Sådan virker 3D på skærme og i smartphones

Vores øjne er en af de vigtigste sanser vi har. Med vores øjne kan vi se vores omgivende verden i tre dimensioner, og det giver os nogle fordele såsom muligheden for at se dybde i ting, personer o.lign.

3D teknologien er ikke en ny. Den har været kendt meget længe, og den blev udbredt allerede i 1950’ernes biografer. Dengang var teknologien dog ikke helt perfekt. 3D teknologien fik aldrig sit helt store gennembrud, og langsomt forsvandt den fra biograferne igen – det vil sige indtil for få år siden.

På det seneste har 3D teknologien igen indtaget biograferne, og senest har teknologien også holdt sit indtog på TV-scenen. I dag er det muligt at se 3D-TV hjemme i sin egen stue, og næste skridt er at få 3D-effekten ned på vores bærbare spillekonsoller og mobiltelefoner.

Men hvordan er det nu lige, at 3D teknologien virker? 3D teknolgi er faktisk et vidt begreb, da der findes forskellige former for 3D til forskellige størrelse skærme. Vi har derfor allieret os med Rasmus Larsen fra Flatpanels.dk, og sammen tager vi et kig på 3D.

To øjne giver 3D

Vi mennesker er udstyret med to øjne, og det er netop fordi, vi har to øjne, at vi i det hele taget kan se tre dimensionelt. Med vore to øjne kan vi se virkeligheden fra to forskellige vinkler. Du kan selv prøve skiftevis at lukke det ene øje, mens det andet er åbent og omvendt. De to forskellige vinkler, som vores øjne ser med, giver mulighed for dybdesyn.

Dybdesynet virker dog ikke på flade objekter såsom biograflærreder eller TV-skærmen, for disse har flade overflader. Selvom billederne på skærmen bevæger sig, så opfatter vores hjerne ikke en dybde i billedet, da overfladen vi kigger på er helt flad. Derfor bliver vi nødt til at snyde vores øjne og hjerne for at skabe en 3D-effekt.

Hemmeligheden bag 3D er, at vores øjne skal have to forskellige billeder – altså skal hvert øje se et billede, som lidt anderledes end hvad det andet øje ser. Højre og venstre øje skal altså se to forskellige udgaver af den samme motiv med den lille detalje, at billedet skal afspejle afstanden mellem vores to øjne.

Det venstre øje skal altså se et billede optimeret til det venstre, og det højre øje skal se et billede, hvis center er flyttet et par centimeter til højre for centeret i det venstre billede.

Ved skiftevis at vise forskellige billeder for det højre og venstre øje, så opnår ens hjerne 3D-effekten.

Men kun ét øje af gangen må kunne se billedet, og derfor benytter man normalt et par 3D-briller til skiftevis at vise billeder for det højre og venstre øje. Dette skift mellem højre og venstre øje sker mange gange per sekund.

Forskellige 3D teknologier

På TV- og i biografen taler man om aktiv eller passiv 3D. Aktiv 3D er bedst kendt fra hjemmebiografen, mens passivt 3D er meget udbredt i biografer og forlystelsesparker. På det seneste har passiv 3D dog også gjort sit indtog på hjemme-TV fronten.

I 2011 gik LG næsten udelukkende over til passiv 3D (LG kalder det Cinema 3D). Philips har fulgt trop, og de er også gået delvist over til passiv 3D – kaldet Easy 3D. Herudover er Toshiba, og den største TV-producent i USA, Vizio, også med på passiv 3D på TV-fronten.

Aktiv 3D

Aktiv 3D benytter et par 3D briller, som skiftevis tænder og slukker for det højde og venstre øje. Brillerne indeholder flydende krystaller i selve glasset, og ved at tilføre en lille mængde strøm til brillernes glas, så kan man skiftevis slukke helt for lyset eller lade lyset slippe igennem til øjet.

Altså virker aktive 3D-briller ligesom hvis du skiftevis dækker dit højre/venstre øje til med din hånd. I de aktive briller sidder en lille modtager, som trådløst modtager signaler fra skærmen om hvilket øje, der skal være ”tænd” og hvilket der skal være ”slukket”.

På TV-skærmen vises ét helt billede ad gangen, og dette billede er så tilpasset enten det højre eller venstre øje. TV’et udsender et signal til brillerne om hvilket øje, der må se billedet, og hvilket øje der ikke må se billedet. Brillerne tænder og slukker for lyset så hurtigt, og så mange gange per sekund, at vi næsten ikke opfatter det.

Aktiv 3D giver de bedste 3D-billeder, men teknikken og specielt 3D-brillerne er dyre.

Passiv 3D

En anden 3D teknologi kaldes passiv 3D. Den gamle udgave af passiv 3D teknologien virker noget anderledes end aktiv 3D, og den involverer et sæt briller, der på det ene øje lukker én farve lys igennem og på det andet øje én anden farve lys.

