3D ΤV Προσδοκίες και παρενέργειες

Οταν θα βρεθούμε μπροστά στους νέους τηλεοπτικούς τρισδιάστατους δέκτες, τι έχουμε να ελπίζουμε και τι να φοβηθούμε; Ανατομία της εικόνας τριών διαστάσεων και ξενάγηση στις 3D τεχνολογίες

Επειτα από πολύχρονες προσπάθειες, φαίνεται ότι οι τηλεοπτικοί σταθμοί κατέληξαν σε συμφωνία με τους κατασκευαστές τηλεοπτικών δεκτών και έτσι άρχισαν ήδη οι τρισδιάστατες τηλεοπτικές εκπομπές, παράλληλα με την εμφάνιση τρισδιάστατων δεκτών στο εμπόριο. Προς το παρόν δεν υπάρχει σημαντική παραγωγή αντίστοιχου τηλεοπτικού προγράμματος, αλλά η προβολή τρισδιάστατων ταινιών στους κινηματογράφους, όπως το «Αvatar», σε συνδυασμό με τη διαφήμιση των δεκτών, είναι σίγουρο ότι θα αλλάξει αυτή την εικόνα. Ηδη το βρετανικό δίκτυο ΒSkyΒ προχώρησε στην παραγωγή της πρώτης «εμπορικής» τρισδιάστατης εκπομπής, με την αναμετάδοση του ποδοσφαιρικού αγώνα Μάντσεστερ Γιουνάιτεντ- Αρσεναλ στις 31 Ιανουαρίου του 2010. Οι πρώτοι τρισδιάστατοι δέκτες αναμένονται στην ελληνική αγορά πριν από το τέλος της άνοιξης από τις εταιρείες Τoshiba, LG, Samsung, Sony και Ρanasonic. Το «κλικ» του ματιού

Με την τρισδιάστατη θέαση δημιουργείται στον θεατή η επιθυμία να απλώσει το χέρι του να «πιάσει» τα όσα βλέπει...

Το βασικό αισθητήριο όργανο του ανθρώπου, με το οποίο αυτός «αντιλαμβάνεται» τον γύρω κόσμο και αλληλεπιδρά με αυτόν, είναι το μάτι. Η λειτουργία του ματιού μοιάζει με αυτή της φωτογραφικής μηχανής, μόνο που είναι πολύ πιο «εξελιγμένη». Στο εμπρός μέρος το μάτι έχει έναν σύνθετο φακό, ο οποίος αποτελείται από τον κερατοειδή χιτώνα, που βρίσκεται μπροστά από την ίριδα, και από τον ενδοφακό, που βρίσκεται πίσω από αυτή. Το φως περνά από το κενό που έχει στο κέντρο της η ίριδα, αυτό που ονομάζουμεκόρη του ματιού, και προσπίπτει στο πίσω μέρος του ματιού, που καλύπτεται από τον αμφιβληστροειδή χιτώνα, σχηματίζοντας, όπως μάθαμε και στο σχολείο, το πραγματικό είδωλο του αντικειμένου που παρατηρούμε ανεστραμμένο.

Η καμπυλότητα του ενδοφακού μεταβάλλεται με τη βοήθεια ενός μυός που τον περιβάλλει. Ο μυς συσπάται όταν παρατηρούμε κοντινά αντικείμενα και μένει αδρανής όταν παρατηρούμε μακρινά, έτσι ώστε να επιτυγχάνεται πάντοτε η «εστίαση» του ειδώλου στον αμφιβληστροειδή χιτώνα. Ο τελευταίος, που παίζει τον ρόλο του αισθητήρα που έχουν οι σύγχρονες ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές, καλύπτεται από κύτταρα που είναι ευαίσθητα στο φως. Καθένα από αυτά τα κύτταρα, που αντιστοιχούν σε ένα pixel της φωτογραφικής μηχανής, στέλνει ένα ασθενές ηλεκτρικό σήμα στο οπτικό νεύρο, το οποίο με τη σειρά του οδηγεί όλα αυτά τα σήματα στην περιοχή του εγκεφάλου που ελέγχει την όραση. Τα φωτοευαίσθητα κύτταρα δεν είναι ομοιόμορφα κατανεμημένα στον αμφιβληστροειδή χιτώνα. Τα περισσότερα από αυτά είναι συγκεντρωμένα στο «κέντρο» του αμφιβληστροειδούς χιτώνα, σε μια περιοχή που ονομάζεταιωχρά κηλίδα. Οταν θέλουμε να παρατηρήσουμε τις λεπτομέρειες ενός αντικειμένου, στρέφουμε τα μάτια μας έτσι ώστε το είδωλό του να σχηματιστεί στην ωχρά κηλίδα. Για μια σύγκριση με τις φωτογραφικές μηχανές που κυκλοφορούν σήμερα στο εμπόριο, το κάθε μάτι έχει ανάλυση 576 megapixels, γεγονός που σημαίνει ότι θα περάσει αρκετός καιρός έως ότου οι ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές πλησιάσουν τη διακριτική ικανότητα του ανθρώπινου ματιού.

