تصاوير سه بعدي( 3D) در حال تبديل شدن به جريان اصلي چند رسانه اي در بازي ها، فيلم ها، ديسک هاي Blu-ray و حتي محتواي سرويس هاي ماهواره اي/کابلي هستند. ما در اينجا به بررسي چگونگي کارکرد آن مي پردازيم.

اين روزها شما بدون استفاده از يک نمايش گر سه بعدي(3D) تقريباً نمي توانيد از چيزي لذت ببريد يا کاري انجام دهيد. تصويربرداري سه بعدي در حقيقت در قرن نوزدهم اختراع شد و از دهه 1920 ميلادي در فيلم ها مورد استفاده قرار گرفت اما فيلم حماسي و علمي/ تخيلي جيمز کامرون، AVATAR اين تکنولوژي را به شکلي جديد مطرح کرد و باعث شد تا تصاوير3D، به جريان اصلي اين حوزه تبديل شوند.
حالا که 3D کم تر اسرارآميز شده است، توليدکنندگان تلويزيون نيز در حال گنجاندن اين تکنولوژي در محصولات خود هستند. پاناسونيک، سامسونگ و سوني توليد تلويزيون هاي 3D جديد خود را در ژانويه امسال اعلام کردند. و فيلم Avatar نيز مي تواند بهترين اتفاقي باشد که براي Nvidia و Zalman در زمينه کوشش هاي آنان براي فروش کارت هاي ويدئويي 3D به افراد علاقه مند به بازي هاي کامپيوتري به وقوع مي پيوندد. شرکت DisplaySearch که در زمينه تحقيق در بازار فعاليت مي کند اعلام نموده که فروش ساليانه مانيتورهاي 3D از 40000 يونيت در سال 2009 به 10 ميليون در سال 2018 افزايش پيدا خواهد کرد.
بنابراين با در نظر گرفتن اين که حداقل تعدادي از علاقه مندان در فاصله زماني ياد شده يک نمايش گر 3D تهيه خواهند کرد آگاهي از چگونگي کارکرد آن ها ارزش دانستن را دارد. در جهاني که هر لحظه در حال ارتقاء و پيشرفت است دانش و آگاهي به معناي قدرت است.

تکنولوژي هاي رقيب ممکن است از روش هاي مختلفي براي انجام يک کار استفاده کنند اما تمام ويدئوهاي 3D به تصويربرداري استريوسکوپيک مبتني هستند: توهمي از عمق با استفاده از ارائه يک تصوير اندکي متفاوت به هريک از چشم ها، ايجاد مي شود. اين تصاوير، مشابه هستند اما از منظر يا پرسپکتيوي متفاوت، به چشم ها مي رسند. مغز شما سپس اين دو تصوير را در يک مدل نقطه اي، سينک مي کند. رايج ترين کاربردهاي 3D به بيننده اي که يک چشم بند فعال( مثلاً عينک هاي کريستال مايع) يا غير فعال ( مثلاً عينک هاي 3D که به روش خطي يا دايره اي پلاريزه شده اند ) را به چشم مي زند، مبتني است.

? عينک هاي liquid-crystal shutter
 

عينک هاي liquid-crystal shutter، تکنولوژي Nvidia براي محصول GeForce 3D خود استفاده مي کند با يک نمايش گر يا پروژکتور ارتباط برقرار مي کند( ما براي توضيح مثال خود از يک مانيتور LCD استفاده مي کنيم زيرا اين نوع مانيتورها رايج ترين راه حل براي کاربران PC محسوب مي شوند). لنزهاي اين نوع عينک ها در بردارنده کريستال مايع و يک فيلتر پلاريزه کننده هستند که در فقدان ولتاژ، شفاف مي باشند، اما وقتي ولتاژ به آن ها مي رسد، تيره مي شوند. ضمناً مانيتور، به سرعت بين نمايش يک تصوير، از يک پرسپکتيو به پرسپکتيو ديگر در حرکت است. عينک هاي shutter و نمايش گر با هم سينک مي شوند و بنابراين لنز سمت چپ زماني که نمايش گر در حال نشان دادن تصوير مورد نظر براي چشم راست است، تيره مي شود و لنز راست وقتي در حال نمايش تصوير براي چشم چپ است، تيره مي گردد. Nvidia از يک اتصال مادون قرمز بي سيم براي سينک عينک هاي خود با نمايش گر، بهره مي برد اما بلوتوث، فرکانس راديويي( RF) يا هر نوع اتصال باسيم ديگر نيز مي تواند اين کار را انجام دهد.
از آنجائيکه نرخ Refresh نمايش گر به شکل مؤثري، به نصف تقليل داده مي شود، چشم بيننده پرش هاي زيادي را خواهد ديد مگر اين که مانيتور از نرخ Refresh بسيار بالايي استفاده کند. تکنولوژي Nvidia نياز به مانيتوري با نرخ Refresh معادل 120Hz دارد تا بتواند يک نرخ Refresh کارآمد 60Hz را تحويل دهد. عينک هاي shutter نيز يک تصوير تيره تر از چيزي که شما بدون استفاده از آن ها خواهيد ديد تحويل مي دهند. اين بدان خاطر است که آن ها نيمي از نوري را که به چشم شما مي رسد بلوکه مي کنند و فيلترهاي پلاريزه کننده آن ها حتي وقتي به نور اجازه عبور مي دهند، کمي تيره هستند.

