Получить представление об объемности окружающего мира человеку позволяет ряд явлений: геометрическая и воздушная перспектива, тени и блики на поверхностях объектов, относительные размеры объектов. Изобразительные приемы, моделирующие эти явления, используются художниками с давних пор для передачи объемности трехмерных предметов, нарисованных на плоскости. Природа наделила человека бинокулярным зрением - парой глаз, расположенных на расстоянии 60-70 мм. За счет этого человек видит мир одновременно с двух точек наблюдения. В результате изображения, получаемые левым и правым глазом, слегка отличаются. Эти два изображения принято называть стереопарой. Анализируя различия между изображениями стереопары, мозг человека получает информацию об объеме и удаленности наблюдаемых объектов (рис. 1).

Цифровое объемное телевидение 3DTV - Параллакс: каждый глаз видит предмет по-своему; мозг оценивает разницу и формирует объемный образ

Рис. 1 Параллакс

Каждый глаз видит предмет по-своему; мозг оценивает разницу и формирует объемный образ. Кажущееся смещение рассматриваемого объекта, вызванное изменением точки наблюдения, называется параллаксом и является главным фактором в восприятии трехмерности мира.

1. 3D стерео (стереоскопические) технологии

Во всем мире технологии, которые позволяют видеть 3D объемные изображения на плоском экране, называются стереоскопическими (stereoscopic) или 3D стереоскопическими технологиями. Однако в России больше принят термин 3D технологии, который ведет к путанице, так как под 3D технологиями может подразумевается вся компьютерная графика.

Основным принципом всех современных 3D стерео технологий является разнесение изображения отдельно для каждого глаза. В настоящее время в мире развивается несколько 3D стерео технологий. Каждая 3D технология имеет свои недостатки и достоинства.

1.1 Анаглиф

Анаглифному методу показа 150 лет. Метод предложен Дальмейда и Дюко дю Ороном в 1858 году. Реализован в кино Луи Люмьером в 1935-м. Анаглифный метод (от греч. anagliphos - рельефный) состоит в окрашивании изображений стереопары в дополнительные цвета. Оба кадра стереопары формируют одно изображение. Разделение левого и правого кадра происходит с помощью цветных очков, окрашенных в соответствующие цвета. Традиционно в стереоскопических технологиях левое изображение преимущественно красного цвета, а правое – синего. Стерео очки (рис. 2) для наблюдения тоже имеют соответствующие светофильтры (красный и синий).

Стереоскопическая технология - цветовое разделение

Рис.2 Сине-красные стерео очки

Анаглифный метод используется и в кинопоказе, и в телевизионных трансляциях. Этот метод работает практически на любых цветных телевизорах и мониторах. Достоинство метода - простота и дешевизна реализации, недостаток - потеря части цветов и необходимость использования очков. Преимущества 3D технологии цветового разделения: низкая стоимость технологии, простота использования стереоскопии, не требуется специального монитора или проектора. Недостатки 3D анаглиф технологии цветового разделения: искажения в отображении цветов, плохое качество стереоскопии, быстрая утомляемость глаз. Стереотехнология анаглиф (цветового разделения) активно применяется в 3D фотографии. Заменяется более современными стереоскопическими технологиями.

Стереоскопическая технология - цветовое разделение внутри спектра цветов (Infitec)

В 3D технологии цветового разделения внутри спектра цветов (Infitec) изображения для левого и правого глаза используют разные цвета (анаглифическое разделение). Но в данной 3D технологии разделение происходит не на красный и синий, а на отдельные полоски внутри спектра этих цветов. Данная особенность стереоскопической технологии позволяет повысить качество стереоизображения, избежать искажения цветов. 3D очки (рис. 3), применяемые в данной стереотехнологии, тоже имеют соответствующие светофильтры, однако эти светофильтры очень сложны, так как должны разделять спектр цветов.

Стереоскопическая технология - цветовое разделение внутри спектра цветов (Infitec)

Рис.3 Стерео очки Infitec

Преимущества 3D технологии цветового разделения внутри спектра (Infitec): высокое качество стереоскопии, не требуется специальный 3D экран.

Недостатки стереотехнологии цветового разделения внутри спектра: бывает небольшое искажение в отображении цветов, дороговизна 3D очков, данная стереоскопическая технология требует специализированного 3D обеспечения от производителя, данная 3D технология требует места для размещения 3D оборудования.

Основное применение технология Infitec нашла в 3D кинотеатрах.

1.2 Затворный метод

Другие названия — «эклипсный», «светоклапанный». Технология заключается в попеременной демонстрации на экране изображений, предназначенных для левого и правого глаза, и также поочерёдном затемнении стёкол очков, так что каждый глаз поочерёдно видит предназначенное только ему изображение. Смена «левого» и «правого» изображения на экране и затемнение соответствующих стёкол жёстко синхронизированы и осуществляются с очень высокой частотой, так что за счёт эффекта инерции зрения у человека создаётся иллюзия, что он видит цельное трёхмерное изображение. Метод предложил Д’Альмейда в 1858 году. В кинематографе этот метод впервые реализовал Э. Банкли в 1936 году.

