характера, ограничивающих восприятие объёмной картинки и даже объёма, как такового, в динамике. Весь спектр офтальмологических проблем – от слабого развития одного (или обоих) глазных нервов до отслоения сетчатки, от различных диоптрий для каждого глаза до неравномерного развития мышц каждого глаза и так далее, так далее.

В конце концов, и особенности развития вестибулярного аппарата могут затруднить просмотр стереофильмов и привести к головокружению или даже тошноте. Чего там далеко ходить: при всём своём фанатизме в отношении стерео 3D и большой любви к объёмному кино, автор этих строк на себе испытал достаточно пакостные ощущения при просмотре первых минут фильма «Смурфики 3D». Несмотря на толково подобранный фон и отличную передачу перспективы, «падающий» ракурс крутящейся штопором камеры при всём моём уважении назвать удачным язык не поворачивается. Если не сказать ещё грубее (а хотелось бы). И это притом, что далее, на протяжении всего фильма (и в других 3D-лентах), такого гадкого чувства испытать не пришлось ни разу.

Вывод второй: представьте себе весь диапазон возможного состояния зрения и вестибулярного аппарата человека — от полностью здорового до полной слепоты. Даже близко не подойдя в сегодняшней публикации к проблемам техники, креатива в создании фильмов и игр, мы уже можем констатировать факт: из среднестатистических 15% зрителей, выходящих из 3D-кинотеатров с опытом неприятных ощущений, далеко не всем следует пенять на плохие 3D-технологии или неудачный 3D-контент, проблемы, скорее всего, кроются в состоянии их здоровья.

Здоровье и стерео 3D. Часть первая, физиологическая

Прогресс и совершенствование технологий так или иначе связан с опасениями по поводу потенциальных проблем для здоровья. Иногда эти опасения совершенно обоснованны: множество ничего не подозревающего народу успевает погибнуть, прежде чем выяснится, что радиация может быть смертельна. Иногда эти опасения в большей части надуманны: сегодня мало кто помнит о страстях, кипевших во времена появления цветных телевизоров, но дело доходило до смешных по нынешним меркам рекомендаций не сидеть перед экраном более получаса.

Но чаще всего опасения по поводу потенциального вреда той или иной новой технологии для здоровья так и повисают в неопределённости, разделяя даже учёных на два почти равных лагеря скептиков и оптимистов. До сих пор никто не может поставить точку в затянувшемся споре о потенциальном вреде мобильных телефонов, хотя обе стороны успели тысячекратно опровергнуть аргументы друг друга. А споры о влиянии на здоровье генетически модифицированных продуктов!

Впрочем, вряд ли жителям больших городов, ежедневно и уже не в первом поколении вдыхающим адскую смесь вместо воздуха, может быть непонятна природа возникновения многочисленных аллергий. И если через пару поколений у всех разом вырастут хвосты, какая разница, произойдёт ли это из-за частого прикладывания мобильника к мозгу или от регулярного поедания искусственно модифицированной овсянки?

Стереоскопическое 3D-видение, вошедшее в моду на волне последних достижений электроники, также не обошлось без обвинений. Чаще говорят о потенциальной возможности повлиять на самочувствие зрителя, но есть и прямые обвинения в возможности нанесения вреда для зрения и здоровья в целом. Как и в любой другой, до конца не изученной отрасли, на волне повышенного интереса регулярно появляется множество научных, полунаучных и даже шарлатанских (или проплаченных, но от этого не менее шарлатанских) заявлений о вредном влиянии стереоскопии. Или, наоборот, о пользе.

В этой публикации мы не собираемся ни отстаивать, ни опровергать чьи-то выкладки или умозаключения по теме стерео 3D. Сегодня мы попробуем «препарировать» этот вопрос, разложить общую проблему на слагающие её компоненты. И только после этого, проанализировав детали, попробуем сделать осторожные выводы – чего именно действительно стоит побаиваться, а где нас просто стараются запутать и запугать псевдонаучной белибердой.

Если вы действительно хотите разобраться в природе формирования стереоскопической картинки, чтобы не уподобляться пишущим в комментах «3Дэ отстой!» неудачникам, нам придётся углубиться в некоторые подробности человеческой физиологии, несколько выходящие за рамки школьного учебника анатомии. Поверьте, автору совсем не хочется нагружать читателя ненужными или прописными истинами, но кое-что всё же напомнить придётся, иначе предметный разговор у нас не получится.