? عينک هاي 3D پلاريزه شده
 

عينک هاي سه بعدي پلاريزه شده بسيار ارزان تر از عينک هاي shutter هستند زيرا آن ها توهم يک تصوير سه بعدي را بدون الکترون هاي فعال ايجاد مي کنند. در اين شماي Passive، فيلترهاي پلاريزه کننده موجود در هريک از لنزها نوري را که به هر چشم مي رسد محدود مي کنند. اين عينک ها با يک مانيتور يا پروژکتور که از دو فيلتر پلاريزه کننده براي نمايش دو پرسپکتيو مختلف از يک شي يا صحنه مشابه که بر روي ديگري سوپرايمپوز شده است جفت مي شوند.
نور حاصل از منابع طبيعي يا حتي نور لامپ هاي حبابي عادي به شکل Random پلاريزه مي شوند يعني امواج نوري آن ها در مسيرهاي مختلفي « اسپري» مي شوند. وقتي يکي از اين امواج نوري از يک فيلتر پلاريزه کننده، مثلاً عينک آفتابي پلاريزه شما عبور مي کند، تنها آن امواجي که با مسير فيلتر موازي هستند از سمت ديگر خارج مي شوند.
در يک جفت عينک آفتابي که براي پلاريزاسيون 3D طراحي شده است دو لنز مجزا با فيلترهاي پلاريزه کننده متفاوت انباشته شده اند. اين روش، ما را مطمئن مي کند که بيننده از يک چشم، مجموعه اي از امواج نور و از چشم ديگر، مجموعه ديگري از امواج نور را خواهيد ديد. عينک هايي که به شکل خطي پلاريزه شده اند از يک فيلتر پلاريزه کننده افقي براي يک چشم و از يک فيلتر پلاريزه کننده عمودي براي چشم ديگر استفاده مي کنند. نقطه ضعف پلاريزاسيون خطي اين است که اگر بيننده چشم يا سر خود را به بالا و پائين حرکت دهد تصاوير حاصل از کانال هاي چپ و راست مي توانند درون هم نفوذ کنند. وقتي از تکنولوژي پلاريزاسيون دايره اي استفاده مي شود يک فيلتر هم جهت با حرکت هاي عقربه هاي ساعت براي چشم ديگر مورد استفاده قرار مي گيرد. با به کارگيري اين تکنولوژي، بيننده مي تواند بدون از بين رفتن جداسازي تصوير چپ و راست، سر خود را به بالا و پايين حرکت دهد اما اين کار کماکان منجر به عدم تراز عمودي خواهد شد. Zalman از پلاريزاسيون دايره اي در مانيتور سه بعدي Trimon خود استفاده مي کند.

? Stereovision در بازي ها و فيلم ها
 

Stereovision مي تواند کاري کند تا ظاهر بازي ها بسيار جالب شود اما به دليل اين که کارت ويدئويي بايد براي ايجاد افکت، دو برابر تصاوير بيش تري را رندر کند شما به تغيير عمده اي در نرخ فريم مي رسيد. به عنوان مثال وقتي ما بازي Batman: Arkham Asylum را با يک GeForce GTX 285 در رزولوشن 1680× 1050 و با stereovision غير فعال benchmark کرديم به نرخ فريم متوسط 55fps دست پيدا کرديم. وقتي stereovision را فعال کرديم، نرخ فريم به 36fps رسيد.
سالن هاي سينما نوعاً از عينک هايي که به روش غير فعال( PASSIVE) پلاريزه شده اند، استفاده مي کنند زيرا ساخت آن ها ارزان تر تمام مي شود. به عنوان مثال، سيستم 4K سوني يک فيلتر را که به روش دايره اي پلاريزه شده است در جلوي يک جفت لنز پروجکشن قرار مي دهد. يکي از لنزها، تصوير مربوط به چشم راست و لنز ديگر تصوير مربوط به چشم چپ را مي تاباند. اين دو تصوير سپس بر روي پرده سوپرايمپوز مي شوند و عينک ها، نوري را که از پرده بازتاب يافته است فيلتر مي کنند به شکلي که چشم راست مخاطبان فقط تصوير چشم راست و چشم چپ آن ها فقط تصوير چشم چپ را مي بيند.
پس از صرف زمان زيادي براي مقايسه بازي هايي که از 3D استفاده مي کنند بر روي مانيتوري با نرخ Refresh بالا و مانيتورهاي LCD shutter کمپاني Nvidia با مانيتور Trimon کمپاني Zelman که از اجزاي پلاريزه کننده passive استفاده مي کنند ما متوجه ارجحيت راه حل Nvidia شديم. هرچند کيفيت حاصله در بازي ها به شدت به مقدار کوشش توسعه دهندگان بر سرمايه گذاري در به کارگيري اين تکنولوژي بستگي دارد.
همانند تماشاي فيلم ها در منزل، صحبت در مورد برنده رقابت در زمينه اين تکنولوژي پيشرفته، هنوز بسيار زود است. The Blu-ray Association مشخصات خود براي ويدئوي Blu-rayي را که قادر به استفاده از اين تکنولوژي است در دسامبر گذشته منتشر کرد و تا زمان نگارش اين مطلب هنوز هيچ کدام از تلويزيون هايي که قادر به استفاده از تکنولوژي 3D هستند و در CES در معرض ديد عموم قرار گرفتند از اين تکنولوژي پشتيباني نمي کردند.
منبع: بزرگراه رايانه، شماره 129