В настоящее время набирают популярность жидкокристаллические затворные очки, где вместо механических затворов используются ЖК-заслонки. Основными производителями 3D очков для данной технологии (рис. 4) являются NVidia (очки 3D VISION), Xpand (очки Xpand), скоро появятся очки от других крупнейших компаний.

Рис.4 очки 3D VISION

3D технология затворного разделения применяется для домашних и бизнес решений, для выставок и презентаций и в других направлениях. Для данной технологии требуется специальные 3D мониторы или 3D проекторы, поддерживающие 120 Гц. Все больше новых мониторов и проекторов поддерживают 120 Гц (мониторы Samsung,ViewSonic, Acer и др.; проекторы BenQ, ViewSonic, Mitsubishi, Acer и др.).

Преимущества стереоскопической технологии затворного разделения: высокое качество изображения 3D, простота установки и настройки, поддержка многих производителей, доступность, лучшее решение для дома, возможность интеграции сложных 3D систем.

Недостатки 3D технологии затворного разделения: специальные требования к 3D оборудованию (высокая частота 3D монитора/3D проектора - 120 Гц), дорогие 3D очки, неудобна для массовых мероприятий; увеличенное ослабление светового потока, что требует повышения яркости лампы проектора; эффект раздвоения изображения быстро движущихся объектов; повышенная утомляемость глаз; повышенный вес очков, создающий нагрузку на переносицу; очки с электроникой плохо поддаются санобработке.

1.3 Поляризационные системы

Поляризационному методу стереопроекции около 120 лет. Предложен Ж. Андертоном в 1891 году. Получил широкое распространение после изобретения в 1935-м Е. Лэндом поляроидной пленки. При использовании линейной поляризации два изображения накладываются друг на друга на один и тот же экран через ортогональные (расположенные под углом 90 градусов друг к другу) поляризационные фильтры в проекторах. При этом необходимо использование специального посеребрённого экрана, который позволяет избежать деполяризации и компенсировать потерю яркости (поскольку на экран падает только 0,71 света излученного каждым проектором).

Зритель надевает очки (рис. 4), в которые также встроены ортогональные поляризационные фильтры; таким образом, каждый фильтр пропускает только ту часть световых волн, чья поляризация соответствует поляризации фильтра, и блокирует ортогонально поляризованный свет. Линейно поляризованные очки требуют, чтобы зритель держал голову на одном уровне, не наклоняя её, иначе эффект теряется.

Стереоскопическая технология - поляризационное разделение

Рис.5 Стерео очки для 3D с поляризационной технологией

Пример технологии, использующей линейную поляризацию — IMAX 3D (IMAX - англ. Image Maximum - «максимальное изображение») — формат фильмов и кинотеатров, разработанный канадской компанией IMAX Corporation в начале 1970-х годов. Формат рассчитан на бо́льшие размеры экрана в сравнении с обычным кино и лучше оптимизирован для просмотра 3D-кино анаглифными системами. Стандартный размер экрана в кинотеатре IMAX — 22 м в ширину и 16 м в высоту. Экран занимает почти всё пространство перед зрителем, что обеспечивает максимальный «эффект присутствия».)

При использовании круговой поляризации два изображения так же накладываются друг на друга через фильтры с противоположно направленной поляризацией. В очки, предназначенные для зрителя, встроены «анализирующие» фильтры (с противоположно направленной поляризацией). В отличие от линейной поляризации, если зритель наклоняет голову, разделение левого и правого изображений сохраняется, а соответственно сохраняется и иллюзия стереоизображения.

Пример технологии с круговой поляризацией - RealD Cinema (RealD Cinema - технология цифрового стереоскопического проецирования. Является наиболее часто используемой технологией для показа стереоскопических фильмов в кинотеатрах. В отличие от технологии IMAX 3D, RealD не требует двух проекторов. Компания Sony имеет эксклюзивное соглашение на использование технологии RealD для показа фильмов с помощью своих 3D-проекторов).

Благодаря последним технологическим достижениям поляризационные технологии стремительно набирают популярность. Поляризационный метод получил широкое распространение в кинопрокате благодаря четкому разделению стереопары, сохранению цветности; недостатки - необходимость использования дорогостоящего оборудования, специальных устройств визуализации и очки, которые зритель должен надевать.

1.4 Технология интерференционных фильтров

В проектор, перед лампой, устанавливают синхронизированный через контроллер специальный съёмный вращающийся дисковый фильтр с сегментами формирующий через кадр изображение для каждого глаза отдельно, которое смешивается с помощью пассивных спектральных очков многоразового пользования, выдаваемых зрителям. Принцип работы диска достаточно прост - две половины круга являются фильтрами для изображений левого и правого глаза, при работе диск вращается с очень высокой скоростью, обеспечивая 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, он вращается со скоростью 3x24x60=4320 оборотов в минуту

Технология, используемая для создания стереоэффекта, называется «визуализация через волновое умножение» или технология интерферентной фильтрации и лицензирована Dolby у немецкой компании Infitec GmbH (сокращение от Interferenzfiltertechnik). Dolby 3D (ранее известная как Dolby 3D Digital Cinema) — торговая марка Dolby Laboratories, Inc. для показа трёхмерного кино в цифровых кинотеатрах. Главное преимущество перед конкурирующими системами с пассивными поляризационными очками для зрителей в том, что данный метод позволяет сэкономить на стоимости экрана (не требуется посеребрённый или алюминированный экран), но стоимость самих фильтр-очков оказывается намного выше.

