Ответьте на вопросы, страница 92 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

Ответьте на вопросы

1. На каких свойствах глаз основано получение объемного изображения?

2. Почему изображение на экране становится размытым, если на него смотреть без очков?

3. Что необходимо изменить в конструкции очков для просмотра 3D фильма в режиме 2D?

4. Какие недостатки в данном способе получения объемного изображения?

5. Почему частота смены кадров на экране возрастает в 2 раза и достигает 48 кадров в секунду?

1. На каких свойствах глаз основано получение объемного изображения?

Получение объемного (стереоскопического) изображения основано на двух ключевых свойствах нашего зрения. Во-первых, это бинокулярное зрение. Наши глаза расположены на некотором расстоянии друг от друга (в среднем 6-7 см), поэтому каждый глаз видит один и тот же объект под немного разным углом. Это явление называется бинокулярным параллаксом. В результате на сетчатке левого и правого глаза формируются два немного отличающихся (диспаратных) изображения. Во-вторых, это способность мозга обрабатывать эти два плоских изображения и сливать их в единый трехмерный образ. Мозг анализирует различия между изображениями и на их основе воссоздает информацию о глубине пространства и взаимном расположении объектов, что и создает ощущение объема.

Ответ: Получение объемного изображения основано на бинокулярном зрении (способности видеть мир двумя глазами с разных точек) и на свойстве мозга сливать два плоских изображения от каждого глаза в единый трехмерный образ, воспринимая глубину.

2. Почему изображение на экране становится размытым, если на него смотреть без очков?

В технологиях 3D, использующих очки, на экран последовательно выводятся кадры, предназначенные отдельно для левого и отдельно для правого глаза. Например, сначала показывается кадр для левого глаза, затем для правого, затем снова для левого и так далее. Специальные 3D-очки синхронизированы с экраном и обеспечивают, чтобы каждый глаз видел только предназначенные ему кадры. Если смотреть на такой экран без очков, то оба глаза одновременно видят и кадры для левого глаза, и кадры для правого. Поскольку эти два изображения сняты с разных ракурсов, они немного смещены относительно друг друга. В результате наложения этих двух разных изображений зритель воспринимает картинку как размытую или двоящуюся.

Ответ: Без очков оба глаза одновременно видят два разных изображения (для левого и правого глаза), которые быстро сменяют друг друга на экране. Наложение этих двух изображений, снятых с разных ракурсов, и создает эффект размытости или двоения.

3. Что необходимо изменить в конструкции очков для просмотра 3D фильма в режиме 2D?

Активные 3D-очки оснащены жидкокристаллическими затворами, которые могут становиться прозрачными или непрозрачными по сигналу от телевизора или проектора. Для просмотра 3D-фильма в обычном, плоском (2D) формате, необходимо, чтобы оба глаза видели одинаковую картинку. Этого можно добиться, изменив режим работы очков. Нужно сделать так, чтобы очки пропускали изображение только от одного из двух потоков кадров (например, только кадры для левого глаза) к обоим глазам. Технически это означает, что обе линзы (и левая, и правая) должны становиться прозрачными одновременно и только в те моменты, когда на экране демонстрируется кадр, например, для левого глаза, и обе должны быть непрозрачными, когда показывается кадр для правого. В результате зритель увидит четкое 2D-изображение, соответствующее ракурсу одного глаза.

Ответ: Необходимо изменить режим работы очков так, чтобы оба ЖК-затвора (для левого и правого глаза) работали синхронно: одновременно открывались для пропускания кадров, предназначенных для одного глаза (например, левого), и одновременно закрывались во время показа кадров для другого глаза.

4. Какие недостатки в данном способе получения объемного изображения?

Данный способ (предположительно, активная затворная технология) имеет несколько существенных недостатков.
Снижение яркости: Линзы очков даже в открытом состоянии не являются идеально прозрачными и поглощают часть света. Кроме того, каждый глаз видит изображение только половину времени. В итоге воспринимаемая яркость изображения значительно падает, иногда более чем в два раза.
Мерцание (фликер-эффект): Быстрое попеременное затемнение линз может восприниматься некоторыми людьми как мерцание, особенно при наличии внешних источников света. Это может вызывать утомление глаз, дискомфорт и даже головные боли.
Перекрестные помехи (Crosstalk): Иногда один глаз может видеть слабое остаточное изображение, предназначенное для другого. Это происходит из-за недостаточной скорости отклика пикселей дисплея или неидеальной синхронизации. Эффект проявляется в виде "призраков" или двоения контуров объектов и нарушает 3D-эффект.
Стоимость и неудобство очков: Активные очки являются сложным электронным устройством. Они дороже пассивных, требуют источника питания (батареек или аккумулятора), более тяжелые и громоздкие.

Ответ: Основные недостатки: значительное снижение яркости изображения, возможное мерцание, вызывающее утомление глаз, эффект перекрестных помех (двоение контуров), а также высокая стоимость, вес и необходимость подзарядки активных очков.

5. Почему частота смены кадров на экране возрастает в 2 раза и достигает 48 кадров в секунду?

Стандартная частота кадров в кинематографе составляет 24 кадра в секунду ($24 \text{ fps}$). Этого достаточно для создания иллюзии плавного движения в 2D-фильме. При создании 3D-изображения по активной технологии необходимо показать отдельное изображение для каждого глаза. Чтобы сохранить привычную плавность движения для каждого глаза, необходимо, чтобы и левый, и правый глаз получали изображение с частотой $24 \text{ fps}$. Поскольку на экране кадры для левого и правого глаза показываются поочередно, общая частота кадров, которую должен отобразить дисплей, удваивается. Таким образом, экран должен показывать $\text{24}$ кадра для левого глаза и $\text{24}$ кадра для правого глаза в течение одной секунды. Суммарная частота смены кадров на экране составляет $24 \text{ (для левого)} + 24 \text{ (для правого)} = 48$ кадров в секунду. Это минимально необходимая частота для показа 3D-фильма, снятого с частотой $24 \text{ fps}$.

Ответ: Частота возрастает в 2 раза, так как для создания 3D-эффекта необходимо показывать отдельные потоки кадров для левого и правого глаза. Чтобы каждый глаз видел плавное изображение с частотой 24 кадра в секунду, общая частота на экране должна быть суммой частот для обоих глаз: $24 \frac{\text{кадров}}{\text{с}} \times 2 = 48 \frac{\text{кадров}}{\text{с}}$.