Zadanie postawione przed monitorem polega na tym, żeby spełniał on dobrze swoje podstawowe funkcje i w możliwie najlepszy sposób wyświetlał filmy 3D. Zastrzeżenie jest istotne, ponieważ bez niego skierowalibyśmy naszą uwagę w stronę telewizorów z opcją 3D, które, choćby ze względu na rozmiary ekranu, będą lepiej nadawać się do wyświetlania filmów. Postęp w technice komputerowej skierowanej do masowego użytkownika zawsze był mierzony w pierwszej kolejności nie na podstawie wzrostu mocy obliczeniowej układów elektronicznych, a subiektywnej oceny jakości obrazu na ekranie monitora. Kolejne rewolucje i zmiany technologii zauważalne były o tyle, o ile przynosiły one jakościowe efekty w odwzorowaniu obrazu 3D. Jednak w tym artykule omówimy po krótce niuanse technologiczne, aby później przejść do spraw najważniejszych i podstawowych i całość uwagi poświęcić efektowi finalnemu odtwarzanego obrazu w technologii 3D.
Aktywna i pasywna – dwie technologie obrazowania 3D
W efekcie końcowym za każdym razem otrzymujemy obraz trójwymiarowy, ale ze względu na różnice w oglądaniu, te dwie koncepcje wymagają osobnego omówienia ich zasad działania.
System pasywny
W przypadku zastosowania metody polaryzacji światła pikseli monitora i okularów pasywnych, obraz 3D na ekranie jednocześnie wyświetla klatkę dla prawego i lewego oka. Przy czym obie klatki wyświetlane są w sąsiadujących liniach matrycy monitora. Filtr polaryzacyjny powoduje, że światło z linii należących do różnych klatek jest spolaryzowane odpowiednio prawoskrętnie i lewoskrętnie. Widz nakładający okulary z odpowiednimi filtrem polaryzacyjnym, jednym okiem widzi światło spolaryzowane prawoskrętnie, a drugim – lewoskrętnie. Dwa różne obrazy dochodzące do obu oczu tworzą efekt trójwymiarowości. Ogromną zaletą technologii pasywnej jest niski koszt okularów. O jej wadach powiemy za chwilę.
System aktywny
Jest to technologia najbardziej popularna w produkcji monitorów i telewizorów 3D. Polega na tym, że jeden po drugim wyświetlane są obrazy dla lewego i prawego oka, dzięki czemu częstotliwość wyświetlania kolejnych klatek (dla oka prawego i lewego) jest dwukrotnie wyższa niż w przypadku tradycyjnego obrazowania dwuwymiarowego. W standardzie obrazowania bez przeplotu 1080p mamy 60 klatek obrazu na sekundę. Żeby w obrazowaniu 3D utrzymać podaną szybkość, musimy odświeżać ekran z częstotliwością co najmniej 120 Hz. Jeśli dodamy do tego konieczność wyświetlania dodatkowych klatek, potrzebnych do prawidłowego odwzorowania szybko zmieniających się elementów obrazu, otrzymamy odświeżanie o częstotliwości 400 Hz i konieczność stosowania w pierwszej kolejności paneli o bardzo krótkim czasie odświeżania. Stanowi to wciąż poważną przeszkodę dla wielu producentów paneli, np. IPS (SIPS), z najlepszym odwzorowaniem barw na ekranie monitora. Monitory o nazbyt długim czasie reakcji mogą pozostawiać ślady w postaci smużenia i tworzyć tzw. „brudny obraz”. W wielu sytuacjach jesteśmy w stanie stwierdzić zmniejszony kontrast i gorszą czerń.
Na tym nie koniec. Kiedy już monitor wyświetla odpowiednią ilość klatek, potrzeba, by prawe i lewe oko widziały tylko te klatki, które są dla każdego z nich przeznaczone. Uzyskuje się to poprzez założenie tzw. okularów aktywnych, których elektronika przełącza ich własny ekran ciekłokrystaliczny tak, aby stał się on przezroczysty dla danego oka wtedy, gdy monitor wyświetla klatkę przeznaczoną właśnie dla niego. W momencie wyświetlania klatki dla drugiego oka, okular oka pierwszego staje się nieprzezroczysty (czarny), natomiast przezroczysty staje się okular drugi (ekran ciekłokrystaliczny). Problem w tym, że nawet w trybie przezroczystości ekrany okularów przesłaniają obraz z monitora i zabierają mu sporą część światła. Standardowo, ze względu na minimalizację kosztów, w niedrogich monitorach 3D zastosowane jest podświetlenie LED. Diody LED rozmieszczone są na krawędziach ekranu i stamtąd ich światło jest rozprowadzane po całej powierzchni monitora, co zmniejsza równomierność podświetlenia oraz powoduje straty jasności obrazu. Dodatkowe zmniejszenie jasności obrazu przez nie do końca przezroczyste okulary aktywne sprawia, że monitory umożliwiające oglądanie 3D muszą być podświetlane mocniej niż te tradycyjne. Wspomnieć należy o znacznie wyższej cenie okularów aktywnych oraz o konieczności doładowywania ich akumulatorów. Wiąże się to praktycznie z ciągłym dokupywaniem baterii. Dla porządku powiemy, że stosowanie filtrów polaryzacyjnych w technologii pasywnej również prowadzi do spadku jasności, jednak jest on wyraźnie mniejszy niż w przypadku ekranów okularów aktywnych.