Den gamle passive 3D-teknologi genkendes på de farvede 3D briller, hvor brilleglassene var farvet enten blå eller rød. Den gamle passive 3D teknologi benyttes stortset ikke mere.

Modsat aktiv 3D vises billederne til højre og venstre øje på skærmen samtidig, og så er det brillerne, der sørger for kun at lukke det lys igennem, som passer til netop det rigtige øje.

Når en TV-skærm viser et TV-billede, så er billedet bygget op at linjer fra toppen til bunden af skærmen. Et typisk billede på en fladskærm består af mellem 720 og 1080 vandrette linjer.

Passiv 3D virker på den måde, at den første linje er til ens højre øje, den anden linje til det venstre øje, den tredje linje til de højre øje, den fjerde linje til det venstre øje og så fremdeles.

De passive 3D-briller adskiller disse linjer og sender forskellige billeder til hvert øje. Øjnene ser altså kun hver anden linje, og brillerne sender halvdelen af billedet til hvert øje.

Denne sortering af billedlinjerne opnås ved, at hvert brilleglas kun lukker lys igennem på én bestemt bølgelængde. Ved at have lyset på forskellige bølgelængder til henholdsvis højre og venstre øje, så lukker brillerne præcist det lys igennem, så passer til hvert øje. Hjernen har derefter to billeder som den laver til ét 3D-billede.

Der er også lavet en nyere passiv 3D-teknologi. Den nuværende passive teknologi virker ved hjælp af polarisering, hvor man for henholdsvis venstre og højre øje cirkel-polariserer lyset.

Med cirkel menes, at lyset “drejes” enten med uret eller mod uret. Ved at lade lyset blive cirkel-polariseret i hver sin retning for hvert øje, kan man skabe to forskellige billeder til hvert øje.

Der findes også lineær polarisering, som fungerer på stort set samme måde som cirkulær polarisering. Med lineær polarisering kan man dog ikke lægge hovedet på skrå – det kan man med cirkulær.

Kvalitetsforskel på aktiv og passiv 3D

Aktiv 3D er en mere teknisk krævende 3D-teknologi rent udstyrsmæssigt end passiv 3D, men hvilken teknologi er så bedst?

Der er lidt modstridende holdninger til dette. Nogen mener, at passiv 3D giver bedre 3D-billedkvalitet, fordi man undgår dobbelt-billeder i 3D-billeder, hvilket stadig er ses på aktive 3D-skærme. Aktive 3D-skærme ikke kan separere de to forskellige billeder til hvert øje 100 procent nøjagtigt, og man kan derfor opleve dobbeltsyn.

Passiv 3D flimrer heller ikke, hvilket aktive 3D-briller kan have en tendens til, fordi frekvensen (antal opdaterer per sekund på brillerne) er for langsom til menneskets perifere syn.

Det perfifere syn er det, som man bruge til at kigge ud til siderne med, og det er mere følsomt overfor frekvenser end det syn, der bruges, når man fokuserer på ting foran øjet.

Passiv 3D har dog stadigvæk den ulempe, at det reducerer 3D-opløsningen i billedet. De nye fladskærme halverer dog ikke direkte opløsningen, men bruger en lidt anden metode til at opnå en mindre reducering.

Smid brillerne ud med auto-stereoskopisk 3D

Uden 3D briller er det altså svært at adskille højre og venstre øje.

Med den normale 3D teknik benytter man briller til at sortere i lyset, så netop kun det lys, som skal bruges til øjnene, kommer frem. Hvis man skal være helt fri for 3D brillerne, så findes der heldigvis en anden form for 3D kaldet auto-stereoskopisk 3D.

Denne særlige 3D teknik benytter enten kurvede linser (lenticular lens) eller parallehindringer (parallax barrier) for at opnå 3D-effekten.

Kurvede linser

3D-effekten opnås med denne teknologi ved at brug af mikroskopiske små linse, der i tusindevis sættes ovenpå selve skærmen. Linserne er krumme ligesom de kontaktlinser, som mange folk bruger. Linserne sidder på skærmen og bryder lyset, når det udsendes fra skærmen.

Ved at sende skærmens lys igennem den buende overflade, brydes lyset og udsendes lidt forskelligt til hvert øje. Det er lidt ligesom den effekt, der opstår når man er i svømmehallen og kigger ned i vandet. Vandet får lyset til at bøje, og motivet ser andeledes ud på overflade end samme motiv gør under vand.

Kurvede linser ses ofte i legetøj såsom tre dimensionale billeder, hvor motivet skifter eller bliver 3D-agtig afhængig af, hvordan man kigger på billedet. Ulempen med kurvede linser er, at man ikke kan slukke for 3D-effekten.

