Alles wat je moet weten over 3D

30 reacties
Inhoudsopgave
  1. 1. Inleiding
  2. 2. Illusie
  3. 3. Bioscoop
  4. 4. Crosstalk
  5. 5. 2D op een 3D TV
  6. 6. HDMI 1.4
  7. 7. 3D via televisie uitzendingen
  8. 8. 3D Bronnen
  9. 9. Games
  10. 10. Reacties

Inleiding

Nu HDTV’s gemeengoed zijn zetten fabrikanten in op de volgende technologie: 3D. In navolging van de bioscoop moet 3D ook de huiskamer gaan veroveren. Zitten we straks allemaal met brilletjes op voor de buis of waait 3D weer over?

3D staat voor drie dimensionaal. Naast hoogte en breedte, biedt 3D beeld ook diepte. Feitelijk is diepte een illusie; onze ogen zien elk een ‘plat’ beeld, maar omdat wat het linker- en het rechteroog ziet een beetje van elkaar verschilt, maken onze hersenen er een nieuw beeld van met diepte. Onze ogen zien elk net een ander beeld omdat ze naast elkaar staan. De kijkhoek is voor elk oog dus anders. De technieken die worden gebruikt om een driedimensionaal beeld te produceren in de bioscoop en op de nieuwste televisies, werken op dezelfde manier. Door ieder oog een wat ander beeld aan te bieden, construeren onze hersenen er een nieuw beeld van, dat ook diepte heeft.

3d principples
Onze ogen zien beelden vanuit een iets ander standpunt, waarna de hersenen beide beelden samenvoegen en diepte herkennen.

Ons menselijk brein gebruikt overigens ook andere aanwijzingen om diepte in te schatten. De manier waarop onze ogen moeten focussen om een iets scherp te zien, relatieve beweging tussen objecten, perspectief en de in onze hersenen opgeslagen kennis over de absolute grootte van personen, dieren en objecten zijn andere zaken die razendsnel in ons brein verwerkt worden om diepte en afstand in te schatten.

Illusie

Wanneer je TV-kijkt of een computergame speelt, wordt op z'n minst de illusie van een driedimensionaal beeld opgewekt. Zeker bij moderne games waan je je in een realistische 3D-wereld, maar toch is het getoonde beeld voor je hersenen domweg plat omdat beide ogen hetzelfde beeld zien. Alle informatie die op het scherm wordt getoverd is hierdoor voor je gevoel even ver bij jezelf vandaan. 3D displays zijn net zo plat als normale TV's en monitoren, maar kunnen je hersenen aardig voor de gek houden; objecten lijken echt voor het scherm te zweven of zich juist ver achter de positie van het beeldscherm te bevinden. Met een 3D-scherm wordt TV-kijken of gamen bijna net zo realistisch als buiten door de ‘echte wereld' lopen.

Er zijn meerdere methode om 3D beeld weer te geven op een scherm dat feitelijk maar twee dimensies heeft. De bekendste methode is anaglyph 3D het beeld wordt opgedeeld in een rood en een blauw deel voor respectievelijk het linker en het rechter oog. Door een brilletje met een rood en een blauw filterglas op te zetten worden deze kleuren uit het beeld weggefilterd en blijft voor elk oog een ander beeld over. Anaglyph 3D werkt eenvoudig en de brilletjes zijn goedkoop te produceren, maar de techniek heeft grote nadelen. De belangrijkste daarvan is dat de kleurweergave van het beeld vrijwel geheel verloren gaat.

anaglyphe 3D bril
De bekende rood-blauwe ‘anaglyph’ 3D brilletjes hebben als nadeel dat de kleurweergave grotendeels verloren gaat en worden daarom niet gebruikt bij 3DTV’s.

Bioscoop

Het vertonen van films in 3D is overigens niet nieuw; er worden al 3D voorstellingen in bioscopen gehouden sinds de jaren ’50. Tot dusver werd dat nooit echt een succes, omdat de beeldkwaliteit beperkt was. Inmiddels zijn er weer regelmatig 3D voorstellingen in de bioscoop, maar nu van een uitstekende kwaliteit. Veel computeranimatiefilms zoals Cars of recenter Up worden in een 3D versie uitgebracht. Maar ook speelfilms, zoals Avatar en Alice in Wonderland zijn in 3D vertoond op het grote scherm.