Παράλλαξη και αίσθηση του βάθους

Στα συστήματα τρισδιάστατης τηλεόρασης χωρίς γυαλιά η στερεοσκοπική εντύπωση δημιουργείται μόνο σε τηλεθεατές που κάθονται σε ορισμένη θέση

Ο τρόπος που αντιλαμβανόμαστε το «βάθος» στο οποίο είναι διατεταγμένα τα αντικείμενα της εικόνας που παρατηρούμε στηρίζεται στο γεγονός ότι έχουμεδύο μάτια, που στέλνουν δύο εικόνεςστον εγκέφαλο. Οι εικόνες αυτές δεν είναι πανομοιότυπες, επειδή στα κοντινά αντικείμενα είναι έντονο το φαινόμενο τηςπαράλλαξης . Είναι πολύ εύκολο να αντιληφθούμε τι ακριβώς είναι αυτό το φαινόμενο, αν σηκώσουμε το χέρι μας και βάλουμε ένα δάχτυλο μπροστά στα μάτια μας. Αν παρατηρήσουμε το δάχτυλο ανοιγοκλείνοντας διαδοχικά τα μάτια μας, διαπιστώνουμε ότι στην εικόνα που δίνει το κάθε μάτι το δάχτυλο «φαίνεται» μπροστά από διαφορετικά μακρινά αντικείμενα. Τη διαφορά αυτή «επεξεργάζεται» ο εγκέφαλος και «τοποθετεί» σε κοντινή απόσταση τα αντικείμενα για τα οποία η παράλλαξη είναι μεγάλη και σε μακρινή απόσταση τα αντικείμενα για τα οποία η παράλλαξη είναι μικρή.

Η προβολή τρισδιάστατων εικόνων στον κινηματογράφο και στην τηλεόραση βασίζεται σε αυτό ακριβώς το φαινόμενο. Η λήψη της εικόνας γίνεται με δύο μηχανές, οι οποίες απέχουν μεταξύ τους όσο και τα μάτια ενός μέσου ενήλικου ανθρώπου. Στη συνέχεια επιδιώκεται η προβολή της «αριστερής» και της «δεξιάς» εικόνας, έτσι ώστε ο θεατής να τις παρατηρεί, αντιστοίχως, με το αριστερό και το δεξί μάτι. Επειτα από αυτό, την τρισδιάστατη εντύπωση αναλαμβάνει να τη δημιουργήσει ο εγκέφαλος του θεατή.

Οι «τρίτοι δρόμοι» του ματιού
Από ένα αισθητήριο όργανο που είναι το αποτέλεσμα της εξέλιξης εκατοντάδων εκατομμυρίων ετών είναι φυσικό να περιμένει κανείς περισσότερες από μία μεθόδους αντίληψης της τρίτης διάστασης, έτσι ώστε σε περίπτωση που η μία μέθοδος για κάποιον λόγο δεν «λειτουργεί», να αναλαμβάνει μια άλλη, εναλλακτική, να καλύψει το κενό, και αυτό πραγματικά συμβαίνει. Η παράλλαξη είναι ο βασικός τρόπος με τον οποίο αντιλαμβανόμαστε το «βάθος» της οπτικής εικόνας, αλλά δεν είναι ο μοναδικός! Υπάρχουν τουλάχιστον άλλα τρία φαινόμενα που «συνεργάζονται» στην τρισδιάστατη όραση. Το πρώτο είναι ότι, όταν κοιτάζουμε ένα κοντινό αντικείμενο, τα μάτια μας «συγκλίνουν» σε αυτό, έτσι ώστε ένας τρίτος μας βλέπει να αλληθωρίζουμε. Το δεύτερο είναι ότι, όταν κοιτάζουμε κοντινά αντικείμενα, ενεργοποιείται ο μυς που ελέγχει την καμπυλότητα του ενδοφακού, για να επιτευχθεί η εστίαση του αντικειμένου στον αμφιβληστροειδή. Τέλος, το τρίτο είναι ότι με μια κίνηση του κεφαλιού δεξιά αριστερά βλέπουμε να μεταβάλλεται περισσότερο, λόγω παράλλαξης, η θέση των κοντινών αντικειμένων σε σχέση με τα μακρινά. Ειδικά το τρίτο είναι αυτό που επιτρέπει σε ανθρώπους με ένα μάτι να αντιλαμβάνονται την απόσταση των αντικειμένων που παρατηρούν, π.χ. όταν οδηγούν αυτοκίνητο.

