Mají 3D technologie šanci?

3D technologie zažívají obrovský boom: každý chce hrát počítačové hry ve 3D, sledovat 3D filmy v kině, do prodeje se dostávají i levnější 3D televizory. Je ale opravdu o co stát? Dlouho jsem si chtěl 3D vyzkoušet na vlastní oči, až jsem nedávno viděl video natočené přímo pro potřeby 3D projekce pomocí nVidia 3D Vision – zatím asi nejrozšířenější technologie. Video, kde před kamerou smykovalo závodní auto, bylo velmi působivé, 3D efekt byl více než jasný. Ale až moc. To mne přimělo zamyslet se nad 3D technologií obecně.

<script type='text/javascript'></script>

O 3D technologii, ať už pasivní nebo aktivní, se říká, že z ní bolí oči a hlava již po půl hodině sledování. Čím je to způsobeno? V reálném světě "jsme snad" také 3D, všechno je 3D. A bolí nás oči a hlava z koukání? Nebolí. Protože reálný svět neklame náš mozek. Hned vysvětlím proč - nejprve ale nástin technologií.

První technologie byla pasivní, založená na principu mixování a filtrování světla, používala takzvaně anaglyfní brýle – jedno oko zelené/tyrkysové, druhé červené. Každé barevné sklíčko umělo odfiltrovat určité světelné spektrum, navíc přidávalo do výsledku vlastní vlnovou délku. Každé sklíčko tedy propustilo jen tu část světla, která byla pro dané oko určená (natočený obraz byl do tohoto spekra převeden přes opačný filtr), doplnilo vlastní "barvu" a vznikl reálný obraz. Měl však své chyby: barevné spektrum nebylo kompletní a vznikaly "duchy", kdy jedno oko vidělo i to, co patřilo druhému.

Druhá technologie byla také pasivní, ale založená na principu polarizace světla zdroje a následné použití polarizačních brýlí. Polarizační filtr je mnohem účinnější než filtrační, propustí totiž vždy pouze světlo se stejným úhlem polarizace, jako má sám. Díky tomu nemuselo být zabarvené, protože polarizovat se dá celé barevné spektrum. Problém ale byl, pokud pozorovatel naklonil hlavu na stranu – změnil totiž úhel polarizace. Polarizace světla má určitý rozptyl, ale pokud nakloníme hlavu o více než 10°, neuvidíme z polarizovaného obrazu nic. To by v reálu znamenalo koukat se na prázdné projekční plátno.

Proto nastupuje třetí technologie – aktivní. Založená na principu brýlí, které synchronně se zdrojem obrazu zatmavují levé či pravé sklo brýlí, zatímco zdroj vždy promítá obraz pro nezatmavené oko. Aby byl obraz plynulý, je potřeba dosáhnout alespoň 60Hz (60 snímků za vteřinu) pro každé oko, což znamená 120Hz televizi/projektor i brýle. Samotné lidské oko však pracuje na frekvenci okolo 120Hz (pardon, nevím přesně) a z praxe všichni víme, že naše staré televizory/monitory "blikají" na frekvenci okolo 60Hz a čím větší máme, tím lépe. Je tedy potřeba zavést 240Hz technologii. Ta už samozřejmě existuje, byť je drahá. Ale stále to není ono. Očím ani mozku totiž nevadí blikání, ale klam.

A zde je celý kámen úrazu oné 3D technologie. Věci sice vypadají prostorově – vyčnívají – ale nejsou. Projekční plocha je stále placka, která je v každém místě od oka vzdálena (relativně) stejně – je rovná. A to náš mozek mate. Vidí totiž, že předmět je blíž, než jiný, ale když se pokusí zaostřit, zjistí že to nejde, že oba mají stejnou ostřící vzdálenost, oba jsou reálně stejně daleko. Oči ostří, mozek přemýšlí -> oči pálí, hlava bolí. A tak to bude, vždy!

Problém je vůbec samotný zdroj. Pokud chcete mozku vnutit 3D pocit, musíte mu umožnit i ostření. Jenže natočený zdroj obrazu je zaostřený tam, kde ostřil kameraman, nikde jinde. Už toto vysloveně nutí, abychom okem koukali přesně tam, kde je ostřeno. Mozek ale vnímá i zbytek obrazu a je zmatený. U 2D je to jedno, nikdo mozku nevnucuje pocit, že něco je vpředu, my to jen víme a chápeme. Ale ve 3D je vše jinak, mozek vidí něco jiného, než vidí.