1.5 Эффект Пульфриха

Использование эффекта Пульфриха нельзя отнести к стереоскопическим методам, поскольку при этом не формируются разные картинки для правого и левого глаз. Эффект Пульфриха заключается в том, что при запаздывании нервного сигнала от одного глаза, движение объекта справа налево (или слева направо, но не вверх или вниз) кажется изменяющим глубину, к наблюдателю или от наблюдателя. Такое запаздывание может быть вызвано размещением нейтрального (серого) затемняющего фильтра перед одним глазом.

Поскольку эффект Пульфриха зависит от движения в определенном направлении, его применимость сильно ограничена.

Преимуществом метода является возможность просмотра «обычным» способом, без специальных очков, при этом изображение не двоится, в отличие от стереоскопических методов, а только пропадает иллюзия глубины.

1.6 Безочковые (автостереоскопические) методы

Включают несколько технологий, не требующие от зрителя ношения специализированных очков для создания иллюзии стереоизображения. Используются в экспериментальных видеопанелях. В основном, представлены растровыми системами. (Кроме растрового, из безочковых методов известен также игольчатый, но сведений о его применении в кинематографе нет).

Растровому стерео более 110 лет. Впервые метод безочкового стерео с применением параллельного светопоглощающего растра предложен одновременно Бертье и Лизегангом в 1896 году. Впервые в мире для демонстрации стереокино этот метод был предложен в СССР С. Ивановым и А. Андриевским и реализован под руководством Б. Иванова в 1942-м. Первый в мире кинотеатр с растрово-линзовым экраном "Стереокино" был открыт в Москве в 1947-м. Размеры экрана составляли 3х3 м.

Для показа через растр исходная стереопара кадров "нарезается" на вертикальные полоски, которые затем чередуются так, чтобы под каждой линзой оказалась пара полос: одна от левого кадра, другая -- от правого. Такое "полосатое" изображение называют кодированным. Принцип действия линзово-растрового экрана показан на рис. 6. Поток света, исходящий от кодированного изображения, проходя через линзы, разделяется таким образом, что левый глаз наблюдателя видит левое изображение стереопары, правый глаз - правое.

Рис. 2. Схема разделения кодированного изображения стереопары с помощью линзового растра. Левое изображение условно обозначено красным цветом, правое – голубым (изображения с сайта www.triaxes.ru).

Рис. 6 Схема разделения кодированного изображения стереопары с помощью линзового растра

Существует два типа растра - оптический (также называемый щелевым или барьерным) и линзовый (лентикулярный).

Оптический растр состоит из вертикальных непрозрачных полос, с щелями между ними. Полосы затеняют для каждого глаза «несоответствующие» части изображения.

Линзовый растр (более применимый в настоящее время) состоит из вертикально расположенных цилиндрических плоско-выпуклых линз. Линза одновременно выполняет функции щели и затеняющей полосы. Этот метод также применяется при изготовлении стереооткрыток.

Недостатки растровых методов: 1) качественное изображение наблюдается только при некоторых ракурсах, что, помимо необходимости расположения зрителей в фиксированных секторах обзора, накладывает ограничения на размер экрана; 2) эффективное разрешение изображения по горизонтали уменьшается в два раза.

Достоинство растрового метода в том, что устройство сепарации объединено с самим изображением и зрителю нет необходимости надевать какие-либо очки для просмотра. Кроме того, формирование объемного изображения из серии кадров, снятых с различных точек зрения, позволяет придать большую реалистичность сцене.

1.7 3D-дисплеи

Также в настоящее время на мировом рынке активно продвигаются 3D дисплеи. 3D-дисплей – любое устройство, способное вывести изображение, воспринимаемое человеком как объемное, без очков или других дополнительных устройств. 3D-дисплеи подразделяются на 3 вида:

1) аутостереоскопические. Воспроизводят два ракурса объемной сцены, один из которых предназначен для левого, а другой - для правого глаза.

2) волюметрические. Воспроизводят изображение в виде набора точек (вокселей) или векторов, физически разнесенных в ограниченном рабочем пространстве дисплея (объеме воспроизведения).

3) голографические. Воспроизводят непрерывное световое поле, соответствующее световому полю реальной 3D сцены.

1. Аутостереоскопические.

На сегодняшний день к этому типу относятся практически все серийно выпускаемые устройства, какими бы эпитетами вроде "реальное 3D", "суперобъемный", "ошеломляюще реалистичный", "голографический" и пр. не украшались их рекламные буклеты и пресс-релизы.

Принцип: разделение объема воспроизведения на две части условной вертикальной плоскостью, перпендикулярной плоскости экрана и проходящей через его центр. Слева от плоскости наблюдается изображение для левого глаза, справа - для правого (рис. 7).

