3D мир в жизни человека

Межрегиональная научно-практическая конференция

«СТУДЕНЧЕСКАЯ НАУКА – 2021»

Направление: Информационные технологии и программирование

Тема: 3D в жизни человека

Автор: Новикова Софья Сергеевна

Научный руководитель: Бухалкина Евгения Станиславовна

Образовательное учреждение: ГБПОУ «Починковский сельскохозяйственный техникум»

2021

Содержание

Введение………………………………………………………………………………………………3

Основная часть………………………………………………………………………………………..4

Глава 1. Истории создания 3D-изображений……………………………………………………….4

Глава 2 Технологии формирования изображения 3D……………………………………………...5

Практическая часть…………………………………………………………………………………...7

Глава 1. Создание 3D изображения и 3D очков…………………………………………………....7

Глава 2. Влияние 3D-технологий на здоровье человека ……………………………………….....9

Заключение ………………………………………………………………………………………….11

Использованная литература………………………………………………………………………...12

Введение

Мир стоит на пути прогресса. Изо дня в день наша жизнь пополняется современными и усовершенствованными технологиями. Одни дают больше возможностей для работы, обучения и новых разработок, другие делают отдых приятнее и интереснее.

Сегодня 3D технологии применяется не только в кинопроизводстве, но и в различных сферах жизни человека: в науке и медицине, архитектуре и дизайне, машиностроении и образовании, в сети Интернет и компьютерных играх. Человеком изобретаются и применяются 3D-телевизоры, 3D-принтеры, 3D-проекторы – теперь 3D можно потрогать руками.

Актуальность исследования

Открытый в XIX веке эффект получения трехмерного изображения переживал свои взлеты и падения на протяжении всего времени. Неизбежность прогресса заставила крупнейшие корпорации серьезно вкладываться именно в 3D технологии. С использованием возможностей новых технологий, стереоэффект получил необычайную популярность. 3D технологии все больше вторгаются в нашу жизнь: компьютерные 3D фильмы, 3D фотографии, 3D игры. На сегодняшний день можно приобрести телевизор, поддерживающий 3D формат, и беспрепятственно наслаждаться просмотром в любое время. Таким образом, 3D становится неотъемлемой частью нашей повседневности.

Реклама уверяет, что 3D – это увлекательно, весело и безопасно. Но в СМИ все чаще появляется информация об ухудшении самочувствия некоторых «поклонников» 3D фильмов. Поэтому важно знать основные принципы 3D технологий для того, чтобы уменьшить потенциальный вред объемного эффекта 3D на здоровье потребителей.

Цель исследования: исследовать механизм формирования и создания 3D-изображений, выявить влияние фильмов 3D-формата на здоровье подростка.

Основная часть

Глава 1. Истории создания 3D-изображений

Современные технологии анимации и киноиндустрии корнями уходят далеко в прошлое. История 3D насчитывает большое количество взлетов и падений. Первые патенты на просмотр трехмерных фильмов появились в конце XIX века.

1830-1946 годы. Этап экспериментирования. Продюсеры, поклонники и изобретатели всех пленок заложили основу для 3D кино.

1838 год – стереоскоп английского физика сэра Чарльза Уитстоуна сделал возможным объемное отображение нарисованных полукадров. В качестве слайдов использовались кадры с куклами, снятыми под двумя разными ракурсами. При этом каждый глаз видел свою собственную картинку.

В 1877 году Эмиль Рейно запатентовал праксиноскоп – аппарат, оснащенный лентой с картинками, которые, быстро вращаясь, создавали иллюзию движения рисунка.

1922 год был продемонстрирован первый фильм со стереоскопическим эффектом, в котором разделение изображения осуществлялось с помощью цветных очков.

1950-1969 годы. Первый бум. История создания 3D-анимации неразрывно связана с созданием компьютера. Известно, что первые 3D-мультфильмы создавались еще в те времена, когда компьютер занимал целую комнату.

1973-1985 годы. Возрождение 3D кино. Однако, несмотря на вновь появившийся успех, маленькие картонные очки не взяли верх, и 3D исчезло снова.

1986-2000 годы. 3D-революция. Начинается освоение 3D компьютерной графики и переход кино на цифру. Активно ведутся разработки и осуществляются первые внедрения систем виртуальной реальности в военной и промышленной сферах.

