Устройства 3d-панели

Министерство науки и образования Российской Федерации

ФГБОУ ВПО «Тульский государственный университет»

КАФЕДРА  РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

телевизор кадр светловой волна

Устройства 3d-панели

контрольно-курсовая работа по курсу

«Основы телевидения и видеотехники»

Выполнил: студент гр.130611 Нгуен Суан Чыонг.

Проверил: д.т.н., профессор каф.РЭ Минаков Е.И.

Тула 2015 г.

Введение

Целью контрольно-курсовой работы стало изучение устройства 3D панели и 3D телевизора, и его применения. Данная тема является современной, развивающейся, а стало быть, и актуальной. Одним из основных технологических направлений развития современных телевизоров является реализация в них 3D эффекта. Процесс внедрения 3D технологии в обычных домашних телевизорах начался сравнительно недавно, несмотря на то, что сама технология 3D уже всем хорошо известна. Но в течение долгого времени производителям бытовой техники не удавалось получить объемное телевизионное изображение достаточно высокого качества.

Сегодня же технология 3D реализуется как в современных плазменных панелях, так и в обычных ЖК-телевизорах. Уже сейчас технологические возможности позволяют Вам наслаждаться реалистичным и захватывающим 3D -изображением прямо у себя дома.

1. Что такое 3D технология

Для начала нужно ответить на вопрос - что же такое 3D технология? Эта технология позволяет человеку видеть видеоизображение объемным, то есть смотреть как бы вокруг картинки. Ведь в жизни мы смотрим на мир каждым своим глазом и получаем сразу две немного различающиеся между собой картинки, которые затем человеческий мозг объединяет в одну объемную стереоскопическую картинку.

D телевизоры используют практически тот же принцип стереоскопии - каждому глазу человека предъявляется специально подготовленная картинка, в результате чего он начинает видеть объемное 3D изображение. Таким образом, при воспроизведении видеоизображения используется особенность зрительного восприятия человека, связанная с разноракурсностью вида для каждого из глаз. Построение же трехмерной картинки происходит в человеческом мозгу.

Реализация 3D технологии в телевизорах.

D изображение в современных моделях телевизоров может формироваться по-разному:

Анаглифические очки

Наиболее традиционный и простейший способ формирования 3D изображения - это так называемый анаглиф, который предполагает использование цветных светофильтров. В этом случае перед левым глазом человека в специальных анаглифических очках устанавливается красный фильтр, а перед правым глазом -  сине-зеленый. Разделение кадра здесь происходит по спектральному принципу.

Объемная картинка в очках «собирается» человеческим мозгом воедино из двух цветных полукадров. Существенный недостаток такого подхода к созданию 3D изображения - это ограниченность цветности видеоизображения, поскольку некоторая часть цветового спектра в данной ситуации используется для получения объемного 3D эффекта.

Пожалуй, самый распространенный вариант реализации 3D технологии в домашних телевизорах - это затворная технология или технология с использованием активных очков. Суть технологии очень проста: телевизор показывает человеку кадры попеременно для правого и левого глаза. Активные очки с инфракрасным приемником синхронизируются по инфракрасному каналу с телевизором и закрывают то один, то другой глаз человека. В результате, каждый глаз видит только те кадры, которые предназначены исключительно для него. Поскольку кадры сменяются с высокой скоростью и, соответственно, закрытие глаз происходит очень быстро, у зрителя возникает ощущение, что он видит трехмерное изображение.

Для обеспечения 3D технологии в телевизор устанавливают специальный датчик, который осуществляет синхронизацию с затворными очками. Именно на этом принципе основана работа большинства 3D телевизоров, предлагаемых сегодня производителями. Естественно, что пользование подобной технологией невозможно без специальных затворных очков.

Поляризация

Поляризационная технология предусматривает разделение кадров для левого и правого глаза человека посредством ориентированного в пространстве колебания световых волн. В кинотеатре объемная поляризационная картинка может быть получена с помощью двух проекторов. В домашних же телевизорах реализовать подобную технологию весьма непросто. телевизор кадр 3d

Для этого изготавливается специальный экран, на который напыляются поляризаторы особым способом. Объемное видео можно просматривать только с использованием очков с поляризационными стеклами. К сожалению, такой способ не гарантирует хорошее вертикальное разрешение картинки, а также отличается излишней сложностью в изготовлении соответствующей техники.

Автостереоскопические технологии

Конечно, наиболее интересным вариантом создания 3D изображения был бы вариант 3D эффекта в телевизоре без необходимости использования специальных очков. Такие технологии называют авто стереоскопическими, ведь они создают стереоэффект самостоятельно, без помощи очков. Для их реализации используется специальная обработка видео сигнала и оптика. При обработке видео сигнала происходит формирование нескольких потоков видео. Далее сигнал проходит через лантикулярную пленку и особые микролинзы, где он разделяется на ракурсы. Разделенный видео сигнал направляется отдельно в каждый глаз зрителя.

