תלת מימד – מורה נבוכים

 ההכרזות האחרונות של סמסונג, פיליפס, LG, טושיבה ופנסוניק גורמת לבידול לא קטן בין המסכים.מה ההבדלים בין הטכנולוגיות השונות למסכים דקים, ...

7:00
  /  
04.10.2011
  
מאת: עפר לאור

הקדמה

רבים שואלים אותי מה עדיף – פסיבי, אקטיבי, תאורה אחורית LED או LCD, פלזמה ומה ההבדלים בין כל השיטות של המסכים החדשים. הדורות האחרונים שהוצגו במהלך תערוכת HT SHOW 2011 של מסכי תלת מימד בהחלט עלולים לבלבל את הצופה הממוצע.

תלת מימד אקטיבי מול פסיבי

חברת LG מובילה מהלך חדש להפטר ממשקפי תלת מימד אקטיביים, וחברות כגון פיליפס גם הם מתחילות במהלך למעבר למסכים פסיביים.

 

נתחיל בהסבר קצר מה זה משקף אקטיבי. משקף כזה מכבה ומדליק בכל פעם עין אחרת באופן שמסונכרן עם המסך שלפניכם. כך עין ימין תקבל תמונה אחת ועין שמאל תקבל תמונה שניה. בשביל לבצע זאת, על המשקף להבהב באופן מהיר מאוד ומסונכרן עם המסך.

החסרונות של הבהוב כזה הם רבים – תחילה המסך צריך להיות מהיר הרבה יותר בכדי להספיק לא רק לספק לנו 120 תמונות בשניה, אלא פי כמה וכמה מזה בכדי לאפשר לכל עין לקבל מספיק תמונות בכדי שנרגיש שההיבהוב נעלם. בני אדם מפסיקים לחוש הבהוב בין 70-100 פעמים בשניה. עם זאת, גם בתדרים הללו זה מעמיס על העיניים ואתם עלולים להיזכר בעומס שהיה לכם כאשר עבדתם עם מוניטור CRT במחשב לפני כמה שנים. העומס הזה נובע מההבהוב לאורך זמן. לכן, גם היום מתלוננים משתמשים רבים על כך שהמשקפיים מציקים להם בגלל הבהוב.

למשקף פסיבי אין הבהוב, אבל זה לא היתרון היחיד שלו, הוא אינו כולל אלקטרוניקה או מקור מתח כלשהו. כל מה שיש במשקף פסיבי הוא שני פילטרים – כך שכל עין בכל זמן נתון תמיד מקבל את התמונה שהיא צריכה לקבל. היתרון הבולט ביותר בטכנולוגיה היא העלות – משקף כזה זול במיוחד לייצר ובכלל כל היתרון הוא בעלות כוללת נמוכה למדי. עוד יתרון הוא חסינות לזוית הצפיה של המשתמש ולזוית הטיית הראש שלו. עם זאת, לא הכל מושלם. ההתאמה למסך בעייתית, שכן האפשרויות הן להחליף במהירות בין שני סוגי הפילטרים (מכיוון שמדובר בפילטרים רדיאליים אין אפשרות לעשות את זה כיום באופן חשמלי) או פשוט להרכיב את זה באופן סטטי על המסך. מה שבסופו של דבר עושות החברות שמשתמשות בתלת מימד פסיבי, זה שפסים אופקיים זוגיים מיועדים לעין אחת ופסים אי זוגיים לעין השני.

החיסרון בכך הוא בהורדת הרזולוציה האפקטיבית לכל עין לחצי רזולוציה (חצי FULL HD). אם נצפה כך גם בתוכן שהרזולוציה שלו היתה SBS HALF (כלומר, תמונת FULL HD שמשודרת כך שחציה הימני מיועד לעין ימין, וחציה השמאלי לעין שמאל), ירדה לנו הרזולוציה בעוד חצי – כך שאנחנו כרגע ברבע FULL HD לכל עין.

