исследовательский проект "3D-ЕВЯТОЕ ЦАРСТВО"

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

ХАНТЫ-МАНСИЙСКИЙ АВТОНОМНЫЙ ОКРУГ-ЮГРА

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И МОЛОДЁЖНОЙ ПОЛИТИКИ

ХАНТЫ-МАНСИЙСКОГО АВТОНОМНОГО ОКРУГА – ЮГРЫ

XIX ОКРУЖНАЯ НАУЧНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ

МОЛОДЫХ ИССЛЕДОВАТЕЛЕЙ

«ШАГ В БУДУЩЕЕ»

Исследовательский проект

3D-ЕВЯТОЕ ЦАРСТВО

Секция: инженерные науки в техносфере настоящего и будущего

Автор проекта:

Кочуров Николай Артемович, учащийся 9 класса

МБОУ СОШ № 4 г.Пыть-Ях ХМАО-Югра

Руководитель:

Пинигина Светлана Владимировна, учитель информатики   муниципального бюджетного общеобразовательного             учреждения средней общеобразовательной школы №4

г.Пыть-Ях ХМАО-Югры

2014-2015 учебный год

Оглавление

1. Аннотация        

2. План исследования        

    2.1.Проблема, подлежащая исследованию        

    2.2. Этапы исследования        

3. Учебно-исследовательская статья        

    3.1.  Из истории создания 3D-изображений        

    3.2. Технологии формирования стереоизображений        

       3.2.1. Анаглифическая технология.        

       3.2.2. Затворная технология        

       3.2.3. Поляризационная технология        9

       3.2.4. 3D без очков: ближайшее будущее        

3. Создаем и работаем с 3D (практическая часть)        

    3.1. Эксперимент 1        

    3.2. Эксперимент 2        

   3.3. Какие 3D-очки лучше для просмотра 3D-фильмов?        

   3.4. Эксперимент 3.        

   3.5. Эксперимент 4        

4. Влияние 3D-технологий на здоровье человека        

   4.1. Опрос        

   4.2.  Анкетирование        

   4.3. Эксперимент        

Заключение        

Использованная литература        

Приложения        

1. Аннотация

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.

Методы исследования: методы преобразования и анализа информации, моделирование,  анкетирование, опрос, интервью, эксперимент.

Практическая направленность

Материалы данного исследования могут  быть использованы:

- на уроках информатики, физики и других предметов;

- на классных часах, внеклассных мероприятиях и родительских собраниях для проведения бесед, направленных на  сохранение и укрепление здоровья подростков.

По результатам исследования можно сделать выводы:

На сегодняшний день технология 3D является перспективной и активно развивается.

Для создания трехмерного изображения существует множество технологий. Наибольшее распространение получили анаглифическая, поляризационная и затворная технологии.

Методы создания 3D-картинки базируются на том, что мозг получает от левого и правого глаза два различных сигнала. «В режиме реального времени» поступающая информация анализируется, и формируется изображение, которое мы воспринимаем как объёмное.

Поскольку все 3D технологии (в кино, компьютерных играх)  используют лишь оттенки глубины, основанные на паралаксе^[1], нашему мозгу во время сеанса приходится игнорировать несколько других оттенков восприятия. Поэтому, когда просмотр заканчивается, мозг по инерции еще некоторое время борется сам с собой и продолжает игнорировать часть оттенков восприятия, а если смотреть 3D программы часто, то такая дезориентация может закрепляться и приобретать необратимый характер.

В результате проведенной работы знания не только подростков нашей школы, но и педагогов и родителей обучающихся 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.

2. План исследования

2.1.Проблема, подлежащая исследованию

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.

Задачи исследования:

1. Изучить информационные источники по данной теме.

2. Изучить современные технологии объемной визуализации и проверить на практике возможность получения стереоэффекта с использованием данных технологий.                                                    

4. Основываясь на результатах исследования российских  и зарубежных учёных и медиков, выяснить влияние стереоскопии на человеческий организм.  

5. Изучить общественное мнение о пользе-вреде фильмов 3D-формата, выявить, с какими побочными «эффектами» сталкиваются подростки после просмотра стереопрограмм и 3D фильмов. 

