TECNOLOGIA - Le immagini 3D con tv 100Hz e 200Hz (400-800)

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Lo scopo di questa breve descrizione, è di illustrare il sistema di riproduzione e visione delle immagini in 3D, con tv che riproducono fotogrammi a frequenze di 100Hz, 200Hz, 400 e 800.

Per affrontare l’argomento, sarà quindi necessaria la conoscenza dei principi base relativi alla visione delle immagini in 3D, la breve descrizione seguente, intende introdurre i concetti su cui si basa il funzionamento del sistema 3D nei tv moderni a schermo piatto, lasciando al lettore la facoltà di approfondire ulteriormente l’argomento.

3D è l’abbreviazione di ‘tre dimensioni: Larghezza, altezza e profondità. Viene definito 3D un  televisore che sia in grado di riprodurre immagini tridimensionali.

la sensazione di profondità dell’immagine, viene creata fornendo un’immagine diversa per  ciascun occhio (visione stereoscopica) e facendo in modo che ciascun occhio veda solo quella a lui destinata.

La soluzione adottata per riprodurre la visione 3D sui televisori a schermo piatto (LCD e Plasma) consiste nell’alternare, durante la riproduzione dei fotogrammi, le immagini destinate all’occhio destro con quelle dell’occhio sinistro, in modo da fornire al cervello due informazioni diverse, simulando la naturale visione dei soggetti in natura.

La visione in 3D delle immagini riprodotte dal televisore, la si ottiene tramite l’ausilio di occhiali speciali, dotati di lenti contenenti uno strato a cristalli liquidi che si oscurano in presenza di un segnale elettrico (active shutters). Sincronizzando l’oscuramento delle lenti, con la riproduzione dei fotogrammi sullo schermo, è possibile fare in modo che ciascun occhio veda soltanto il fotogramma a lui destinato.

In figura si rappresenta la riproduzione delle immagini 3D a piena risoluzione (1920 x 1080)

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Visione in 3D con tv a 100Hz

A differenza di un televisore tradizionale, il televisore 3D, deve essere in grado di ricevere due immagini, una proveniente dalla videocamera sinistra, dedicata all’occhio sinistro e l’altra proveniente dalla videocamera destra, dedicata all’occhio destro dello spettatore.

La transizione inclinata tra la parte azzurra che riproduce l’immagine dedicata all’occhio sinistro e quella rosa, dedicata invece all’occhio destro, rappresenta la scansione dell’immagine dall’alto verso il basso in modalità progressiva.

La visione delle immagini 3D in questa situazione, produrrebbe un forte fenomeno di “cross-talk”, ovvero un mescolamento delle due immagini “L” e “R”.

In un tv a 100Hz con segnale video in 3D, i fotogrammi riprodotti “R” e “L” si alternano 100 volte al secondo. Tuttavia, come mostrato in figura, né l'immagine destra né quella sinistra vengono visualizzate per intero sullo schermo LCD, questo è causa di “Cross-talk”

Per visualizzare correttamente l’immagine 3D tramite un tv 100Hz, è necessario intervenire nel seguente modo:

la visione dell’immagine avviene solo in tempi e in zone precise, che vengono selezionate dagli occhiali nell’istante in cui la lente diventa trasparente e dalla retroilluminazione del display che rende visibili solo le zone illuminate.

Le due figure seguenti, illustrano chiaramente il procedimento di selezione delle porzioni di immagine mediante l’intervento della retroilluminazione che rende visibile solo la parte superiore o solo quella inferiore dell’immagine.

Ecco come l’intervento della retroilluminazione rende possibile la visione di una porzione alla volta dell’immagine, cancellando quella che produrrebbe il fenomeno del “cross-talk”.

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Visione in 3D con tv a 200Hz

In caso di un televisore 200Hz, la successione delle immagini è doppiamente veloce rispetto alla versione 100Hz, questo permette la creazione di un fotogramma intero per un tempo di 1/200 di secondo.

Sincronizzando le lenti degli occhiali a questa frequenza, sarà possibile vedere correttamente ogni immagine dedicata al proprio occhio, destro e sinistro, senza interferenze di una sull’altra, in questo modo è possibile evitare fenomeni di “Cross talk”.

La figura illustra gli istanti in cui lo spettatore dotato di occhiali, può vedere l’immagine in modalità 3D, quindi in successione, prima l’occhio destro e poi il sinistro.

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La tecnologia backlight blinking

Questo tipo di tecnologia è stata trattata in un precedente documento, che illustrava i diversi sistemi di scansione: 100Hz, 200Hz, (400 e 800).

La funzione “backlight blinking” permette la visione di immagini nitide ed esenti da “Blur”.

Con il termine “Blur”, si intende quel fenomeno responsabile della sfocatura dei soggetti riprodotti sullo schermo, dovuta soprattutto alla permanenza delle immagini durante la successione dei fotogrammi.

Un opportuno controllo della retroilluminazione che consiste in successive accensioni e spegnimenti di ristrette fasce di immagine in movimento dall’alto verso il basso, permette un rapido oscuramento dei pixel che altrimenti richiederebbero più tempo per spegnersi, questo sistema permette la rapida cancellazione delle precedenti porzioni di immagine, eliminando scie o sfocature dei soggetti riprodotti.

A questa tecnologia è possibile abbinare anche la funzione DFI (Dark Frame Insertion), che disattiva completamente per alcuni fotogrammi la retroilluminazione. Grazie a questo intervento, si crea un fenomeno di “reset” sull’occhio dello spettatore, o annullamento dell’informazione precedente, migliorando ulteriormente la nitidezza delle immagini.

Quanto descritto conduce alla realizzazione di televisori denominati XR400 e XR800, dove i valori 400 e 800 non indicano propriamente la frequenza di refresh, ma una tecnologia di elaborazione dei fotogrammi, che permette la visione dell’immagine come se fosse riprodotta da tv funzionanti realmente a quelle frequenze, 400Hz e 800Hz, peraltro ad oggi non esistenti sul mercato.

La differenza tra XR400 e XR800, consiste nel diverso controllo della luce di retroilluminazione, infatti, pur essendo pannelli a 200Hz, nel caso del XR400, la retroilluminazione è divisa in due parti, la metà superiore e quella inferiore, alternandosi tra loro, invece con XR800, la retroilluminazione è divisa in fasce più sottili di immagine che si susseguono tra loro, dall’alto verso il basso. Quanto detto permette la corretta riproduzione delle immagini anche se i soggetti sono in forte movimento.

Il principio di funzionamento nella riproduzione di immagini in 3D, dei prodotti XR400 e XR800, è simile a quello precedentemente descritto per i televisori con scansione a 200Hz, infatti anche in questo caso ogni lente dell’occhiale destra e sinistra alternativamente, si apre per un tempo di 1/200 di secondo, sincronizzata con l’immagine riprodotta in quel momento.

La riproduzione dell’immagine in 3D, con televisori dotati di questo tipo di tecnologia, risulta estremamente migliorata come nitidezza e riduzione del “Cross-Talk”.

In figura, viene illustrato il principio di funzionamento di un televisore 3D XR800 in modalità line e Frame scan blinking. 

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La tecnologia LED BOOST

La visione dell’immagine per tempi brevi, comporta una riduzione della luminosità media dello schermo, per rimediare a questo inconveniente, si ricorre alla tecnologia così detta: “LED Boost”.

Questa funzione incrementa la luminosità della retroilluminazione, all’istante in cui l’immagine viene visualizzata, alternativamente, sia per l’occhio destro che per il sinistro.

In questo modo, l’immagine risulterà brillante, grazie alla compensazione introdotta dal sistema.