Συνήθεις «παρενέργειες»
Η μέθοδος η οποία χρησιμοποιείται στην τρισδιάστατη τηλεόραση δεν μεταδίδει τέτοιου είδους «δευτερεύουσες» πληροφορίες στον εγκέφαλο, με αποτέλεσμα πολλοί άνθρωποι να νιώθουν αποπροσανατολισμένοι, με τον ίδιο τρόπο που άλλοι αισθάνονται αλλόκοτα όταν βρίσκονται σε τεχνητούς δορυφόρους ή διαστημόπλοια και παρατηρούν αντικείμενα που έχουν «πάνω» και «κάτω» μέρος, δεν νιώθουν όμως τη βαρύτητα να τους «τραβά» προς τα «κάτω». Αυτός ο αποπροσανατολισμός των τηλεθεατών μπορεί να προκαλέσει πονοκέφαλο και, σε πιο σοβαρές περιπτώσεις, ναυτία. Το ενδιαφέρον όμως είναι ένα άλλο γεγονός, εντελώς απρόσμενο. Ενα σχετικά μικρό ποσοστό των ανθρώπων, της τάξης του 10%, δεν αποκτά την αίσθηση του βάθους παρατηρώντας δύο εικόνες παρμένες με διαφορετικές κάμερες. Αυτό σημαίνει ότι ο εγκέφαλός τους δεν χρησιμοποιεί τη σύγκριση της παράλλαξης μεταξύ των εικόνων που δίνουν τα δύο μάτια για τον υπολογισμό της τρίτης διάστασης, αλλά κάποια άλλη μέθοδο, ενδεχομένως μια από τις τρεις που αναφέραμε παραπάνω. Το φαινόμενο αυτό αναγνωρίστηκε από στατιστικές έρευνες που έγιναν εν όψει της έναρξης τρισδιάστατων τηλεοπτικών εκπομπών από εφέτος και δεν έχει ακόμη μελετηθεί σε βάθος.

Ο κ. Χάρης Βάρβογλης είναι καθηγητής του Τμήματος Φυσικής του ΑΠΘ.
ΟΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΤΟΥ ΣΗΜΕΡΑ

Βρετανοί φίλαθλοι παρακολουθούν τρισδιάστατα τον αγώνα Μάντσεστερ Γιουνάιτεντ- Αρσεναλ σε μια παμπ του Κάρντιφ

Ο επιδιωκόμενος στόχος της τρισδιάστατης τηλεόρασης,που είναι η «προβολή» διαφορετικών εικόνων στο κάθε μάτι του τηλεθεατή,μπορεί να επιτευχθεί με διάφορες τεχνολογικές λύσεις.

Σε άλλες από αυτές ο τηλεθεατής χρειάζεται να φοράει γυαλιά και σε άλλες όχι.Οι τρισδιάστατοι τηλεοπτικοί δέκτες που πρόκειται να κυκλοφορήσουν στην ελληνική αγορά μέσα στην εφετινή άνοιξη ανήκουν στην πρώτη κατηγορία,χρειάζονται δηλαδή γυαλιά.Αξίζει όμως να αναφερθούν και οι υπόλοιπες μέθοδοι, επειδή η κατάσταση είναι ακόμη ρευστή και ίσως στο μέλλον να υπάρξουν ανατροπές.