⇡#Физиология зрения: стереоскопия и цвет

Итак, стереоскопическое (бинокулярное) зрение – это величайший дар, имеющийся в распоряжении человека. Глаза в стереоскопической зрительной системе фигурируют в качестве двух источников визуальной информации, зрачки которых разнесены в пространстве примерно на 65 мм. Не стоит забывать, что объёмная картинка – это всё же в первую очередь результат работы нашего мозга, строящего объёмный образ в результате синхронной обработки двух потоков информации.

Благодаря восприятию окружающей действительности каждым глазом под некоторым углом относительно другого глаза, зрительный отдел нашего мозга имеет возможность не только восстанавливать объём, но также с большей или меньшей степенью достоверности оценивать размеры различных объектов и расстояние до них. Именно на этом основаны самые простые способы «обмана» зрения в кино, когда на экране мы видим лилипутов или гулливеров, в зависимости от задумки режиссёра и мастерства оператора. В то же время, дополнительную информацию о размерах видимых объектов и о расстоянии до них можно получить даже одним глазом, но в движении, и этот приём также отлично используется в кинематографе и играх даже без всякого 3D.

Следующий важный момент – внутреннее строение глаза. В рамках сегодняшней статьи нас интересуют такие специфические характеристики, как «автофокус», диафрагма и угол зрения.

Глазной хрусталик – своеобразный «объектив» зрительной системы — обладает чудесным свойством автоматически перефокусировать на сетчатку поступающую информацию (опять же слово «автоматически» употреблено здесь для упрощения сложных процессов обратной связи между глазными мышцами, глазными нервами и зрительным отделом мозга). Происходит это благодаря изменению формы самого хрусталика под воздействием определённых глазных мышц (по одной версии это кольцевая цилиарная мышца, по другой — это косые и продольные мышцы, но нам для установления истины о 3D эти тонкости совершенно не нужны).

Роль переменной диафрагмы, ограничивающей попадание излишнего света на сетчатку, выполняет отверстие в радужке, известное под названием «зрачок». Эта система также действует практически мгновенно, примерно в пределах от 2 мм (f/8,3) при значительной яркости до 8 мм (f/2,1) в темноте (в обычном состоянии диаметр зрачка примерно 4 мм), а при существенном превышении светового потока в действие также вступают дополнительные механизмы – ресницы, когда мы прищуриваемся, или даже веки, когда яркость совсем невтерпёж. Такие факты, как восприятие сетчаткой контрастности на уровне примерно 1:100 и возможность различать даже 1:1 000 000 после очень длительной адаптации в темноте, а также «колбочки» и «палочки» для восприятия цветовой и монохромной информации мы в рамках этой статьи рассматривать не будем. Они, безусловно, важны при формировании стереоскопической картинки, но роль при этом их второстепенна.

Последний важный для нас момент – это угол зрения. В среднем поле зрения каждого глаза включает обзор 95° внешнего поля по горизонтали, 60° внутреннего поля по горизонтали, 60° вверх и 75° вниз (на самом деле круговая диаграмма обзора для разных глаз имеет весьма специфичную форму и индивидуальна для каждого). Не отвлекаясь на особенности работы глазного нерва (вроде «слепого пятна»), которые для нас сегодня второстепенны, сфокусируем внимание на том, что зона высокой оптической резкости, в которой наш глаз видит максимально чёткое изображение, составляет… всего 2 градуса.

Да, именно так. Вам может казаться, что вы видите единовременно с большой резкостью в гораздо большем угле обзора, но это не так, для восприятия картинки высокой чёткости на большой площади сигнальной системе из сетчатки, глазного нерва и мозга просто необходимо постоянное движение глаз.

Вот теперь – внимание! Очень важный момент для понимания дальнейшего: движение каждого из глаз обеспечивают шесть мышц: латеральная прямая, медиальная прямая, нижняя прямая, верхняя прямая, нижняя косая и верхняя косая мышцы глазного яблока.