Het grote verschil met de oude vorm van 3D is de manier waarop het beeld gesplitst wordt voor het linker- en rechteroog. In plaats van scheiding op basis van kleur, werkt 3D in de bioscoop door polarisatiefilters. Die ken je van Polaroid zonnebrillen. Met een speciaal filter wordt hierin hinderlijke weerkaatsing van licht tegengehouden. In een 3D bril in de bioscoop bevinden zich twee filters, één die horizontaal gepolariseerd licht tegenhoudt, en één die verticaal gepolariseerd licht filtert. Doordat er wordt gewerkt met twee projectoren, laat elk brillenglas van één projector beeld zien. Wederom wordt aan elk oog net een ander beeld geleverd, onze hersenen doen hun werk en voilà: je ziet diepte in het geprojecteerde beeld. Deze techniek wordt ook wel ‘passieve filtering’ genoemd: het brilletje zelf bevat geen elektronica.

Panasonic 3D camera
Een (semi)professionele 3D camera van Panasonic, duidelijk zijn de twee aparte lenzen voor het linker- en rechterbeeld zichtbaar.

Televisies laten maar één beeld zien. Het gelijktijdig vertonen van twee beelden zoals in de bioscoop met twee projectoren gebeurd is dan ook lastig. Daarom kiezen vrijwel alle televisiefabrikanten voor een andere technologie. Deze wordt ‘actieve filtering’ genoemd. De televisie moet het ‘linker-’ en het ‘rechterbeeld’ afwisselend laten zien en een actieve bril zorgt ervoor dat elk beeld bij het juiste oog terecht komt. De brillenglazen van zo’n actieve bril bevatten twee lcd schermpjes die razendsnel zwart kunnen worden gemaakt zodat er geen licht doorheen valt. De brillenglazen ‘sluiten’ zich dus. Vandaar dat de Engelse term voor dit soort actieve brillen ‘Shutterglasses’ is.

Wanneer de televisie een beeld laat zien dat voor het linkeroog bedoeld is, wordt het brillenglas voor het rechteroog zwart gemaakt, zodat alleen je linkeroog het beeld ziet. Wanneer even later het beeld voor het rechteroog wordt getoond op de tv, gaat juist het glas voor het linkeroog op zwart. Door de beelden van links en rechts razendsnel af te wisselen, zodat elk oog tussen de 50 en 100 beelden per seconde te zien krijgt, merken onze hersenen niet dat het beeld knippert. Beide ogen zien dus een ander beeld dat door onze hersenen wordt samengevoegd tot één beeld dat echt diepte lijkt te bevatten. De televisie vertelt de bril wanneer elk oog afgesloten moet worden met behulp van een draadloos infrarood signaal. Een nadeel van actieve 3D schermen met shutterglasses is de prijs van de brillen. Doordat de brillen over twee lcd schermpjes, een infrarood ontvanger en een batterij of accu beschikken zijn ze vrij duur. Fabrikanten verkopen tv’s daarom ofwel zonder brillen, of met slechts één of twee exemplaren. Voor een extra bril moet je al snel rekenen op zo’n 80 tot 120 euro per stuk. 

Crosstalk

Behalve de prijs is er nog een nadeel aan de shutterglass technologie, de zogenaamde ‘crosstalk’. De LCD schermpjes die in de bril gebruikt worden schakelen razendsnel over van zwart naar doorzichtig en anders. De beeldpunten op de televisie schakelen echter langzamer over. De tijd die het duurt om te veranderen, de reactietijd, kan in sommige gevalleen oplopen tot boven de 1/50ste seconde. Het vervelende bijeffect hiervan is dat op het moment dat de bril en het televisiescherm overschakelen van weergave van het linkerbeeld naar weergave van het rechterbeeld, de bril wél meteen omgeschakeld is, terwijl de TV even tijd nodig heeft om het andere beeld weer te geven. Op het moment dat het brilleglas voor het rechteroog opent krijgt het rechteroog dus nog héél even het uitdovende beeld van het linkeroog te zien. Het resultaat is dat je bij 3dtv’s met een hoge reactietijd delen van het beeld een beetje dubbel ziet. Dit effect wordt dus crosstalk genoemd en kan de dieptewerking van het 3D beeld sterk verminderen.