ΜΕ ΓΥΑΛΙΑ
Χρωματικός διαχωρισμός Μια μέθοδος τρισδιάστατης προβολής,που σήμερα είναι ξεπερασμένη,είναι η προβολή δύο «μονόχρωμων» εικόνων στην οθόνη της τηλεόρασης,μιας κυανής και μιας κόκκινης.Οταν φοράει κάποιος έγχρωμα γυαλιά που έχουν τον δεξιό φακό κυανό και τον αριστερό κόκκινο,βλέπει με το ένα μάτι την εικόνα τού ενός χρώματος και με το άλλο μάτι την εικόνα τού άλλου.Οι δύο έγχρωμες εικόνες συνδυάζονται από τον εγκέφαλο και το τελικό αποτέλεσμα για τον τηλεθεατή είναι μια τρισδιάστατη ασπρόμαυρη εικόνα.Οι δοκιμές έδειξαν ότι οι τηλεθεατές δεν έδειξαν ικανοποιημένοι από την ασπρόμαυρη αυτή εικόνα,γι΄ αυτό και η τεχνολογία αυτή δεν προχώρησε,παρ΄ όλο που ο τηλεοπτικός δέκτης δεν χρειάζεται καμία τροποποίηση και το κόστος των γυαλιών είναι ασήμαντο.

ΧΡΗΣΗ ΠΟΛΩΜΕΝΟΥ ΦΩΤΟΣ
Η επόμενη καλύτερη τεχνολογική λύση, μετά τον χρωματικό διαχωρισμό της δεξιάς και της αριστερής εικόνας, είναι η προβολή των δύο εικόνων με τη χρήση πολωμένου φωτός και η χρήση πολωτικών γυαλιών για την παρατήρησή τους. Με τη χρήση φίλτρων polaroid ο ένας βιντεοπροβολέας προβάλλει τη «δεξιά» εικόνα με φως πολωμένο κατακόρυφα και ο άλλος την «αριστερή» με φως πολωμένο οριζόντια. Ο τηλεθεατής φοράει γυαλιά polaroid, με κατακόρυφη πόλωση στο δεξί μάτι και οριζόντια στο αριστερό. Ετσι, το κάθε μάτι βλέπει την αντίστοιχη έγχρωμη εικόνα και δημιουργείται η στερεοσκοπική εντύπωση. Αυτή είναι η μέθοδος με την οποία προβάλλονται σήμερα οι τρισδιάστατες κινηματογραφικές ταινίες, όπως για παράδειγμα το «Αvatar». Η εφαρμογή της ωστόσο στην τηλεόραση είναι εξαιρετικά δαπανηρή, επειδή, παρά το γεγονός ότι τα πολωτικά γυαλιά κοστίζουν φθηνά, απαιτεί τη χρήση δύο προβολέων.

EΝΑΛΛΑΞ ΠΡΟΒΟΛΗ ΚΑΙ ΦΩΤΟΦΡΑΚΤΙΚΑ ΓΥΑΛΙΑ
Τέλος, η μέθοδος στην οποία τελικά κατέληξε η πλειονότητα των εκπροσώπων της τηλεοπτικής βιομηχανίας είναι η προβολή των δύο εικόνων εναλλάξ στην οθόνη, με την παράλληλη χρήση ενεργών φωτοφρακτικών γυαλιών. Ενας μικρός πομπός που βρίσκεται στον τηλεοπτικό δέκτη εκπέμπει ένα σήμα που «οδηγεί» τα γυαλιά.

Ετσι, το αριστερό «τζάμι» των γυαλιών σκοτεινιάζει όταν στην οθόνη εμφανίζεται η δεξιά εικόνα και, στη συνέχεια, το δεξί «τζάμι» σκοτεινιάζει όταν εμφανίζεται η αριστερή.Το αποτέλεσμα είναι ότι το κάθε μάτι βλέπει τη «σωστή» κινούμενη εικόνα και τη δημιουργία της στερεοσκοπικής εντύπωσης. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι αυτή η μέθοδος δεν είναι φθηνή επειδή, πέρα από το αυξημένο κόστος του δέκτη, ο κάθε τηλεθεατής πρέπει να φοράει ένα ζευγάρι γυαλιά, με τυπικό σημερινό κόστος 100 ευρώ το καθένα. Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται στον τρισδιάστατο κινηματογράφο γιγαντοοθόνης του Κέντρου Διάδοσης Επιστημών και Μουσείου Τεχνολογίας Νόησις στη Θεσσαλονίκη.