Однако это ещё не всё: существует множество способов перемещения глазного яблока. Например, отдыхающие во сне глаза перемещаются под веками совсем не так, как при отслеживании движущегося объекта. И даже если вы разглядываете неподвижный объект или, что называется, смотрите в одну точку, глазные яблоки всё равно совершают небольшие микроперемещения, как правило, на почти незаметный угол порядка 0,2 градуса.

Но и это ещё не всё! Представьте себе, что контроль за мышцами, определяющими смещение глазных яблок, ведут в разных случаях разные области мозга! Например, если говорить о вестибулоокулярном рефлексе – когда, например, вы отслеживаете глазами движущийся объект и при этом сами поворачиваете голову, в этом случае движением глазных мышц управляют лобные доли мозга.

Теперь представьте себе, насколько это сложная задача – управлять движением каждого глаза, и уж тем более сразу двумя глазами синхронно.

Но для финальной точки в определениях сегодняшней статьи необходимо описание ещё одной функции глазных мышц – так называемой «сходимости оптических осей глаз», или конвергенции. Суть этой функции очень проста: если рассматриваемый объект находится достаточно далеко от зрителя, то условные оптические оси «хрусталик – сетчатка» двух глаз можно представить практически параллельными линиями. Но чем ближе располагается рассматриваемый объект, тем больше угол схождения этих оптических конвергентных осей. Вплоть до рассматривания кончика собственного носа, когда глаза уже неимоверно косят, а оптические оси перекрещиваются здесь же, на носу.

Разумеется, чем ближе расположен рассматриваемый объект, тем более подробную, если хотите, «разностороннюю» информацию об объёме этого объекта получает мозг, и наоборот, чем дальше, тем получаемая двумя глазами «картинка» будет более похожей и тем меньшая информация об объёме будет получена мозгом.

Однако у этой медали есть и обратная сторона: даже на кончике носа одновременно оба глаза толком сфокусироваться уже не могут. Если же попытаться с помощью технических средств передать мозгу через глаза информацию с «запредельной» конвергенцией, можете себе представить, как в такой ситуации будут «закипать» ваши мозги.

⇡#Промежуточные итоги: удивительное рядом, но оно запрещено?

Хотелось бы поздравить тех, кто честно дочитал до этого момента и проникся подробностями о принципе работы нашего зрения. Теперь вам будет гораздо проще разобраться с причинами равнодушия к стерео 3D или неприятия его вами или вашими знакомыми, а также с причинами возникновения при просмотре стереоскопического контента тех или иных неприятных симптомов.

Вот теперь мы с вами достаточно подготовлены к тому, чтобы рассмотреть под увеличительным стеклом каждую популярную на сегодняшний день технологию формирования стереоскопической картинки – анаглифическую, пассивно-поляризационную, активно-затворную, автостереоскопию, а также вполне аргументированно определить изъяны каждой из них с точки зрения комфортного (или, наоборот, некомфортного) восприятия объёмного изображения.

Кроме того, теперь мы полностью готовы к тому, чтобы предметно обсудить все «косяки» разработчиков игр и голливудских ухарей, приводящие в результате к появлению «отстойных» образцов стерео 3D-культуры.

Таким образом, мы пришли к следующей классификации типов проблем восприятия стерео 3D:

  1. Проблемы физиологические – отклонения и нарушения здоровья, в том числе проблемы со зрением, исключающие или ограничивающие возможность человека воспринимать окружающую действительность в объёме
  2. Проблемы технологические – несовершенство технических средств воспроизведения стереоскопического контента, ведущее к некачественному и/или недостаточно комфортному восприятию виртуальной 3D-картинки
  3. Проблемы «человеческого фактора» – стереоскопический 3D-контент, неудачный с технической и художественной точки зрения, выполненный неопытными, недостаточно подготовленными и/или бездарными специалистами.

Сегодня, дотошно разобравшись в строении человеческого глаза, его взаимодействии с мозгом плюс вооружившись некоторой статистикой, мы сделаем несколько выводов относительно проблем восприятия стерео 3D физиологического плана. Остальные аспекты мы рассмотрим во второй части.

