Department of Science and Technology Institutionen för teknik och naturvetenskap Linköping University Linköpings Universitet
LiU-ITN-TEK-A--10/037--SE
Utvärdering av 3D-biosystem
Rebecca Bragée
2010-06-01
LiU-ITN-TEK-A--10/037--SE
Utvärdering av 3D-biosystem
Examensarbete utfört i medieteknik
vid Tekniska Högskolan vid
Linköpings universitet
Rebecca Bragée
Handledare Michael Pääbo
Examinator Björn Gudmundsson
Upphovsrätt
Detta dokument hålls tillgängligt på Internet – eller dess framtida ersättare –
under en längre tid från publiceringsdatum under förutsättning att inga
extra-ordinära omständigheter uppstår.
Tillgång till dokumentet innebär tillstånd för var och en att läsa, ladda ner,
skriva ut enstaka kopior för enskilt bruk och att använda det oförändrat för
ickekommersiell forskning och för undervisning. Överföring av upphovsrätten
vid en senare tidpunkt kan inte upphäva detta tillstånd. All annan användning av
dokumentet kräver upphovsmannens medgivande. För att garantera äktheten,
säkerheten och tillgängligheten finns det lösningar av teknisk och administrativ
art.
Upphovsmannens ideella rätt innefattar rätt att bli nämnd som upphovsman i
den omfattning som god sed kräver vid användning av dokumentet på ovan
beskrivna sätt samt skydd mot att dokumentet ändras eller presenteras i sådan
form eller i sådant sammanhang som är kränkande för upphovsmannens litterära
eller konstnärliga anseende eller egenart.
För ytterligare information om Linköping University Electronic Press se
förlagets hemsida
http://www.ep.liu.se/
Copyright
The publishers will keep this document online on the Internet - or its possible
replacement - for a considerable time from the date of publication barring
exceptional circumstances.
The online availability of the document implies a permanent permission for
anyone to read, to download, to print out single copies for your own use and to
use it unchanged for any non-commercial research and educational purpose.
Subsequent transfers of copyright cannot revoke this permission. All other uses
of the document are conditional on the consent of the copyright owner. The
publisher has taken technical and administrative measures to assure authenticity,
security and accessibility.
According to intellectual property law the author has the right to be
mentioned when his/her work is accessed as described above and to be protected
against infringement.
For additional information about the Linköping University Electronic Press
and its procedures for publication and for assurance of document integrity,
please refer to its WWW home page:
http://www.ep.liu.se/
______________________________________________
Utvärdering av 3D-biosystem
______________________________________________
Rebecca Bragée
2010-06-10
Handledare: Michael Pääbo
Examinator: Björn Gudmundsson
Sammanfattning
Ända sedan början av 1900‐talet har 3D‐bio kommit och gått. Den hade en epok under 1920‐talet som snabbt dog ut på grund av att tekniken var otillräcklig och folk upplevde det som obehagligt. Nya försök gjordes under 1950‐, 1970‐ och 1980‐talet, men inget lyckades. Nu på 2000‐talet säger filmskaparna att 3D är här för att stanna. Argumentationen är att den digitala tekniken medför något som den tidigare tekniken inte kunde, det vill säga bildstillheten. Dessutom har filmtekniken och post‐produktionen förbättrats. Även visningssystemen för 3D‐film är mer utvecklade med både polariserade varianter, aktiva glasögon och spektral uppdelning. Examensarbetet fokuserar på att studera de visningssystem som finns för biografmarknaden och att föra en diskussion om 3D är här för att stanna eller om det är en fluga även denna gång. Fokus ligger främst på hur den Skandinaviska marknaden ser ut eftersom alla de Skandinaviska länderna valt olika 3D‐biosystem. Det finns fem ledande 3D‐biosystem på marknaden idag. Det är Dolby 3D, IMAX 3D, Master Image, RealD och XPand. Av dessa 3D‐biosystem kommer fyra att studeras närmre. IMAX 3D kommer inte att studeras då SF har fört diskussioner med dem och dragit slutsatsen att det i dagsläget är för dyrt. Dolby 3D har idag marknaden i Norge men även biografer i Sverige, och då framförallt Folkets Bio, har valt att satsa på detta 3D‐biosystem. Det är ett av systemen som inte kräver att man byter duk, utan det fungerar att köra på vanliga vita dukar. Deras teknik bygger på spektral uppdelning av ljusets våglängder. Glasögonen återanvänds eftersom de är dyra. Master Image har tagit marknaden i Danmark och i Sverige börjar man se fler Master Image anläggningar, framförallt på SF Bio. Master Image teknik bygger på cirkulär polarisering. Den kräver cirkulärt polariserade glasögon och en cirkulär roterande skiva placeras framför projektorns lins för att skapa polariseringen. Systemet behöver en silverduk och glasögonen är idag en engångsartikel. RealD är ett av de ledande systemen på marknaden och finns idag både i Sverige och i Norge. 3D‐ biosystemet bygger på att man använder cirkulärt polariserande glasögon. Framför linsen på projektorn installeras vad de kallar en ”z‐screen” för att skapa polariseringen. Glasögonen är en engångsartikel och silverduk krävs. Xpand är det valda 3D‐biosystemet i Finland. Det är det enda systemet på marknaden just nu som använder sig av aktiva glasögon, vilket innebär att man efter cirka 200 timmar måste byta batterier på glasögonen. Detta system behöver inte en silverduk, utan fungerar på vanlig matt vit duk. Glasögonen är väldigt dyra i inköp och återanvänds. De är även stora i förhållande till glasögonen i de passiva systemen, främst vid jämförelse med RealD och Master Image. Mitt råd är att man inte ska begränsa sig till en leverantör av 3D‐biosystem. Mycket beror på hur salongen ser ut från början, som till exempel hur bred den är. Om man sätter in en silverduk i en väldigt bred salong, kan man räkna med att kantplatserna får dålig ljusreflektion och därmed kan artefakter som duken medför bli tydligare. Man kan även ta ställning till om man vill binda en salong till 3D‐visningar eller om möjligheten att flytta runt systemet snabbt och effektivt är av intresse. Oavsett vilket system man väljer i slutändan finns det för‐ och nackdelar med samtliga.
Abstract
3D‐cinema has since the beginning of the 20th century tried to stay put on the market. The first period was during the 1920’s, but the technique was insufficient and the people experienced discomfort. They also tried to introduce it during the 1950’s, 1970’s and 1980’s, but failed. Now during the 21st century the cinematographers says that 3D‐cinema is here to stay. The argumentation is that the digital technique brings something that the earlier technique couldn’t, which is a steady image. Moreover, the post‐production and filmmaking as well as the viewing systems have evolved. Today polarising techniques, active shutter glasses and spectral division are available for 3D‐cinema viewing systems. This Master Thesis focuses on the different viewing systems for the cinemas. There will also be a discussion whether 3D is here to stay or not. The Scandinavian market will be under focus since all the Scandinavian countries has chosen different 3D‐cinema systems. There are five major 3D‐cinema systems on the market today: Dolby 3D, IMAX 3D, Master Image, RealD and XPand. Four of these systems will be studied more thoroughly. IMAX 3D will not be taken under consideration since SF has come to the conclusion that they are too expensive at the moment. Dolby 3D has the market share in Norway; they also have a small market share in Sweden, mainly by Folkets Bio. This is one of the systems that don’t demand a silver screen. It can be used on regular matte white screens. Their technique is based on spectral division of the light and its wavelengths. The glasses are reused since they are expensive. Master Image has the market share in Denmark and is also becoming more common in Sweden, mainly by SF Bio. Master Image’s technique is based on circular polarisation. It uses circularly polarised glasses and a circular rotating disk in front of the lens to create the polarisation. This system needs a silver screen and the glasses are disposable. RealD is one of the top brands on the market and has some market shares in both Sweden and Norway. This 3D‐cinema system uses circular polarised glasses. A so‐called “Z‐screen” is installed in front of the lens to create the polarisation. The glasses are disposable, as Master Image’s glasses, and RealD also needs to use a silver screen. Xpand is the 3D‐cinema system chosen in Finland. It is for the moment the only system on the market that uses active glasses, which includes changing batteries every 200 hours. This system doesn’t need a silver screen; it is perfectly fine on a matte white screen. The glasses are expensive and are reused. The glasses are larger compared to the passive glasses, especially when compared to RealD’s and Master Image’s glasses. My advice is to not narrow down to just one 3D‐cinema system. The theatre’s structure is of importance, for example the width of it. The use of a silver screen in a wide theatre results in seats on the side with low light levels, resulting in artefacts from the screen. Another standpoint is the possibility to move the 3D‐system between screens effectively. No matter which system you choose, all have advantages and disadvantages.