$mhtml:file://C:\Users\DNS\Desktop\ve\1Аутостереоскопические%203D%20дисплеи.mht!http://www.ve-group.ru/images/pics/22.jpg$

Рис.7 Принцип работы аутостереоскопического дисплея

Очевидно, что для наблюдения стереоизображения человек должен располагать голову так, чтобы каждый глаз находился в "своем" пространстве, а это несколько утомительно.

Достоинства: 1) относительная простота изготовления, есть серийно выпускаемые модели; 2) невысокая себестоимость, возможно снижение цены в обозримом будущем; 3) реально достижимая скорость потока данных (двукратное увеличение от моно); 4) наличие инструментария для создания контента, драйверов, программ;

Недостатки: 1) невозможность "оглядывания" и динамического параллакса; 2) некоторая ограниченность зоны стереоэффекта; 3) наличие зон "неправильного" псевдоскопического эффекта; 4) вдвое меньшее горизонтальное разрешение в стереорежиме.

Цены на аутостереоскопические 3D дисплеи в данный момент выше чем на LCD мониторы (панели) аналогичных размеров, но тем не менее аутостереоскопические 3D дисплеи себя очень хорошо зарекомендовали в рекламной индустрии.

Аутостереоскопические 3D дисплеи широко применяются на выставках, в шоу-румах, в торговых залах для привлечения потребителей, при этом вызывая гораздо больше эмоций, чем обычные плазменные панели.

2. Волюметрические 3D дисплеи (V3D).

Существенно отличаются от всех рассмотренных выше типов 3D дисплеев, формирующих изображение с помощью элементов, расположенных в одной плоскости.

Принцип: воспроизведение объемного изображения в виде вокселов или векторов, реально разнесенных в рабочем объеме дисплея (объеме воспроизведения), четко ограниченном его конструкцией (рис. 8).

Рис.8 Принцип волюметрического дисплея

Достоинства: 1) истинно объемное изображение, обеспечивающее естественную связь между конвергенцией и аккомодацией, динамический параллакс и другие пространственные эффекты; 2) большой угол обзора, вплоть до 360 градусов по горизонтали и 270 градусов по вертикали;

Недостатки: 1) невозможность отображения непрозрачных объектов, нельзя отобразить реалистичную графику и видео; 2) объем воспроизведения закрыт физически, невозможно совмещение с реальными объектами; 3) требуется очень большая скорость потока данных; 4) очень высокая стоимость, от многих десятков но нескольких сотен тысяч долларов.

3. Голографические 3D дисплеи (H3D)

Воспроизводят непрерывное световое поле, соответствующее световому полю реальной 3D сцены. Однако, современная техника немыслима без цифровой обработки сигналов, стало быть, любая непрерывная функция с некоторой точностью апроксимируется рядом дискретных значений.

Принцип: разделение объема воспроизведения множеством условных вертикальных плоскостей, проходящих через центр экрана. В каждой части разбитого плоскостями пространства наблюдается свой вид (ракурс) объемной сцены (рис. 9).

Рис.9 Голографический дисплей

Достоинства: самое реалистичное 3D изображение, обладающее всеми оптическими свойствами отображаемого реального объекта;

Недостатки: 1) техническая сложность на пределе современных возможностей аппаратуры; 2) вычислительных мощностей хватает только для статических изображений.

2. Стереоскопический кинематограф

Стереокинематограф нельзя назвать полноценным способом демонстрации объёмных изображений, поскольку он основывается лишь на бинокулярном зрении. Если закрыть один глаз, объёмный эффект пропадает. В то же время, смотря на реальные объекты, закрыв один глаз, человек может без труда определить, объёмный ли перед ним объект, или плоская картинка.

За счёт того, что стереокинематограф основан только на бинокулярном эффекте, часто объекты кажутся плоскими, но размещёнными друг за другом, в разных параллельных плоскостях.

Разглядывая объёмную картинку, человек интуитивно ожидает, что можно будет рассматривать разные её части по своему желанию: сначала сфокусировать взгляд на ближнем объекте, затем на предмете подальше, однако, стереоскопическое кино, картинки для которого формируются тем же способом, что и для обычного плоского кинематографа, навязывает точку фокусировки. Резко изображается то, что хотел выделить режиссёр, а второстепенные на его взгляд детали размываются. И если зритель пожелает рассмотреть второстепенные детали, то у него это никак не получится: они будут оставаться размытыми в любом случае. В обычном, плоском, кино этот эффект привычен и понятен мозгу, но в стереорежиме сильно мешает просмотру.

По этим причинам стереокино не рекомендуется смотреть людям с такими дефектами зрения, как косоглазие.

2.1 Ранние патенты и исследования

Эра стереоскопического кинематографа началась в конце 1890-х годов, когда британский первопроходец кинематографа Уильям Фриз-Грин подал патентную заявку на метод производства стерескопического фильма. В описании процесса указывалось, что изображения с двух плёнок проецируются на экран рядом друг с другом; зритель надевает стереоскоп, который совмещает два изображения в одно целое. Однако из-за того, что метод подразумевал использование слишком громоздкой аппаратуры, использование его в театрах представлялось непрактичным. Фредрик Юджин Ив запатентовал установку для стереосъёмки в 1900 году. Его камера оснащалась двумя объективами, расставленными на расстоянии 1,75 дюйма (~4,44 см). 10 июня 1915 года Эдвин Портер и Уильям Уодделл представили в Нью-Йоркском театре «Астор» серию экспериментальных фильмов, снятых по анаглифическому методу (в красном и зелёном цвете).