2004 год - … Технологический прорыв. Технологии стереосъёмок и конвертации обычного изображения в стереоскопическое развиваются и становятся всё менее проблемными. Наступление технологий компьютерной анимации, цифровых камер и домашних кинотеатров внесло свой вклад в демократизацию стереоскопического производства и просмотра. 2010 год – множество кинотеатров уже оснащено оборудованием для просмотра трехмерных фильмов. Вышло более 20 блокбастеров в формате 3D, а в 2011-м их число возрастет до 50. В 2013 году в прокат вышли 70 3D-фильмов, практически столько же, как в 2012-м. В 2020 году в прокат вышло только 2 фильма, был срыв из – за пандемии коронавируса

Глава 2 Технологии формирования изображения 3D

Про технологии 3D слышали многие, а те, кому довелось хотя бы однажды посмотреть фильм в формате 3 D, отмечают, насколько это впечатляющее зрелище. Но что же на самом деле представляет собой данная технология и когда она появилась, каков механизм восприятия объемного изображения, в чем заключается секрет 3D эффекта и влияет ли технология объемной визуализации на здоровье подростка, мало кто знает.

В настоящее время имеются следующие 3D технологии: 3D проекция, Имитация 3D проекции, Голограмма, 3D телевизоры.

Чтобы разобраться в технологии получения 3D изображения необходимо понять несколько терминов. Во-первых "3D". D - от английского "dimension", то есть "измерение". 3D - три измерения (ширина, высота, глубина).

На сегодняшний день на рынке присутствует три основных технологии отображения 3D в кинотеатрах, две из которых основаны на поляризации, третья является эволюцией технологии анаглифов: технология IMAX 3D (Аймакс 3Д), технология RealD (Риал Д) и технология Dolby 3D (Долби 3Д). Каждая имеет свои достоинства и недостатки.

Для создания трехмерного изображения используется 3D проектор, а для просмотра требуются специальные очки.

1. А наглифическая технология.

Формирование разных картинок для двух глаз осуществляется за счет разницы волнового диапазона цветов. Иллюзия объемного изображения формируется в мозгу благодаря высокой пластичности зрительного восприятия. Более того, из-за смешения двух разных цветных изображений в сознании возникает как бы цветное восприятие объекта, хотя цветопередача при этом будет иметь довольно низкое качество.

Для просмотра стереоизображений используют очки, одно из «стекол» (пленок) которых представляет собой бирюзовый, а второе – красный светофильтр.

Использование анаглифов требует времени для адаптации зрительного анализатора для просмотра изображений. Благодаря адаптации исходное, стереоизображение начинает восприниматься объемным. Без очков картинка будет казаться раздвоенной.

Преимущества технологии: поддерживается любыми современными видеокартами. 

Недостатком метода, помимо невозможности просмотра полноцветных изображений, является зрительное утомление и последующее извращение восприятия реальных объектов. Хотя адаптация к восприятию стереоанаглифов происходит быстро, но через 10-20 минут пребывания в анаглифических очках у человека снижается цветовая чувствительность и возникает ощущение дискомфорта от восприятия обычного мира (время восстановления правильного восприятия – около 30 минут).

Dolby 3D (Dolby 3D Digital Cinema) – система проекционного воспроизведения 3D, основано на разделение RGB спектра для левого и правого глаза. В технологии Dolby 3D, применяется специальный вращающийся диск-фильтр, делящий каждый кадр на шесть — по два «красных», «синих» и «зеленых» для левого и правого глаза, отличающихся оттенками. Зритель надевает очки с чуть более сложными светофильтрами и получает «объемное» кино. Технология Dolby 3D действует примерно в двух третях «трехмерных» кинозалов на территории России.

Достоинство - высокое качество 3D изображения, возможность использования стандартного матового экрана и воспроизведения 2D кино, недорогие очки. Недостаток – возможность работы только с плеером Dolby.

1. З атворная технология

Затворная (shutterglasses) - в настоящий момент наиболее распространенная 3D технология для дома и для бизнеса (в кино представлена под брендом XpanD, почти треть российских 3D-кинотеатров) заключается в том, что проектор с высокой частотой выдает кадры для обоих глаз, а синхронизированные с ним очки, оснащенные затворами на основе жидких кристаллов, выделяют нужные кадры.

Преимущества стереоскопической технологии затворного разделения: высокое качество изображения 3D, простота установки и настройки, поддержка многих производителей, доступность, лучшее решение для дома, возможность интеграции сложных 3D-систем.

Недостатки 3D-технологии затворного разделения: специальные требования к 3D-оборудованию (высокая частота 3D-монитора/3D-проектора – 120 Гц), дорогие 3D-очки, неудобна для массовых мероприятий.

1. П оляризационная технология

В 3D-технологии поляризационного разделения два изображения разделяются поляризационным фильтром. Устройства, поддерживающие данную технологию, разбивают оба изображения по строкам. При этом изображение, сформированное из четных строк, имеет одно направление поляризации, а изображение из нечетных строк – другое. Поляризационные очки снабжены двумя разными поляризационными фильтрами. Каждый из них пропускает свет только одного направления поляризации и таким образом формирует нужную картинку для каждого глаза.