Förord
Jag vill tacka alla personer som ställt upp på intervjuer och hjälpt mig med informationsinsamling och som har förklarat hur marknaden ser ut, eftersom det har varit väldigt svårt att samla in material. Jag vill även tacka min handledare Michael Pääbo, som har varit till stor hjälp när jag varit nära att ge upp. Jag vill också passa på att tacka min examinator Björn Gudmundsson som har haft tålamod med att examensarbetet dragit ut på tiden. Ett stort tack till familjen, vänner och mina arbetskollegor som stått ut med mina funderingar och diskussioner kring ämnet under en lång period.
Innehållsförteckning
SAMMANFATTNING... 2ABSTRACT ... 3
FÖRORD... 4
INNEHÅLLSFÖRTECKNING ... 5
FIGUR- OCH TABELLFÖRTECKNING ... 7
1
INLEDNING ... 1
1.1
BAKGRUND... 1
1.2
SYFTE... 1
1.2.1 Problemställning ... 1 1.2.2 Omfattning... 1 1.2.3 Förväntat resultat... 1 1.3
FRÅGESTÄLLNING... 2
1.4
METOD... 2
1.5
AVGRÄNSNINGAR... 3
1.6
KÄLLOR... 3
1.7
RAPPORTSTRUKTUR... 4
2
TEORETISK REFERENSRAM... 5
2.1
STEREOSKOPISKT SEENDE... 5
2.1.1 Stereoskop ... 5 2.1.2 Samsyn... 8 2.1.3 Synsystemet ... 9 2.2
LJUSETS EGENSKAPER... 11
2.2.1 Vågrörelse ... 11
2.2.2 Synligt ljus och färguppfattning ... 11
2.2.3 Reflektion... 12
2.3
POLARISERING... 14
2.3.1 Linjärpolarisering ... 15
2.3.2 Cirkulär polarisering ... 16
2.3.3 Elliptisk polarisering... 18
2.4
CROSSTALK OCH GHOSTING... 18
2.5
AKTIVA GLASÖGON... 19
2.6
PASSIVA GLASÖGON... 19
2.6.1 Anaglyfer ... 19 2.6.2 Spektral uppdelning ... 21 2.6.3 Polariserade glasögon ... 23 2.7
DUKAR... 23
2.7.1 Teoretiska begrepp... 24 2.7.2 Silverduk... 25
2.7.3 Matt vit duk ... 26
3
3D-BIOSYSTEM ... 27
3.1
DOLBY... 27
3.1.1 Företagspresentation ... 27 3.1.2 Teknik ... 27 3.2
IMAX3D ... 29
3.3
MASTER IMAGE... 29
3.3.1 Företagspresentation ... 29 3.3.2 Teknik ... 29 3.4
REALD... 33
3.4.1 Företagspresentation ... 33 3.4.2 Teknik ... 33 3.5
XPAND... 35
3.5.1 Företagspresentation ... 35
3.5.2 Teknik ... 36
4
ÖVERBLICK AV MARKNADEN ... 37
4.1
KORT SAMMANFATTNING AV 3D-BIOSYSTEMEN... 37
4.1.1 Dolby ... 37 4.1.2 MasterImage ... 38 4.1.3 RealD... 38 4.1.4 XPand... 39 4.1.5 IMAX ... 39 4.2
BELÄGGNINGSSTATISTIK PÅ SF:S 3D-VISNINGAR... 40
5
RESULTAT OCH DISKUSSION ... 42
5.1
RESULTAT OCH SLUTSATS... 42
5.1.1 Resultat... 42 5.1.2 Slutsats ... 42 5.2
DISKUSSION... 43
5.2.1 Digitalisering ... 43 5.2.2 3D-system... 44 5.2.3 Teknik ... 44 5.2.4 Upplevelse ... 45 5.2.5 Miljöaspekt... 45
5.2.6 Framtida rekommendationer och funderingar... 46
6
KÄLLFÖRTECKNING... 47
BILAGA 1: MÖTE MED ARI SAARINEN, FINN KINO, FINLAND... 52
BILAGA 2: TELEFONMÖTE MED RAMON REISMÜLLER, BIOGRAFHANDLÄGGARE PÅ SFI, SVERIGE ... 55
BILAGA 3: NAB SHOW 2009; VARIERANDE FÖRELÄSARE. ... 57
BILAGA 4: INTERVJU OCH INSTALLATIONSDAG MED LARS EKBERG, TEKNIKER, VIDEVOX, SVERIGE ... 63
Figur- och tabellförteckning
FIGUR 1:SKISS ÖVER WHEATSTONES STEREOSKOP ... 5
FIGUR 2:TVÅ EXEMPELBILDER SOM ANVÄNDES I WHEATSTONES STEREOSKOP... 6
FIGUR 3:WHEATSTONES STEREOSKOP I ANVÄNDNING... 6
FIGUR 4:BREWSTERS STEREOSKOP... 7
FIGUR 5:EXEMPEL PÅ BILDER TILL BREWSTERS STEREOSKOP... 7
FIGUR 6:VIEW-MASTER... 8
FIGUR 7:TESTA DIN SAMSYN... 8
FIGUR 8:SYNEN.HÖGRA RESPEKTIVE VÄNSTRA HEMISFÄREN... 9
FIGUR 9:SYNFÄLTET OCH HUR DET TOLKAS ... 10
FIGUR 10:SYNLIGT LJUS... 11
FIGUR 11:PRIMÄRA FÄRGERNAS VÅGLÄNGDER SOM DE UPPFATTAS I TAPPARNA... 12
FIGUR 12:LJUSETS EGENSKAPER VID EN YTA. ... 13
FIGUR 13:REFLEKTION AV DIFFUST LJUS OCH SPEGLANDE REFLEKTION... 13
FIGUR 14:REFLEKTIONSLAGEN... 14
FIGUR 15:E-VEKTORN SOM BESKRIVER POLARISERAT LJUS, UPPDELAD I KOMPONENTER... 14
FIGUR 16:ELEKTROMAGNETISK TRANSVERSELL VÅG. ... 15
FIGUR 17:LINJÄR POLARISERING AV OPOLARISERAT LJUS... 16
FIGUR 18:CIRKULÄR POLARISERING... 16
FIGUR 19:HÖGER CIRKULÄR POLARISERING... 17
FIGUR 20:CIRKULÄR HÖGER POLARISERING... 18
FIGUR 21:ANAGLYFISKA GLASÖGON... 20
FIGUR 22:TVÅ VARIANTER AV ANAGLYFISKA GLASÖGON, OLIKA FÄRGER ANVÄNDS.TILL VÄNSTER GRÖN/MAGENTA OCH TILL HÖGER RÖD/CYAN... 20
FIGUR 23:HUR ANAGLYFISKA GLASÖGON FUNGERAR ... 21
FIGUR 24:SPEKTRAL UPPDELNING AV DE TVÅ BILDER SOM SKAPAR EN STEREOSKOPISK BILD... 22
FIGUR 25:EXEMPEL PÅ ETT INTERFERENSFILTER. ... 23
FIGUR 26:DOLBYS FILTERHJUL SOM MONTERAS INUTI PROJEKTOR... 28
FIGUR 27:DOLBYS GLASÖGON... 28
FIGUR 28:MASTER IMAGE POLARISERINGSSKIVA FRAMFÖR PROJEKTORN, SNETT FRAMIFRÅN... 30
FIGUR 29:MASTER IMAGE POLARISERINGSSKIVA, SETT FRÅN SIDAN... 30
FIGUR 30:MASTER IMAGE CIRKULÄRA POLARISERINGSSKIVA... 31
FIGUR 31:POLARISERINGSSKIVAN I MASTER IMAGE SYSTEM... 31
FIGUR 32:MASTER IMAGES SAMMANLÄNKNING MED PROJEKTORN... 32
FIGUR 33:CIRKULÄRT POLARISERADE GLASÖGON, FRÅN REALD ... 33
FIGUR 34:REALD:S ÄLDRE MODELL AV Z-SCREEN... 34
FIGUR 35:REALD:S NYVERSION AV Z-SCREEN... 34
FIGUR 36:REALD:S Z-SCREEN... 35
FIGUR 37:SCHEMATISKT ÖVERBLICK ÖVER EN BIOSALONG MED XPANDS SYSTEM... 36
TABELL 1:WBS FÖR EXAMENSARBETET... 2
TABELL 2:HARKNESS DUKAR.VINKELNS PÅVERKAN PÅ GAINVÄRDET... 24
TABELL 3:SILVERDUK.VINKELNS PÅVERKAN PÅ GAINVÄRDE... 25
TABELL 4:MATT VIT DUK.VINKELNS PÅVERKAN PÅ GAINVÄRDET... 26
TABELL 5:ÖVERBLICK AV 3D-BIOSYSTEMEN. ... 37
TABELL 6:DOLBY: FÖR- OCH NACKDELAR... 38
TABELL 7:MASTER IMAGE: FÖR- OCH NACKDELAR... 38
TABELL 8:REALD: FÖR- OCH NACKDELAR... 39
TABELL 9:XPAND: FÖR- OCH NACKDELAR... 39
TABELL 10:BESÖKARE OCH BELÄGGNING PÅ 3D-FILMER PER MÅNAD SEDAN FÖRSTA VISNING... 40
TABELL 11:BESÖKARE OCH BELÄGGNING PER 3D- FILM... 41
1 Inledning
