TV 3D Funcionamiento básico

TV 3D Funcionamiento básico

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Todo proceso que permite crear imágenes en 3D se conoce con el nombre de estereoscopía, y fundamentalmente se basa en el principio natural de la visión humana, en donde cada uno de nuestros ojos captan en un mismo instante dos imágenes ligeramente parecidas, debido a su separación el uno del otro. Ambas imágenes son mezcladas en nuestro cerebro, permitiéndonos observar el mundo en 3D, tal como lo conocemos. Si bien la televisión en 3D comercial es relativamente nueva, las técnicas de visualización estereoscópicas son tan antiguas como los orígenes de la fotografía.

Cuando empezó a estudiarse la tecnología 3D, las películas eran filmadas utilizando dos cámaras por separado para la obtención de dos ángulos de visión. Posteriormente aparecieron las cámaras duales (con doble sistema óptico) obteniendo el mismo resultado que utilizando dos cámaras. Al obtener dos imágenes diferentes con ángulos distintos, simulamos las diferentes perspectivas de los ojos izquierdo y derecho.

Lo que se intenta al crear un TV 3D o dispositivo que reproduzca imágenes en 3D es mostrar de manera alternada la imagen de una cámara A y la de otra B, cosa que se puede conseguir utilizando diversas técnicas. Esto quiere decir que se plasmaría en pantalla la imagen de la cámara A y luego la de la cámara B, todo esto, por supuesto de una manera muy rápida. La parte complicada de este proceso en el TV, es conseguir la imagen exacta para el ojo correcto. Para solventar este problema se desarrollaron las gafas 3D activas.

Cabe añadir que existen dos grandes categorías de gafas 3D: los pasivos o anaglifos y los activos.

Los lentes anaglifos utilizan filtros de color (rojo–azul, rojo–verde o bien ámbar–azul), los cuales permiten visualizar imágenes distintas en cada ojo, dando así un efecto de profundidad relativamente convincente.

Hoy en día se utilizan lentes pasivos polarizados, principalmente en salas de cine 3D. Estos lentes filtran las ondas de luz provenientes desde diversos ángulos de la pantalla, permitiendo que cada ojo por separado reciba sólo la imagen polarizada que le corresponde. Estos lentes fueron inmediatamente más populares que los anaglifos debido a que no utilizan filtros de color que pudiesen distorsionar el color original de la imagen.

Por otro lado, están las gafas activas, que son las que se utilizan en TV 3D. Estas gafas nada tienen que ver con las usadas en el cine para el mismo propósito. Los modelos de gafas usados en TV 3D son construidas con “cristal líquido activo”, y este cristal se activa gracias a una señal infrarroja procedente de un emisor de infrarrojos incorporado en el TV. Asimismo, las gafas incorporan un receptor de infrarrojos. Con esta señal procedente del TV se bloquean los cristales de las gafas de manera alternativa, sincronizando estos con las imágenes que se reproducen en el TV. Imagen para el ojo derecho en pantalla, consecuentemente cristal del ojo derecho abierto y cristal del ojo izquierdo bloqueado. Cuando se reproduce la imagen para el ojo izquierdo, en las gafas ocurre lo contrario. Como esto ocurre muy rápidamente , el cerebro interpreta toda esa información como una imagen tridimensional.

Los TV convencionales no pueden reproducir señales en 3D ya que la señal de video es completamente diferente. En un TV normal se vería la pantalla en negro o en blanco si intentamos reproducir una señal en 3D. Se necesitan pantallas de alta resolución y con una velocidad de refresco bastante rápida. Las películas en 3D grabadas en Blu-ray tienen una resolución de 1920x2160 (cada ojo recibe señal en 1080p) y las que se reciben a través transmisiones TDT de 960x1080 (cada ojo recibe señal en 540p).

Los fabricantes de TV han designado dos logos para diferenciar los TV3D disponibles:

3D- Ready: TV que es capaz de reproducir imágenes en 3D y lleva incluido el emisor de infrarrojos para enviar ordenes a las gafas 3D.

