Tässä blogikirjoituksessa tarkastelemme lähemmin "polarisoitujen lasien periaatetta ja sitä, miten havaitsemme 3D-kuvia".
esittely
Olemme kaikki luultavasti katsoneet 3D-elokuvan ainakin kerran lapsena. Muistat luultavasti kokemuksen, kun käytit punaisesta ja sinisestä sellofaanista tehtyjä laseja ja katsoit ruutua nähdessäsi erilaisia esineitä kimaltelemassa aivan silmiesi edessä. Nuo kauan muistoissamme hautautuneet 3D-elokuvat ovat viime aikoina saavuttaneet takaisin suosionsa Avatar-elokuvan ympärillä vallinneen villityksen ansiosta, ja nyt katsomme 3D-elokuvia laseilla, joissa on erikoislinssit sellofaanilinssien sijaan. Mikä periaate näissä laseissa piilee, jonka avulla voimme havaita 3D:n?
Polarisaatio ja 3D-havainnon periaate
Ensin tarkastellaan periaatetta, jonka mukaan havaitsemme 3D:n. 3D on lyhenne sanoista ”kolmiulotteinen”, ja se viittaa syvyyden ja tilan tajuntaan. Jokapäiväisessä elämässämme koemme tämän 3D-havainnon molemmilla silmillämme. Kun katsomme kuvia tietokoneella tai televisiossa, emme kuitenkaan havaitse syvyyttä; näemme vain litteän näytön.
Miksi siis havaitsemme syvyyttä? Tärkein syy on se, että meillä on kaksi silmää. Jokainen on luultavasti kokenut tämän lapsena. Vaikka etusormien yhteen kietominen molemmat silmät auki on lastenleikkiä, olet todennäköisesti huomannut, että se vain yhdellä silmällä on vaikeampaa kuin odottaisit. Tämä kokemus selittää tarkalleen, miksi havaitsemme syvyyttä.
Kun kaksi silmäämme katsovat kohdetta, ne eivät näe täsmälleen samaa kuvaa. Vasen silmä katsoo kohdetta yhdestä kulmasta ja oikea silmä hieman eri kulmasta. Aivot käsittelevät näitä silmien tuottamia kahta signaalia ja tulkitsevat ne kolmiulotteiseksi kuvaksi. Koska tietokoneiden tai televisioiden kuvat näytetään tasaisella pinnalla, molempiin silmiin lähetetyt signaalit ovat identtisiä, joten voimme havaita ne vain kaksiulotteisina.
Onko siis mahdollista havaita nämä litteät kuvat kolmiulotteisina? Kuten aiemmin näimme, ensisijainen syy siihen, miksi havaitsemme kuvat kolmiulotteisina, on silmiemme välinen kulmaero. Jos voisimme vastaanottaa visuaalisia signaaleja eri kulmista kummassakin silmässä jopa katsoessamme kaksiulotteista tasoa, pystyisimme havaitsemaan sen kolmiulotteisena.
Polarisaatio ja miten polarisoidut lasit toimivat
Siksi tarvittiin prosessi, jolla aivot voitaisiin huijata havaitsemaan kaksiulotteiset signaalit kolmiulotteisina, ja tällä hetkellä yleisin menetelmä on polarisoivia suodattimia käyttävä menetelmä. Elokuvateatterissa 3D-elokuvia katsellessamme käyttämämme lasit ovat erityisiä polarisoivilla suodatinlinsseillä varustettuja laseja.
Käydään ensin läpi, mitä polarisaatio on. Valolla on kyky värähdellä kaikkiin suuntiin tasossa, joka on kohtisuorassa sen kulkusuuntaan nähden. Polarisaatio viittaa prosessiin, jossa tämä värähtely rajoittuu yhteen tiettyyn suuntaan. Seuraava esimerkki havainnollistaa, miten polarisaatio syntyy.
Oletetaan, että haluat työntää kuminauhan hieman raollaan olevan oven läpi. Tässä tapauksessa huomaat, että jos heilutat kuminauhaa ylös ja alas, se liukuu helposti läpi, mutta jos heilutat sitä edestakaisin tai puolelta toiselle, se ei mene läpi. Samoin valo värähtelee kaikkiin suuntiin, mutta kun se kulkee pystysuunnassa raoilla varustetun levyn (polarisaatiosuodattimen) läpi, vain pystysuunnassa värähtelevä valo kulkee läpi, kun taas vaakasuunnassa värähtelevä valo estyy.
Toisin sanoen, tällaisen polarisoivan suodattimen läpi kulkenut valo on polarisoitua valoa.
Miten näitä polarisoivia suodattimia käyttäen sitten luodaan 3D-kuvia? Kuten aiemmin mainittiin, jotta voimme havaita tasaisen kuvan 3D-kuvana, tarvitaan prosessi, joka huijaa aivot näkemään kuvan ikään kuin se olisi seurausta kahden silmän välisestä kulmaerosta. Jos siis heijastamme vasemmalle silmälle tarkoitetun kuvan – joka on kulkenut vaakasuoran polarisoivan suodattimen läpi – ja oikealle silmälle tarkoitetun kuvan – joka on kulkenut pystysuoran polarisoivan suodattimen läpi – samanaikaisesti yhdelle näytölle, voimme katsella niitä erikseen polarisoivilla suodattimilla varustettujen erityisten lasien läpi.
Toisin sanoen, jos lasien vasen linssi päästää läpi vain vaakasuunnassa polarisoidun valon ja oikea linssi vain pystysuunnassa polarisoidun valon, eri kuvat saavuttavat kummankin silmän näiden erityisten lasien läpi, jolloin aivot voivat havaita ne kolmiulotteisesti.
Tästä syystä pystymme katsomaan 3D-elokuvia – koska niissä hyödynnetään tieteellistä polarisaation periaatetta. Polarisoitujen lasien avulla voimme havaita kolme ulottuvuutta kaksiulotteiselta näytöltä. Viimeaikaisten teknologisten edistysaskeleiden myötä kehitetään kuitenkin tekniikoita, jotka mahdollistavat kolmen ulottuvuuden havaitsemisen ilman laseja. Siksi voidaan sanoa, että aika, jolloin 3D-elokuvia voi katsoa suoraan omilla silmillä, ei ole kaukana.