Denna rapport bygger på ett examensarbete på 20 veckor och kommer att behandla nutida tekniken kring 3D‐bio samt vilka 3D‐biosystem som finns på marknaden. Detta kapitel behandlar bakgrunden till examensarbetet; vad syftet är, vilka avgränsningar som finns och vilka metoder som har använts för att få fram information för arbetet. Kapitlet innehåller även en värdering av valda källor samt en kort sammanfattning om rapportens struktur.1.1 Bakgrund
Än idag kör majoriteten av biograferna runtom i världen 35‐mm film, men de flesta står inför en förändring till den digitala tekniken som expanderar explosionsartat. Som exempel ska Norge ha digitaliserat helt innan slutet av år 2011. Även i Sverige jobbar Svenska Filminstitutet (SFI) mot ett liknande mål enligt Ramon Reismüller som är biografhandläggare på SFI, se bilaga 2. En av de senaste utvecklingarna är 3D‐bio. Även den expanderar explosionsartat och väntetiden för utrustning kan variera från någon månad upp till ett halvår. Idag finns det ett antal olika system för visning av 3D‐bio. Bara i Skandinavien har de största biografkedjorna valt olika 3D‐biosystem och frågan är vilket som är det bästa systemet på marknaden idag. I samarbete med SF Bio ska en opartisk utvärdering genomföras av de system som finns på marknaden idag.1.2 Syfte
1.2.1 Problemställning
Den information och kunskap som finns tillgänglig för biografägarna idag kommer direkt från någon av leverantörerna till de olika 3D‐biosystemen som finns på marknaden. Vad man idag inte vet är vilket system som är tekniskt och ekonomiskt mest lönsamt. Biografägarna saknar kunskapen om vilket som ger den bästa tekniska upplevelsen på duken såväl som kundnyttan det valda systemet ger. Med kundnytta menar man hur mycket valet av 3D‐biosystem påverkar kundens upplevelse. Systemet måste både vara bekvämt och ge en bra bild. Biografägarna saknar även information om vilket system som ger minst kostnader ifråga om drift, inköp av ny utrustning och användarvänligheten av systemet vilket innefattar hur mycket utbildning personalen måste få för det nya systemet.1.2.2 Omfattning
Det här examensarbetet omfattar en analys av de 3D‐biosystem som finns på marknaden, genom att titta på dem både ur ett tekniskt‐ och användar‐ perspektiv. Då användarperspektivet studeras är det främst hur lätthanterligt systemet är och kundens upplevelse som är I fokus. Systemets lätthanterlighet betraktas utifrån dess driftmässiga egenskaper. Då kundens upplevelse betraktas är det främst bekvämligheten samt, till viss del, bildkvaliteten som är av intresse. Även marknaden för 3D‐film och dess framtid kommer att diskuteras.1.2.3 Förväntat resultat
Under examensarbetet förväntas det att ett 3D‐biosystem hittas, som uppfyller de villkor SF Bio har och att de stora skillnaderna på de olika systemen som idag finns på marknaden förklaras. Det förväntas även att en insikt uppnås i huruvida 3D har kommit för att stanna och om det är värt att satsa pengar på utrustningen som krävs för att kunna visa 3D‐film.1.3 Frågeställning
För att veta vilket system man ska satsa på krävs en utvärdering av de olika systemen som finns på marknaden, där personen som utvärderar dem är opartisk. För att utföra denna utvärdering finns följande frågeställningar: • Vilka system finns på marknaden idag för visning av 3D‐film? • Vad medför de olika systemen för merkostnader för biografen i form av ny utrustning, utbildning av personal samt driftkostnader? • Vilket av systemen är det som anses mest ekonomiskt lönsamt i förhållande till vad den tekniska upplevelsen blir av en filmvisning i det valda systemet? Den tekniska upplevelsen omfattar vad resultatet på duken blir, det vill säga om det till exempel finns artefakter i bilden eller om bilderna är svårsynkroniserade med varandra och därmed ger en dålig 3D‐upplevelse. Det är även här man tittar på hur och om ett system är tekniskt överlägset jämfört med ett annat.1.4 Metod
För examensarbetet har en arbetsstruktur tagits fram och arbetet har brutits ner i mindre beståndsdelar i en så kallad ”work breakdown structure" (WBS), se tabell 1. I tabellen ser man tidsperioden för arbetet, som består av 20 veckor. Man ser även hur mycket tid som får läggas ner på de olika beståndsdelarna. Uppgift 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Instudering 2 Nulägesbeskrivning 5 Intervjuer 3 Problemanalys 6 Problemlösning 2 Litteraturstudie Rapportskrivning Presentation Tabell 1: WBS för examensarbetet Under instuderingsperioden studeras dagens marknad och hur den ser ut. Där studeras även vilka system som agerar på marknaden. Detta granskas sedan mer detaljerat under nulägesbeskrivningen och då framförallt på den skandinaviska marknaden eftersom de skandinaviska länderna har valt olika system. För att få en bättre uppfattning om 3D‐bio och 3D‐biosystem kommer intervjuer med personer som har kunskap inom området att ske. Intervjuerna omfattar både tekniker som installerar 3D‐ bioanläggningar, tekniskt ansvariga och SFI:s biografhandläggare. Intervjuteknik som används är en variant av den halvstrukturerade intervjun1. Införintervjuerna kommer det att finnas stödpunkter,
1 Halvstrukturerad intervju: Det finns en stödlista för frågor, de som intervjuas får samma frågor. Frågorna är öppna och därmed inte vinklade till ett svar i enbart en viss riktning. Det innebär även att man använder sig av så kallade sonderande frågor under intervjun, vilket går ut på att man kommer med ledfrågor om det verkar finnas mer information att hämta. [69]
men de kan variera beroende på personens bakgrund. Detta på grund av att de som intervjuas
ska få möjlighet att berätta fritt vad de tycker och även bidra med kunskap inom området.