2.2 Примеры систем стереоскопической киносъёмки до 1952 года

Считается, что первым стереофильмом, демонстрировавшимся публично в коммерческом порядке, была кинолента «Сила Любви», представленная в Ambassador Hotel Theater в Лос-Анджелесе 27 сентября 1922 года. Камера была разработана продюсером фильма Гарри Фейроллом и кинематографистом Робертом Элдером. Фильм демонстрировался с двойной плёнки в красно-зелёном анаглифе. Таким образом, это был первый случай применения двойной плёнки и первый случай применения анаглифических очков. После демонстрации фильма прокатчикам и прессе в Нью-Йорке фильм пропал из виду и теперь считается утраченным. В начале декабря 1922 года Уильям Ван Дорен Келли, изобретатель цветной системы Prizma, решил воспользоваться растущим интересом к стереокинематографу, возникшему после демонстрации фильма Фейролла, и снял короткометражную ленту с помощью стереокамеры собственной разработки. Позднее Келли заключил сделку с Сэмюэлем Ротафелем о демонстрации первой серии из числа его короткометраж Plasticon — «Movies of the Future» («Фильмы Будущего») в нью-йоркском Rivoli Theater. Келли, один из ранних производителей цветных фильмов, использовал технологию Prizma для печати и анаглифических фильмов. Известно, что в начале 1923 года он безрезультатно искал прокатчиков для своей второй ленты серии Plasticon «Сквозь деревья — Вашингтон, округ Колумбия» (Through the Trees — Washington D.C.). Фильм представлял собой стереоскопическую кинозарисовку города Вашингтон, выполненную Уильямом Креспинелом. Также в декабре 1922 года инженер Лоуренс Хаммонд (изобретатель знаменитого электрооргана) и Уильям Кэссиди представили публике свою систему Teleview. Teleview представлял собой самый ранний пример реализации «затворного» метода: два проектора поочерёдно, на высокой скорости транслировали кадры, предназначенные для левого и правого глаза; встроенные в подлокотники зрительских кресел синхронизированные визоры открывались и закрывались соответствующим образом, так что, эксплуатируя инерционность человеческого зрения, создавалась эффектная стереоскопическая иллюзия. Единственным театром, который установил у себя эту систему, оказался нью-йоркский Selwyn Theater. Для этой системы был снят всего один полнометражный фильм The Man From M.A.R.S. (позднее перевыпущенный под названием Radio-Mania) 27 декабря 1922 года. Стоит заметить, что идея самому Хаммонду не принадлежала, но он смог добиться её жизнеспособной реализации.

В 1923 году Фредерик Юджин Ив и Джэкоб Левенталь начали выпускать стереоскопические короткометражные фильмы, снятые за трёхгодичный период. Первый, называвшийся «Plastigrams», распространялся на территории США компанией Educational Pictures в красно-синем анаглифическом формате. Конец 1920-х и начало 1930-х — время, когда интерес к стереокинематографу практически сошёл на нет, во многом из-за Великой Депрессии. Луи Люмьер снял свой первый стереофильм в Париже в сентябре 1933 года. На следующий год он выпустил римейк своего «Прибытия поезда» 1895 года в анаглифическом формате.

В 1936 году Левенталя и Джона Норлинга привлекли к съёмкам серии «Audioscopiks» студии MGM. Плёнки выпускались фирмой Technicolor в красно-зелёном анаглифическом формате. Первый фильм под названием Audioscopiks, был представлен 11 января 1936 года и номинирован на «Оскар» за технологические новшества. Следующий фильм — The New Audioscopiks был представлен 15 января 1938.

Воодушевлённые успехом двух фильмов серии Audioscopiks, MGM выпустила ещё один анаглифический стереофильм »Убийство в трёх измерениях» (1941). В отличие от предшествующих лент, эта короткометражка снималась с помощью стереокамеры, построенной внутри самой студии. Плёнку в формате красно-синего анаглифа выпускала Technicolor.

Хотя ленты для анаглифических фильмов печатались в цвете, ни один из этих фильмов цветным, строго говоря, не являлся, цвет нужен был только для достижения анаглифического эффекта.