6. Провести общественную презентацию результатов проекта.

Объекты исследования: технологии формирования стереоизображений, потенциальный вред объемного эффекта 3D на здоровье подростка.

Гипотеза: Если подростки будут знать основные принципы 3D технологий, то это поможет избежать неприятных для здоровья последствий после просмотра стереопрограмм и 3D фильмов. 

2.2. Этапы исследования

I. Подготовительный этап (январь 2014г.)

•  Определить цели, задачи, основополагающие вопросы, гипотезу проекта.
• Изучить информационные источники по данной теме.

II. Деятельностный этап (февраль 2014г.)

• Изучить теоретические основы современных технологий создания объемного изображения.  Экспериментальное подтверждение возникновения стереоэффекта.
• Изучить программное обеспечение для создания стереофотографий и конвертации фильма формата 2D в 3D.
• Освоить один из способов создания 3D фотографий и создать стереофотографию.                                                          
• Выяснить, чем отличается социологическая анкета от других анкет. Проконсультироваться с психологом школы.
• Составить вопросы анкеты и привлечь к исследованию не менее 100 подростков.                
• Провести обработку данных и проанализировать полученные результаты.
•  Организовать встречу и провести беседу с директором развлекательного центра «Метелица».

III. Заключительный этап (сентябрь 2014г.)

• Подведение итогов исследования.
• Оформление результатов работы с помощью офисного пакета  программ: Microsoft Word, Microsoft Power Point, Microsoft Excel, Microsoft Publisher.
• Презентация полученных результатов (защита, распространение буклета, презентация на классных часах и общешкольном родительском собрании).

3. Учебно-исследовательская статья

Способность к бинокулярному (стереоскопическому) зрению возникла у животных и людей как часть природного механизма выживания, позволяющего определять расстояние до предметов, других животных или людей.

Такие знания позволяют быстро принять решение при встрече с опасностью или, наоборот, дичью — напасть, отступить, обойти или бежать. Бинокулярным зрением обладают помимо человека лишь животные с наиболее развитой высшей нервной деятельностью. Все, что нужно для определения расстояния, которое и формирует объемную картинку, — это три точки: непосредственный предмет и пара глаз.

Главным «устройством» необходимым для просмотра трехмерной картинки является наш мозг. Именно в нем «в режиме реального времени» анализируется информация, поступающая от левого и правого глаза, и формируется изображение, которое мы воспринимаем как объёмное. Все методы создания 3D-картинки базируются на том, что  мозг получает от глаз два различных сигнала, переводит их, сам себя обманывает, переходя в трехмерность.

3.1.  Из 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^[2] 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 (69).

Вывод:  можно с уверенностью утверждать, что открытый в XIX веке эффект получения трехмерного изображения в настоящее время стал перспективным направлением развития современных технологий.  Трехмерное изображение нас ждет вскоре повсюду — в кинотеатрах, компьютерных играх, на экранах домашних телевизоров и мониторах. А в ближайшем будущем и в мобильных телефонах.

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.

3.2. Технологии формирования стереоизображений

3.2.1. Анаглифическая технология.

Анаглиф (Anaglyph) (ана́глиф по-гречески «рельефный») – изображение, созданное с целью получения стереоэффекта с помощью совмещенной стереопары, созданной двумя монохромными цветными изображениями.

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.

3.2.2. Затворная 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.

3.2.3. Поляризационная 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.

3.2.4. 3D без очков: ближайшее будущее

На сегодняшний день существует уже несколько технологий, носящих название автостереоскопических и позволяющих наслаждаться 3D-изображением без использования очков. Наиболее перспективная - лентикулярная. Визуально она напоминает «стереоскопические» открытки с рифленым пластиковым покрытием. Принцип тот же: изображение делится на узкие вертикальные полоски, на которые накладывается линзовый растр из цилиндрических выпуклых линз, благодаря которым левый глаз видит свое изображение, а правый — свое. Основными недостатками является потеря качества картинки во время просмотра под разными углами и снижение разрешения картинки по горизонтали в два раза.

