База знаний

Школа Stewart: полотно Silver 5D (3D + 2D High Definition Video)

Почему Silver 5D?

Проекторы излучают поляризованный свет, а 3D-проекторы, к тому же — два независимых потока, — для правого и левого глаз. Это ключевые моменты технологии цифровых проекторов. В затворной (активной) 3D-технологии, характерной для Домашнего Кинотеатра (ДК), потоки разделены чередованием кадров во времени, при этом работает один проектор. В пассивной 3D-проекции, применяемой, как правило, в публичных кинотеатрах, работают два строго синхронизированных проектора, подавая правый и левый кадр с небольшим смещением на один экран.

Для всех технологий 3D типы поляризации «левого» и «правого» потоков, как говорят математики — взаимно ортогональны. Это может быть линейная поляризация, когда вектор электрического поля «левого» потока вертикален, а «правого» — горизонтален, а также круговая или эллиптическая, где «левый» и «правый» векторы вращаются в противоположных направлениях. Магнитная составляющая света не воспринимается глазом, поэтому в технологиях 3D не используется

Для разделения потоков и формирования стереоизображения зрением используются 3D-очки — затворные, синхронизируемые с проектором, и пассивные — не требующие питания. И де и другие выполняют одну задачу — блокируют для каждого глаза «чужое» изображение. Но при затворной проекции к зрителю приходит обычный свет, деполяризованный при отражении от экрана (как правило, матового белого), поэтому «стекла» затворных очков представляют собой ЖК-матрицы, быстро меняющие прозрачность с 0 до 100% по командам проектора. «Стекла» же пассивных 3D-очков — обычные поляризаторы, реагирующие на входной световой поток заданной поляризации: обычный свет они пропускают, свет ортогональной поляризации полностью блокируют. Соответственно и экран для «пассивной» проекции принципиально другой — он по определению должен сохранять поляризацию света при его отражении, поэтому полотно выглядит характерно — с «металлическим» покрытием, играющим роль зеркала и диффузной поверхности одновременно.

В этой статье мы рассмотрим проекционные системы «пассивной» поляризации и соответствующие экраны, применяемые для 3D-кинотеатров.

Представляя «серебристые» экраны, Stewart Filmscreen Corporation, которой уже шестой десяток, напоминает, что «серебро» — пройденный этап и раннее ее творчество. «Серебристые» экраны сохраняют поляризацию и имеют высокое усиление, что может компенсировать характерные для 3D-проекции потери света — в фильтрах проектора и очках.

Проблема

«Серебряные» экраны (СЭ), сохраняющие поляризацию, имеют очень высокий коэффициент усиления и довольно небольшой угол обзора, поэтому в большинстве случаев, где необходимы другие параметры, они не оптимальны. Накопление потерь, неизбежное в любых 3D-системах, усугубляет низкую световую отдачу таких экранов. Если данный 3D-кинозал используется еще и для 2D-проекции, где дополнительные фильтры и очки не применяются, СЭ выпячивает другие, ранее замаскированные «особенности» — угловая неравномерность яркости и заметное изменение цветов при отклонении от центра к периферии, даже на небольшие углы.

Почему это происходит?

По мере совершенствования 3D СЭ оставался благом, но слабые места никуда не исчезли — это цена компромисса для сохранения поляризации. Старые технологии производства этих экранов похожи по ключевым признакам — так называемым «метрикам». Одна из важнейших метрик СЭ — коэффициент затухания. Это, по сути, контрастность или отношение максимальной интенсивности света, прошедшего к зрителю через поляризационные фильтры и стекла очков в открытом состоянии, к минимальной величине прошедшего света — в тех же условиях, но при закрытом состоянии фильтров. СЭ высокого класса в сочетании с хорошими поляризаторами может иметь (в зависимости от типа поляризации) два канала информации при контрастности 250:1. Круговая поляризация дает несколько меньшее значение из-за разницы в четверть длины волны, но она позволяет наклонять голову при просмотре без риска пропадания эффекта 3D.

Негативная сторона эффекта высокого затухания — реально малый угол обзора. Качественное матовое полотно предназначено для передачи отличного белого цвета с максимумом интенсивности по нормали и плавным спаданием к краям угловой диаграммы — это, по меньшей мере 85° уверенного обзора. Stewart Filmscreen производит такие и аналогичные матовые полотна с повышенным усилением, в том числе на заказ и с различными диаграммами рассеяния, а угол комфортного обзора превышает 65°. Но с поляризованным светом они не работают. Для сравнения: СЭ с отличным коэффициентом затухания обычно имеет угол обзора от 14 до 24°, очень высокий коэффициент усиления — 3.0-4.0, и выраженное распределение яркости по полю при проекции.

