Номер 4, страница 124 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

4. Как создают 3D-изображение?

Создание 3D-изображения — это процесс обмана нашего мозга, основанный на принципе бинокулярного (или стереоскопического) зрения. В реальном мире мы видим объекты объемными, потому что наши глаза расположены на небольшом расстоянии друг от друга и видят одну и ту же сцену с немного разных ракурсов. Мозг объединяет эти два плоских изображения в одно, создавая ощущение глубины и объема. Технологии 3D-изображения имитируют этот естественный процесс.

Весь процесс можно разделить на два основных этапа: создание двух разных изображений для каждого глаза и их последующее разделение при просмотре.

Создание стереопары

Первый шаг — получить два изображения, представляющих сцену с двух разных точек зрения (ракурсов), аналогично тому, как ее видят наши левый и правый глаза. Эта пара изображений называется стереопарой. Существует два основных способа ее создания:

1. Компьютерная графика (CGI): При создании мультфильмов, спецэффектов в кино или в видеоиграх используется трехмерная модель сцены. В этой виртуальной сцене размещаются две камеры на небольшом расстоянии друг от друга. Затем компьютер просчитывает (рендерит) два изображения — по одному с ракурса каждой камеры. Это наиболее контролируемый и распространенный сегодня метод.

2. Стереоскопическая съемка: Для съемки реального мира (например, в кино или для 3D-фотографий) используется специальное оборудование. Это может быть либо установка из двух синхронизированных камер, расположенных рядом, либо одна специальная 3D-камера, у которой изначально встроены два объектива и две матрицы.

Технологии разделения изображений

После того как стереопара создана, главная задача — показать левому глазу только левое изображение, а правому — только правое. Для этого существуют разные технологии, которые в основном различаются по типу используемых 3D-очков (или их отсутствию).

Анаглифный метод

Это самый старый и простой способ. Два изображения стереопары окрашиваются в разные, обычно комплементарные, цвета (классический вариант — красный и сине-зеленый/циан) и накладываются друг на друга. Зритель надевает очки с цветными фильтрами (одно стекло красное, другое — сине-зеленое). Красный фильтр пропускает только красную часть изображения и блокирует сине-зеленую, а сине-зеленый фильтр делает наоборот. В результате каждый глаз получает свою картинку, и мозг строит объемную сцену. Главный недостаток этого метода — сильное искажение и потеря цветопередачи.

Поляризационный метод (пассивное 3D)

Эта технология широко используется в большинстве современных 3D-кинотеатров. Она основана на свойстве света — поляризации. Два изображения проецируются на специальный экран одновременно, но свет от каждого изображения поляризован по-разному. Например, используется линейная поляризация (колебания световых волн для одного изображения происходят по вертикали, для другого — по горизонтали) или круговая (волны "закручены" по часовой и против часовой стрелки). Зритель надевает пассивные очки с фильтрами, соответствующими типу поляризации. Левый фильтр пропускает только свет, предназначенный для левого глаза, а правый — для правого. Такие очки легкие, дешевые и не требуют питания. Этот метод обеспечивает хорошее качество изображения и сохраняет цвета.

Активный затворный метод (активное 3D)

Этот метод часто применялся в 3D-телевизорах и домашних кинотеатрах. Экран с очень высокой частотой (например, 120 раз в секунду) поочередно показывает кадры то для левого, то для правого глаза. Зритель надевает электронные очки, которые синхронизируются с телевизором по беспроводному сигналу (например, ИК-порту или Bluetooth). В нужный момент очки затемняют одно из стекол (делают его непрозрачным). Когда на экране кадр для левого глаза, правое стекло очков затемняется, и наоборот. Это переключение происходит так быстро, что мозг не замечает мерцания и воспринимает непрерывное объемное изображение. Недостатки: очки дорогие, тяжелые, требуют подзарядки и могут вызывать утомление у некоторых людей.

Автостереоскопия (безочковый 3D)

Технологии, которые позволяют видеть 3D-изображение без специальных очков. На поверхность экрана наносится специальный оптический слой — либо параллаксный барьер (пленка с тонкими щелями), либо лентикулярный растр (массив из микроскопических линз). Этот слой направляет свет от разных пикселей экрана под разными углами. В результате, находясь в определенной точке перед экраном, левый глаз зрителя видит один набор пикселей (левое изображение), а правый — другой (правое изображение). Примером такого устройства является игровая консоль Nintendo 3DS. Основные минусы — ограниченные углы обзора и снижение эффективного разрешения картинки.

Ответ: 3D-изображение создается путем имитации бинокулярного зрения человека. Сначала с помощью компьютерной графики или специальных камер получают два изображения одного и того же объекта с разных ракурсов (стереопару). Затем, при просмотре, с помощью различных технологий (анаглифной, поляризационной, затворной или автостереоскопической) эти изображения разделяются таким образом, чтобы левый глаз видел только одно изображение, а правый — другое. Мозг, получая эти два плоских изображения, объединяет их в единую объемную картину, создавая иллюзию глубины.