Преимущества поляризационной технологии: высокое качество 3D эффекта, возможность использовать проекционные системы для большого числа зрителей, наиболее комфортное решение для длительного просмотра 3D-стерео.

Недостатки стереоскопической технологии поляризационного разделения: незначительные несовершенства при разделении изображений из-за рассеивающих свойств экрана, 3D-оборудование для стереоскопической технологии требует места для размещения, сложность установки и настройки оборудования, специальный 3D-экран.

Практическая часть

Глава 1. Создание 3D изображения и 3D очков

Возможно, ли в домашних условиях преобразовать формат 2D в 3D?

Для этого воспользуюсь программой Stereoscopic Player, которая по заверению ее создателей может создать 3D из любого видео. Она имеет следующий вид (рис.1). По умолчанию данная программа создает фильмы для красно-голубых очков. Открываем мультфильм формата 2D. Запускаем данную программу. После открытия файла появится меню, в котором необходимо указать тип смещения и параметры видео (рис.2).

Рис.1 Рис.2

Выбираем в группе «Расположение» пункт «Чересстрочный, Левый ракурс первый», а в группе «Соотношение сторон» – «16:9».

Вывод: Переконвертировать фильм формата 2D в 3D с использованием специальной программы достаточно просто. Конечно, нельзя говорить, что полученное таким образом видео является полноценным, но определенный объем есть.

Возможно ли, сделать своими реками 3D очки? Как мы рассматривали ранее создание изображения в анаглифической технологии, следует, что простейшие же анаглифные очки, которые проще всего сделать своими руками в домашних условиях, попросту делят картинку на две части. Синий спектр улавливается линзой с синим окрасом, а красный – с красным, соответственно.

Из всего вышесказанного вы уже могли догадаться, как сделать очки, ведь главный их компонент — это цветные линзы. Вместо линз мы можем использовать ненужные линзы из старых солнцезащитных очков или просто кусок пластиковой бутылки, главное, чтобы он был более-менее ровным. Итак, для создания 3d очков нам понадобится:

1.Шаблон оправы очков

2.Два цветных маркера на основе спирта

3.Кусок прозрачного пластика

Шаблон очков можно скачать с интернета (рис. 3)

(Рис.3)

Линзы вырезаем из пластика по форме шаблона и разукрашиваем. Левую линзу в красный цвет. Правую линзу в синий цвет.

Склеиваем заготовки.

3D очки готовы!

Глава 2. Влияние 3D-технологий на здоровье человека

Современные технологии никогда не останавливаются в своем развитии. Ученые и технологи изобретают новые устройства и технику, которые удивляют нас, как потребителей. Очень большой упор сегодня делается на организацию досуга, а 3D-технологии - очень популярный вид развлечения, многие посещают кинотеатры, а многие устанавливают систему дома. Несмотря на то, что все современные технологии очень интересные, стоит серьезно задуматься о степени влияния 3D-эффекта на здоровье, особенно детей и подростков.

На данный момент эта тема широко обсуждаться врачами неврологами и офтальмологами. По исследованиям российских медиков, посетители 3D-кинозалов после просмотра фильма в специальных поляризационных очках жаловались на дискомфорт, головную боль и трудности с адаптацией глаз к окружающей обстановке. Специалисты екатеринбургского филиала МНТК "Микрохирургия глаза" пояснили, что при этом поляризационные очки действуют на глаза положительно, но только первые 15-20 минут. Кратковременное такое напряжение не вредит мышцам, а даже наоборот, является своего рода зарядкой для них. За это время успевают расслабиться мышцы, которые настраивают хрусталик, и глаза разгружаются. Однако затем начинает снижаться цветочувствительность, и через полчаса после начала просмотра фильма человек испытывает дискомфорт и головокружение. При просмотре трехмерного видео мозг сталкивается с совершенно новым сенсорным опытом. Это приводит к большому умственному напряжению, которое, в свою очередь, может стать причиной головной боли.

Так же, важно учитывать расстояние на котором находится экран. Он должен быть не ближе, чем на 20 м от зрителя, что ставит под сомнение идею покупки 3D телевизора домой.

Японские и корейские производители 3D-телевизоров официально признают возможность побочных эффектов, как головная боль, тошнота, головокружение, повышение давления, непроизвольные движения глаз, нарушение сознания, чувство дезориентации. 

Медики обращают внимание на то, что 3D может привести расстройству психики. Поэтому осуществлять показы 3D-фильмов необходимо только с ограничениями по возрасту, сюжету, времени просмотра.

Опросив своих одногруппников, я выяснила, с какой целью они посещают фильмы в 3D-формате.

Большинство посещают 3D сеансы для отдыха, интересного времяпрепровождения. Нескольких человек интересуют новые технологии. Они хотят ощутить себя в виртуальной реальности.

