Budeme velmocí 3D filmů? - technologie trojrozměrného obrazu

Že od pradávna lidi fascinovaly příběhy, zkazky a legendy. Nejprve se předávaly
ústně u ohňů, při dlouhých večerních sezeních a podobně. S objevem písma se

šířily opisy pergamenů či knih, a když se konečně objevil celuloidový pás,

nastoupila éra filmu. „Pohyblivé obrázky“ se staly běžnou součástí našich

životů a život bez televizoru si v dnešní době někteří z nás už ani nedokáží

představit. Ostatně o tom svědčí i všudypřítomné televizní obrazovky, a to

nejen v domácnostech, ale i v barech, restauracích a obdobně.



Možná se na první pohled zdá, že televizor zprostředkovává divákovi téměř

všechny vjemy, které jsou jen možné. Při hlubším zamyšlení však dojdete k

závěru, že obrazu na báječně ploché obrazovce přeci jen něco chybí. A skutečně

ano: placatý 2D obraz, i přes barvu a pohyb, postrádá třetí rozměr hloubku.



Nejdříve se objevily, relativně před dlouhou dobou, prostorové fotografie, což

vlastně byly dvě obyčejné fotografie umístěné vedle sebe, které divák sledoval

skrz kukátka, tak aby každé oko sledovalo jen jednu z nich. Pro snímky platila

pravidla, že musely být pořízeny ze dvou mírně rozdílných pohledů, jež

suplovaly rozteč lidských očí. Celkově mozek vnímal obraz jako prostorový a

divák byl schopen i určit, které objekty se nalézají skutečně blíž a které dál.



První pokusy o prezentaci prostorového (tzv. stereoskopického) pohyblivého

obrazu jsou spojeny se vznikem filmu jako takového. V historických dobách byly

pro tento účel používány primitivní techniky, založené na kódování obrazu pro

levé a pravé oko do dvou barev (tzv. anaglyph). 3D stereoskopické kino,

založené na projekci pomocí polarizovaného světla, prožilo dobu slávy v

padesátých letech. Natáčením stereoskopických filmů ze zabýval dokonce i sám

Alfred Hitchckok. Technické problémy byly ale natolik veliké, že tento způsob

projekce brzo téměř vymizel.



V domácím prostředí nebyla situace také příliš růžová, pokusy o použití

standardní TV techniky pro tento účel narazily na jeden zásadní problém.

Obnovovací frekvence televizoru je podle vysílací normy buď 50 (PAL), nebo 60

(NTSC) Hz, což je pro účely stereoskopického zobrazování dosti málo.

Trojrozměrné zobrazení totiž potřebuje zobrazovat pro každé oko oddělený

snímek, z čehož plyne poloviční frekvence na každé oko. K uspokojivému

generování stabilního (neblikavého) obrazu na TV obrazovce by bylo potřeba

frekvence cca 100 až 120 Hz, tedy dvojnásobné, než jsou nominální hodnoty norem

PAL nebo NTSC. Pro dosažení kvalitního výsledku za přijatelnou cenu je nutné

zkombinovat několik pokročilých technologií, které se plně rozšířily teprve v

poslední době.



První oblastí, v níž došlo k pokroku, jsou systémy použité pro natáčení na

videopásky. Elektronicky synchronizovat práci dvou digitálních videokamer je

totiž mnohem jednoduší, než používat drahé speciální filmové kamery se dvěma

objektivy. Existuje i speciální nástavec na jednu digitální videokameru, který

umožňuje záznam ze dvou pohledů na standardní videopásek. Požadovaného efektu

je v tomto případě dosaženo pomocí zrcadel a LCD filtru. Dalším zdrojem dat pro

třírozměrné filmy jsou 3D počítačové animace. K dispozici jsou dostupné

komponenty 3D animačních programů jako 3D Studio Max nebo Maya, které nahradí

jednu virtuální kameru dvěma a postarají se o uložení dvou animací z různého

pevně nastaveného pohledu, tak jako by je viděl člověk pomocí dvou očí.