Frame sequential 3D

Daarom is er ook een andere 3D TV technologie, gebaseerd op polarisatie vergelijkbaar met de bioscoop.  Door over het scherm van je tv een polarisatiefilter te plakken dat de beeldlijnen afwisselend horizontaal en vertikaal polariseert kan je ervoor zorgen dat elk oog een eigen beeld te zien krijgt. Voordeel van deze passieve technologie is dat er gebruik wordt gemaakt van goedkope brilletjes die geen elektronica bevatten. Nadeel van de passieve technologie is dat elk oog slechts de helft van de beeldlijnen te zien krijgt, het linkeroog de even beeldlijnen en het rechteroog de oneven. Om deze reden kiezen de meeste fabrikanten voorlopig dus (nog) voor het actieve systeem, al zullen LG, Philips en Toshiba dit jaar de eerste passieve 3D Tv's op de Nederlandse markt uitbrengen. LG lost het probleem van de 'halve beeldlijnen per oog' overigens (deels) op door bij Full HD 3D bronnen elk oog ombeurten toch de even en de oneven beeldlijnen te tonen, beide de helft van de tijd. Het effect hiervan hebben wij nog niet goed kunnen beoordelen, maar uiteraard gaan we dit aandachtig bekijekn als de eerste testexemplaren in ons lab verschijnen.

2D op een 3D TV

Op een nieuwe 3DTV kun je uiteraard ook naar normale 2D beelden kijken, en dat uiteraard zonder bril! Eigenlijk geldt voor alle merken die nu 3D TV’s hebben aangekondigd dat 3D een extra mogelijkheid is op de duurdere modellen. De 3D TV’s die nu te koop zijn bieden zonder uitzondering ook goede tot zéér goede 2D beeldkwaliteit. Door te kiezen voor een 3D TV doe je dus geen concessies voor normaal TV kijken. Sterker nog, veel 3D televisies worden verkocht zonder of met maar één bril, dit om kosten te besparen. Je koopt dus een high-end 2D TV die op het moment dat je er brilletjes bij koopt, ook 3D kan weergeven.

Om je toch over te halen meteen 3D  brillen in huis te halen zetten fabrikanten kortingsacties op. Samsung gaf vorig jaar een ‘3D starter kit’ met twee brillen en een 3D film weg bij aankoop van de BD-C6900 3D Blu-ray speler. Andere fabrikanten hebben geregeld vergelijkbare acties. Het kan dus lonen om dit soort acties scherp in de gaten te houden en er in de winkel naar te vragen.

Samsung 3D starterkit

HDMI 1.4

Om elke oog van een eigen Full HD beeld te voorzien, moet er twee maal zoveel data naar de televisie worden gestuurd. Sinds eind 2009 is er een toevoeging op de Blu-ray standaard gekomen die het opslaan en tonen van 3D films mogelijk maakt. Voor het tonen van 3D materiaal is een nieuwe Blu-ray speler nodig, die deze standaard ondersteund en beschikt over een HDMI 1.4 aansluiting.

Deze nieuwste versie van de HDMI standaard biedt een aantal ontwikkelingen ten opzichte van de bestaande 1.3 variant. Zo is het nu mogelijk om een audio-retour kanaal te gebruiken, bijvoorbeeld om bij een verbinding waarbij een audio-receiver beelden doorstuurt naar de TV, ook het audiosignaal van de TV terug te sturen naar de receiver. Daarnaast biedt HDMI 1.4 ondersteuning voor ethernet. In een keten met HDMI 1.4 apparaten hoeft er zodoende maar één op een thuisnetwerk aangesloten te zijn, de overige apparaten delen deze verbinding via de HDMI kabels. Ook biedt HDMI 1.4 ondersteuning voor hogere resoluties, tot maximaal 4096x2160. De belangrijkste vernieuwing bij HDMI 1.4 is echter de mogelijkheid om 3D te ondersteunen. Hoe dat precies werkt lees je in het kader op deze pagina. Belangrijkste om te onthouden is: wil je Full HD 3D beeld, dan heb je altijd een apparaat met een HDMI 1.4 aansluiting nodig.