Вывод первый: даже если взять идеально снятый 3D-фильм или идеально сделанную стерео 3D-игру, даже если собрать отличную установку для просмотра стерео 3D, стереоскопический контент изначально доступен, увы, далеко не каждому. Согласно статистике, около 8% зрителей совсем не способны воспринимать стерео 3D ни в каком виде. Причины при этом разные, но результат, увы, один. Автор этих строк, дважды терявший хрусталик левого глаза и дважды его восстанавливавший, искренне сочувствует тем, кто вовсе не может видеть объём двумя глазами.

На самом деле, отсутствие объёмного зрения — участь не только тех, кто смотрит на мир одним глазом. Дело в том, что, по данным многочисленных научных исследований, объёмное восприятие окружающей действительности формируется в мозгу человека лишь в первые годы его жизни. При этом процесс формирования фактически заканчивается в дошкольном возрасте, примерно в 5-6 лет. У всех он происходит по-разному, и глубина стереоскопического восприятия достигает сугубо индивидуального уровня: у одних больше, у других меньше, а у кого-то и вовсе остаётся почти без развития.

Так что два зрячих глаза ещё не являются гарантией нормального восприятия стереоскопического 3D-контента.

Кроме того, существует множество дополнительных факторов физиологического характера, ограничивающих восприятие объёмной картинки и даже объёма, как такового, в динамике. Весь спектр офтальмологических проблем – от слабого развития одного (или обоих) глазных нервов до отслоения сетчатки, от различных диоптрий для каждого глаза до неравномерного развития мышц каждого глаза и так далее, так далее.

В конце концов, и особенности развития вестибулярного аппарата могут затруднить просмотр стереофильмов и привести к головокружению или даже тошноте. Чего там далеко ходить: при всём своём фанатизме в отношении стерео 3D и большой любви к объёмному кино, автор этих строк на себе испытал достаточно пакостные ощущения при просмотре первых минут фильма «Смурфики 3D». Несмотря на толково подобранный фон и отличную передачу перспективы, «падающий» ракурс крутящейся штопором камеры при всём моём уважении назвать удачным язык не поворачивается. Если не сказать ещё грубее (а хотелось бы). И это притом, что далее, на протяжении всего фильма (и в других 3D-лентах), такого гадкого чувства испытать не пришлось ни разу.

Вывод второй: представьте себе весь диапазон возможного состояния зрения и вестибулярного аппарата человека — от полностью здорового до полной слепоты. Даже близко не подойдя в сегодняшней публикации к проблемам техники, креатива в создании фильмов и игр, мы уже можем констатировать факт: из среднестатистических 15% зрителей, выходящих из 3D-кинотеатров с опытом неприятных ощущений, далеко не всем следует пенять на плохие 3D-технологии или неудачный 3D-контент, проблемы, скорее всего, кроются в состоянии их здоровья.

Об остальном мы поговорим во второй части нашего материала.

Стереоскопия без очков: проблемы и решения

Для тех, кто ждёт «безочковые» 3D-дисплеи и 3D-телевизоры: хорошая новость — шансы дождаться есть, плохая новость — не всё так просто с разными диагоналями. Сегодня мы знакомимся с основными технологиями стереоэкранов без очков и их перспективными разновидностями

Обмануть человеческий мозг искусственной стереоскопической картинкой, представив зрению оптическую иллюзию объёма, в теории не так уж сложно, для этого за более чем полуторавековую историю стереографии придумано немало превосходных способов. Оставив за скобками голографию и другие экзотические, плохо реализуемые на современном этапе развития технологий проекты, выделим три основных класса устройств с использованием различных разновидностей дисплея (экрана):

  • Активно-затворная технология — временное разделение каналов для правого и левого глаза с применением поочерёдно открывающих каждый глаз 3D-очков;
  • Пассивная технология – спектральный (анаглиф, VisuZ и прочие), оптический (LG, IMAX, RealD и прочие), а также другие способы разделения каналов для правого и левого глаз, где используются пассивные (не переключаемые) 3D-очки с соответствующими фильтрами;
  • Автостереоскопическая технология — отображение объёма без применения очков. «Авто» в данном случае означает, что наше зрение формирует для мозга стереоскопическую иллюзию без дополнительных фильтров – только глаза и экран.
Читать еще:  MP3-CD плеер Dioneer DCP-400

Подробнее все три способа рассмотрены в нашей публикации «3D кино, ТВ и игры: как это работает», так что особого смысла возвращаться к их сравнению сегодня нет. Другое дело, что по качеству объемной картинки третий способ пока далек даже от того уровня, который демонстрируют кинотеатральные технологии с пассивными поляризационными очками и домашние компьютерные или телевизионные дисплеи с активными очками.