ΧΩΡΙΣ ΓΥΑΛΙΑ
Η απαίτηση της χρήσης γυαλιώ ν είναι ένα σοβαρό μειονέκ τημα για την τρισδιάστατη τηλε όραση,κυρίως επειδή αποτελεί «ενόχληση» για τους τηλεθεα τές. Για τον λόγο αυτό έχουν αναπτυχθεί ως σήμερα δύο συστήματα τρισδιάστατης προβολής, τα οποία ονομάζοντ αι αυτοστερεοσκοπικά και δεν απαιτούν τη χρήση γυαλιώ ν.

ΚΥΛΙΝΔΡΙΚΟΙ ΦΑΚΟΙ
Το πρώτο από αυτά βασίζεται στη χρήση μιας «μήτρας» από μικροσκοπικούς κυλινδρικούς φακούς,ή μικροσκοπικά πρίσματ α, μπροστά στην οθόνη της τηλεόρασης.Οι φακοί αυτοί έχουν την ιδιότητα να κατευθύν ουν το φως κάθε pixel που βρίσκεται από κάτω τους, δηλαδή κάθε έγχρωμης κουκίδας της τηλεοπτικής εικόνας, προς ορισμένες μόνο διευθύνσεις. Ετσι, αν στην οθόνη προβάλ λονται ταυτοχρόνως η δεξιά και η αριστερή εικόνα,η κάθε μία από αυτές είναι ορατή μόνον από ορισμένες διευθύνσεις. Αν ένας τηλεθεατής κάθετ αι στη «σωστή» διεύθυνση από την οθόνη της τηλεόρασης, βλέπει με το δεξί μάτι τη δεξιά εικόνα και με το αριστερό την αριστερή.Οπως γίνεται φανερό,η μέθοδος αυτή υποχ ρεώνει τους τηλεθεατές να κάθονται μόνο σε συγκεκριμένε ς θέσεις, γεγονός που θεωρήθηκε σημαντικότερη επιβάρυν ση από τη χρήση γυαλιών, γι΄ αυτό και δεν προτιμήθηκε αυτό το σύστημα.

EΝΕΡΓΟΣ ΦΩΤΟΦΡΑΚΤΗΣ
Το δεύτερο σύστημα ακολουθεί σε γενικές γραμμές την ίδια «στρατηγική»,μόνο που η επιλογή της κατεύθυνσης εκπομπής της κάθε εικόνας δεν γίνεται με κυλινδρικούς φακούς,αλλά με έναν ενεργό φωτοφράκτη,που είναι τοποθετημένος μπροστά από την οθόνη της τηλεόρασης. ΟΛΟΓΡΑΜΜΑΤΑ, Η TV ΤΟΥ ΜΕΛΛΟΝΤΟΣ
Τέλος,σήμερα βρίσκεται «στα σκαριά» η τρισδιάστατη τηλεόραση του μέλλοντος,η οποία προβάλλει πραγματικές τρισδιάστατες εικόνες,με τη βοήθεια ολογραμμάτων που δημιουργούνται από τρεις ή έξι έγχρωμους προβολείς λέιζερ.Η Ευρωπαϊκή Ενωση έχει ήδη χρηματοδοτήσει δύο ερευνητικές ομάδες για την κατασκευή,από την καθεμιά,ενός πρωτοτύπου συστήματος προβολής,το οποίο θα μπορούσε να εξελιχθεί σε ένα βιομηχανικό πρότυπο στο απώτερο μέλλον.Σήμερα αυτά τα πρωτότυπα έχουν δύο ελαττώματα.Το ένα είναι ότι οι «οθόνες» έχουν σημαντικό βάθος,περισσότερο από 40 εκατοστά,αφού οι προβαλλόμενες εικόνες είναι πραγματικά τρισδιάστατες.Το άλλο είναι ότι το σύστημα προβολής απαιτεί τη χρήσης μιας συστοιχίας ταχύτατων ηλεκτρονικών υπολογιστών,για την οδήγηση των συσκευών λέιζερ.Ελπίζεται όμως ότι τα προβλήματα αυτά θα αντιμετωπιστούν με ικανοποιητικό τρόπο στο μέλλον,όπως έχει γίνει ήδη με δεκάδες άλλες καινοτομίες,που πέτυχαν δραματική συμπίεση του μεγέθους και του κόστους,όπως για παράδειγμα έγινε με τα κινητά τηλέφωνα και τις επίπεδες οθόνες τηλεόρασης και ηλεκτρονικών υπολογιστών.

Πηγή

Posted in: Τηλεόραση