3. Создаем и работаем с 3D (практическая часть)  

3.1. Эксперимент 1

Цель: выяснить, почему человек видит окружающие предметы объемным.

Все мы знаем, что предметы вокруг себя человек видит объемными. На самом деле человек видит двумя глазами две плоских картинки. Убедимся в этом.

На уровне глаз положим перед собой два шара так, чтобы один находился за другим, и были равноудалены от каждого глаза. Поочередно закрывая, левый и правый глаз, можно убедиться, что картинки, которые видит каждый глаз по отдельности, немного различаются.

Именно в этой разнице и заключается наша способность видеть объемную картинку – наш мозг совмещает картинки, полученные от обоих глаз, и анализирует углы, под которыми сходятся линии наблюдения, идущие от каждого глаза к объекту. Эта информация и позволяет мозгу делать выводы о пространственном расположении окружающих нас предметов и воспринимается нами как объём.

Вывод: человек видит окружающие предметы объемными, потому что он воспринимает увиденное двумя глазами.                                                                                                            

Можно возразить, что даже когда человек смотрит одним глазом, ощущение объема, как правило, остается. Ответ прост — человеческий мозг в течение всей жизни сохраняет информацию о форме и взаимном расположении объектов, и «додумывает» объем, когда визуальной информации не хватает.

Способность одновременно четко видеть изображение предмета обоими глазами называется бинокулярным зрением. Именно это свойство нашего зрения  и используют в своих целях создатели 3D фильмов и 3D фотографий.

3.2. Эксперимент 2

Цель: создание стереопары и объединение их в одну 3D фотографию,  используя анаглифную технологию.

Чтобы получить два ракурса одного предмета, сфотографировал его с двух точек. Точка № 1 соответствует левому глазу, а точка № 2 – правому.  Расстояние между этими точками называется стереобазой, его величина зависит от дистанции до объекта съемки - чем дальше предмет, тем больше стереобаза. Чтобы узнать нужную величину стереобазы, можно воспользоваться программой StereoMeter. Также можно применить формулу: B=0,03 D, где D – расстояние до фотографируемого объекта, B – стереобазис.

На практике чаще стереобазис не рассчитывают, а подбирают среднее значение -10см при которых стереосъемка будет нормальной на расстоянии от 4 до 30 м. Я установил  расстояние между 1 и 2  точкой съемки 6, 5 см – это среднее расстояние между глазами человека.

Для того, чтобы добиться максимального совпадения расположения фотокамеры  с расположением глаз, начертил схему (Рис.1).  Искусственно задал угол поворота камеры, имитируя направление взгляда каждого глаза.

Положив схему на стол,  расположил объект съемки точно в вершине треугольника. Установил фотокамеру на положение точки № 1 и сделал снимок. Переместил фотоаппарат на величину стереобазы вправо на положение точки № 2 и сделал второе фото.

Готовые два снимка перенес в компьютер (Рис.2).

Итак, после стереосъемки мы имеем два ракурса одного предмета.

При взгляде на стереопару наши глаза видят два плоских изображения. Сейчас в поле зрения каждого глаза попадает две картинки, а нам необходимо добиться того чтобы каждый глаз видел предназначенное для него изображение, и не видел изображение для другого глаза. Только при выполнении этого условия мы увидим изображение в объеме.

Теперь нам предстоит объединить их в одну 3D фотографию. Произведем выравнивание левого и правого ракурса, затем объединим их в одно 3D фото. Выравнивание и объединение можно выполнить в графическом редакторе, таком как Photoshop или Gimp, но лучше всего использовать специальную программу для создания 3D стереофото. Качественной, на данный момент, является StereoPhoto Maker.

В компьютерной программе  StereoPhoto Maker  стереопара «Тренажер» пропускается через  специальные  фильтры. Одна  картинка стереопары пропускается через «бирюзовый» фильтр (удаляется красный цвет), а вторая картинка - через «красный» фильтр (удаляется бирюзовый  цвет). Обработанные картинки накладываются друг на друга.  В результате получается красно-бирюзовое изображение – анаглиф.  Оно не имеет четких линий и немного размыто. Чтобы увидеть изображение тренажера в объеме, необходимо надеть специальные  анаглифные очки. Наблюдаем 3D-эффект (рис. 3).