3D-Capable: TV que es capaz de reproducir imágenes en 3D pero no lleva incluido el emisor de infrarrojos. Para poder visualizar imágenes en 3D se necesitaría un modulo emisor con gafas.

Por otro lado tenemos tecnologías que hacen que no sea necesario el uso de gafas para disfrutar de la TV 3D.

El VUTSI parte del mismo principio básico para ver TV en 3D, una manera sencilla de ver TV en estereoscopía o pseudoscopía, a través del control del recorrido de la energía electromagnética en el espacio, descubierto por el Científico Militar Boliviano Ing. Rigoberto Mendizabal Márquez el 05 de julio de 2001, sistema que aprovecha el intervalo de tiempo entre el instante actual de la observación de una secuencia frente a la previa, donde el sistema hace que se observe al mismo tiempo. Cabe especificar que mientras se ve la secuencia actual con un ojo, con el otro podemos ver la secuencia anterior, siendo posible ver en tres dimensiones real o invertida, dependiendo de la dirección del recorrido de la cámara filmadora o movimiento de los objetos que son capturados por UNA sola cámara. No obteniendo ningún resultado, si la cámara u objetos quedan estáticos. Interesante opción para todos los televidentes que no tienen los recursos necesarios para adquirir TV LCD o PLASMA 3D, mas sus lentes específicos, en función a la tecnología que usan. Esta tecnología ha sido denominada VUTSI (Visor Universal Tridimensional de Secuencia de Imágenes), es posible el uso del VUTSI en proyecciones de películas normales en salas de CINE, en juegos de ordenador, y en vídeos caseros, sin que precisen edición alguna, se recomienda que las secuencias de imágenes sea de alta calidad para obtener mejores resultados.

La televisión autoestereoscópica es en la que más se está investigando actualmente. El principio de funcionamiento de este sistema se basa en la utilización de microlentes que permiten controlar la difracción de los haces de luz. Con esto, además de representar la información de profundidad se consigue la selección arbitraria del punto de vista y dirección dentro de la escena. Así, un cambio de posición del espectador afecta a la imagen que éste observa. Conseguimos la sensación de que la escena gira con el movimiento del observador. Este fenómeno se conoce cómo Free viewpoint (punto de vista libre) y estos están limitados a 8 actualmente por cuestiones tecnológicas. Cada Free Viewpoint son dos imágenes (una por cada ojo) lo que hace que podamos mostrar en la actualidad 9 imágenes a la vez, diferentes en el plano horizontal, lo que quiere decir que la pantalla tendrá que tener una resolución enorme, mucho mayor que la HDTV.

Una ventaja significativa es que puede haber más de un espectador. También permiten mantener el modo de dos dimensiones.

Una de las desventajas de la utilización de lentes delante de la pantalla, es que podemos tener perdidas de brillo, contraste y color si no se aplica un sistema de control riguroso.

Philips fue pionera en sacar al mercado el primer televisor autoestereoscópico, bautizado con el nombre de WOWvx. Con un tamaño de 42 pulgadas, tiene un ángulo de visión de 160 grados y una resolución de 3840x2160 píxeles. Puede representar 9 imágenes a la vez. WOWvx es un tipo de monitor y herramientas de software fabricado por Philips, que ofrece imágenes en 3D sin gafas para varios espectadores a la vez.

El único uso que se le ha dado, ha sido para publicidad, entretenimiento y visualización 3D. WOWvx utiliza el formato de 3D llamado "2D-plus-depth" que tiene una profundidad de un mapa de escala de grises al lado de cada cuadro 2D.
Philips suspendió las ventas de este modelo en marzo de 2009 porque la empresa considera que otra guerra de formatos es contraproducente y desastrosa para el mercado.

Otro tipo de TV autoestereoscópica es la que utiliza la tecnología llamada de Lentes Multivista. Consiste en una matriz de lentes transparentes y cilíndricas dispuestas sobre la pantalla del TV. Este sistema puede influir en el contraste y brillo que el TV es capaz de proporcionar.