פיתרון אפקטיבי יותר (אך סבוך יותר טכנולוגית) היה דווקא לעשות את הפסים האנכיים ובכך לפחות לא להוריד שוב בחצי את הרזולוציה במצב של HALF SBS.

כאשר שאלו אותי מה העתיד אמרתי בבטחה שתלת מימד פסיבי יהיה הבשורה של שנת 2012. יצרנים רבים מאוד יעברו לשיטה זו בגלל העלות הנמוכה שלה. עם זאת, אני מהמר ש-LG שמובילה את הטרנד הזה, תלך על שינוי דרמטי בשיטה שלה – היא תייצר מסכים עם רזולוציה כפולה (פעמיים FULL HD או מחצית 4K) אשר מהווה את הפיתרון האידאלי לאובדן הרזולוציה של המסכים בשיטה הזו.

בינתיים, מסכים מהסוג הפסיבי יהיו אידאליים למי שאינו מתכנן צפיות ממושכות בתלת מימד או שהמרחק ממנו למסך הוא יחסית גדול (ואז ההפסד ברזולוציה לא משפיע עליו), או עבור תצורות בהן יש מספר יחסית גדול של צופים בתלת מימד, שם העלות של משקפיים אקטיביות תהיה גבוהה מידי ולכן הפתרון הפסיבי.

משקף IR מול משקף RF

השינוי הבא הומצא על ידי חברת Monster שיצאה לראשונה עם משקף תלת מימד אקטיבי בחיבור RF. במקור הוא יועד להחליף את המשקפיים המקוריים של היצרנים השונים ולפתור בעיה קשה בחנויות. הצב שני סוגי מסכים זהים או שונים שמשדרים שידורי IR (עוד על כך בהמשך) וכל אחד יפריע לשני, כך שעל אף אחד מהם לא ניתן יהיה לצפות בתלת מימד כמו שצריך. על ידי משקף מיוחד שמיועד רק למסך ספציפי, נפתרת הבעיה.


משקפי BT עם מסך של סמסונג

משקפי IR, שהם הפופולריים ביותר כעת, עובדים על ידי כך שהם כוללים מקלט אינפרה אדום בחלקם הקדמי. המסך עצמו כולל משדרי אינפרה אדום (לרוב בין 1-6 משדרים שונים) אשר תפקידם הוא לתת אות, הדומה לתשדורת של שלט רחוק. המסך כך מסביר למשקפיים מתי לסגור את עין ימין ומתי את עין שמאל.

כאשר יש מספר משדרים כאלה, בין אם הם של אותו יצרן מסכים או אפילו שונה, התדרים דומים מאוד והמשדרים מפריעים זה לזה, כך שהמשקף אינו מסוגל לזהות מתי לסגור כל עין ולכן מתבלבל. 

אוזניות Bluetooth קטנות מוכיחות שאפשר לייצר משקף מבוסס BT בקלות יחסית וזה מה שסמסונג אכן עשתה במודלים האחרונים של המסכים שלה. משקפיים אולטרה קלים בעצם מחליפים את התשדורת של האינפרה אדום בטכנולוגיית RF של Bluetooth. ניתן כך לסנכרן אין ספור מסכים לאין ספור משקפיים מבלי שאחד יפריע או יטריד את האחר. ניתן גם לחבר לאותו מסך מספר אין סופי של משקפיים.

ואכן, ככל הנראה זה פיתרון טוב בהרבה מה-IR. העלות שלו מעט יותר גבוהה יותר, אך בסופו של התהליך, זה הכרחי בשביל להפוך את התלת מימד לקלות יותר ואמינות יותר. בתחום המקרנים, בהם מסתמכים על החזר האור האינפרה-אדום ממסך ההקרנה, ככל הנראה זה סופר קריטי.

תאורת רקע – Edge מול Full LED

כידוע, יש שני סוגי מסכי LED LCD. מסכי Edge כוללים את תאורת ה-LED במסגרת, לרוב בשתי פינות (לעיתים למעלה ולמטה ובחלק מהמקרים, בצדדים). תאורת Full LED טובה בהרבה, אך גם יקרה ומעבה את המסך והיא נמצאת מאחוריו.