3.3. Какие 3D-очки лучше для просмотра 3D-фильмов?

3.3.1. Наблюдение. Закроем одну линзу 3D очков рукой и  посмотрим двумя глазами сквозь другую на экран с 3D изображением. При затворной технологии мы  увидим обычное плоское изображение, тогда как через одно поляризационное «очко» мы сможем наблюдать объемную картинку. Более того, даже закрыв один глаз, мы, при пассивной технологии, также увидим некоторый объем, точно такой же, какой видим одним глазом в реальном мире.

Вывод: при активной технологии 3D картинка формируется у нас в мозгу, а при пассивной объем формируется очками.

Смотреть фильм в 3D формате в кинотеатре или по телевизору – не слишком приятно из-за необходимости надевать специальные очки для восприятия стереоскопических образов. Многие испытывают от этого дискомфорт, головные боли, напряжение в области глаз.

Какие 3D очки выбрать, должен решать каждый сам для себя, руководствуясь теми факторами, которые для него важнее.

Основываясь на анализе информации, представленной на сайтах разработчиков 3D телевизоров и визуальном сравнении 3D-телевизоров с пассивными 3D-очками и 3D-телевизоров с активными 3D-очками, мы выяснили, что у активных затворных 3D-очков основные проблемы это: черезмерное мерцание, перекрестные помехи, паразитные изображения, недостаточная яркость, дискомфорт при просмотре и высокая стоимость очков.

Для пассивных 3D-очков основными проблемами являются более низкое разрешение и резкость, ограниченный диапазон расстояний, углов и позиций для просмотра.

Для очков с активным затвором мерцание очень раздражает и утомляет, а также может вызвать усталость глаз. Пассивные очки полностью свободны от мерцания. Пассивные очки очень легкие, недорогие и удобные, не нуждаются в источниках питания, но имеют более узкий диапазон вертикальных углов обзора и расстояний, так что невозможно смотреть 3D-телевизор ближе 2-х метров и дальше 6 метров от экрана или смотреть 3D-телевизор установленный высоко, без наклона самого телевизора.

 Активная технология качественнее, с ней телевизор показывает полноценное HD-изображение (1080p), не затемненное поляризационными фильтрами.

Вывод: очки с активной (затворной) 3D технологией больше подходят людям, которые ценят  качество изображения, которые ради кристально чистой картинки готовы мириться с некоторым ухудшением самочувствия.

Пассивная технология больше подходит для группового семейного просмотра вместе с детьми, когда «звенящее» качество не так важно, а больше хочется совместно наслаждаться сюжетом и спецэффектами.

При посещении 3D киносеанса я взял с собой поляризационные очки для водителей фирмы «Polaroid», а при входе в кинозал выдали поляризационные очки кинотеатра. Посмотрев на экран через очки для водителей, я не увидел изображение объемным. Надев очки кинотеатра, ощутил разницу: плоское изображение стало восприниматься объемным. Решил выяснить, почему одни поляризационные очки «работают» при просмотре 3D фильма, а другие – нет.

3.4. Эксперимент 3

Цель: определить различие между двумя видами поляризационных очков.

Принцип действия поляризационных очков основан на физической характеристике света – поляризации.  Вместо линз в очках стоят поляризационные фильтры. Фильтр пропускает только световые волны аналогичной поляризации.

В качестве поляризатора (прибора, создающего поляризованный свет) выбрал  монитор компьютера [4].  

Расположил поляризационные очки для водителей перед монитором параллельно крышке стола. Через фильтры в очках увидел изображение на мониторе (Приложение 2 рис.8). Оба фильтра пропускают свет – это значит, что оба фильтра имеют одинаковую поляризацию. Повернув очки примерно на 45 градусов, я заметил, что они стали абсолютно темными, и изображение на мониторе через них я больше не вижу. Оба фильтра перестали пропускать  поляризованный свет от монитора компьютера, когда я изменил положение фильтров относительно направления световых лучей (Приложение 2 рис.9).

