Dolby 3D. По мотивам фильма «Аватар»

    Наверное, многие уже наслышаны о великолепном произведении современного кинематографа под названием «Аватар». Если же вы ещё не в курсе об этом творении, то хочу обратить ваше внимание на некоторые факты:
    • создатель фильма — великий Джеймс Кэмерон (Титаник, Терминатор 1,2 — его работы)
    • сценарий и идеи для фильма появились так давно, что до начала работы люди просто ждали появления технологий, способных реализовать задуманное на экране
    • проект создавался долгие 14 лет
    • бюджет картины $237,000,000

    По моему скромному мнению, получился ни много, ни мало — Шедевр, каких не было уже ой как давно, и вряд ли в течение нескольких лет появится что-то сопоставимое по масштабам, красоте и глубине.

    Однако, всё было бы не так ярко и завораживающе, если бы не одна из технологий, речь о которой и пойдёт в данном топике.


    Предполагается, что читатель уже знает кое-что о методах получения эффекта 3D изображения с помощью анаглифных очков разного цвета, или очков с попеременным затвором каждого глаза. Если же вы столкнулись с этим в первый раз, то рекомендую вникнуть в суть с помощью Wiki:

    Wikipedia — Стереоизображение
    Wikipedia — Анаглиф

    Dolby 3D


    Сегодня практически все новые кинотеатры оснащаются этой, на первый взгляд, замысловатой системой для создания стереоизображения. Что же это такое, и почему обычные анаглифы так быстро исчезли?
    Если коротко, то Dolby 3D это коммерческое название системы создания стереоскопического эффекта с помощью смешивания изображений с разными длинами волн (англ. «stereoscopic visualisation tool by wavelength multiplex imaging»), разработанного Германской компанией Infitec.
    Название Infitec произошло от слов "Interference filter technology", что собственно и отражает основную область исследований и разработок этой фирмы — технологии, связанные с использованием эффекта интерференции (в данном случае — световых волн). Изначально, эта 3D технология была создана Daimler Chrysler для виртуальной реальности, используемой в автомобильном дизайне. В 2006 году Infitec объединилась с Dolby Laboratories для разработки стандарта Dolby 3D, что в конечном счёте для обычного пользователя вылилось в интереснейшую, доступную и увлекательную технологию, которая позволяет как никогда глубоко погрузиться в атмосферу фильма, ни капли не теряя в красоте, качестве и удобстве просмотра.

    Ближе к делу


    Итак, начнём по порядку. Свет, приходящий в человеческий глаз, может быть разделен на три спектра, сопоставимые с принимающими рецепторами синего, зелёного и красного цветов. Чувствительность этих рецепторов, в зависимости от длины волны была измерена умными учёными, и результат проделанной работы они отразили в виде таких зависимостей:

    Трёхцветный спектр восприятия человека разными рецепторами
    Рисунок 1. Трёхцветный спектр восприятия человека разными рецепторами

    Как вы все уже наверное догадались, конкретные рецепторы имеют определённые и достаточно точные рабочие диапазоны, за рамками которых их вклад в создание картинки в нашем сознании стремится к нулю. Вдобавок к этому, ширина спектра излучения, как правило, не имеет решающего значения, она лишь определяет степень насыщенности основного цвета, однако, даже при использовании монохроматических лазерных излучателей, удаётся получить очень насыщенную картинку.
    Таким образом, чтобы получить хорошее цветное изображение, достаточно использовать всего три источника света с очень маленькой шириной спектра каждого из них:

    Спектр лазерного дисплея
    Рисунок 2. Спектр лазерного дисплея

    При использовании таких дисплеев появляется одна интереснейшая возможность — параллельная передача информации об изображении в различных триплетах основных цветов. Для того, чтобы передать эту информацию соответствующему приёмнику (которым в данном случае является глаз зрителя), информация должна быть отфильтрована по аналогии с фильтрацией радиочастотного сигнала с помощью колебательного контура.
    Спектр дисплея и характеристика входного фильтра
    Рисунок 3. Спектр дисплея (a) и характеристика входного фильтра (b)

    На оптических частотах аналоги колебательных контуров представляют собой интерференционные фильтры с высоким значением добротности, выполненные по технологии осаждения тонких слоёв плёнок диэлектрика на прозрачную поверхность, например стекло. Физически, интерференционные фильтры — это парные резонаторы, в которых число резонаторов определяет селективность фильтров.