2.3 Появление Polaroid

Во время обучения в Гарвардском университете у Эдвина Лэнда возникла мысль использовать поляризацию света для коммерческих нужд (в частности, для защиты от автомобильных фар и от солнечных лучей). К 1929 году Лэнд в своей лаборатории изобрёл и запатентовал поляризующую (поляроидную) плёнку, которую к 1932 вывел на рынок в качестве коммерческого продукта. Хотя изначально Лэнд разрабатывал фильтр для защиты от блеска автомобильных фар, Лэнд вполне отдавал себе отчёт, что его изобретение может пригодиться и на рынке стереоскопии. Использование Polaroid-фильтров означало, впрочем, необходимость разработки принципиально новых проекторов. Две плёнки, каждая из которых содержала изображения для одного глаза, необходимо было проецировать в строгой синхронизации, что потребовало применение внешнего синхронизирующего мотора. Более того, обычный матовый экран не отражал поляризованный свет, требовалось использовать экран, изготовленный из каких-либо отражающих материалов (или с посеребрённой поверхностью). В 1939 году начинается вторая мировая война, и на протяжении всех 1940-х годов интерес кинопроизводителей к стереокинематографу практически исчезает.

2.4 «Золотой век» (1952—1955)

Считается, что «золотой век» стереокинематографа начался в 1952 году, когда свет увидела первая стереоскопическая цветная кинолента «Bwana Devil», снятая Архом Оболером. Фильм снимался по технологии Natural Vision, разработанной М. Гунцбергом и его соратниками. Изобретатель предлагал свою камеру сразу нескольким студиям, но заинтересовался ею только Оболер. Как и практически все остальные полнометражные стереофильмы эпохи, «Bwana Devil» демонстрировался с помощью двойного проектора, и предполагал использование поляроидных фильтров. Каждый из проекторов вмещал плёнки не более, чем на один час фильма, в связи с чем возникала необходимость в антрактах. В апреле 1953 года Columbia Pictures выпускает стереофильм «Человек в темноте» (Man in the Dark), а Warner Brothers — House of Wax («Восковой Дом»), второй из которых стал первым в истории фильмом, озвученным в стерео. Благодаря «Восковому дому» актёр Винсент Прайс превратился в звезду фильмов ужасов, а заодно — и «королём 3D», поскольку он же снимался в главных ролях и в нескольких других стереоскопических лентах того же времени.

Успех этих двух фильмов помог киностудиям в нелёгкой борьбе с телевидением, отбиравшим у кинотеатров в ту пору всё большую часть аудитории. Практически все крупные студии, так или иначе, оказались причастны к 3D-буму, не исключая The Walt Disney Company, выпустившей в 1953 году короткометражные стереомультфильмы Adventures in Music: Melody и Working for Peanuts. В том же 1953 году, однако, появились первые признаки спада интереса к стереофильмам. Причин к тому было несколько:

1) Обе плёнки необходимо было проецировать одновременно.

2) После ремонта обе плёнки должны были сохранять исходные параметры, иначе происходила рассинхронизация.

3) Сохранение синхронизации требовало подчас усилий сразу двух человек.

4) Когда либо плёнки, либо затворы на визорах рассинхронизировались, смотреть фильм было практически невозможно. Жалобы на зрительное утомление и головную боль были нередки.

5) Посеребрённые экраны требовали, чтобы зрители находились прямо напротив них, с боковых мест ничего не было видно.

Конец 1953-го и начало 1954-го годов, при всём при этом, оказался вполне успешным для стереокинематографа сезоном: свет увидели полтора десятка весьма успешных стереофильмов (в их числе экранизация мюзикла Kiss Me, Kate (Поцелуй меня, Кейт) и фильм Альфреда Хичкока Dial M for Murder («Наберите «У» для Убийства). Как минимум часть из этих фильмов, впрочем, выпускалась также и для широкоэкранных кинотеатров (становившихся главным конкурентом стереокинематографа, как за счёт качества изображения, так и простоты демонстрации (не требовалось двух плёнок, синхронизацию которых необходимо было бы поддерживать). К тому же в рекламных целях некоторые студии именовали широкоэкранные системы «3D», что приводило к изрядной путанице.

Очередной упадок начался в конце весны 1954 года: стереоформат не выдерживал конкуренции с широкоэкранным форматом. И хотя фирма Polaroid выпустила новейшие фильтры, которые распознавали сбои в синхронизации и позволяли их исправлять, прокатчики предпочитали более не связываться со стереокинематографом. Последний стереофильм, относившийся к «Золотому веку», стал Revenge of the Creature («Месть твари», 1955 год), по иронии судьбы, ставший весьма популярным у зрителей и показавший отличные результаты по сборам

2.5 Новая волна (1960—1979), одноплёночный формат

Стереоскопические фильмы в первой половине 1960-х годов появлялись редко; практически все, снятые в эти годы ленты, демонстрировались в анаглифическом формате. В 1961 году, например, студии Beaver-Champion/Warner Bros. выпустили фильм «Маска», большая часть которого была снята в стандартном 2D-формате; стереоскопическими оказались только те сцены, где главный герой надевал проклятую ритуальную маску. Эти сцены были напечатаны на плёнке Technicolor в красно-зелёном анаглифическом формате.

«Вторая волна» стереокинематографа началась, как и в 1950-е годы, с Арха Оболера, снявшего фильм «Пузырь» (Bubble), применив новую технологию Space-Vision 3D. В случае с этой технологией стереоскопические фильмы печатались на одной плёнке стандартного размера (изображения для левого и правого глаза располагались друг над другом), и для их демонстрации нужны были только специализированные линзы для проекторов. У этой системы было множество достоинств по сравнению с прежними решениями, но был и недостаток: изображение оказывалось более тёмным и тусклым. Фильм Оболера критика разругала в пух и прах, однако у зрителей он пользовался изрядной популярностью, а сама технология стала выглядеть довольно привлекательно для кинопроизводителей, особенно для независимых студий, у которых не было средств на дорогостоящие двухплёночные стереосистемы.