Intervjuernas syfte är att skapa en större förståelse inom 3D‐bioområdet och även för att bilda en uppfattning om hur olika personer resonerar kring de olika systemen. Litteraturstudier sker fortlöpande under hela arbetet. Detta till stor del för att det är en bransch under exploderande utveckling och för att försöka få med de nya rönen är det viktigt att hålla ögonen öppna för nytt material. Jämförelse av de olika 3D‐biosystemen sker fortlöpande, och för att få en bättre inblick har jag personligen försökt att se samma filmmaterial på samtliga system som varit aktuella i diskussionen. Utöver detta var jag personligen delaktig vid installationen av två av 3D‐biosystemen i Sverige, samt närvarade på ”digital cinema summit” under NAB Show 2009 för att få en större förståelse och inblick i hur marknaden ser ut och hur det fungerar tekniskt.
1.5 Avgränsningar
3D är ett brett begrepp. I rapporten då 3D nämns menas endast den stereoskopiska 3D:n som används vid filmvisning. 3D‐datorgrafik och liknande är inte behandlat i rapporten. De 3D‐biosystem som studeras i rapporten kräver digital utrustning. Många biografer använder än idag 35‐mm film och har inte tillgång till digitala projektorer. Arbetet kommer inte att omfatta övergången till den digitala tekniken, eftersom det skulle vara för tidskrävande. Även val av digitalprojektorer för 3D‐biosystemen kommer inte att studeras. Det finns idag fyra ledande projektormärken: Barco, Christie, NEC och Sony. De flesta projektorer är kompatibla med majoriteten av 3D‐biosystemen, förutom Sony som bara fungerar med RealD. För den digitala visningen krävs även ett så kallat ”theater management system” som hanterar uppspelningen av den digitala filmen med mera. På de biografer jag har varit på har samtliga använt sig av Dolbys uppspelningssystem. Val av digital utrustning (projektorer, mediaspelare, servrar med mera) kommer inte att diskuteras i rapporten. Information kring de olika 3D‐biosystemen kan vara svår att få tag på, på grund av företagshemligheter. Den information som finns tillgänglig kan även vara väldigt riktad eftersom den oftast kommer från företaget själv. Material som finns inom området är ofta på engelska och vissa termer som används kommer att vara på engelska då det är svårt att få en korrekt översättning. Vid dessa tillfällen kommer det att finnas en fotnot som kommer ha en förklaring av vad termen innebär. Jag kommer inte heller kunna tillsätta en testgrupp som utvärderar upplevelsen av de olika systemen både på grund av att alla system inte finns i Sverige ännu och på grund av att en djupgående analys på det planet skulle vara för tidskrävande. Ett system som det inte tagits hänsyn till är IMAX 3D. I Sverige finns IMAX 3D idag på Cosmonova . SF har haft diskussioner kring att installera deras teknik på vald salong men har ansett att det varit för dyrt samt inte uppfyllt kravet på dukstorlek som IMAX har.1.6 Källor
Majoriteten av litteratur till examensarbetet har sökts via Internet, då det inte finns böcker inom området. Till största delen har artiklar sökts, eftersom flertalet artiklar kan ses som pålitliga källor. Artiklar har sökts både via databaser och via Internetsidor som består av information för bådebiografägare och andra inom branschen (exempelvis filmskapare med mera). Vissa artiklar kommer från Internetbaserade tidningar, där kunniga inom området ger ut information. Trovärdigheten i artiklarna anses tillräckligt pålitlig för att den information som hämtats kan användas för arbetet. Även kursböcker har utnyttjats för att beskriva fysikaliska begrepp och därmed anses de vara trovärdiga, då de till största delen enbart utnyttjats för att ge en generell beskrivning av exempelvis ljusets egenskaper. Den tillgängliga informationen om de olika 3D‐biosystemen har till största delen kommit direkt från företagen själva och därför har detta material lästs kritiskt. För att kompensera källorna i detta fall har intervjuer av kunniga personer inom området gjorts för att få ytterligare en uppfattning om informationen från företagen känns rimlig. Det förekommer även information från privat blog, men då personen som bloggar är mycket välkänd inom den tekniska utvecklingen av 3D‐återgivning anses källan vara pålitlig. För att förstå 3D‐biosystemen bättre har även patentdokument utnyttjats. Allt material som använts har lästs kritiskt. I vissa fall har flertalet artiklar inom samma område lästs för att den information som i slutändan används som referens kan ses som opartiskt.
1.7 Rapportstruktur
Källhänvisningen sker enligt Vancouver‐systemet. Vid varje källhänvisning i den löpande texten står en siffra inom hakparenteser, och källan redovisas sedan i källförteckningen. Bilderna i rapporten källhänvisas med hjälp av fotnoter, där Internetkällan redovisas. I övrigt används fotnoter för att beskriva otydliga begrepp. Kapitelindelningen ser ut som följande: • Inledning: Beskriver upplägget av arbetet och tillvägagångssättet samt avgränsningar som förekommit. • Teoretisk referensram: Här behandlas teori som är väsentlig för vidare förståelse av tekniken bakom 3D‐biosystemen. • 3D‐biosystem: Redovisar de största 3D‐biosystemen på marknaden och förklarar hur de fungerar tekniskt samt ger en bild av hur väletablerade företagen är på marknaden idag. • Överblick av marknaden: Här behandlas beläggningsstatistiken från SF:s biografer och hur den har varit på 3D‐visningarna. Här behandlas även de olika 3D‐biosystemens egenskaper samt för‐ och nackdelar de olika systemen har. • Resultat och diskussion: Först tas examensarbetets resultat upp. Detta följs sedan av en diskussion där både resultat, teori och funderingar tas upp. I diskussionen nämns även slutsatser av arbetet och vad som kan behövas undersökas eller genomföras inom området.2 Teoretisk referensram
Detta kapitel kommer att ta upp teori kring 3D, begrepp som används och teknik som krävs för en 3D‐biovisning. För att skapa en förståelse för hur 3D‐bilder uppfattas och vad det är som gör att vi ser tredimensionellt behandlas ögat och främst det stereoskopiska seendet. Ljusets egenskaper kommer också att förklaras kortfattat för vidare förståelse av metoder som används för att skapa en 3D‐uppfattning. Under kapitlet om passiva glasögon förklaras även tekniken som krävs för de system som använder sig av passiva glasögon. Den teoretiska referensramen är av vikt för vidare förståelse av examensarbetet.2.1 Stereoskopiskt seende
Det var Sir Charles Wheatstone som 1838 insåg att man får två liknande men inte identiska bilder till ögonen som sammanlänkas till en bild och att det är dessa två bilder som ger oss djupseende, så kallat tredimensionellt seende [1]. Han beskrev detta på följande sätt: ”… the mind perceives an object of three dimensions by means of the two dissimilar pictures projected by it on the two retinæ”. [1, § 2 stycke 1] Redan innan Wheatstones avhandling hade det funnits diskussioner om varför man hade två ögon, men ingen hade fram tills år 1838 klargjort hur de två olika bilderna man uppfattar var sammankopplade till djupseendet. [2]2.1.1 Stereoskop
Begreppet stereoskop kom i bruk för första gången i Wheatstones avhandling [1] då han utvecklade det första stereoskopet, se figur 1 och figur 3. Under samma tidsperiod utvecklade även Sir David Brewster ett stereoskop som introducerades år 1849. Wheatstones stereoskop var utvecklat för tecknade bilder, då fotografiet först utvecklades år 1839 [3].Figur 1: Skiss över Wheatstones stereoskop 2
2Figur 1: Bild från http://www.swell3d.com/2008/07/who‐invented‐3d‐anaglyphs.html; vektoriserad för tydlighetens skull.