За счет преломления света в линзах и попадания в каждый глаз человека отдельной части светового потока и формируется объемное видео изображение. При использовании авто стереоскопической технологии отпадает необходимость в специальных очках, что очень удобно для зрителя. Поэтому многие производители телевизоров уделяют сегодня самое пристальное внимание разработке и совершенствованию именно авто стереоскопических дисплеев.

D контент.

Сложность 3D телевидения, помимо технических аспектов, заключается еще и в том, что пока существует не так много телевизионных фильмов или программ, которые можно было смотреть в объемном изображении. Для просмотра трехмерной картинки Вам понадобится 3D Blu-ray плеер, с помощью которого можно смотреть видео, записанное в специальном формате. Правда, уже сегодня провайдеры предоставляют возможность просматривать некоторые телевизионные каналы в 3D -формате. Кроме того, телевизор, поддерживающий технологию 3D, будет полезен любителям компьютерных игр. К нему можно подключить современную игровую приставку, поддерживающую игры в формате 3D, и наслаждаться невероятно реалистичной, захватывающей графикой.

Интерес к 3D телевидению постоянно возрастает. По оценкам многих экспертов, уже в скором времени начнется массовый переход от традиционных пламенных панелей и домашних ЖК-телевизоров к более современным моделям, поддерживающим технологию 3D. Очевидно, что повышенный спрос на 3D технологии приведет к новым инженерным решениям и улучшению пользовательских характеристик телевизоров с 3D эффектом.

. Какая технология дисплеев подойдёт именно вам? Что лучше - LED, ЖК или плазма, если дело касается воспроизведения 3D-изображения? Что же выбрать?

Нам доставило удовольствие обозревать недавние образцы 3D-телевизоров. Просматривая их в течение нескольких часов к ряду, мы получили представление о том, какую ценность они в себе несут и что могут предложить потенциальному владельцу. Прежде чем начать наш обзор, стоит сразу отметить одно бросающееся в глаза различие между ЖК и плазмой. Фильмы и другой контент в формате 3D на дисплеях, созданных по этим технологиям, смотрятся по-разному.

Одной из арен проведения поединка между этими двумя конкурирующими технологиями станет параметр скорости обработки изображения. Частота развёртки экрана в LCD- LED телевизорах за последние годы выросла со 120 Гц до 240 Гц. Плазменным же моделям никогда и не приходилось конкурировать в этой области, поскольку проблем со скоростью обработки у них не было. Тем не менее, некоторые производители плазменных телевизоров в перечне характеристик приводят величину 600 Гц, чтобы этим обозначить примерную разницу в скорости обработки в сравнении с простыми ЖК-телевизорами и LED. Эта разница позволяет данной технологии построения 3D-изображения получить ощутимое преимущество.

Распространенным недостатком на большинстве LCD/LED телевизорах было то, что они была их неспособность выдавать Full HD 1080p изображение на оба глаза. В действительности же, скорей всего, эффективное разрешение будет составлять примерно 700-900 строк при частоте развёртки 240 Гц. Технология изготовления плазменных дисплеев обладает достаточной скоростью обработки для отображения сразу 1080p строк разрешения для каждого глаза.

Почему это важно при просмотре 3D? Причина проста: ЖК-телевизоры, как правило, не могут показывать 3D-контент в Full HDTV 1080p. Путём несложных математических вычислений и экспериментов, по нашим самым оптимистичным прикидкам LCD-панели с частотой развёртки 120 Гц обладают эффективной разрешающей способностью равной 600 строк (линий). Для 240 Гц моделей величина этого параметра составляет от 700 до 800 линий. Плазменная технология без проблем выводит все 1080 линий разрешающей способности на оба глаза.

Какое всё это в действительности имеет значение? Не слишком большое, поскольку даже 750 строк разрешающей способности на фоне ранее считавшегося лучшим из существующих 480p выглядит достойно.

На впечатления от просмотра больше влияют другие немаловажные аспекты, такие как возможное дрожание изображения, удобство очков, артефакты движения, глубина изображения и ясность представления трёхмерности. Разумеется, скорость обработки может влиять на всё вышеперечисленное.

Недавно нами были даже замечены различия в манере подачи 3D, когда мы тестировали два плазменных телевизора бок о бок с одним и тем же анимационным фильмом. Как по мне, у одного из них картинка была более отчётливой.

Очевидно, что при выборе технологии 3D также следует принимать во внимание и стоимость покупки. На сегодня сложившийся порядок по ценам, начиная от самых недорогих приборов (со схожим функционалом) выглядит так: первыми идут ЖК-телевизоры из бюджетной ценовой категории, за ними - лучшие представители плазменных ТВ, а завершают список LED-телевизоры (с экранами со светодиодной подсветкой). Конечно, всё это быстро изменится.