HDMI 1.4 techniek

Om het allemaal lekker overzichtelijk te houden biedt HDMI 1.4 voor het versturen van 3D beelden niet één, maar zes verschillende opties. Begin maart 2010 heeft het HDMI consortium bovendien de HDMI 1.4a specificatie bekend gemaakt Hierbij is nog een extra methode om 3D te verzenden is toegevoegd, wat het totaal op zeven brengt. 
In de meeste gevallen geldt dat hierbij effectief een verdubbeling van de resolutie plaatsvindt. Wanneer er een 1080p 3D beeld verstuurd wordt bevat dit beeld dus tweemaal zoveel pixels als een 2D 1080p signaal, zodat elk oog de volledige 1920x1080 resolutie te zien krijgt. Die verdubbeling kan zowel horizontaal als vertikaal plaatsvinden, maar het is ook mogelijk om de twee beelden binnen de ruimte van één normaal 1920x1080 beeld te versturen, waarbij de resolutie per oog dus halveert.



De meest gebruikte manier om 3D beelden via HDMI 1.4 te versturen heet ‘frame packing’ waarbij de beelden voor het linker en rechteroog boven elkaar als één extragroot beeld verstuurd worden.


Bij de side-by-side methode die ook door oudere apparatuur zonder HDMI 1.4 uitgang ondersteund wordt, krijgt elk oog slechts de halve resolutie toebedeeld.


De beeldfrequentie van het signaal dat via HDMI verstuurd wordt is in ieder geval altijd gelijk aan het origineel. Dit betekent dat de beeldsnelheid gewoon 24 (film) 50 (Europa) of 60 (Amerika/Japan) beelden per seconde is. Eenmaal in de TV aangekomen bepaalt deze wat er met de 3D beelden gebeurt. TV’s die gebruik maken van polarisatie zullen het linker en rechter beeld om en om verdelen over de even en oneven beeldlijnen en deze tegelijkertijd op het scherm weergeven, waardoor voor elk oog effectief de halve resolutie overblijft

TV’s die gebruik maken van shutterglasses tonen eerst het deel van het beeld dat voor het linkeroog bedoeld is en tonen dit op het scherm, om vervolgens het beeld van het rechteroog te tonen. De TV verdubbelt hierbij dus zelf de frequentie van het inkomende signaal en toont elk oog een beeld met de volledige 1920x1080 resolutie.

3D via televisie uitzendingen

Om te genieten van 3D op Blu-ray heb je dus een nieuwe 3D geschikte Blu-ray speler met HDMI 1.4 nodig, voor 3D TV uitzendingen via digitale televisie is dat niet het geval. Anders dan bij Blu-ray wordt bij (toekomstige) 3D TV uitzendingen, gebruik gemaakt van een normaal HD signaal dat ook via een oudere HDMI uitgang verstuurd kan worden. Het beeld wordt hierbij alleen horizontaal of vertikaal in tweeën gedeeld. Eén deel bevat dan het beeld voor het linkeroog, het andere deel dat voor het rechteroog. Een 3D TV herkent dat het beeld uit twee losse beelden bestaat en geeft deze afwisselend beeldvullend weer.

Voordeel van deze methode is dat het 3D beeld gewoon via de bestaande uitzendnormen kan worden verstuurd en dat er geen nieuwe ontvangers voor nodig zijn. Het nadeel is dat beide beelden in de ruimte van één normaal beeld samengepakt worden, waardoor de beeldscherpte slechts de helft is van een Full HD signaal en dus ook de helft lager is dan 3D op Blu-ray.

side by side 3d

3D Bronnen

Een belangrijke factor om in gedachten te houden wanneer je een 3D tv overweegt is: kijkmateriaal. Kort gezegd zijn er drie mogelijke bronnen van 3D-beelden: films op Blu-ray, televisie-uitzendingen en games ofwel computerspellen. De grote stimulus voor 3D op dit moment zijn de blockbusters: grote, dure Hollywood films vol bijzondere effecten. James Cameron ontwikkelde voor Avatar een geheel nieuw systeem om in 3D te filmen en dat is te zien aan het resultaat – het verhaal buiten beschouwing gelaten, biedt Avatar visuele dieptewerking die tot dusver ongekend was

Veel andere 3D films zijn echter minder ambachtelijk gemaakt of zelfs pas in postproductie omgezet naar 3D, zoals Alice in Wonderland en Clash of the Titans. Het resultaat is te zien: de 3D ervaring is bij deze films véél minder goed dan bij Avatar. Het is daarom te hopen dat 3D niet bezwijkt onder zijn eigen succes, want als er nog veel meer slechte pseudo-3D films uit gaan komen zal de consument zich ongetwijfeld afkeren van 3D. Het succes van Avatar heeft er echter voor gezorgd dat er inmiddels steeds meer films écht in 3D opgenomen worden. Vanaf dit jaar zullen we daar de resultaten van gaan zien. Het komende jaar moeten er dan ook zo’n 100 titels in 3D uitkomen op Blu-ray (aldus onder andere Sony). Afgezien van op de computer gemaakte films als Toy Story, die relatief eenvoudig achteraf in 3D te produceren zijn, is de spoeling qua films momenteel echter nog vrij dun.