בתלת מימד המשמעות המיידית היא שהמסך עצמו צריך להבהב במהירות ולעבור בין שני המצבים. היתרון במסך שעושה זאת כראוי הוא שניתן להפחית את אפקט ההבהוב וגם להפחית או אפילו למנוע את זליגת האור מתמונה שמיועדת לעין ימין, גם לעין שמאל (התופעה נקראית "רוחות רפאים", "תמונה כפולה" או במינוח הרשמי שלה "Crosstalk"). 

 

מעבר לעובדה של-Full LED יש יחס ניגודיות טוב יותר ולכן זה יעיל יותר עבור תלת מימד, אין ממש הבדלים מבחינה משמעותית בין שתי סוגי התאורה. ל-Full LED יהיה לרוב פחות זליגת אור ונקבל תמונה טובה יותר (זה בהכללה, כמובן שצריך לבחון זאת במבחן התוצאה ביחס למודל ספציפי), אבל אין יתרון בולט לטכנולוגיה אחת על פני השניה בכל הנוגע לתלת מימד.

פלזמה מול LCD בתלת מימד

בעוד ש-LCD בסופו של תהליך ככל הנראה ימשך יותר ויותר לכיוון של משקף פסיבי, ככל הנראה פלזמה יותר מתאימה למשקף אקטיבי. הסיבה לכך היא היכולת של משקף כזה להבהב בקצב מהיר כמו של המסך. מסך פלזמה מהבהב באופן טבעי בין 600-800 הרץ כיום. קצב הבהוב זה הוא משמעותית מעל הסף שמאפשר לכל עין להבהב מבלי להעיק או להרגיש בכך. לעומת זאת, ב-LCD בקצבים הללו עדיין יש מעט מריחה בין הפריימים ולכן עלול להווצר מצב שבו יש זליגה של תוכן מעין לעין. לפיכך, פלזמה מתאימה יותר למשקף אקטיבי ועבור LCD עדיף משקף פסיבי.

עם זאת, השיפורים באיכות הפאנלים הם כאלה שהמריחה הזו היא קטנה למדי ולכן רואים אותה כבר פחות ופחות, לכן אין בעיות קשות של Crosstalk במודלים האחרונים גם במסכים עם משקף אקטיבי טוב.

פרק הרחבה בנושא תלת מימד ללא משקפים: Parallax Barrier & Parallax Lenticular

פרק הרחבה בנושא תלת מימד ללא משקפים: Parallax Barrier & Parallax Lenticular

מאת: מוטי כהן

אחת משיטות ההפרדה בין התמונה לעין נקראת שיטת ה- Parallax Barrier. הרעיון הוא להוסיף בין הפיקסלים של המסך לעין הצופה עוד מסכה העשויה מפסים אנכיים של חוסמי אור כך שבמרחק נתון מהמסך כל עין תראה רק את פס הפיקסלים המתאים לה.

האיור הבא ממחיש את החסימה שהוכנסה במסכי תלת מימד הפועלים ללא עזרת משקפיים. ממבט עליון זה נראה כך:

עמודת הפיקסלים של עין שמאל מסומנת בכתום ועמודת הפיקסלים של עין ימין מסומנת בסגול. כשהעיניים מתבוננות במסך כשהן בנקודה אופטימאלית, עין שמאל רואה רק את הפיקסלים הכתומים ועין ימין רק את הסגולים. קרני האור של הפיקסלים הסגולים לא יגיעו לעין שמאל (מומחש באיור בקו סגול מקווקו). וכמובן האור היוצא מהפיקסלים המסומנים בכתום לא יגיע לעין ימין.

עין שמאל תראה רק את העמודות האי זוגיות ועין ימין רק את העמודות הזוגיות.

למעשה כל עין רואה רק חצי מהתמונה אבל העמודות כל כך דקות שהמרווחים השחורים קשים להבחנה והמוח משלים את שתי התמונות לתמונה תלת ממדית שלמה.