Tekniken bygger på att man placerar en användare så nära de två speglarna, A och A´ i figur 1, som möjligt. Användaren justerar sedan de två bilderna monterade på E och E´, med hjälp av skruven p som är placerad längst till höger i figur 1, tills de två reflekterade bilderna skär varandra vid den optiska axeln3. Enligt Wheatstone finns det bara ett läge då de binokulära4 bilderna blir en bild med
samma magnitud som originalbilderna. Det går att uppfatta bilden som en vid flera tillfällen, men då är magnituden fel samt att man kan uppleva att ögonen blir trötta (eng. fatigue). Exempel på bilder som placerades på E och E´ ses i figur 2. Den vänstra bilden som består av enbart prickar är i sin tur uppdelad i två bilder, a och b (som placeras på E’ respektive E). Den skapar illusionen av att ju längre till höger man tittar på bilden desto närmre är prickarna användaren. Den högra bilden skapar illusionen av en kon.[1] Figur 2: Två exempelbilder som användes i Wheatstones stereoskop5 Figur 3: Wheatstones stereoskop i användning6
3 Optisk axel: En rak linje som går genom hornhinnans centrum, vidare rakt genom pupillen, linsen och slutligen hamnar på näthinnan och på gula fläcken. Det är i gula fläcken detaljer av ett objekt uppfattas som bäst. [4] [5] 4 Binokulära bilder är bilder som kräver att bägge ögonen används för att skapa en stereobild av de två olika bilderna.[69] 5 Figur 2: Bilder från http://www.stereoscopy.com/library/wheatstone‐paper1838.html; vektoriserad för bättre kvalitet. 6 Figur 3: Bild från http://www.galter.northwestern.edu/library_notes/44/stereoscope.jpg
Det är Sir David Brewsters stereoskop, se figur 4, som låg till grund för det som kom att användas för kommersiellt bruk under 1850‐talet [3]. Hans teknik byggde på att stereoskopet hade konvexa linser istället för att det hade speglar som i Wheatstones stereoskop. Bilderna är i detta fall parallella med varandra och monterade på en skiva som skjuts in i slutet av stereoskopet, se figur 4 och figur 5. Fördelen med att använda linser istället för speglar är att avståndet mellan bilderna och ögonen kan förkortas, vilket gör att stereoskopet blir mer portabelt [6]. Linsen hjälper till att konvergera bilderna, vilket medför att de uppfattas som en sammanlänkad bild. Det, i sin tur, leder till en tredimensionell bild, eftersom bilderna motsvarar samma miljö men är lite förskjutna i sidled. Figur 4: Brewsters stereoskop7 Stereoskop användes även i studier kring det binokulära seendet8 och är än idag populära för kommersiellt bruk i form av så kallade View‐Masters, se figur 6 [6]. Intresset för tredimensionella bilder ökade då stereoskopet kommersialiserades och har utvecklats till att man även vill se rörliga bilder tredimensionellt. Figur 5: Exempel på bilder till Brewsters stereoskop9
7 Figur 4: Bild från http://www.usyd.edu.au/museums/collections/macleay/hist_photos/virtual_empire/2_1.shtml 8 Binokulärt seende: även kallat tredimensionellt seende. Den del av synfältet som uppfattas av bägge ögonen och som bland annat ger djupseende. 9 Figur 5: Bild från http://www.informationhabitat.org/wiki/index.php/Stereoscopic_Photography
Figur 6: View‐Master10
2.1.2 Samsyn
För att en tredimensionell bild ska uppfattas, krävs det att man har samsyn. Samsyn innebär att bägge ögonen samarbetar och att en bild uppfattas istället för de två separata bilderna ögonen ser, se figur 9. Bilden som uppfattas har djup, riktning och avstånd. Samsyn innefattar simultanseende, fusion och stereoseende. [7] Simultanseende innebär att ”man har en naturlig förmåga att bearbeta varje ögas bild samtidigt i hjärnans synsystem” [7]. Med synsystem menas hela vägen som bilden transporteras i hjärnan innan den uppfattas som en bild, se figur 9. Med fusion menas sammanlänkningen av de två bilderna till en. ”Genom att rikta ögonen mot samma föremål och i hjärnan sammansmälta två likadana bilder till en bild, blir också detaljer tydligare” [7]. Detaljer är som tydligast i gula fläcken som sitter bak på näthinnan och när man fokuserar på ett objekt är det där informationen om objektet hamnar. Stereoseende är även kallat tredimensionellt seende eller binokulärt seende. Stereoseendet är ansvarigt för djupseendet. De två bilderna som uppfattas av vänster respektive höger öga jämförs med motsvarande bilder på näthinnorna och om man ”uppfattar en sidoförskjutning” [7] fås ett djup i bilden. Ju närmre ett objekt är, desto mer sidoförskjutning är det av de två bilderna. Det är även stereoseendet som hjälper till vid avståndsbedömning. För att kontrollera samsynen kan följande test från synklinikens informationsblad utföras: Figur 7: Testa din samsyn1110 Figur 6: Bild från http://www.informationhabitat.org/wiki/index.php/File:Viewmaster.jpg 11 Figur 7: Bild från www.synkliniken.se/images/samsyn.pdf
”Fixera med båda ögonen på en penna placerad mitt emellan bilderna på flickorna med klänningar. Fortsätt att titta på pennan och för den sakta närmare ögonen tills de båda bilderna smälter samman till en bild, där alla delarna från båda bilderna ingår i den nya tredje bilden. Om det fungerar bra, då kan du sammansmälta två bilder till en. Du har bra samsyn, d.v.s. simultanseende och fusionsförmåga.” [7]
2.1.3 Synsystemet
För att klargöra tydligare hur människosynen fungerar och hur man i slutändan uppfattar en bild trots att näthinnorna skickar två separata bilder till syncentrumet (synbarken), beskrivs här kortfattat synsystemet och synens väg till synbarken: Figur 8: Synen. Högra respektive vänstra hemisfären1212 Figur 8: Bild från http://www.ncbi.nlm.nih.gov/bookshelf/br.fcgi?book=neurosci&part=A827