3d Blu-ray discs
Het aanbod aan 3D Blu-ray titels is nog beperkt, en bestaat vooral uit documentaires en animatie.

Van televisie-uitzendingen hoeven we voorlopig evenmin veel te verwachten. Nederlandse studio’s zijn nog aan het overstappen op hd en zullen niet staan te springen om peperdure nieuwe 3D camera’s en montageapparatuur aan te schaffen. Hoewel er in Hilversum al diverse initiatieven ontplooid worden om kennis over 3D te delen geldt dat de productiekosten voor 3D voorlopig veel hoger zijn dan voor een normale 2D uitzending en met de krimpende inkomsten in de televisiesector zal 3D daarom voorlopig geen grote vlucht nemen verwachten zijn. Eigenlijk valt alleen van sportevenementen op korte termijn enig 3D-aanbod te verwachten; in Engeland is Sky afgelopen zomer gestart met uitzendingen in 3D en ook in de VS zijn inmiddels de eerste 3D sportkanalen gelanceerd. In Nederland is er op dit moment zelfs helemaal niets meer in 3D beschikbaar, tenzij we Brava 3D dat via satelliet uitzendt meetellen. Dat station zendt voorlopig echter (vrijwel) uitsluitend materiaal uit dat van 2D naar 3D is omgezet, dus écht 3D is het niet.

Ziggo en Net5 hebben vorig jaar enkele maanden een 3D demokanaal in de lucht gehad waarop het signaal van Net5 getoond werd, overdag opgewaardeerd vanuit 2D, en 's nachts (soms) in echt 3D. De echte 3D programmering was echter schaars en beperkte zicht tot even schaars geklede 0900-dames. Na enkele maanden heeft Net5 de stekker echter weer uit het experiment getrokkken. Een reden werd niet gegeven, maar het laat zich raden dat de animo niet groot was.

Games

Games ten slotte zijn op korte termijn de grootste bron van 3D-vermaak. Sony heeft de Playstation 3 middels een firmware update voorzien van 3D-functionaliteit. Een beperkt aantal titels kan in 3D gespeeld worden, waaronder WipeOut, SuperStarDust en MotorStorm. Belangrijk nadeel: deze titels kunnen slechts in HD Ready resolutie worden gespeeld; Full HD 3D is vooralsnog niet mogelijk. Dat is overigens een bewuste keuze: Bij gelijke beeldsnelheid betekent 3D immers dat er tweemaal zoveel beelden geproduceerd moeten worden dan bij 2D, wat voor de PS3 teveel rekenkracht zou vergen in Full HD resolutie.

Naast de Playstation 3 is de PC hét platform voor 3D-aanbod. 3D-weergave met ‘shutter glasses’ 3D-brillen bestond tien jaar geleden al op de PC, maar raakte in onbruik door de opkomst van lcd monitoren die de vereiste hoge verversingsfrequentie niet konden bieden. Nu zien we meer en meer 120Hz monitoren (60Hz per oog) op de markt komen en een vernieuwd 3D offensief. nVidia loopt voorop met 3D Vision, een combinatie van de juiste videokaart(en), een 3D-bril en gecertificeerde schermen en projectoren. Ook concurrent AMD (voorheen ATI) werkt hard aan 3D-ondersteuning door de eigen videokaarten. Concreet betekent dit dat je een PC met geschikte videokaart middels HDMI kan aansluiten op een 3D tv en dan meer dan 400 PC games direct in 3D kan spelen.

De populaire shooter Call of duty: Modern Warfare 2 is in 3D te spelen

Lang niet iedereen heeft een pc met een dure aparte videokaart met voldoende rekenkracht, maar Intel heeft ondersteuning voor HDMI 1.4 al ingebouwd in de tweede generatie Core i3, i5 en i7 processors. Aangezien deze nieuwe processoren allemaal een geïntegreerde grafische chip hebben, is het zodoende een kwestie van tijd voordat alle computers 3D-geschikt zullen zijn.

0
*