Даже самые «продвинутые» из ныне представленных в рознице «безочковых» 3D-дисплеев для планшетов и гаджетов обеспечивают весьма условную имитацию объёма, что уж говорить о 3D-телевизорах с большими диагоналями, где воссоздание глубины сопровождается нереально космическими ценами.

Между тем технологии производства экранов для качественного отображения объёма уже существуют. Несмотря на мой персональный скептицизм в отношении совсем уж близкого будущего 3D без очков, базирующийся на опыте знакомства с десятками инженерных и розничных образцов 3D-дисплеев с достаточно посредственным качеством передачи объёма, всё же свидетельствую: как минимум три прототипа с весьма убедительной передачей стерео 3D-картинки видел своими глазами.

Сегодня мы поговорим исключительно об автостереоскопических дисплеях, существующих недостатках технологий и способах их преодоления. Но, увы, вынужден подкинуть здоровенную ложку дёгтя в бочку мёда ожидающих стереоскопии без очков. Если вы не смотрите современный стереоскопический контент в активных или пассивных 3D-очках по каким-то личным соображениям эстетического или технического характера (не нравится, как выглядите в очках, очки непривычны или действительно неудобны, выпендрёж подростка-нигилиста: «Тридэ отстой!» и тому подобным) – что ж, есть смысл подождать.

Если же при использовании современных 3D-очков для телевизоров и кинотеатров вы испытываете физические проблемы вроде быстрого утомления глаз, сильного напряжения, головной боли, тошноты или даже рвоты – увы, стерео без очков, скорее всего, вам тоже не поможет. В своё время мы всесторонне рассмотрели эти проблемы в нашей публикации «Здоровье и стерео 3D. Часть первая, физиологическая», так что вопрос «с очками или без очков» вовсе не стоит: вероятно, придётся проконсультироваться с врачом-специалистом на предмет исследования отклонений в вашем зрении.

0. Определимся с терминологией

Для того чтобы убедиться, что мы с вами говорим на одном языке и пользуемся одними и теми же определениями, проведём для начала простой эксперимент: попробуем вытянуть руку перед своим лицом и скрестить указательный и средний палец вытянутой руки на уровне глаз (если не получается просто скрестить, фигушка тоже подойдёт). Теперь внимательно посмотрим на эти пальцы сначала одним глазом, потом другим.

Теперь, продолжая поочерёдно закрывать правый или левый глаз, плавно приблизим комбинацию из пальцев как можно ближе, до кончика носа, а затем, также не спеша, отодвинем её на максимально дальнее расстояние от лица.

Таким нехитрым способом вы с вами на практике выяснили несколько ключевых особенностей нашего зрения. Во-первых, каждый глаз видит изображение под собственным углом, и оно отличается от видимого вторым глазом тем сильнее, чем ближе находится наблюдаемый объект. Во-вторых, чем ближе объект наблюдения расположен к глазам, тем больше угол между осями зрения каждого глаза (палец у самого носа и вовсе заставляет глаза, что называется, «косить»).

Всё вместе это называется параллаксом, основой стереоскопического зрения человека, и позволяет нам с помощью природной угломерной системы «глаза – мозг» определять размеры объектов и расстояние до них. Это же помогает киношникам устраивать классический обман зрения, показывая двух людей, стоящих на разном расстоянии, как лилипута и гиганта, на этом же эффекте базируется любой способ эмуляции перспективы в устройствах с экранами для воспроизведения объёма без очков.

Поскольку оптические оси наших глаз находятся на фиксированном расстоянии друг от друга (как правило, что-то вроде 60-65 мм), определять объём предметов и расстояние до них с более-менее определённой точностью мы можем лишь на небольшом удалении: чем больше расстояние до предмета, тем меньше угол параллакса и, соответственно, тем меньше точность «измерения».