    И что?


    Дальше всё просто. Взяв два триплета B1-G1-R1 и B2-G2-R2 и создав пары фильтров для источника света и для приёмника, получим на выходе два абсолютно разных изображения при просмотре их через разные приёмные фильтры (для левого и правого глаза).

    Создание стереоскопического изображения с помощью двух цветовых триплетов
    Рисунок 4. Создание стереоскопического изображения с помощью двух цветовых триплетов

    Разница между длинами волн одного цвета для каждого глаза может составлять до 50 нм. Эта величина обусловлена хорошей чувствительностью каждого рецептора при отклонении от их рабочего максимума.

    Ну а что в кинотеатрах?


    Реализация кинопроектора с двумя рабочими триплетами цветов дело очень тонкое и непомерно дорогое, поэтому инженеры создали устройство попроще. Его можно использовать с уже установленными проекторами.
    Вращающийся диск системы Dolby 3D
    Рисунок 5. Вращающийся диск системы Dolby 3D

    Принцип работы диска достаточно прост — он помещается между проектором и экраном, две половины круга являются фильтрами для изображений левого и правого глаза, при работе он вращается с высокой скоростью, чтобы обеспечить попеременное переключение фильтрующих элементов разных длин волн. На каждом кадре фильма диск проворачивается 3 раза, то есть, при стандартной частоте фильма 24 кадра в секунду, диск вращается со скоростью 3*24*60=4320 оборотов в минуту.

    Работа диска синхронизируется с проектором при помощи специального устройства:



    Рисунок 6. Синхронизатор диска Dolby 3D и проектора

    Помимо своей прямой функции, этот девайс обладает двумя кнопочками, с помощью которых диск может быть как задвинут в рабочую область проектора, так и убран из неё, что позволяет без проблем использовать проектор для показа обычных фильмов без серьёзных манипуляций.
    К слову о проекторе… Хотя совершенно новое устройство проецирования изобретать не пришлось, замена стандартному плёночному проектору всё-таки требуется, потому что синхронизация с фильтром требует такой же высокой частоты переключения кадров, а это значит, что в секунду он должен обновлять картинку с частотой аж целых 6*24=144 fps. Таким требованиям соответствуют современные цифровые проекторы, которые и идут на замену обычным плёночным. На данный момент основными поставщиками являются NEC, Barco и Christie. Все они построены по 2K D-Cinema DLP технологии (2K = 2048px х 1080px) и в большинстве из них используются лампы с цветовой температурой 6K. На первых проекторах для 3D была проблема не максимально быстрого поворота микрозеркал DLP, что приводило к не полной засветке, и в итоге, на экран обычно попадало лишь 2/3 света от общего потока. Возможно, сейчас ситуация улучшилась.

    В качестве фильтрующих элементов приёмника изображения используют очки вот такой формы:

    Рисунок 7. Очки Dolby 3D

    Ничего примечательного про них я, к сожалению, не знаю, поэтому оставим их как есть — очки с напылёнными слоями неизвестного диэлектрика :)

    Стоимость оборудования около $26000, очков около $50.

    Fin


    Как видите, всё не так сложно, как казалось на первый взгляд. Технология создана, плацдарм для покорения 3D мирами открыт, осталось дело за малым — снять ещё дюжину подобных Аватару фильмов…

    На этом я хочу закончить свой рассказ, основой для которого послужил вот этот документ.

    Комментарии и дополнения приветствуются.

    P.S. Статья написана моим другом, который почему-то ещё не имеет собственного аккаунта на Хабре. Можете ему помочь в этом :).
    Спасибо за инвайт hellt. Автор статьи Dipp теперь среди нас.
    Ads
    AdBlock has stolen the banner, but banners are not teeth — they will be back

    More

    Comments 59

      0
      было интересно ознакомиться с технологией
      P.S. фильм сильно не впечатлил, хороший но не более…
        –17
        > P.S. Статья написана моим другом, который почему-то ещё не имеет собственного аккаунта на Хабре. Можете ему помочь в этом :)

        так аккаунта нет, или карма в жопе?
          +3
          банально нет аккаунта
          +1
          Все гениальное просто. Хотя я сразу о чем подумал так это о поляризации.