В 1970-м году компания Stereovision, основанная режиссёром и изобретателем Алланом Силлифантом и специалистом по оптике Крисом Кондоном, выпустила на рынок новое решение для демонстрации стереофильмов. В отличие от Space-Vision 3D, два дополняющих друг друга изображения располагались не друг над другом, а рядом (всё также в одном кадре, будучи «сплющёнными» по горизонтали). Для демонстрации требовались анаморфические линзы и поляроидные фильтры на визорах (благодаря чем «сплющенные» изображения растягивались). Компании Sherpix и Stereovision выпустили в кинотеатры эротическую комедию «Стюардессы» с бюджетом 100 тысяч долларов. Прокат этой ленты принёс создателям 27 миллионов долларов в одной только Северной Америке (около 114 миллионов долларов в пересчёте на современный курс), даже при том, что фильм шёл менее чем в 800 кинотеатрах. «Стюардессы» оказался самым прибыльным стереофильмом в истории кинематографа, и одним из самых прибыльных фильмов вообще. Впоследствии его перевыпустили в 70-миллиметровым формате, а в 2009 году его планируется перевыпустить в форматах XpanD, RealD Cinema и Dolby 3D.

2.6 Вершина возрождения (1980—1984)

В восьмидесятые годы своё триумфальное шествие по миру начинает IMAX (крупноформатный 70-мм стереоформат с изображениями, размещёнными друг рядом с другом); преимущественно в формате IMAX выпускаются документальные фильмы, первым из которых был «Переходы» («Transitions»), подготовленный для выставки Expo’86 в Ванкувере (Канада). Первой художественной лентой, выпущенной в IMAX 3D, оказались «Крылья Отваги», 45-минутный фильм о писателе и пилоте Антуане де Сент-Экзюпери.

За этим последовала целая череда фильмов, рассчитанных на широкую аудиторию, в их числе «Челюсти 3D», «Пятница, 13-е, часть III» и множество других.

2.7 2003—2009 годы

В сентябре 2003 года компания Sabucat Productions организовала первый фестиваль «Всемирная Стереоэкспозиция» (World 3-D Exposition) в честь полувекового юбилея первой «стереолихорадки». Спустя три года Фонд сохранения стереокинематографа (3-D Film Preservation Fund) провёл второй фестиваль под тем же названием, и на нём демонстрировались старинные стереофильмы, которых никто никогда не видел после их премьеры, а также ряд фильмов, ранее в стереоформате не выпускавшиеся. В 2003 году свет увидел первый полнометражный стереофильм в формате IMAX — «Призраки Бездны» Джеймса Кэмерона. Фильм был снят с помощью системы цифровых камер Reality Camera System, разработанной совместно Кэмероном и оператором Винсом Пейсом. Впоследствии эта же система использовалась для съёмок таких фильмов, как «Дети Шпионов 3D: Конец игры» (2003), «Пришельцы из Глубин IMAX» (2005) и «Приключения Шаркбоя и Лавы в 3D» (2005).

В августе 2004 года рэп-группа Insane Clown Posse выпустила очередной студийный альбом «Hell’s Pit», в одной из двух версий которого содержался DVD-диск с клипом на песню Bowling Balls, снятым в 3D в HD-формате. В ноябре 2004 года мультфильм «Полярный Экспресс» вышел в прокат в 66 кинотеатрах IMAX 3D. Также он был выпущен в 3584 обычных кинотеатрах. Однако четверть общего дохода фильма поступила именно из сети IMAX, и в среднем каждая демонстрация в IMAX приносила в 14 раз больше прибыли, чем демонстрация в обычных кинотеатрах. Это в очередной раз подхлестнуло интерес кинопроизводителей к стереоформату.

В мае 2007 года начался показ фильма «Шрам 3D», — первой полнометражной картины, снятой в США в формате RealD 3D. Фильм лидировал по сборам с проката во многих странах, в том числе России.

В январе 2008 года 3Ality Digital и National Geographic Entertainment выпустили U2 3D, документальный фильм, снятый целиком в цифровом стереоформате на концертах группы U2 (камера и сопутствующее ПО разрабатывалось компанией 3ality Digital).

29 мая 2009 года в прокат вышел стереовариант фильма «Вверх» — первый стереофильм, снятый студией Pixar.

Это лишь некоторые примеры художественных и анимационных фильмов, выпущенных в 3D/стереоформате. На фоне падения продаж билетов в традиционные кинотеатры, прибыли от 3D/стереопроката продолжают расти, в то время, как технологии стереосъёмок и конвертации обычного изображения в стереоскопическое развиваются и становятся всё менее проблемными. Джеймс Кэмерон в конце 2009 выпустил фильм «Аватар в цифровом стереоформате, как для обычных кинотеатров, так и для IMAX, и собирается снять фильм «Боевой Ангел Алита» таким же образом.