כל הנאמר נכון רק אם העיניים ממוקמות במרחק שתוכנן ע"י יוצרי המסך. גודל כל פיקסל, מרחק המסכה ממשטח הפיקסלים ורוחב פסי חסימת האור במסכה קובעים את המיקום האופטימאלי לצפייה. אפשר לראות באיור הקודם איך תגיב העין במקרה של התרחקות מנקודת הצפייה המתוכננת. עדיין כל עין תראה את הפיקסל המתאים אבל לא בצורה אידיאלית. תזוזה לצד תשבש את התלת מימד לחלוטין.

החיסרון בשיטת ה- Parallax Barrier שתמונה טובה תתקבל רק באזור צפייה מוגבל. חיסרון נוסף הוא הפסד רזולוציה וגם ירידה בעוצמת האור.

שיטת ה- Parallax Barrier חביבה על הרבה חברות כי בעזרת בניית המסכה ממשטח LCD בר שליטה, אפשר להפעיל את המשטח כ LCD חוסם או לא חוסם ובכך להפוך את המסך בקלות ממסך רגיל למסך תלת ממדי ולהפך.

השיטה השנייה להובלת אור הפיקסלים לכיוון העין המתאימה מכונה – Parallax Lenticular.

לפני שנים היו נפוצות גלויות משעשעות שאפשר היה לראות בהן תמונה תלת ממדית או שתי תמונות שונות בהתאם לזווית הצפייה בגלויה. מבנה גלויות אלו הוא בסיס הרעיון למסכי טלוויזיה ביתית בתלת מימד ללא משקפיים בשיטת ה- Parallax Lenticular.

כדי להוביל לכל עין את התמונה המתאימה, הגלויה הודפסה כששתי התמונות מחוברות כמו שהוסבר בתחילת הפרק הזה – פסים אנכיים ש"נגזרו" מכל תמונה משולבים ביחד לתמונה אחת. ההפרדה התרחשה בעזרת פסי עדשות פלסטיק זעירות שהורכבו על הגלויה. אוסף עדשות אלו הוביל את פס התמונה המתאים לכיוון העין הנכונה.

מבנה מסכי הטלוויזיה דומה. שורת עדשות Lenticular מורכבות על המסך. כל עמודת עדשה מכסה שתי עמודות – עמודה אי זוגית ועמודה זוגית.

האור מכל צמד פיקסלים מובל לכיוון העין כך שכל עין רואה רק את עמודת הפיקסלים המתאימה. מנגנון העדשות בעייתי פחות בצפייה ממרחקים שונים אבל גם הוא מגביל את הצופה לזווית צפייה קטנה. איכות הפרדת התמונות משתבשת מנקודת צפייה שלא מרכזית ואיכות תלת המימד יורדת פלאים.

משטח עדשות ה Lenticular המורכב על המסך נראה כך:

שיטת ה- Parallax Lenticular יותר יעילה בשינוי מרחקי הצפייה ויש לה יתרון נוסף של בהירות. מכיוון שאין מסכה החוסמת חלק מהאור, כמות האור שמקרין המסך גבוה. הבעיה במסך זה היא חוסר היכולת לעבור בקלות ממסך תלת מימד למסך דו מימד. כדי לבטל את תלת המימד יש צורך לבטל את השפעת עדשות ה Lenticular וזה נעשה ע"י הרכבה של משטח עדשות "הפוך" על המשטח הקיים.

למרות שבפתיחת פרק זה נכתב שהכי טוב לא להשתמש במשקפיים, אפשר להבין כי פתרון הצפייה במסכי תלת מימד ללא משקפיים הוא פתרון מוגבל ולא ישים בכל המצבים. לצורך שיפור מנגנון התלת מימד והגדלת איכות הפרדת התמונות במסכים ביתיים מוסיפים למסך כחלק בלתי נפרד משקפיים אקטיביים והתוצאה המתקבלת מחזירה הביתה את איכות התלת מימד שבקולנוע.

לדיון בנושא: תלת מימד – מורה נבוכים


7:00
  /  
4.10.2011
  
מאת: עפר לאור

1