Вспомните об этом ещё раз, когда будете требовать от разработчиков «безочковых» экранов больших диагоналей с хорошей передачей глубины: возможно, проблема всё же не в плохих технологиях, а в ограниченных возможностях нашего зрения.

Впрочем, в жизни мы повышаем точность своего глазомера ещё и за счёт движения относительно наблюдаемого объекта или, наоборот, движения объекта относительно наблюдателя и статичных объектов в поле зрения. То же самое с успехом используют киношники – динамичные сцены в фильмах и удачные фотографии выглядят порой достаточно объёмно и пластично даже без третьего измерения.

Дополнительное ощущение объёма также может обеспечить умелое размытие переднего или заднего фона изображения.

Впрочем, все эти ухищрения одинаково хороши и в обычных, и в объёмных 3D-фильмах, к качеству автостереоскопических экранов они имеют лишь косвенное отношение.

1. Стерео без очков: лентикулярная технология

Самый простой, старый и уже многократно «обкатанный» на практике способ формирования объёмной картинки без очков известен нам ещё по бабушкиным стереооткрыткам. Способ основан на том, что поверх открытки или, в нашем случае, экрана, располагается специальная накладка с вертикальными лентикулярными линзами специфического сечения. Преломляя свет под определённым углом, такие линзы обеспечивают «полоску изображения», различную для каждого глаза, и всё вместе это складывается в наглядный пример автостереоскопии.

Лентикулярные дисплеи можно назвать самым распространённым явлением на сегодняшний день. Они используются во множестве 3D-фоторамок, в качестве «безочковых» дисплеев во множестве 3D-мониторов и 3D-ноутбуков, в большинстве популярных фотоаппаратов и видеокамер с поддержкой 3D-съёмки.

Более того, сегодня на рынке присутствует множество различных компаний, предлагающих специальные накладные лентикулярные плёнки для превращения вашего ноутбука, смартфона, планшета или монитора в устройство с поддержкой стерео 3D. Встречаются даже решения, позволяющие создавать 3D-панно и покрытия с диагональю до нескольких метров.

Огромным плюсом лентикулярной технологии является ее низкая цена, ведь под пластиковой накладкой по-прежнему лежит дисплей, выполненный по привычной ЖК-технологии. Минусов у этой простой технологии, напротив, очень много. Прежде всего, это эффект «муара» и особенно эффект «фантомных» отражений (некоторые называют это явление «гхостинг», механически и безграмотно калькируя в русский язык английский термин ghosting) — когда получаемый стереоэффект при некоторых углах обзора неожиданно распадается на раздваивающуюся картинку.

Вторая беда лентикулярных дисплеев – жёсткая ориентация картинки в силу ленточной структуры линз, этакая своеобразная «поляризация». Попробуйте сменить портретную ориентацию экрана на альбомную, и видимый объём картинки моментально пропадёт.

При этом мы ещё даже не коснулись проблемы снижения «честного» разрешения 3D-экрана при использовании пикселей для формирования картинок для двух глаз одновременно.

Если со второй проблемой в рамках классической лентикулярной технологии бороться невозможно (ниже мы рассмотрим варианты с нелентикулярными линзами), то фантомные искажения частично убираются с помощью более высокого разрешения экрана и более мелкой структуры линз. К сожалению, такой способ срабатывает только в отношении небольших экранов гаджетов диагональю 3-4 дюйма. Если речь заходит о 7-9 дюймах и более, где взгляд пользователя, даже когда он смотрит по центру, перпендикулярен не всей плоскости экрана — периферия экрана оказывается в любом случае под заметным углом, приходится идти на дополнительные хитрости.

Вроде тех, что компания Sony представила осенью 2011 года, анонсировав лентикулярную плёнку для ноутбуков серии VAIO S. Толщина плёнки, накладываемой на 15-дюймовый экран, составляет всего 3 мм, и поэтому специальным секретным оружием выступает прилагаемая программа, вычисляющая с помощью встроенной в ноутбук веб-камеры положение глаз зрителя и его головы и подстраивающая под эти параметры 3D-изображение. Оптимальным для такого решения названо расстояние 0,3–1,0 м до глаз зрителя, при этом горизонтальный угол обзора был заявлен в пределах 60-120°.