Естественно, растёт и интерес к этой области и среди ведущих режиссёров. Ещё в 2005 году Стивен Спилберг заявил, что планирует запатентовать стереокинематографическую систему, которая не потребует от зрителей надевать стереоочки.

2.8 Стереоскопические фильмы в России и СССР

В СССР работы в области стереокино шли с 20-х годов. С середины 30-х годов основные исследования велись во Всесоюзном научно-исследовательском кинофотоинституте (НИКФИ). В 1940 году в Москве, в малом зале кинотеатра «Художественный» состоялся демонстрационный показ фильма «Выходной день в Москве». Для просмотра использовалось поляризационное разделение изображений.

Первым стереокинотеатром стал московский кинотеатр «Москва», премъерный показ в котором открылся в феврале 1941 стереофильмом «Концерт». Смотреть фильмы можно было без очков, благодаря использованию специального экрана со щелевым растром. В 1963 году в связи с распространением широкоформатных фильмов в НИКФИ была разработана система «СТЕРЕО 70«, в 1990 году удостоенная награды «Оскар» в номинации «За техническое достижение». В настоящее время система «СТЕРЕО 70» устарела в связи с прекращением производства широкоформатных фильмов на плёнке требуемого для этой системы формата (70 мм, 5 перфораций на шаг). В России на данный момент уже нет лабораторий, обрабатывающих такие плёнки. За рубежом таких лабораторий остались единицы. Следует отметить, что в НИКФИ в 1981—1985 годах также была доведена до экспериментального образца система голографического кино — с подлинно объёмным многоракурсным изображением. Использование современных технологий стереопоказа в России началось с анимационного кукольного фильма «ЧУЧЕЛО«, снятого в 2007 году совместно НИКФИ и студией «NUKUFILM» по технологии, разработанной А. Мелкумовым и С. Рожковым. Презентацей этого фильма в Ванкувере (Канада) на международной конференции GSCA (Ассоциация производителей фильмов для Гигантского экрана) было зарегистрировано первенство России в создании первого кукольного стереофильма для Гигантского экрана IMAX.

Заключение

Во всем мире технологии, которые позволяют видеть 3D объемные изображения на плоском экране, называются стереоскопическими (stereoscopic) или 3D стереоскопическими технологиями. Однако в России больше принят термин 3D-технологии, который ведет к путанице, так как под 3D технологиями может подразумевается вся компьютерная графика.

Стереокинематограф — демонстрационная система, имитирующая наличие третьего измерения, или вызывающая у зрителя иллюзию глубины. В основе лежит феномене бинокулярного зрения человека. При просмотре каждый глаз зрителя видит только предназначенную для него часть кадра одновременно, в результате чего зрительная зона коры головного мозга воспринимает эти изображения как одно целое, которое выглядит объёмным.

Для производства и демонстрации стереокинофильмов использовалось и используется множество разных методик, популярность которых менялась с годами: анаглифический метод, затворный метод, поляризационный метод, технология интерференционных фильтров, эффект Пульфриха, безочковые (аутостереоскопические) методы.

Также в последнее время становятся все более популярными 3D дисплеи, способные вывести изображение, воспринимаемое человеком как объемное, без очков или других дополнительных устройств. 3D дисплеи подразделяются на 3 вида: аутостереоскопические, волюметрические, голографические.

Создание качественного 3D стереоизображения требует специального высокотехнологичного оборудования (3D очков, компьютера, 3D монитора или проектора, драйверов, 3D фильмов или игр). Еще несколько лет назад 3D оборудование было доступно только крупным организациям и стоило сотни тысяч долларов. Однако за последние годы производительность и характеристики техники растут так быстро, что теперь рядовой пользователь техники может поставить себе на стол последние достижения и новинки 3D технологий.

Библиографический список

1) Валюс Н.А. Стереоскопия. М.Издательство академии наук СССР, 1962.

2) Стереокинематограф – Википедия: [электронный ресурс] – Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%BE%D0%BA%D0%B8%D0%BD%D0%B5%D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%BE%D0%B3%D1%80%D0%B0%D1%84

3) IMAX – Википедия: [электронный ресурс] – Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/IMAX

4) Dolby 3D – Википедия: [электронный ресурс] – Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/Dolby_3D

5) RealD Cinema– Википедия: [электронный ресурс] – Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/RealD_Cinema

6) Технологии 3D– 3D Лига: [электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.3dliga.ru/3d-aboutus-technology.html

7) 3D мониторы– 3D мониторы: [электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.3dmonitors.ru/index.php?option=com_content&task=view&id=32&Itemid=1

8) Голографический дисплей – Анаглиф: [электронный ресурс] – Режим доступа: http://anaglif.ucoz.ru/news/innovision_pokazala_trekhmernyj_golograficheskij_displej_vesom_95_kg/2010-06-23-93

9) 3D в современном мире – Технологии мультимедиа : [электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.infox.ru/hi-tech/multimedia/2010/10/14/3D.phtml

10) Мир 3D– Компания Ve-group: [электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.ve-group.ru/products163.html