          К сожалению в нашей глубинке нет 3Д кинотеатров =(
            +7
            пусть автор скинет мне в личку свой mail.
            Получит инвайт.
            Хорошая статья.
              +2
              Благодарю за инвайт :)
              +1
              коли по мотивам аватара, добавлю свои 5 копеек…
              долби 3Д копия убила меня забавным эффектом:
              если к примеру герой вывешивается с экрана (или там какой другой объект акцентируется 3х мерным эффектом) то остальные намерянно замыливаются.
              сначало думал что это ограничение технологии…
              но погуглив пришол к мысли что, это такой замысел режисёра.
              станный замысел получается: торчащий по пояс герой в мутной окантовке…
                0
                а вроде это не задумка режиссера.
                Помнится umputun рассказывал, что когда смотрел в IMAX кинотеатре 3Д фильм — тоже жаловался на замыленность бэкграунда.
                  0
                  значит мылят специально, для ускорения/удешевления процесса:
                  проще/быстрее/дешевле вывесить героя с экрана и замылить фон, чем проработать всю картинку с учётом положения объёктов в 3х измерениях…
                  представляю как бы выносил башню тот же аватар, еслиб всё было проработано до мелочей…
                    0
                    Умпутун там же сразу и оговорился, что его жена часто ходит в этот кинотеатр и она тоже была в недоумении, так как ранее замыливания не наблюдалось/замечалось.
                    +2
                    это всего лишь разная глубина резкости, которая сполна используется в обычных фильмах для акцентирования планов. не совсем понятно правда, зачем она нужна в 3D, но думаю режиссеру виднее.
                    +2
                    у меня немного другой вопрос.
                    Технологии технологиями, но почему, млин, нельзя сделать удобные и красивые очки? Зачем эти квадратные не удобные кирпичики?

                      +5
                      Чтобы их можно было одевать поверх обычных очков для коррекции зрения.
                        –5
                        [бред]
                        тогда почему нельзя сделать более менее стильные с маленькой окантовкой. размер стекол будет больше и легче одеваться поверх )
                        [/бред]

                        бред
                          +2
                          Чтобы запас прочности был побольше, а то кривлапые зрители (особенно дети) сломают ненароком.
                            0
                            Ага, перед сеансом так и говорят — не пытайтесь сложить эти очки, это приведёт к поломке. И действительно, я до этого предупреждения пытался их сложить. К счастью, вовремя разглядел, что они не складываются.
                            +2
                            Я думаю, также при разработке не самую последнюю роль играет антивандальная защита. Разобрать и вытащить стёкла в этих очках не так просто.
                            Если же сделать очки тонюсенькими и красивенькими, то ломаться в таких условиях эксплуатации они будут на счёт раз.
                            К тому же, нужно полностью перекрыть обзор глазам и позволить им видеть исключительно через стёкла очков.
                            0
                            Кстати вот чего не понял… Раньше я смотрел 3D фильмы в 3D очках, снимая обычные. Эффект объемности был довольно сильным, но вот в-общем из-за плохого зрения смотреть было не очень комфортно.

                            Аватара я посмотрел, впервые надев 3D очки поверх обычных. Видел экран я теперь отлично, но вот ощущение объемности было гораздо меньше, чем раньше.