Примерно по тому же принципу работают накладные рамки 3DeeScreen со специальным экраном 3DeeLens от компании Spatial View, поставляемые с соответствующей программой и позволяющие просматривать стереоконтент на экранах ноутбуков без применения очков. Коррекция положения глаз пользователя системой 3DeeScreen происходит 30 раз в секунду. Кроме того, с учётом значительного разброса параметров ноутбуков разных производителей, в комплект поставки также входит специальная утилита для калибровки. Кстати, в процессе разработки специалисты Spatial View активно сотрудничали с Cyberlink и Arcsoft, оптимизируя свою технологию для более качественной совместимости с программными 3D-плеерами.

Подобных решений с различным качеством исполнения накладок и софта сейчас на рынке уже десятки.

2. Стерео без очков: барьерный параллакс

Для понимания сути технологии барьерного параллакса проведём ещё один практический эксперимент. Вновь вытянем руку перед глазами, только теперь вместо фиги попрошу вас сконфигурировать из большого и указательного пальцев этакий «бублик» – этот жест ещё называют «ОК». Посмотрите сквозь этот «бублик» на что-нибудь, да хотя бы на текст, который вы сейчас читаете, и поочерёдно закрывайте правый и левый глаз. Ваши глаза вновь видят несколько различающиеся картинки, и вновь это заслуга эффекта параллакса, а роль барьера в данном случае выполнил ваш «бублик».

Вот так в общих чертах устроены автостереоскопические дисплеи с барьерным параллаксом: берём обычный ЖК-дисплей, ставим перед ним «барьерную решётку» с этакими узкими «бойницами», и в результате каждый глаз увидит только тот пиксель, который ему будет виден через эту решётку.

Даже не ломайте голову над тем, как бы выглядел розничный образец такого «щелевого» дисплея – слишком много негативных нюансов у технологии барьерного параллакса в «голом» виде. Однако мы уже в полушаге от идеи, которая превращает тыкву в карету: если бы «барьерная решётка» сама открывала и закрывала обзор пикселей…

Вот это уже теплее. Осталось развить идею до коммерчески приемлемого состояния. Можно, например, положить барьерную переключаемую решётку из привычных жидких кристаллов поверх экрана. А если подумать ещё немного, можно расположить барьер между источником подсветки и пикселями экрана, как это сделано, например, в автостереоскопическом экране производства Sharp, применяемом в игровой консоли Nintendo 3DS или в смартфоне LG Optimus 3D. В этом случае формирование двух различных картинок для разных глаз происходит даже не с помощью разных пикселей, а с помощью разной их подсветки, что позволяет получить более чёткую картинку с меньшими затратами энергии.

Собственно, этой информации вполне достаточно для правильного представления принципа работы технологии барьерного параллакса. Мы даже не будем подробно критиковать его многочисленные нюансы, назовём лишь главные: для больших экранов и нескольких зрителей технология в её базовой реализации совершенно непригодна. Есть, правда, одно существенное преимущество перед лентикулярными дисплеями – при продуманной реализации параллаксного барьера смена ориентации дисплея с альбомной на портретную и обратно не приводит к потере стереоэффекта.

Технологии лентикулярных линз и параллаксного барьера – это всё, что у нас есть для реализации автостереоскопических экранов. И если в чистом виде обе технологии отказываются обеспечить высокое качество картинки на больших диагоналях, да ещё с приличной передачей объёма, выход один: будем их комбинировать.

Здоровье и стерео 3D. Часть первая, физиологическая

Технологии 3D официально называют стереоскопией, так как задумывались они как что-то среднее между аттракционом «Триллер» в Диснейленде, фотографиями и культовыми фильмами. Настоящую популярность завоевало стереоскопическое 3D-видение после показа фильма «Аватар», где Кэмэруновское детище и его нереально красивые полеты над Пандорой обаяли всех впечатлительных людей.

Сегодня же фильмы в формате 3D выходят на прокат один за другим и уже становятся обыденностью. Фантастическое развитие 3D технологий в корне изменило отношение людей к новому достижению современной электроники и в настоящее время уже ни у кого не вызывает сомнений, что за стерео 3D наше ближайшее будущее. Большинство людей сегодня уже задумываются над целесообразностью покупки 3D телевизора. Это значит, что 3D технологии очень скоро сломают наш привычный способ получения видеоинформации.

