Трёхмерная картинка в Nintendo 3DS: как это работает

Технологий отображения стерео­изображения придумано великое множество - для некоторых даже не нужны очки. В чём их различия, и какая из них перспективнее?

В России начались официальные продажи приставки Nintendo 3DS, которую можно считать настоящим авангардом модных нынче технологий стереоизображения. Трёхмерное изображение сразу вызывает ассоциации с научно-фантастическими фильмами про будущее. Но что общего у стереоскопического экрана новой игровой приставки и голограммами?

Экран в новой 3DS способен показывать трёхмерное изображение благодаря использованию эффекта параллакс-барьера. Это автостереоскопический дисплей, не требующий дополнительного оборудования для построения объёмного зрительного образа - то есть смотреть на него можно безо всяких очков. По сути, в экран приставки с разрешением 800x240 интегрирован ещё один экран с сеткой из непрозрачных полос, которые затеняют свет лампы ряда пикселей в зависимости от угла обзора.

При помощи регулятора глубины картинки можно изменять непрозрачность этого слоя, варьируя таким образом изображение от трёхмерного до обычного плоского. Преимущество этого метода очевидно: отсутствие необходимости в специальных очках. Недостатков же гораздо больше: во-первых, количество пикселей по горизонтали для каждого глаза снижается вдвое - до 400. Кроме того, в зависимости от удалённости приставки от глаз она требует подстройки резкости. К счастью, как уже успели убедиться первые пользователи Nintendo 3DS, это не требует значительных усилий от пользователя. Комфортное расстояние для просмотра составляет 30 см - много это или мало, сказать сложно. Кроме того, держать приставку следует горизонтально по отношению к уровню глаз, иначе изображение будет двоиться. Учитывая наличие в устройстве гироскопа, можно предположить, что при использовании его в играх сохранять горизонтальное положение будет не так просто. Нельзя не принять во внимание и ещё один факт: игровая приставка востребована детьми, и часто - младшего школьного возраста. Если для подросшего ребёнка не составит труда объяснить товарищу, почему он не может посмотреть на игру, просто сидя рядом, то у малышей 3D-технологии в играх могут вызвать ненужные сложности.

На самом деле у Nintendo было не так уж много вариантов в выборе технологий для отображения 3D-картинки. Большинство других способов реализации стереоизображения связано с использованием очков, от которых проблем ещё больше. Например, анаглифические очки - в них используются светофильтры (как правило, для левого глаза - красный, для правого - голубой или синий). На жидкокристаллическом экране вовсе не сложно отобразить стереокартинку с красными и синими областями для пары глаз. Каждый глаз воспринимает изображение, окрашенное в противоположный цвет, и зритель ощущает стереоэффект. Недостатком такого метода является неполная цветопередача и сложности с привыканием глаз к подобной цветовой гамме. Такая технология никак не могла использоваться при создании "игровой приставки XXI века".

Примерно то же самое можно с уверенностью сказать и про способ получения стереоэффекта, требующий поляризационных очков. Снижение яркости картинки при их использовании достигает 50 процентов. Получивший распространение в кинотеатрах, этот способ совершенно неприемлем для портативной игровой приставки.

Ещё один метод получения стереоэффекта - затворные очки. На экране демонстрируется попеременно картинка для правого и левого глаза, а поочерёдное затемнение соответствующих стёкол очков создаёт иллюзию трёхмерности. Сам принцип был впервые предложен ещё в ХIX веке, и хотя с тех пор механические затворы сменились жидкокристаллическими, этот метод стал ещё менее практичным по сравнению с другими. Потеря яркости достигает 80 процентов, требуются специальные очки с затворами, большой вес дополнительных аксессуаров и повышенная усталость для глаз - вряд ли это то, что оценят заядлые игроки.

Альтернативной технологией достижения стереоэффекта, не требующей специальных приспособлений, являются лентикулярные экраны.

Двояковыпуклые линзы направляют свет в определённом направлении; таким образом, каждый глаз может видеть своё изображение на оптимальной дистанции. Для дисплеев с большой диагональю использование этой технологии позволяет видеть стереоизображение одновременно девяти зрителям.

Лентикулярная технология сама по себе известна давно - достаточно вспомнить давние "переливные" календарики, популярные в семидесятые годы. С переходом на жидкокристаллические экраны эта технология переживает новый виток развития. Решения на основе лентикулярных дисплеев, возможно, будут чаще встречаться в будущем. Компания Toshiba недавно анонсировала на CES 2011 прототип нетбука с подобным экраном. Ноутбук также оснащён шестиосным акселерометром для контроля наклонов и перемещения.

Существуют и более новые решения в сфере автостереоскопии. Канадская компания Zecotec предлагает технологию, которая решает проблемы лентикулярных систем - потерю разрешения и невозможность отображать правильную картинку для большого числа зрителей. Суть метода - в разделении изображения между зрителями не при помощи барьеров или линз, а во времени.

На подобном 3D-экране система микролинз динамически перестраивает различные копии стереоизображения в различных позициях перед дисплеем (от 40 до 100 раз в секунду). Каждый зритель таким образом получает полную копию изображения, а при смене позиции перед экраном он попадает в "зону трансляции" другой копии. Недостатком такой системы является необходимость поддержки крайне высокой частоты трансляции - более 2000 Гц, то есть речи о портативных экранах пока что не идёт, хотя компания и допускает переход на ЖК-экраны при условии роста поддерживаемых частот обновления.

Что касается перспектив скорого появления голографических экранов и, тем более, - их портативных модификаций, то об этом говорить пока рано. Несмотря на некоторые успехи в этой области, мощностей игровой приставки просто не хватит для просчёта всего голографического изображения, не говоря уже о сложностях реализации вывода подобного изображения. Тяжело представить себе проектор (даже если это будет пикопроектор) проецирующий голографическое изображение куда-либо, да ещё и в приемлемом для игровых задач качестве.

Используя технологию параллакс-барьера для создания стереоэффекта в своей новой приставке, компания Nintendo сумела создать большой ажиотаж вокруг новой 3DS. Можно ли сказать, что эта приставка станет предвестницей появления 3D-телевидения и 3D-эры в игровой сфере? Однозначного ответа нет. Никаких принципиально новых решений в создании консоли не применено, однако особенности реализации японцы умело превратили в преимущества. Невысокого разрешение экрана (с учётом вдвое уменьшенного разрешения - 400х240) всё равно более чем хватает для вывода картинки игр от предыдущей Nintendo DS - её экран имел разрешение 256х192 пикселей. Более того, игры от предыдущей версии консоли запускаются в оригинальном разрешении, оставляя незадействованной часть экрана. Увы, просмотр 3D-контента - фотографий, сделанных при помощи стереокамер приставки или 3D-клипов и кинофильмов, при таком невысоком разрешении вряд ли сможет долго восхищать зрителя только эффектом трёхмерности, ведь современный потребитель "избалован" видео высокой чёткости и дисплеями высокого разрешения.