1. Ögat tar emot ljus som böjs och bildar en inverterad bild på näthinnan (eng. retina), se figur 8. Bilden representeras nu av elektriska pulser och inte av faktiska bilder. 2. Synfältet kan delas upp i två fält, högra och vänstra hemisfären. Den högra hemisfären, brun/gul i figur 8, registreras av det vänstra ögat på den så kallade temporala näthinnan och på högra ögat av den nasala näthinnan. För den vänstra hemisfären används den nasala näthinnan i vänstra ögat och temporala näthinnan i högra ögat. 3. Synfältet överlappas i mitten, se figur 8 och 9, och det är den regionen som kallas binokulära synfältet. 4. I det binokulära fältet finns det en fokuspunkt, markerat med FP i figur 8. I denna region träffar informationen det som kallas gula fläcken på näthinnan och här är synen som skarpast. I figur 8 är gula fläcken punkten där de svarta linjerna möter näthinnan. 5. Från näthinnorna skickas sedan en elektrisk puls, som motsvarar den uppfattade bilden, genom synnerverna. Dessa nerver korsas vid synnervkorset (eng. optic chiasm), se figur 8. Det är här signalerna från bägge ögonen sammanlänkas för att sedan skickas vidare. Informationen från vänstra synfältet skickas nu till högra synbanan (eng. optic tract) och högra synfältets information skickas till vänstra synbanan. 6. I slutet av synbanan når man den yttre knäkroppen. I den yttre knäkroppen kopplas synintrycken om för att sedan skickas vidare till synbarken, också kallad primära syncentrumet (eng. visual cortex). Det är här uppfattningen av en scen uppstår, formerna av objekt och hur de är skuggade. Det är nu den integrerade bilden uppfattas av hjärnan, se figur 9. [8] [9] [10] Synsystemet är komplicerat och för vidare läsning rekommenderas [8] [9] [10]. Figur 9: Synfältet och hur det tolkas 13
13 Figur 9: http://3.bp.blogspot.com/_j_6h364W09Y/R9Jntt7wfFI/AAAAAAAAALQ/TUFSA_DgzsE/s320/vision+field.gif, korrigerad.
2.2 Ljusets egenskaper
Ljuset har under många år förbryllat fysiker och deras teorier kring det, eftersom det både kan uppfattas som elektromagnetiska vågor och som partiklar. Enligt Stanberg kan man säga att ljuset har en dubbel natur. Idag är dessa två uppfattningar mer förenade och behandlas under kvantfysiken. [17]2.2.1 Vågrörelse
I denna rapport kommer inriktningen ligga på ljusets vågnatur. Vågteorin kring ljuset är fortfarande aktuell och i många lägen domineras ljusegenskaperna av vågteorin. [17]Ljuset kan beskrivas som en transversell14 elektromagnetisk våg. Polarisering15 kan enbart användas
mot transversella vågor. Ljudet rör sig i longitudinella16 vågrörelser och påverkas därför inte av
polarisering.[18] Polarisering beskrivs i kapitel 2.4.
Figur 10: Synligt ljus17
2.2.2 Synligt ljus och färguppfattning
Ögat är känsligt och uppfattar ljusvågor som har en våglängd mellan 380 till 830 nanometer (nm). I figur 10 är området markerat som ”visible light”, vilket motsvarar det synliga ljuset. I våglängdsintervallet är ögat som mest känsligt för ljusvågorna runt 555 nm, vilket motsvarar en grön nyans [19]. Spektrumet av det synliga ljuset kan delas upp i färgerna violett, blått, grönt, gult, orange
14 Transversell våg: en våg där ljuspartiklarna svänger vinkelrätt mot riktningen dem rör sig i. Kan ses som en sinus/cosinus rörelse. 15 Polarisering innebär att man omvandlar naturligt ljus, exempelvis solljuset, till ljus som rör sig i ett visst plan och inte i alla riktningar [68] 16 Longitudinell våg: en våg där partiklarna svänger i den riktning dem rör sig i, där det finns partier som har en tätare densitet av partiklar. 17 Figur 10: Bild från http://www.occulo.org/
och rött. Övergången mellan färgerna är jämn och alla har ett approximativt intervall av våglängder. Exempelvis ligger blått mellan 450‐520 nm, rött mellan 625‐700 nm och grönt mellan 520‐560 nm. Dessa tre färger är de som kallas primära färger. [18] [20] De primära färgerna är de tre färger som ögats tappar är känsliga för. Det är tapparna som är ansvariga för färgseendet. Tapparna kan i grova drag delas in i tre områden, där cirka 2 procent är känsliga för blått ljus, 33 procent är känsliga för grönt ljus och 65 procent är känsliga för rött ljus. Utifrån dessa primära färger kan ögat se kombinationer av olika färger. Figur 11 visar hur tapparna absorberar de olika våglängderna; s står för korta‐, m för medium‐ och l för långa våglängder. R i figur 11 illustrerar stavarnas absorberingsomfång. [20] Figur 11: Primära färgernas våglängder som de uppfattas i tapparna18
2.2.3 Reflektion
För att förklara reflektion är det lättare att tänka på ljuset i form av ljusstrålar. Ljusstrålarna går i ljusvågens utbredningsriktning19. Då ljuset når en yta kan det antingen absorberas av ytan, överföras genom ytan eller reflekteras på ytan [18]. I figur 12 motsvarar röd pil överföringen, blå pil absorberingen och den gula pilen reflektionen.18 Figur 11: Bild från http://sv.wikipedia.org/wiki/Fil:Cone‐response.svg 19 Utbredningsriktning: riktningen ljusvågen rör sig i.
Figur 12: Ljusets egenskaper vid en yta.20 Det reflekterade ljuset kan delas upp i två kategorier: diffus reflektion och speglande reflektion. Hur en yta uppfattas är beroende av ljusets infallsvinkel och hur det reflekterade ljuset sedan distribueras vidare, se figur 13 [19].