В нашей стране 3D телевизоры стали продавать недавно, хотя такие производители техники как Panasonic , Samsung, LG предлагают плазменные модели телевизоров и LCD с поддержкой 3D уже давно. Но тот факт, что компания Samsung уже наладило сборку 3D телевизоров в г.Калуге говорит о том, что скоро они появятся во многих домах наших соотечественников. 3D технологии несомненно разнообразят нашу жизнь и внесут в нее новые ощущения. Но, как и все то, что еще мало исследовано, о стерео 3D ходит множество противоречивых слухов о возможном его вредном воздействии нашему здоровью.

Ощущения во время просмотра фильма в формате 3D знакомы уже многим, это «объемная картина» с «эффектом присутствия», то есть самообмана. Две плоские картинки наш зрительный аппарат с помощью подачи специальных фильтров очков сбивает в одно объемное изображение. Домашние кинотеатры 3D не имеют особых различий и сравнимы с просмотром фильма 3D формата в кинотеатре. Но чтобы смотреть 3D-телевизор в домашних условиях, кроме телевизора, надо купить еще проигрыватель Blu-Ray и очки.

Причем очки специальные, которые активные и закрывают в последовательном порядке то левый, то правый глаз. Очки эти работают в контакте с телевизором и поэтому хорошо «улавливают» информацию — для какого глаза и в какой момент показывается картинка. Смена кадров при просмотре 3D — телевизора происходит с частотой в два раза больше, чем способны видеть глаза человека. Поэтому просмотр 3D изображения не является естественным и природным для наших глаз, а потому проводить длительное время за таким телевизором нельзя. Так можно нанести серьезный вред зрению и способствовать появлению различных проблем со здоровьем. Смотреть стерео 3D не следует людям:

1. Страдающим астигматизмом, близорукостью, дальнозоркостью и косоглазием. Если вы носите очки минус/плюс 3 диоптрия и выше, то пользование стереоочками может привести к напряжению мышц и ощущению тошноты, головных болей, головокружения и общего дискомфорта. Если вы пришли в кинотеатр без контактных линз, и после нескольких минут просмотра 3D фильма вам стало плохо, то лучше уйдите с сеанса.

Ухудшение зрения и самочувствия при просмотре 3D фильма зависит во многом от качества изображения, правильно подобранных очков и соблюдения правил использования 3D технологий. Обязательно нужно делать перерывы между просмотрами и сидеть под углом не больше 30 градусов к экрану. У людей, которые страдали в детстве косоглазием или астигматизмом, нарушено бинокулярное зрение. Их мозг не способен обрабатывать изображение, подаваемые последовательно то на один глаз, то на другой. По этой причине примерно 12% населения земного шара, выходят из кинотеатров после просмотра 3D кино с неприятным ощущением.

2. Больным гипертонией, заболеваниями вестибулярного аппарата и вегетососудистой дистонией. Если вы почувствовали головную боль и головокружение после несколько минут просмотра 3D изображения, то это повод для обращения к врачу и обследования сердечно-сосудистой системы. Обычно такие симптомы возникают при вегетососудистой дистонии, повышенном давлении и различных аномалиях органов слуха.

3. Детям, младше 6-летнего возраста и пожилым. Производители 3D технологий не стали хранить молчание о воздействие длительного просмотра 3D-телевизоров на здоровье. Так Samsung и Sony предупреждают родителей, чтобы они не оставляли детей одних за просмотром мультфильмов 3D формата. При ухудшении самочувствия детей предлагается выключить телевизор и дать ребенку отдохнуть.

Некоторые производители 3D телевизоров вообще не советует разрешать детям моложе 6 лет смотреть стерео 3D. Офтальмологи всего мира единодушно заявляют: время, которое проводят дети за экраном компьютера или телевизора 2D или 3D формата нужно свести к минимуму. Только тогда мозг и глаза ребенка, да и весь растущий организм будут развиваться правильно. Пожилым людям, у которых отмечается высокая нервная возбудимость и бессонница, также нежелательно смотреть 3D телевизор.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:

Adblock
detector