Кодирование и передача 3D-видения

Кодирование и передача 3D-видения

Самый качественный способ кодирования и передачи 3D-видео заключается в записи и хранении двух потоков для одного фильма – по одному полноценному потоку видео для каждого глаза. Собственно, так и работает технология Blu-ray 3D, которая предусматривает хранение видео для каждого глаза в полноценном "качестве Blu-ray".

Спецификация HDMI 1.4 описывает несколько путей передачи стереоскопического 3D-видео, включая неформатные кадры шириной 1920 пикселей и высотой 2205 пикселей. Кадры для правого и левого глаза отсылаются вместе, что гарантирует синхронизацию в любой момент времени, даже если сигнал будет на время потерян, а затем восстановлен.

Нажмите на картинку для увеличения.
Сжатие 3D-потока

Впрочем, в целях совместимости с существующим оборудованием и стандартами видео, поток 3D-видео может быть сжат, чтобы уместиться в стандартном сигнале видео. Существует несколько способов сжатия.

Способ "Бок о бок/Side by Side" кодирует видео для каждого глаза в половине стандартного кадра (картинка для правого глаза располагается в правой части кадра). Поэтому видео для каждого глаза хранится с половинным горизонтальным разрешением (960x1080 пикселей в стандартном кадре 1080p).

Нажмите на картинку для увеличения.
Чересстрочный (Interlaced) способ сохраняет видео для каждого глаза в чередующихся горизонтальных линиях. Чётные линии соответствуют картинке для одного глаза, а нечётные - для другого глаза. Картинка для каждого глаза имеет полное горизонтальное разрешение, но вертикальное разрешение в два раза меньше (1920x540 в кадре 1080p).

Нажмите на картинку для увеличения.
Наконец, формат сверху/снизу (Over/Under) кодирует картинку для каждого глаза с половинным вертикальным разрешением, причём обе картинки передаются друг над другом в одном кадре видео. Картинка для левого глаза находится в верхней половине кадра, а для правого глаза - в нижней половине. Как и в случае чересстрочного формата выше, картинка для каждого глаза имеет полное горизонтальное разрешение, но уполовиненное вертикальное (1920x540 пикселей для кадра видео 1080p).

Нажмите на картинку для увеличения.
Отображение 3D-видео

Стереоскопическое 3D-видео содержит синхронизированные по времени два канала видео (по одному для каждого глаза). Чтобы смотреть 3D-видео, требуется технология отображения и 3D-очки, которые будут гарантировать, что левый глаз будет получать видео для левого глаза, а правый - для правого. Есть несколько различных технологий, которые позволяют это реализовать, и у каждой технологии есть свои преимущества, недостатки, и своя цена.

Анаглифические 3D-очки

Стоит только упомянуть 3D-видео, как многие начинают представлять 3D-очки, одна линза у которых синяя, а вторая - красная. Эти очки обеспечивают анаглифический способ просмотра 3D-картинки.

Анаглифические изображения создаются с помощью цветовых фильтров, которые удаляют часть видимого спектра из картинки, предназначенной для каждого глаза. При просмотре такой картинки через цветовые фильтры в 3D-очках, каждый глаз получает только ту часть цветового спектра, которая не отфильтровывается линзой. Преимущество анаглифического способа заключается в том, что никакого специального дисплея вам не требуется; любой стандартный 2D-дисплей или купитьтелевизор LCD в Киеве способен выводить анаглифическую трёхмерную картинку. Недостаток у анаглифического 3D очевиден. Страдает визуальное качество, поскольку значительная часть цветового спектра фильтруется из картинки для каждого глаза.

3D-дисплеи

3D-дисплей должен поддерживать вывод двух разных картинок на одном экране. Для этого есть несколько способов. Каждый способ отображения должен сочетаться со своей технологией 3D-очков, чтобы каждый глаз получал только ту картинку, которая для него предназначается.

Поляризованные дисплеи и поляризованные очки

Современные интернет магазин телевизоров и мониторы испускают свет в каждом пикселе, причём в комбинации красных, зелёных и синих волн. Свет, который испускает плазменные телевизоры или дисплей, можно отфильтровать, чтобы каждый ряд пикселей выдавал свет с одним и тем же направлением вектора напряжённости электрического поля светового луча (вектора поляризации). Кроме линейной поляризации света можно использовать и круговую поляризацию, когда фильтрация выполняется в зависимости от направления вращения вектора поляризации в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны. Нагляднее всего будут два примера круговой поляризации с разным направлением вращения вектора.

Таким образом, половина пикселей дисплея благодаря фильтрам могут выдавать видео с поляризацией для одного глаза, а другая половина - с противоположной поляризацией для другого глаза.

3D-дисплеи могут изготавливаться с поляризационными фильтрами, которые накладываются на строчки пикселей дисплея. Это позволяет половине пикселей дисплея выдавать картинку для одного глаза, а второй половине - для другого глаза. При этом эффективное разрешение, которое даёт поляризованный дисплей для каждого глаза, является как раз половиной от полного разрешения экрана.

Нажмите на картинку для увеличения.
3D-дисплей с поляризованными строчками. Четные горизонтальные строчки используются для одного глаза, нечётные - для другого. В данном случае красный и синий цвета были выбраны, чтобы наглядно продемонстрировать картинки для правого и левого глаза.

Чтобы воспроизводить стереоскопическое 3D-видео, например, с Blu-ray 3D на поляризованном дисплее, правый и левый кадры видео превращаются в чересстрочный формат. Дисплей отображает чётные строчки для одного глаза, а нечётные - для другого.

Нажмите на картинку для увеличения.
С помощью поляризованных 3D-очков каждый глаз будет видеть только часть кадра, которая для него предназначается. На иллюстрации выше красный и синий цвета используются для индикации разной круговой поляризации для каждого глаза. На дисплей одновременно выводятся два изображения, но благодаря 3D-очкам каждый глаз будет видеть только ту часть картинки, которая для него предназначается. А затем наша зрительная система скомбинирует два изображения в цельную 3D-картинку.

Поляризованные дисплеи представляют собой один из наименее дорогих способов отображения 3D-видео, да и поляризованные очки стоят дёшево. Однако поляризованные дисплеи не всегда способны фильтровать свет идеальным образом, когда 100% цвета для нужного глаза имело бы правильную ориентацию. Точно так же, поляризованные 3D-очки не всегда способны блокировать 100% света, предназначающегося для другого глаза. И возникает распространённая проблема взаимного наложения сигналов, предназначающихся для разных глаз (она может проявить себя в виде размытых контуров). Кроме того, качество картинки поляризованного 3D-дисплея заметно снижается, если зритель находится не прямо перед ним (перпендикулярно плоскости по центру).