Figur 13: Reflektion av diffust ljus och speglande reflektion21 Den diffusa reflektionen(eng. diffuse reflection) innebär att det infallande ljuset reflekteras i olika riktningar från ytan och kan därmed uppfattas från flera olika håll, se figur 13. En anledning till att man får en diffus reflektion är att ytan ljuset träffar är ojämn[18]. En matt yta är ett exempel på en yta som ger en diffus reflektion.[19] Speglande reflektion (eng. specular reflection) kan förklaras med hjälp av reflektionslagen. Det innebär att vid speglande reflektion är infallsvinkeln mellan den inkommande ljusstrålen och ytans
20 Figur 12: Modifierad bild, original från på http://freewaytint.com/FAQ.htm 21 Figur 13: Bild från http://twistedphysics.typepad.com/cocktail_party_physics/optics/
normal detsamma som vinkeln från den reflekterade ljusstrålen och normalen, se figur 14. Speglande reflektion sker när ljusvågorna är större än ojämnheterna på ytan. Ett typexempel på en speglande reflektion är en spegel, eller andra material med blanka egenskaper. Vid speglande reflektion kan det reflekterade ljuset enbart uppfattas från den utfallande riktningen. Det kan skapa högdager som ger ett reflekterande ljus som nästan är lika skarpt som det infallande ljuset. [18] [19] Figur 14: Reflektionslagen22
2.3 Polarisering
Som tidigare nämnts i kapitel 2.2.1 kan ljuset jämföras med en transversell elektromagnetisk våg, se figur 16. Polarisering kan enbart ske mot transversella vågor, eftersom polariseringen beskriver vågens svängningsriktning i planet vinkelrätt mot utbredningsriktningen. Ett exempel på polariserat ljus är det reflekterade ljuset från en sjö [26]. Opolariserat ljus innebär att ljusvågorna strålar ut åt alla håll vinkelrätt från utbredningsriktningen, där ett exempel är solljuset [27]. Att ljuset är en transversell elektromagnetisk våg innebär att den innehåller både ett elektriskt (E) och ett magnetiskt fält (M) som är vinkelräta mot varandra, se figur 16. Det är vektorn E, det elektriska fältet, som kan rotera eller ligga i fast läge i utbredningsriktningen. ”På vilket sätt vektorn E rör sig kallas för vågens polarisation”[30]. För att tydliggöra riktningen på vektorn E, se figur 15: Figur 15:E‐vektorn som beskriver polariserat ljus, uppdelad i komponenter.2322 Figur 14: Bild från http://laser.physics.sunysb.edu/~amy/wise2000/websites/Mirror348.jpg 23 Figur 15: Bild från http://www.physto.se/~tegner/FyL2/VT2007/laborationer/Lab%203%20VT2007%20Polarisation.pdf
Figur 15 beskriver ett snitt på hur ljusvågorna rör sig i rummet. Utbredningsriktningen är vinkelrät mot x‐ och y‐axeln. I figuren beskrivs hur den totala E‐vektorn tillkommer, det vill säga hur polariseringen kommer att vara. Genom att addera
€
E
0x och€
E
0yfår man ut E‐vektorn, se figur 15.€
E
0x och€
E
0y motsvaras av ljusvågorna. Det finns olika typer av polarisering: linjär, cirkulär eller elliptisk.[30] Figur 16:Elektromagnetisk transversell våg. 242.3.1 Linjärpolarisering
Om svängningarna av den elektromagnetiska ljusvågen bara svänger i en riktning (fram och tillbaka) har man linjär polarisering, även kallat planpolarisering. I figur 17 förklaras det hur opolariserat ljus kan bli linjärpolariserat genom att man stänger ute våglängder med hjälp av ett filter; i bilden används ett ”wire‐grid” filter. I figurens fall släpper filtret enbart igenom våglängder som är vertikala. Pilen längst till höger indikerar polarisationsriktningen och motsvarar E‐vektorn. Ljusvågen kommer enbart att svänga i pilens riktning, det vill säga i detta fall enbart vertikalt. Linjär polarisering finns bland annat i solglasögon och det är den som gör att ljusreflektionen från vatten och vägbana inte bländar användaren. [27]24 Figur 16: http://en.wikipedia.org/wiki/Light
Figur 17: Linjär polarisering av opolariserat ljus25
2.3.2 Cirkulär polarisering
För att få cirkulär polarisering används exempelvis två ljusvågor med samma amplitud men som ligger i olika plan, det vill säga är vinkelräta mot varandra, och som är ur fas gentemot varandra med 90 grader. Det innebär att den ena vågen har sitt högsta värde när den andra har sitt nollvärde (tänk sinus/cosinus‐kurvor), se figur 18 [28]. Vågorna representeras av blå respektive grön färg i figuren. Resultatet av detta blir att de elektromagnetiska komponenterna ”cause the light waves to rotate around the electric field vector”[29], det vill säga E‐vektorn kommer att rotera som den röda färgen indikerar i figur 18. Som tidigare visats delas det elektriska fältet in i två komponenter, se figur 16. Då de två ljusvågorna är fasförskjutna och man beräknar den totala E‐vektorn kommer den att cirkulera runt ljusets utbredningsriktning vilket resulterar i en cirkulär bana, se figur 18 och figur 19. Figur 18: Cirkulär polarisering.2625 Figur 17: bild från http://en.wikipedia.org/wiki/Polarizer
Det finns två varianter av den cirkulära polariseringen, beroende på hur fasförskjutningen ligger. De kallas cirkulär vänster polarisation och cirkulär höger polarisation.27 Vid cirkulär höger polarisation rör sig det elektriska fältet och E‐vektorn moturs förutsatt att betraktaren tittar mot det infallande ljuset, det vill säga ljuset rör sig mot betraktaren[26]. Vid cirkulär vänster polarisation rör sig E‐ vektorn medurs. Figur 19 visar cirkulär höger polarisering. Figur 19: Höger cirkulär polarisering.28 För att skapa cirkulär polarisering från opolariserat ljus krävs det ett filter som innehåller två element. Det första är ett linjärt polariseringsfilter medan det andra är en λ/4‐platta (eng. quarter‐ wave plate). Dess uppgift är att konvertera det linjärt polariserade ljuset till cirkulärt polariserat ljus.[29] En λ/4‐platta är uppbyggd av ett dubbelbrytande material som exempelvis kristaller. Tjockleken på materialet avgör fasförskjutningen, och för att få cirkulär polarisering ska det förskjutas 90 grader, det vill säga en kvarts våglängd. Det linjärt polariserade ljuset delas upp i två olika vågor i λ/4‐plattan. Dessa två vågor får i sin tur olika utbredningsriktningar i kristallen som resulterar i den önskade fasförskjutningen, se figur 20. [32] [33]
27 eng. circularly right‐handed polarisation och circularly left‐handed polarisation. 28 Figur 19: Bild från http://en.wikipedia.org/wiki/Circular_polarization
Figur 20:Cirkulär höger polarisering.29
2.3.3 Elliptisk polarisering
Vid elliptisk polarisering används två ljusvågor som är vinkelräta mot varandra, men de har olika amplituder och är fasförskjutna. Detta resulterar i att E‐vektorn har olika längd när den rör sig runt utbredningsriktningen och därmed skapar en ellips istället för som tidigare beskrivet en cirkulär rörelse. [31]2.4 Crosstalk och ghosting
De tekniker som används av 3D‐biosystemen utnyttjar ögats funktion då två bilder sammanlänkas till en bild med djup, se kapitel 2.1. P.J.H. Seuntiëns m.fl. ser sammanlänkningen av de två, något sidoförskjutna, bilderna som en av de största utmaningarna utvecklingsteamen har. Om bilderna inte är perfekt separerade, kan en liten mängd av ena bilden bli synlig för andra ögat. Läckaget som uppstår kallas ”crosstalk”. Enligt Lipton påminner det om en dubbelexponering och är mätbart[67]. Seuntiëns nämner även att crosstalk är synligast vid ökad kontrast och är mindre synlig när bilderna inte innehåller skarpa kanter. [66] Ju större separationen mellan höger och vänster bild är, desto synligare crosstalk blir det. ”As this is the image manipulation that also introduces stereoscopic depth, an optimal balance between the added value of depth and the negative effect of crosstalk needs to be found” [66, s.1]. Än idag utvecklas tekniker för att minska mängden crosstalk i 3D‐biosystemen. Seuntiëns förklarar även att i system som är baserat på polarisation eller slutarglasögon, se kapitel 2.3 och 2.5, faller crosstalk naturligt för systemet. Ghosting är, enligt Lipton, perceptionen av crosstalk. Ghosting innebär hur man uppfattar crosstalk och kan inte mätas då det är subjektivt. [67]