Что же касается самих LCD, то в настоящее время доступен лишь один 3D LCD-телевизор - это серия Samsung C750. Цены очень хороши как за такую впечатляющую модель.

Экземпляры, оснащённые экранами со светодиодной подсветкой, имеют превосходящую плазменные панели и ЖК-телевизоры яркость экрана. Однако мне не совсем понятно, как это транслируется в улучшение качества 3D-изображения, ведь смотреть-то всё равно придётся в 3D-очках.

В целом, я думаю, плазменная технология станет №1 по качеству 3D-изображения и глубине картинки. Цены на 3D-плазму сейчас тоже объективно справедливые.

3. Телевизоры 3D на основе жк телевизора

Пока шла конкуренция между обычными LCD и жк телевизорами с LED подсветкой, производители начали выпуск телевизоров 3D. Желая не отстать друг от друга, мировые лидеры по производству жк телевизоров принялись за разработку и выпуск систем объемного телевидения. И только такие модели появились на выставке CES и IFA в 2010 году, как уже началось их производство многими фирмами. По прогнозам в 2010 году будет продано около 400 тысяч телевизоров 3D, а в 2011 году продажи возрастут до 3,4 млн., а в 2012 году планируется их продать уже 50 миллионов штук, из которых 80% будут LCD, а остальные плазменные панели.

В некоторых странах даже уже начались трансляции программ в 3D по кабельным и спутниковым каналам. Заключаются договора на производство такого контента и продажи фильмов в стандарте 3D.

Японские лидеры в производстве телевизоров, Sony и Panasonic решили всерьез побороться за рынок 3D телевизоров с корейскими конкурентами LG и Samsung. Для этого они использовали свои возможности от спонсирования олимпиады и чемпионата мира по футболу 2010 года. Sony демонстрирует свои системы на всех выставках и прогнозирует, что 40% прибыли компании в 2012 году составят как раз доходы от продаж 3в телевизоров. А в 2010 году цены на такие модели будут примерно на 200$ выше, чем обычные жк панелей.

Все это говорит о том, что фирмы производители вкладывают большие средства в продвижение продукции объемного телевидения и это дает повод ожидать серьезного снижения в цене.

Принцип работы 3D телевизора

Все представленные на выставках модели 3D телевизоров имеют разрешение Full HD, так же как и средства предоставления объемного контента. Эти выставки вызвали большой интерес у посетителей. И если возможности объемного изображения уже реализованы в проекторах и телевизорах, то объемное телевидение высокой четкости - это другая технология.

. 3D в кинотеатрах

Объемное изображение в кинофильмах уже давно можно смотреть в кинотеатрах. При первых просмотрах использовались очки с разноцветными линзами. Здесь использовался принцип разделения изображения для левого и правого глаза. Очки еще были с красной и зеленой линзой.

Большим успехом в объемном кино стало использование поляризационных очков. Эта технология называлась IMAX 3D. Тогда использовалось два проектора и на экране получалось два изображения одно с горизонтальной поляризацией, а другое с вертикальной поляризацией. У специальных очков левое и правое стекло пропускало только изображение со своей поляризацией и получалось объемное изображение. При таком методе можно было получить качественное и яркое изображение. Недостаток был в том, что при наклоне головы менялась яркость картинки и качество.

Более новой технологией объемного кино стало RealD. По этой технологии применялся один цифровой проектор, который проецировал кадры для левого и правого глаза поочередно на высокой частоте. Что бы качество картинки не зависело от наклона головы, использовалась круговая поляризация. Для одного кадра применялась поляризация по часовой стрелке, а для другого против часовой стрелки. При таком методе трехмерное изображение получалось более качественное и естественное. Только в силу технологических особенностей такая технология может применяться только в небольших залах с сохранением качества.

При всех этих методах в кинотеатрах применяют специальные посеребренные ткани для экранов и сложное оборудование для проекторов. Такие технологии не рационально использовать в домашних условиях, а тем более в телевизионной технике. Применение в телевизорах поляризации невозможно на всей площади экрана.

D в телевизорах Full HD

В ранее применяемых моделях объемного видео (кинескопные телевизоры, проекторы) применялся принцип деления разрешения изображения на два. И один кадр стереоизображения выводился на четных строках, а другой кадр на нечетных строках. При таком методе деления изображения разрешение кинескопного телевизора по вертикали снижалось до 300 строк. А в случае применения Full HD снижение будет до 540 строк при родном разрешении в 1080 точек по вертикали. Выводилось изображение для каждого глаза отдельно, и в один момент времени один глаз видел свой полукадр, а другой именно в этот момент времени ничего не видел. В следующий полукадр было наоборот, и уже другой глаз видел изображение, а первый нет.