Pokud jste měli možnost vidět 3D film, určitě mi dáte za pravdu, že jde opravdu dobře poznat, co je vpředu a co ne – vystupuje to z obrazu. Jenže ouha, byť se jedná o kouli, vypadá ploše – to proto, že je. Vypadá, jako by to byl z papíru vystřižený a vybarvený kruh, trochu to připomíná kulisový betlém. Kamínky létají přímo proti vám, ale jsou stále placaté, vše je placaté, mozek to tak totiž vidí.

A teď se podívejte do světa. Podívejte se na ruku proti stěně. Rozhodně ruka z obrazu tolik nevyčnívá, vlastně vůbec. My ji nevidíme že by byla vpředu, my ji chápeme že je vpředu. Chápeme, že abychom mohli sebrat hrníček ze stolu před námi, musíme udělat 4 kroky. Ale rozhodně nám nepřijde, že by naše ruka nějak vystupovala z obrazu, lidově nás "praštila do očí". Ve 3D projekty se přesně takto všechny objekty chovají.

A jaké je východisko? Jediné východisko je reálná 3D projekce – holografie, založená na interferenci světla. Laserové efekty takto již dávno fungují, ale je velmi těžké vytvořit zařízení, které by takto vládlo zpracovávat nejen 1920x1080x**** bodů, ale zároveň všechny v alespoň 16 milionech barev. To by totiž vyžadovalo… Teď se sám zamýšlím, co vlastně.

Následuje obsáhlá technická úvaha

Nemám ponětí, zda zařízení pro projekci polarizovaného světla zvládne zpracovávat různé vlnové délky/barvy. Mám za to, že ne. Že pro každou vlnovou délku je potřeba vlastní zdroj záření, který je následně rozložen a polarizován, odeslán do dvou odlišných zdrojů, jež jej vyšlou na správné prostorové místo, kde díky interferenci vznikne konkrétně obarvený bod v prostoru. Jenže takových bodů potřebujeme vytvořit nekonečně, nebo alespoň hodně - alespoň 1080 na třetí. Není problém změnit orientaci zdroje záření pro posunutí světelného bodu prostorem, ale ohledně barev by to vyžadovalo 16 milionů zdrojů (ne že by byly velké) a to už je hodně. Pokud by jeden zdroj zvládl jakoukoliv barvu, stačí vlastně jeden. Ale vracíme se opět k obnovovací frekvenci. Musel by být stanoven určitý prostor pro vykreslování (ovlivněný pouze rychlostí zdrojů) a následně by opravdu rychlý zdroj musel pracovat. 2D Full HD obrazovka čítá 1920x1080 bodů, tj. nějaké 2 miliony. CRT technologie by to vykreslit v klidu zvládla, ale se světlem z trojice světelných katod se pomocí magnetického pole pracuje velmi snadno. Ovšem pokud by sám zdroj musel měnit vlnové délky, pracoval by opravdu velmi pomalu. A to jsme jen v ploše, v prostoru těch bodů budeme chtít minimálně ty 4 miliardy a všechny musí být vykresleny, nebo jen ty, kde je záznam, ale v maximu všechny. Ale 2000x2000x2000px podle mě není zrovna rozlišení pro projekci postavy v životní velikosti. A dělat projekci velikosti 80cm televize mi zase přijde trochu málo.
Konec technické úvahy.

Jenže zde je další problém. Pokud chceme reálně holograficky zobrazit například scénu s měsícem v pozadí, tak si říkám, kde asi ten měsíc bude. 20 tisíc km daleko - to nám asi nepůjde. Existuje možnost pseudo 3D, kdy opravdu blízké předměty budou holografické a pozadí 2D, ale vrátíme se zpět ke stejnému problému (minimálně částečně). Všechny obvyklé scény, například přestřelky ve skladištích, jsou poměrně velké a potřebovali bychom k projekci minimálně kinosál čistě jako projekční prostor. To nevidím jako reálné.

Pokud budu laborovat s rozlišením, může směrem od pozorovatele klesat, ale i tak se dostáváme do obřích biliard a to podle mne není už vůbec reálné.

Slůvko závěrem

Osobně jsem názoru, že holografická projekce má uplatnění pouze ve způsobu, jako ve Star Wars – zobrazí nám několik osob, se kterými třeba telefonujeme. Jiné 3D využití nevidím.

A k samotným pokusům o 3D? Dokud bude reálný obraz plochý, je 3D bez šance. Hlava a oči budou bolet stále a 3D efekt bude více 3D, než skutečný reálný svět. V tomto ohledu raději zůstanu věrný 2D projekci.

A jak to vidíte vy? Máte možnost vyjádřit svůj názor v komentářích pod článkem.