29 Figur 20: Bild från http://en.wikipedia.org/wiki/Polarizer
2.5 Aktiva glasögon
Det finns två varianter av aktiva glasögon: aktiva slutarglasögon (eng. shutter glasses) eller display‐ glasögon. Display‐glasögon används till största delen i VR‐miljöer och behandlas därför inte i rapporten. [52] De glasögon som används för biografbruk är aktiva slutarglasögon. Aktiva slutarglasögon drivs av batterier. Linserna i glasögonen är uppbyggda av LCD‐kristaller som alternerande stänger ute respektive släpper in ljuset till höger respektive vänster öga. Det innebär att högra ögat enbart få se den högra bilden av de två bilder som sänds ut av projektorn, och det vänstra ögat får enbart se den vänstra bilden. För att kunna släppa igenom/stänga ute ljuset krävs det att man skickar en svag spänning genom LCD‐kristallerna.[53] LCD‐kristallen består av så kallade pi‐celler (även kallad OCB cell). Det är pi‐cellerna som ger LCD‐ kristallen sin egenskap att kunna släppa igenom/stänga ute ljuset. Genom att en svag spänning går igenom pi‐cellen skapar den en genomskinlig yta. Om man ökar spänningen är dess egenskaper istället att den är ogenomskinlig och därmed blockerar ljuset från att gå igenom linsen[54]. För att pi‐ cellen ska kunna blockera allt ljus, behövs det polariserade filter i varsin ände av kristallen [55]. Detta på grund av cellens egenskap att annars konstant släppa igenom en liten mängd ljus, även om majoriteten av ljus blockeras vid en högre spänning. De aktiva glasögonen kräver synkronisering för att skicka rätt bild till rätt öga. Det är vanligt att en IR‐ sändare används för detta.[22] [56]2.6 Passiva glasögon
De flesta 3D‐biosystem använder sig av passiva glasögon. Det finns olika varianter av passiva glasögon, bland annat anaglyfiska glasögon, polariserade glasögon samt glasögon som använder sig av interferensfilter. För att förstå skillnaden mellan de passiva glasögonen, förklaras även den bakomliggande tekniken för de olika varianterna.2.6.1 Anaglyfer
Än idag när man pratar om 3D‐film och 3D‐system kan folk tro att man menar de ”röd/gröna glasögonen”, mer kända som anaglyfiska glasögon. De anaglyfiska glasögonen har funnits i lite mer än 150 år. Det var anaglyfer som användes vid de första 3D‐biovisningarna. De finns idag i många former och olika färger, se figur 21 och 22.Figur 21: Anaglyfiska glasögon
2.6.1.1 Historik
År 1853 publicerade Wilhelm Rollmann sin uppfinning om delbilder (eng. semi pictures) som byggde på komplementfärger30. Genom att använda glasögon med motsvarande färger fås effekten att då bilden och glasögats färg är olikfärgade får man en mörk bild och då bilden och glasögat har samma färg absorberas bilden. Rollmanns teori kring delbilder och användandet av glasögon skapade tillsammans en bild med djup. 1858 visades de första stereobilderna med hjälp av det anaglyfiska systemet och det var Joseph Charles D’Almeidas motsvarighet till Rollmanns tidigare uppfinning som användes. Louis du Haron patenterade anaglyferna 1891, då han tog det till papperstryck genom att kombinera vänstra och högra bilderna i ett tryck. [2] [11] [12] På 1920‐talet blev det anaglyfiska systemet populärt i samband med att 3D‐bio lanserades. Det nämns dock att ett problem var att man fick huvudvärk och 3D‐bio var inte ett långvarigt koncept[2]. Det var först på 1950‐talet och med filmen Bwana Devil som det anaglyfiska systemet hade sitt riktiga genombrott [13].Figur 22: Två varianter av anaglyfiska glasögon, olika färger används. Till vänster grön/magenta och till höger röd/cyan
2.6.1.2 Nutid
Med åren har anaglyferna utvecklats och idag finns ett system vid namn ColorCode 3D som påminner om det anaglyfiska systemet men med en annorlunda avkodning vilket ska resultera i bättre färgomfång [14]. En annan variant är Anachrome glasögon som ska ge en mjukare färgton. Utvecklingen av den anaglyfiska metoden fortsätter, även om utbredningen kring polariserade och aktiva glasögon ökar. Senast 2009 när de i USA testkörde 3D‐reklam användes ColorCode 3D glasögon, se bilaga 3. Både i Storbritannien och i USA har ColorCode 3D valts för TV‐sändningarna [15]. En stor diskussion under NAB Show 2009 var om det ansågs vara bra att använda sig av den anaglyfiska tekniken i TV‐ sändningarna, eller om det skulle urvattna konceptet eftersom många uppfattar det som dålig 3D30 Komplementfärg: Motsatsfärger i färghjulet. Exempelvis röd – grön. Blandar man dem får man en vitaktig färg [68]
och som ett kliv tillbaka till 1950‐talet. Även inom spelbranschen används än idag anaglyfiska glasögon.
2.6.1.3 Teknik
Tekniken bakom det anaglyfiska systemet bygger på att man har två bilder, precis som stereoskopet, som är liknande men inte tagna från exakt samma vinkel. Vid inspelning används filter för de två kamerorna med de komplementära färgerna. När man sedan tittar i glasögonen som har samma komplementära färger lurar man hjärnan till att skapa en 3D‐bild. Om man har exempelvis röd/blåa glasögon som i figur 23, uppfattas de rödfiltrerade partierna som ”vitt” och de blåfiltrerade partierna som ”svart”. När bilderna sammanlänkas bak i synbarken uppfattas skillnaden som djup. [13] [16] Figur 23: Hur anaglyfiska glasögon fungerar 312.6.2 Spektral uppdelning
Tekniken kan ses som en vidareutveckling av det anaglyfiska systemet, förklarat i kapitel 2.6.1, eftersom bägge bygger på att bildens information kodas i olika våglängdsintervaller. I det gamla anaglyfiska systemet var fördelningen enbart på två våglängdsintervaller som exempelvis magenta och grönt, samma färger som glasögonens filter hade; se figur 22 för exempel. [21] Företaget Infitec (Interference Filter Technique) är ledande i utvecklingen av den spektrala uppdelningen (eng. spectral division). Den spektrala uppdelningen innebär att man kodar de två olika bilderna genom att använda sig av olika omfång av färgspektrumet [22]. I Infitecs teknik tas det hänsyn till de primära färgerna, och för att undvika konflikt med hur ögat hanterar färger menar Helmut Jorke [21] att en bild måste kodas i tre smala band parallellt: ”These narrow bands have to be placed such that the first lies within the sensitivity range of the blue, the second within the sensitivity range of the green and the third within the sensitivity range of the red receptor type. For each of these narrow bands the available total band width is defined by the bandwidth of the respective receptor type, which is about 50 nm” [21, s.1] Som citatet ovan förklarar delas ljuset upp i frekvensband på primärfärgernas nivå. Dessa bandbredder är smala, motsvarande cirka 50 nm. För att skapa en stereoskopisk bild med hjälp av den spektrala uppdelningen delar man upp våglängdsbanden för de primära färgerna i ytterligare två intervall per färg[21]. Här får det ena ögat specifika våglängder av de tre primärfärgerna och det andra ögat får andra våglängder av primärfärgerna, se figur 24[23]. Som figuren visar ser man att31 Figur 23: Bild från http://www.maxellpromediablog.com/.a/6a01157077fbe9970b01287777c227970c‐320pi
vänstra bilden får ljusare färgnyanser av de primära färgerna och den högra bilden får mörkare färgnyanser av dem[24].
Figur 24: Spektral uppdelning av de två bilder som skapar en stereoskopisk bild32