Большинство коммерческих кинотеатров рассчитаны на весьма большие проекционные отношения — 3:1, 5:1 и даже больше, в этом история и специфика больших общественных кинозалов. Большое проекционное расстояние служит виртуозным адвокатом СЭ, так как волновой фронт практически перпендикулярен экрану, и «прокуроры» СЭ в вытянутом зале просто не найдут достаточно удаленных боковых мест для предъявления правомерных обвинений — в отличие от конфигураций с короткофокусной проекцией, где у обвинителей СЭ — бенефис. Но самоуспокоение опасно. В ДК и студиях монтажа, именуемых «постпродакшн», проекционные отношения куда меньше. В таких инсталляциях типовой СЭ, что называется, пойман с поличным — хорошо выраженный фронтальный просмотр, затем деградация яркости по полю и цветовые искажения при угловых отклонениях — это типовое «личное дело» всех СЭ с большим усилением.

Но когда в дело вступает 3D, эффект поглощения глубиной 3D-сцены, которая для СЭ превосходна, маскирует артефакты и только особо яркие кадры намекают на проблему. Если же Вы смотрите на таком экране 2D высокого разрешения, Вы сразу становитесь невольным экспертом по неравномерной яркости и артефактов цветопередачи. Достаточно чуть отойти от центра экрана.

В мире коммерческого кино распространение 3D-контента — промышленный поток с некоторыми ограничениями, но единой целью — поддержкой 3D-кинотеатров. В ДК проникновение 3D-контента еще не столь агрессивно, и пока немногие решаются создать универсальный 2D-3D ДК. Да, ДК — это один экран для всех целей, а не сеть узкоспециализированных залов IMAX. В общем, типовой СЭ далек от референсных требований для 2D, элитных ДК, где 2 экрана — не проблема, и уж точно — от обычных тесных ДК с широкоугольными проекторами, и где СЭ просто негде «развернуться». Криволинейные экраны хороши, и Stewart их предлагает, но они пока не полностью совместимы с востребованной системой изменяемого формата экрана, да еще в ограниченном пространстве. Короче, СЭ — развлечение для энтузиастов, но проблема для типового ДК.

«Соломоново» решение?

Давайте разрубим «Гордиев узел»? Один из ключевых клиентов Stewart Filmscreen, из группы постпродакшн, что в районе Лос-Анджелеса, занимается профессиональной обработкой цвета и является признанным экспертом. Его клиенты — «профи» стереографии, и для них СЭ был предметом конструктивной критики. Стандартные СЭ доставляли «спецам» массу неудобств: они просили исправить положение любой ценой, умерив «пятна» яркости и цветовые «игры».

Был соблазн уменьшить усиление СЭ. Однако плата за «простой ход» велика: несоизмеримое уменьшение ценного коэффициента затухания (см. выше). Если этот параметр недостаточен, есть риск «привидений» или двоения объектов в 3D, не говоря о «зернистости» картинки. Когда экспериментальные параметры в зоне риска, картинка может напоминать туман из статических изображений — это неприемлемо. Разумеется, и это вдохновляет, если грубо уменьшить усиление, угол обзора станет шире, и экран поведет себя как нормальный «собрат» — однородность хороша и яркие «пятна» забыты. Заманчиво для инженеров Stewart, но они еще и знатоки химии, помимо прочего. А эта наука фантастам неподвластна.

Итак, перед нами настоящая исследовательская задача — как уменьшить усиление экрана без фатального воздействие на фундаментальный параметр — коэффициент затухания? Эта дилемма и стала техническим заданием для разработки полотна Stewart Silver 5D.

Stewart Silver 5D

Команда Центра Исследований и Разработок Stewart начала с «нуля» — несколько лет вычислений, моделирования и переосмысливания СЭ. На прежней концепции оптического покрытия данного класса не оставлено «камня на камне». Гуру из команды Stewart «перелопатили» сотни математических моделей, исследуя природу коэффициента затухания на микроскопическом уровне — в ход пошла теория случайных полей рассеяния. Гипотезы подкреплялись проекционными экспериментами. Каждый промежуточный итог опытов Stewart использовала для формулировки новых «теорем», характеризующих испытуемый образец. В результате родилась стройная теория поверхностей, сохраняющих поляризацию, которая оказалась в блестящей гармонии с практикой.

Полотно Silver 5D имеет значительно более широкий угол обзора, нежели полотна СЭ — на 30°, обеспечивая удивительно хорошую равномерность от центра к краям. Это полотно обладает значительно меньшим усилением — 2.0 и меньше, обеспечивая убедительно хорошим коэффициентом поглощения — 140:1, более, чем достаточным для подавления «призраков». Но главные эффекты — настоящая свобода для короткофокусной 3D-проекции и отличная контрастность для 2D-контента, что в целом предвосхищает пожелания универсальной проекции. Это полотно — не матовое белое в классическом смысле, но оно успешно прошло все необходимые калибровки, и Вы будете удивлены живым и естественным изображением.

Stewart Silver 5D доступно в микроперфорированной версии и для любых конфигураций фронтальной проекции. В том числе — для любых экранов с электроприводом, фиксированных экранов на раме и полностью автоматических систем с изменяемым форматом.