Jako ukládací médium pro stereo-videosignál je již dnes a pro budoucnost

použitelný i standardní formát DVD. Jedno z normalizovaných natavení Mpeg2

komprese (režim separátní komprese půlsnímků) umožňuje oddělený záznam

videosignálu pro pravé a levé oko. Z hlediska dalšího vývoje je možné využít k

ukládání dvou různých obrazů některých méně standardních nastavení Mpeg2, a tak

pro komprimaci využít podobnosti obou obrazových signálů. Pro ukládaní

stereoskopického signálu v plném rozlišní pro každé oko by ale bylo nutné

používat formát HDTV nebo vytvořit nový standard, protože jinak je pro každé

oko obraz složen pouze z poloviny horizontálních řádků než u plného DVD snímku,

složeného ze dvou běžných půlsnímků.



Pro zobrazení lze s velkým úspěchem využít vlastností posledních verzí karet

typu GeForce a Quadro (jimiž jsou podporovány funkce pro stereoskopický HW page

flipping v režimu DirectDraw nebo OpenGl) v kombinaci s tzv. LCD 3D

(přepínacími) brýlemi. Tímto způsobem je možné doručit oběma lidským očím

rozdílný obraz v plné barvě a vysoké kvalitě, aniž by obraz blikal. Technika

vyžívá velice rychlého střídání dvou obrazů na monitoru. LCD brýle střídavě

zakrývají pohled pravého a levého oka na základě synchronizace s činností

monitoru (je použit speciální infračervený vysílač, připojený na grafickou

kartu). Na stejném principu je možné uskutečnit i stereoskopickou projekci s

pomocí dostatečně rychlého CRT projektoru.



Další novou zobrazovací technikou jsou speciální autostereoskopické monitory.

Tyto promítají pomocí svého optického systému do různých směrů dva odlišné

obrazy. Na základě sledování polohy očí pozorovatele (analýzou signálu z

videokamery nebo jiného pozičního detektoru) je pak opět možné dosáhnout toho,

aby každé oko dostávalo správný signál.



Využití těchto techniky pro třírozměrné prezentace filmů dosud ještě navíc

bránila absence specializovaného přehrávacího softwaru a dostatek

stereoskopických filmů ve vhodném formátu. Většina stereoskopických aplikací

byly doposud buďto profesionální programy (CAD aplikace, programy pro

modelování molekul, atd.), nebo počítačové hry. Tato situace by se ale mohla

brzo změnit.



Na trhu se objevily již první DVD, založené na konverzi 3D filmů pro kina IMAX,

které obsahují jednu stopu ve stereoskopickém formátu. Konverzí a distribucí

těchto filmů se zabývá např. firma Slingshot. Tato DVD jsou primárně určena pro

přehrávaní na televizních přijímačích, a dosud nebylo možné je přehrát na PC a

využít pro lepší stereoskopické zobrazení s vyšší obnovovací frekvencí, kterou

PC monitor oproti běžné televizi nabízí. Přímě přehrávání tohoto typu DVD na PC

včetně dalších formátů stereoskopického videa by měla umožnit technika založená

na modifikovaném Video Rendereru, který je součástí technologie Microsoft

DirectShow. Bez zajímavosti jistě není, že v České republice se výzkumem této

techniky a daších metod prostorového zobrazení, na velmi vysoké úrovni, zabývá

např. dr. Michal Hušák. Zájem o licenci na jím vyvinutý software projevila

např. i americká firma LightspeedDesign v rámci přípravy 3D projekční

technologie DepthQ. Česká republika se tak možná stane technologickou velmocí v

systému stereoskopického zobrazení filmů na počítačích. Jen čas ukáže, zda se

na našem trhu objeví dostatečně silný partner, který by dokázal marketingově

zužitkovat jedinečnou 3D technologii dr. Hušáka, anebo se tak jako v případě

mnoha českých objevů a vynálezů „napakuje“ zahraničí. V každém případě je

namístě říci, že využití 3D technologií má velmi široké uplatnění, jen na

lidské fantazii záleží, kde všude se může trojrozměrný obraz objevit a nemusí

to být jen vědecký výzkum či zábavní průmysl. Pro zvídavější zájemce o 3D

technologii můžeme závěrem ještě doporučit návštěvu internetových stránek

http://mysak.umbr.cas.cz/~hu­sakm/Public/GLSRenderer/GLSRen­derer.html.2