Mientras que con un ojo percibimos una parte de la pantalla, con el otro, que está en otro ángulo distinto con respecto a la pantalla, veremos otra parte distinta de imagen dirigida hacia este ojo en concreto. En este sistema, cada píxel visionado es una lente, que a su vez está dividida en subpixeles. El efecto 3D se consigue cuando la información de cada subpixel de esta lente se envía en una dirección diferente.

Una de las características a tener en cuenta en este tipo de TV 3D es la diferencia entre resolución (pixeles) y la profundidad. En una secuencia en 3D los píxeles se utilizan para mostrar la profundidad de imagen. Por este motivo la disposición de las lentes es muy importante, ya que según las pongamos perderemos resolución horizontal o vertical. Si las ponemos en vertical encima de la pantalla, la resolución horizontal disminuye proporcionalmente al número de imágenes mostradas a la vez. Este fenómeno causa un desequilibrio en la relación de aspecto del píxel. Para solucionarlo se opta por inclinar las lentes con un patrón repetitivo, así se disminuye la resolución horizontal y vertical en un factor proporcional. De esta manera se crea un efecto como si algunos píxeles se repitieran horizontalmente. Este sistema tiene algunas carencias, ya que si cambiamos de punto de vista pueden apreciarse imágenes un poco incorrectas. No obstante, es imposible hacerlo de otra manera por el momento para no ver zonas con huecos vacíos.

Como siempre ocurre con los nuevos sistemas, estos deben ser compatibles con los sistemas actuales. Aquí nos encontramos con TV 3D que también deben reproducir imágenes en 2D. Este aspecto, en los TV 3D que utilizan Gafas 3D se soluciona fácilmente quitándonos las gafas y viendo escenas en 2D. El problema lo tenemos con los sistemas de TV autoestereoscópica, ya que las lentes nos van a modificar la imagen.

Para solucionar este problema existen dos maneras:
1.- Aplicando un procesado a la señal de vídeo. Sabiendo las características ópticas de las lentes, el contenido de la señal puede ser redistribuido en los (sub)píxeles para cancelar el efecto de las lentes.

2.-Lentes de LC (cristal líquido) permiten desactivar el efecto de las lentes. Con lentes de LC en modo 2D, todos los píxeles contribuyen en una única imagen de alta resolución. Este proceso ha sido patentado por PHILIPS 3D y consiste en variar el índice de refracción de las lentes. La capa de lentes se llena de cristal líquido y de esta manera tienen un índice de refracción diferente que permite el modo 3D. Para cambiar al modo 2D, se aplica una carga eléctrica sobre el cristal líquido para alterar su índice de refracción y como resultado se consigue que no refracte la luz que pasa a través de él.

Ahora que ya tenemos las TV 3D funcionando hay que saber que tipo de reproductores necesitamos para ver TV 3D. Principalmente para disfrutar de contenido en 3D debemos de tener un Bluray, Play Station u ordenador con tarjeta gráfica 3D y contenido en 3D.

Por otro lado ya tenemos infraestructuras como TV por cable o por TV Satélite, e incluso a través de la TDT que están preparadas para emitir contenido 3D. Con respecto a esto, las productoras se han encontrado con un pequeño problema, ya que, los videos 3D necesitan reproducir el doble de fotogramas que los de 2 dimensiones, algo que requeriría tener que sustituir todos los decodificadores de los abonados y por tanto, significaría una inversión demasiado grande.

Una de las soluciones para atajar el problema en las emisoras de televisión por cable consiste en comprimir a la mitad los 2 fotogramas de cada ojo (izquierdo y derecho) y convergerlos en uno sólo. De esta manera se envía la misma cantidad de fotogramas que en una emisión 2D convencional, aunque perdamos calidad de la imagen. Esta conversión sacrificaría la emisión a 1080p por aproximadamente una resolución de 720p y a veces incluso menos.

Reparación LCD

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Descripción de últimas tecnologías usadas en sistemas de TV 3D

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