                            Это сам фильм такой, или двойные очки все-таки снизили эффект?
                              +1
                              сам фильм.
                              3D в Аватаре не выпячивается, как обычно — оно не служит там для аттракциона, а «всего лишь» для создания атмосферы.
                                0
                                Эх, блин — для меня «Аватар» был первым фильмом в 3D и я предполагал, что во всех остальных 3D-фильмах картинка будет такая же.
                                  0
                                  очень советую, если будет возможность сходить в 3D на Беовульфа — там именно «выпяченное» 3D. (что, впрочем, не делает его плохим :) )
                          +6
                          Проблема в том, что если один глаз видит хуже другого (или вообще не видит), никакого псевдо-3D не увидеть :(
                            0
                            ну тогда и в повседневной жизни о стереозрении надо забыть, разве нет?
                              0
                              Ну, если второй глаз видит, но плохо, то стереозрение в повседневной всё-таки есть. А вот эмуляторы 3D уже не работают.
                                0
                                ощущение глубины в реальности передается и одним глазом — за счет того, что можно фокусироваться на предметы на разном расстоянии, с различным напряжением мышц аккомодации. мозг это умеет приблизительно транслировать в третью координату.
                                0
                                Враки.
                                У меня -5 и -5,5. Все 3д вижу вполне себе здорово.
                                  0
                                  Я имел ввиду, что значительно хуже. У меня вот очками один глаз не скорректировать, хотя я им и вижу более-менее.
                                    0
                                    -5 и -5.5 — это примерно одинаково видят оба глаза. Бывает же когда на одном глазу, скажем, -1.5, а на другом — -5.5, тогда вот неприятности самые.
                                      0
                                      ок, такой расклад в голову не пришел.
                                        0
                                        у меня один глаз около +0.5, другой -3.0. Трёхмерность во время просмотра я увидел вполне. Хотя мир я, вероятно, вижу более плоско, чем люди с неразными глазами )
                                    0
                                    мм… немного не понял, IMAX и Dolby 3D — это разные вещи или одно и тоже? И насчет очков, разве не поляризационные фильтры?
                                      0
                                      есть IMAX 3D, а есть Dolby 3D — это разные вещи.
                                      Вообще IMAX это здоровый экран, размером с дом (22 м в ширину и 16 м в высоту), который расположен полукругом, который погружает зрителя в фильм своим бешеным эффектом присутствия.
                                        +1
                                        А ещё есть RealD, который тоже поляризован.
                                        0
                                        Поляризационные очки в аймаксе как раз.
                                        +3
                                        Смотрел аватара 3D в кинотеатре. Сказать могу одно — не так то уж этот фильм впечатлил от 3D эффектов, их там было не особо то и много. Можно этот фильм смотреть и в обычном формате, зря только в этих глупых очках сидел. (это по сравнению, хотя бы с «Рождественской историей 3D» — вот где на самом деле чувствуются 3D эффекты). Больше «Аватар», конечно, впечатлил именно компьютерной графикой и отличным сюжетом.

                                        Согласен с автором полностью — таких фильмов нам предстоит ждать еще долго. Очень понравился.
                                          +1
                                          Я во время фильма опускал иногда очки, очень плоско все смотрелось, как мультик. 3д эффектов было мало (когда за экран что то выходит), но 3д не только для эффектов, а для придания реализма :). Первую половину фильма я как раз таки пытался смотреть на эффект, а во второй уже просто полностью погрузился в этот мир и 3д этому очень способствовало.
                                            +2
                                            Первые и обычные фильмы используют 3D лишь для создания нескольких wow-сцен, смотря которые зритель будет открывать рот.
                                            В Аватаре же, как уже заметил AmirL, 3D используется не как аттракцион в паре сцен, а как способ перенести зрителя на красивейшую планету, полностью погрузив его в жизнь инопланетного народа. До этого фильма, так 3D ещё никто не использовал.

                                            P.S. Только что пришёл со второго просмотра, после Нового Года пойду ещё раз, ибо таким фильмом наслаждаться можно бесконечно.
                                            0
                                            А технология RealD чем-то отличается от Dolby 3D?
                                              +2
                                              Тем, что в RealD тоже как и в IMAX 3D используется эффект поляризации, подробней тут.
                                                0
                                                Что круче?
                                                  0
                                                  Сложно сказать: у RealD круговая поляризация, которая позволяет спокойно крутить головой и не терять 3D эффект, так же у RealD выше частота картинки. У IMAX 3D поляризация линейная, но куда больше экран и разрешение картинки 10000×7000.
                                              0
                                              вот теперь интересно узнать в каком кинотеатре какая технология используется…
                                              У меня при просмотре Аватара только треть фильма имела объёмный передний план, задний безбожно двоился. Остальные две трети фильма двоилось всё.
                                              Линзы плохо фильтровали картинку, что интересно — то одна, то другая почти не работали, так что бОльшую часть фильма смотрел то одним, то другим глазом.
                                              да, ходил не один, товарищи подтвердили эффект, так что это не мои кривые глаза )

                                              теперь бы понять в какой кинотеатр сходить ещё раз и посмотреть нормально.
                                                0
                                                Ходил на «Аватара» именно в Dolby 3D — картинка не двоилась, объём и глубина присутствовали в полной мере.
                                                0
                                                Сегодня ходил, — тоже не очень большое удовольствие от 3D. Да, эффект есть, но почему-то постоянно казалось что у меня плохое зрение, — размывается местами…
                                                А бывает хочешь всмотреться в детали быстро сменяющихся кадров и ничего не удаётся :(
                                                  +1
                                                  смотрел в очках Xpand (с электронными ЖК-затворами) — все круто, 3D как настоящее