Parallelhindringer (den fra mobilen)

Denne teknologi er nok den teknik, som vi først og fremmest kommer til at se i mobiltelefoner og tablets i fremtiden.

En normal LCD-skærm fungerer på den måde, at der sidder en baggrundslyskilde (for eksempel en LED diode), som belyser en række flydende krystaller, der lyser rød, grøn eller blå.

Lyset bevæger sig igennem disse farvede krystaller, og det laver derved små lysende billedpunkter på skærmen, kendt som pixels. Et skærmbillede består af mange tusinde af disse meget små lysende billedpunkter.

Parallelhindring 3D fungerer ved, at man indsætter et hullet filter foran baggrundsbelysningen og de flydende krystaller. Filteret er hullet om en si og bevirker, at visse dele af lyset kommer igennem, mens andre dele ikke kommer igennem.

Det betyder at hvert øje ser lyset komme fra lidt forskellige vinkler, og hjernen kan derved danne et 3D billede.

Ulempen ved denne teknologi er, at man skal se direkte på skærmen, og bevæger man hovedet lidt til den ene side, så forsvinder 3D effekten fuldstændig – et fænomen som vi tidligere har beskrevet i vores anmeldelse af LG optimus 3D. Samtidig går noget af skarpheden af billedet, og billedet bliver en anelse diffust at se på.

Fordelen ved parallelhindring 3D teknologien er, at man kan slå den til og fra efter behov, hvilket gør den meget velegnet til eksempelvis mobiltelefoner, hvor det bestemt ikke er lige praktisk med 3D hele tiden.

For at forbedre 3D-oplevelsen, så kan systemet suppleres med et kamera, der følger øjets bevægelser. På den måde kan skærmen konstant tilpasse vinklen på brydningen af lyset, så man også får en 3D-effekt fra andre vinkler end ligefra.

Der findes en del forsøg med dette, og LG har faktisk også et decideret produkt på vej på markedet i form af en PC-skærm med indbygget eyetracker-kamera.

Fremtiden for 3D – ekspertens bud

Vi har gennemgået en række forskellige 3D-skærmteknologier, men har 3D i det hele taget en fremtid og hvordan kommer den fremtid til at se ud?

For at besvare de spørgsmål har vi spurgt en af Danmarks mest kyndige skærmfolk, Rasmus Larsen fra skærmsiden Flatpanels.dk, der udelukkende beskæftiger sig med skærme – herunder visuel opfattelse af billeder, teknisk baggrund samt test af alverdens nye skærme.

Vi har spurgt Rasmus Larsen om, hvilken teknik fremtidens 3D-skærme vil benytte, og er 3D i det hele taget noget, som er kommet for at blive:

– “Til 3D uden briller tror jeg ikke nødvendigvis, at den nærmeste fremtid vil blive domineret af teknologier, der muliggør 3D uden briller. 3D uden briller fungerer nogenlunde på små håndholdte enheder – såsom mobiltelefoner og tablets – fordi disse enheder i høj grad bruges af individer. På større skærme, såsom PC-skærme og TV-skærme, hvor oplevelsen ikke er individuel, eller hvor man rykker position, fungerer 3D uden briller endnu ikke særlig godt.

– “3D uden briller er stadig i sine spæde begyndelse, og de nuværende teknologier er ikke klar til rampelyset. Jeg tror mere på en teknologi, hvor man anvender flere gennemsigtige skærme lagt i lag, hvilket kan give en dybdeeffekt ned i skærmen. Det forsker flere virksomheder i – herunder Apple og PureDepth.”

Her taler vi dog om en længere tidshorisont – primært fordi LCD og plasma-skærme, som er dominerende i dag, ikke kan produceres som gennemsigtige skærme med de egenskaber, der kræves.

– “3D med briller tror jeg vil dominere i mange år endnu, når vi taler store skærme. Til gengæld tror jeg aldrig 3D med briller vil fungere på små skærme i håndholdte enheder. Det giver simpelthen ikke mening på så små skærme. Personligt kan jeg dog heller ikke se, hvad 3D i sin nuværende form har at gøre på små skærme i håndholdte enheder. Jeg tror hurtigt, det dør igen”, lyder det fra Flatpanels.dk’s ekspert.

 – “Overordnet vil jeg dog sige, at 3D har en del udfordringer, og forbrugerne vil ikke tage det til sig med det samme. Jeg tror, det er spilmarkedet, der skal drive det tunge læs, og filmmarkedet som skal supplere. 3D er i min verden først og fremmest event-drevet, forstået på den måde, at man sætter sig ned for at opleve en ”event”. Det kan for eksempel være et spil, en film eller en fodboldkamp. 3D kommer ikke til at overtage normale skærmfunktioner indenfor den nærmeste fremtid, men det skal nærmere ses som et supplement, der bruges i andre sammenhænge,” slutter Rasmus Larsen fra skærmsiden Flatpanels.dk.