Tyle o technologii, przechodzimy do spraw najważniejszych – jakości tego, co przez okulary widzimy na ekranie.
Jakość i bezpieczeństwo obrazowania 3D
Choć w obu omówionych przypadkach otrzymujemy obraz trójwymiarowy, jego cechy jakościowe będą za każdym razem inne. W najbardziej rozpowszechnionej technologii aktywnej (z obrazem migającym dwukrotnie szybciej i okularami na przemian przepuszczającymi i nieprzepuszczającymi światła) do każdego oka mamy dostarczone wszystkie linie obrazu wyświetlanego na ekranie monitora (telewizora) – w przypadku standardu 1080p lub 1080i jest ich 1080. W technologii pasywnej linie podzielone są na dwa podzbiory – dla oka prawego i lewego. Dlatego obraz docierający do każdego oka będzie zawierał dwukrotnie mniejszą ilość informacji, ale wnioski o wyraźnej niższości technologii pasywnej z tego powodu są przedwczesne. Temat wciąż nie jest zbadany zgodnie z naukowymi standardami. Widzowie bardzo często nie zauważają spadku jakości obrazu, co tłumaczy się tym, że choć do każdego oka trafia mniejsza ilość informacji, mózg dokonuje swoistej interpolacji, w wyniku której powstają wrażenia subiektywne na poziomie podobnym, co w technologii aktywnej. Z całą pewnością sposobem najlepszym byłoby wyświetlanie obrazu Full HD na monitorach z panelem o rozdzielczości 4K i takich rozwiązań należy oczekiwać w nieodległej przyszłości.
Jeszcze jedną zaletą technologii pasywnej jest niewrażliwość na oświetlenie jarzeniowe, którego miganie może nakładać się na „miganie” przezroczystości okularów aktywnych. Jednak największym i nie do końca zbadanym zagrożeniem, jakie niesie obrazowanie 3D, są stwierdzane przez wielu widzów bóle głowy, bezsenność, utrata koncentracji i inne niekorzystne objawy wynikające z niedoskonałości przybliżonych i „migających” sposobów oszukiwania wzroku i mózgu przez tę technikę. Temat wciąż pozostaje otwarty i z pewnością potencjalne zagrożenie utraty zdrowia jest większe w przypadku metody aktywnej niż pasywnej. W metodzie pasywnej wystarczy zastosować np. 200-400 Hz, by z większą pewnością mówić o bezpieczeństwie generowania obrazu 3D (z dodatkowymi klatkami, interopolowanymi w celu dobrego obrazowania dynamicznych scen). W przypadku technologii aktywnej będzie to 400-800 Hz, a z takimi częstotliwościami współczesne, powszechnie stosowane technologie (poza plazmą) sobie nie radzą, cokolwiek nie mówiliby na ten temat specjaliści od marketingu.
Najlepszym, w ramach istniejących już technologii, rozwiązaniem będzie zastosowanie wchodzących na rynek paneli AMOLED, z bardzo krótkim czasem reakcji, świetnym kontrastem i oddawaniem barw. Na to, by mówić o prawdziwym wyświetlaniu obrazu, potrzeba technologii holograficznych, które z wielu powodów pozostają dziś w sferze fantastyki.
Podsumowanie
O tym, czy nie będzie przeszkadzać nam zastosowanie którejkolwiek z obu technologii wytwarzania obrazu 3D, możemy się przekonać wyłącznie poprzez wypróbowanie każdej z nich. Monitorów z panelami AMOLED praktycznie jeszcze nie ma, a to, co wchodzi na rynek (telewizory), obarczone jest np. niedostatkami efektu pamięci oraz często zdarzającymi się martwymi pikselami. W przypadku telewizora jedno i drugie ma znacznie drugorzędne, w przypadku monitora – zasadnicze.
Dla bezpieczeństwa najlepiej wybierać monitor z ciekłokrystalicznym panelem S-PVA z podświetleniem LED. Pamiętaj, że w przypadku monitora wielkość ekranu z założenia jest mniejsza niż ekranu telewizora i podświetlenie krawędziowe nie powinno spowodować zmniejszenia jakości obrazu. Takie monitory produkuje m. in. Dell.
Monitor do oglądania filmów 3D