                                                  а «размытость» это такой побочный эффект из-за того что глаз воспринимает происходящее на экране как реальность — пытаясь сфокусироваться на заднем плане, который, понятное дело, размыт из-за глубины поля камеры, которое статично
                                                    0
                                                    только фишка в том, что в аватаре реальным съемок почти нет — практически весь фильм отрендерен => глубина поля камеры могла быть любой)
                                                      0
                                                      вы понимаете, о чём говорите? о какой глубине поля в плоской двумерной картинке — экране кинотеатра — может идти речь? 3D, которое вы ощущаете — это иллюзия, реконструкция мозгом глубины

                                                      чтобы сделать «любую» глубину поля, надо чтобы экран был физически трёхмерный, соответствующий по размерам реальным сценам — что невозможно в принципе с текущими технологиями

                                                      поэтому приходится довольствоваться отрендеренным в плоскую картинку эффектом глубины поля, и не пытаться во время просмотра фильма глазом фокусироваться на объектах вне фокальной плоскости камеры — иначе просто испортите себе удовольствие
                                                        0
                                                        теперь ясно, спасибо! :)
                                                    0
                                                    ваш график чувствительности глаза к разным цветам — не верен.
                                                    синий раза в три-четыре хуже улавливается глазом, чем зеленый и красный.

                                                    это — кривые перенасыщенных цветов, которые не воспринимаются глазом, но с помощью них можно получить любой цвет путем смешивания с положительными коэффициентами — цвета CIE. были придуманы, поскольку не все цвета можно представить через RGB вариант, что бы были положительные коэффициенты.
                                                      +1
                                                      В pdf'ке, на основе которой сделана эта статья, именно такой график, и называется он «Colour receptor sensitivity».
                                                      0
                                                      Я что-то не совсем понял, а почему нельзя показывать заранее подготовленный 3Д фильм, для чего этот вращающийся диск используется?
                                                        0
                                                        так он заранее подготовленным и показывается, если угодно — в два потока, для разделения которых вращающийся диск и применяется.
                                                        0
                                                        чесно говоря всегда думал что такие фильмы показываются с двух проекторов одновременно именно поэтому изображение без очков двоится, а если работает только один проектор то почему оно двоится? смотрел именно в dolby 3d с точно такими очками как на фото.
                                                          +1
                                                          Если почитаете про способ создания изображения повнимательней, то возможно вникните в суть получше. Попробую объяснить ещё раз.
                                                          Проектор показывает попеременно картинки для левого и правого глаза с очень высокой скоростью (144 кадра в секунду), поэтому, если не использовать никаких фильтров, картинка будет естественно двоиться. Когда же мы начнём фильтровать картинку на выходе проектора (поставим вращающийся диск с фильтрами), то без фильтрации их на входе глаз (без одетых очков), для зрителя по-сути ничего не изменится — картинка так же будет двоиться, но плюс к этому, она потеряет немного яркости (потому что мы теперь светим не всем спектром лампы, а только отдельными тонкими спектрами трёх цветов). Когда мы поставим фильтр на входе (оденем очки), то картинка тут же перестанет двоиться, потому что на каждый глаз будет проходить только то изображение, которое прошло через аналогичный фильтр на диске после проектора.
                                                          0
                                                          Очень круто! Спасибо за ликбез!
                                                            0
                                                            Плотно не гуглил раньше, но то найденное, что было написано на тему актуальных 3D кинотехнологий, очень мутно описывало Dolby 3D. Увидев ранее на фото «цветные» стекла этих очков, для себя предположил, что это модифицированный анаглиф метод с поляризацией ))) Но при просмотре «Аватара» в 3D не заметил цветовых искажений. Теперь же все ясно! Спасибо за статью!
                                                              0
                                                              В чём сложность использовать Dolby 3D дома?
                                                              Ведь программно можно сдвинуть спектры цветов, а синхронизация вообще не нужна. Или нужны дорогая калибровка цветов?
                                                                0
                                                                обновмие статью. нет картинок
                                                                  0
                                                                  Обновил.

                                                                Only users with full accounts can post comments. Log in, please.