Для обеспечения разрешения HD в 3д телевизорах, то есть 1080 точек по вертикали, можно применять тот же принцип, что и раньше: выводить поочередно отдельно кадры для каждого глаза. При этом сделать так, что бы каждый кадр видел только один глаз, а другой глаз видел уже свой, то есть следующий кадр изображения.

Получается, что Full HD 3D не сможет нормально воспроизводиться на обычных HD жк телевизорах. Для комфортного просмотра нужна частота в 60 Гц для каждого полукадра (такое значение вывели в результате исследований), то есть общая кадровая частота должна быть 120 Гц, а значит даже 100 герцовые телевизоры не подойдут для показа 3D. При этом каждый кадр должен выводиться с разрешением 1920х1080 точек, что соответствует Full HD.

. Время отклика в 3D телевизорах

Для обеспечения четкого изображения нужно, что бы каждый пиксель на экране менял свое положение 120 раз в секунду, при этом каждый раз он будет выводить изображение другого полукадра. И если в 2D для получения хорошей четкости это не так критично, то в 3D нельзя допустить, что бы кадры перекрывались, значит нужно очень маленькое время отклика пикселя. По этому параметру лучшими для объемного телевидения являются плазменные панели, ведь в них время отклика пикселей меньше чем в жк матрицах. Но в плазменных панелях другой недостаток - это спад свечения пикселя и производители применяют дополнительные методы для уменьшения этого свечения.

Для lcd панелей время отклика должно быть меньше 3 мили секунд, а этого значения достигают не все матрицы. Поэтому при просмотре 3D на жк телевизорах может возникать эффект строба и срывы особенно на быстрых сценах. При просмотре сигнала объемного телевидения на проекционных телевизорах может возникать эффект радуги. Поэтому, по отзывам посетителей выставок, наилучший результат при показе контента объемного телевидения получается у плазменных панелей.

Но учитывая развитие рынка жк телевизоров и интерес фирм производителей можно ожидать, что в скором времени они преодолеют недостатки во времени отклика матриц.

. Передача контента к 3д телевизорам

Еще одна сложность возникает с доставкой Full HD 3D контента от источника к телевизору. Во первых должно происходить считывание с диска по двух канальной системе, а затем еще и передать такой сигнал. А для передачи уже потребуется HDMI 1.4, ведь распространенный сегодня интерфейс HDMI 1.3 может и не справиться с передачей 120 кадров в секунду в качестве Full HD.

Очки для 3D телевизоров

А для приема 3D изображения применяются все те же очки. Правда они теперь активные, то есть они с помощью встроенного чипа управляют затенением нужной линзы. Раньше применялись пассивные очки с поляризационными фильтрами. Для управления активными очками применяется беспроводная схема синхронизации с изображением на экране телевизора, реализованная с помощью инфракрасного излучения.

В системах технологии объемного телевидения без очков лежит принцип разделения изображения для каждого глаза с помочью микролинз на экране. Здесь один кадр разделяется на изображение для каждого глаза отдельно и значит никак не получается высокое разрешение Full HD.

На сегодня получение Full HD объемных телевизионных систем связано только с использованием очков.

Конечно, с развитием телепередач в системах объемного телевидения и выпуском все новых фильмов развитие 3D телевизоров только будет набирать скорость.

Заключение

В настоящий момент мировой уровень развития OLED-технологии давно перешел на стадию коммерциализации. Эти технологии все более уверенно занимают позиции на рынке, о чем свидетельствует пример дисплейных применений. На сегодняшний день практически все выпускаемые mp3-плееры оснащаются малоформатными пассивно-матричными OLED-дисплеями. На рынке появляется все больше мобильных устройств (телефонов, КПК, фотоаппаратов и др.), оснащенных активно-матричными OLED-дисплеями. Очевидно, что OLED-дисплеи постепенно вытесняют ЖК-дисплеи из сектора мобильных устройств за счет лучшего качества при низком энергопотреблении.

Учитывая научные и технологические достижения, колоссальные объемы мирового финансирования, разработку программ развития, принятых на уровне ведущих государств и крупнейших корпораций, не возникает сомнений в успехе OLED-технологии в области освещения.

Потребность в преимуществах, демонстрируемых органическими дисплеями, с каждым годом растёт. Этот факт позволяет заключить, что в скором времени дисплеи, произведенные по OLED технологиям, с высокой вероятностью станут доминантными на рынке электроники народного потребления. Конечно, существуют технологические проблемы, как малый срок жизни синего светодиода, есть также коммерческие проблемы, связанные с большой стоимостью OLED-дисплеев, но уже сейчас эти проблемы решаются и, возможно, уже скоро такие технологии будут преобладать над теми, которые были ранее.