Меньше половины опрошенных под влиянием телерекламы, в которой не говорится о воздействии 3D-кино на здоровье, стараются не пропустить ни одной новинки 3D-формата.

Я провела анкетирование, кто из моих одногруппников использовал 3D очки. В анкетировании приняли участие обучающиеся 1 курса ГБПОУ «Починковский сельскохозяйственный техникум». По результатам анкетирования получены следующие результаты:

Общее количество респондентов - 25 подростков 16 лет. Из них 13 юношей и 12 девушек. Наибольшая заинтересованность фильмами формата 3D была у 52% юношей и 48% девушек.

Из тех, кто посещал киносеансы в 3D-формате, 40% уже через 20-30 минут просмотра снимали очки, а 60% опрошенных зрителей – ближе к концу фильма.

6% респондентов во время сеанса обратили внимание на появление головной боли, у 14% она появилась после просмотра фильма. 50% не обратили внимания, 30% опрошенных подростков ответили, что головная боль не возникала.

Во время просмотра 3D-фильма у 21% подростков наблюдалось помутнение в глазах, изменение цветовосприятия, у 4% – удвоение изображения, 40% ответили, что изменений не почувствовали, а 35% не обратили внимания.

Только 10 подростков из 25 знали об отрицательном влиянии фильмов 3D-формата на органы зрения и работу головного мозга (40%). 60% юношей и 40% девушек ответили, что не знали о вредном воздействии объемного кино.

Заключение

В настоящее время все производители техники единодушно взяли курс на 3D, и от этого уже никуда не деться. Трехмерное изображение нас ждет вскоре повсюду — в кинотеатрах, компьютерных играх, на экранах домашних телевизоров и мониторах. А в ближайшем будущем и в мобильных телефонах.

Поскольку все 3D технологии (в кино, компьютерных играх, телевидении) используют лишь оттенки глубины, основанные на паралаксе, мозг сталкивается с совершенно новым сенсорным опытом. Чтобы заставить мышцы глаз работать скоординировано, мозг посылает больше импульсов, чем обычно, что может привести к головной боли.

Кратковременное напряжение глазных мышц первые 15-20 минут просмотра трехмерного видео не вредит мышцам, а даже наоборот, является своего рода зарядкой для них. За это время успевают расслабиться мышцы, которые настраивают хрусталик, и глаза разгружаются. Однако затем начинает снижаться цветочувствительность, и через полчаса после начала просмотра фильма человек испытывает дискомфорт и головокружение.

Мощная реклама телевидения предлагает нам массу товаров и услуг. Мы с удовольствием пробуем на себе все технические новинки, а если это нам понравилось, то не задумываемся, есть ли в этом какая-то польза или насколько это может быть вредным.

Следует отметить, что высокий процент посещаемости фильмов в 3D-формате наблюдается именно в подростковом возрасте. Только часть подростков информировано об отрицательном влиянии фильмов 3D-формата на органы зрения и работу головного мозга, большинство подростков не догадываются о том, что изменения в работе зрительного анализатора и головного мозга могут быть связаны с просмотром 3D-фильмов.

В результате проведенной работы знания учащихся нашего техникума пополнились новыми сведениями о неприятных побочных эффектах от просмотров фильмов со стереоэффектами, и теперь они знают не только о позитивных сторонах 3D, но и о том, как снизить их негативное влияние на собственное здоровье.

Не стоит забывать, что технологии 3D не до конца изучены, а значит, злоупотребление подобным развлечением может привести к непредсказуемым последствиям.

Древние греки недаром говорили, что последний и высший дар богов человеку – чувство меры.

Использованная литература

1. С.Н. Рожков, Н.А. Овсянникова. Стереоскопия в кино, фото, видеотехнике. Терминологический словарь. М.: Парадиз, 2003.

2.Дж. Ли, Б. Уэр. Трёхмерная графика и анимация. — 2-е изд. — М.: Вильямс, 2002. — 640 с.

3. Д. Херн, М. П. Бейкер. Компьютерная графика и стандарт OpenGL. — 3-е изд. — М.: Вильямс, 2005. — 1168 с.

4. В. П. Иванов, А. С. Батраков. Трёхмерная компьютерная графика / Под ред. Г. М. Полищука. — М.: Радио и связь, 1995. — 224 с. — ISBN 5-256-01204-5

Электронные источники:

1. А.Голубев «В мире поляризованного света» http://www.nkj.ru/archive/articles/13930/ (Наука и жизнь, в мире поляризованного света) (ж. «Наука и жизнь», № 5, 2008 г.)

2. Экскурсия 1. Прогулки на "Машине времени". История развития 3D http://www.freetiniya.ru/gorod-masterov/item/2-history-of-3d/2-history-of-3d?start=3

11