Затем я расположил поляризационные очки, купленные в кинотеатре, перед монитором параллельно крышке стола. Через левый фильтр изображение было видно, а правый фильтр стал затемненным, т.к. свет он не пропускал. Это значит, что фильтры очков из кинотеатра имеют разную поляризацию (Приложение 2 рис.10). Чтобы еще раз убедиться в этом, я расположил очки из кинотеатра перпендикулярно крышке стола. Левый фильтр потемнел, а сквозь правый  я увидел картинку на мониторе. При повороте очков я изменил положение фильтров относительно световых лучей. Теперь правый  фильтр пропускал поляризованный свет, а левый – блокировал его (Приложение 2 рис.11).            

Выводы:

1.В поляризационных очках автомобилиста стоят фильтры одинаковой поляризации. В поляризационных очках, купленных в кинотеатре, стоят фильтры разной поляризации.

2. При поляризационной технологии демонстрации 3D фильмов поляризационные очки с разными фильтрами-поляризаторами позволяют увидеть изображение объемным.

3.3. Интервью с  Жуковым Александром  Николаевичем, генеральным директором развлекательного комплекса «Метелица» г.Пыть-Ях.

Цель: узнать, каков механизм разделения картинок для левого и правого глаза при поляризационной технологии при демонстрации стереофильмов в кинозале РЦ «Метелица»

В кинотеатре изображение показывают с помощью двух мощных проекторов.

Один показывает изображение, предназначенное только для правого глаза, второй  - только для левого. Достигается это при помощи специальных поляризационных фильтров, которые установлены перед объективами.  У каждого проектора свой фильтр.  Один фильтр пропускает только волны света с горизонтальной поляризацией, другой  - с вертикальной.

Изображение для левого глаза проецируют на экран через фильтр с вертикальной осью пропускания, а для правого — с горизонтальной осью и точно совмещают их на экране. Зритель смотрит на экран через поляризационные очки, в которых ось левого фильтра вертикальна, а правого горизонтальна.

В мире все большую популярность набирает технология трехмерного изображения. Все большее значение имеют 3D развлечения для зрителей. Создание фильмов и спецэффектов больше не является уделом крупных киностудий и профессиональных аниматоров. Для того чтобы создать свое 3D-творение с применением современных технологий, сегодня достаточно иметь навыки работы с 3D программным обеспечением и желание. Небольшой проект под силу выполнить на домашнем персональном компьютере.

3.5. Эксперимент 4

Цель: узнать, 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.12). 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.13).

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.

 4. 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.

4.1. Опрос

Опросив своих друзей, знакомых, одноклассников, я выяснил, 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. И лишь небольшое количество людей с устойчивой психикой (по их мнению) посещают фильмы ужасов в 3D-формате для повышения уровня адреналина в крови, чтобы снять стресс.

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

4.2.  Анкетирование

Цель: изучить общественное мнение о пользе-вреде фильмов 3D-формата, выявить,  с какими побочными «эффектами» сталкиваются подростки после просмотра стереопрограмм и 3D фильмов.

В анкетировании приняли участие обучающиеся 7-11 классов МБОУ СОШ № 4. По результатам анкетирования получены следующие результаты:  (приложение 2).

Общее количество респондентов - 144 подростка от 12 до 17 лет. Из них 79 юношей и 65 девушек.         Наибольшая  заинтересованность фильмами формата 3D у подростков 12,15 и 16 лет. 54% участников анкетирования смотрели фильмы в 3D-формате, из них 52% юношей и 50% девушек.

Из тех, кто посещал киносеансы в 3D-формате, 32,4% уже через 20-30 минут просмотра снимали очки, а 38,2% опрошенных зрителей – ближе к концу фильма.

6,9% респондентов во время сеанса обратили внимание на появление головной боли, у 14,7% она появилась после просмотра фильма. 50% не обратили внимания,  28,4% опрошенных подростков ответили, что головная боль не возникала.

        Во время просмотра 3D-фильма у 21,6% подростков наблюдалось помутнение в глазах, изменение цветовосприятия, у 4,9% – удвоение изображения, 39,2% ответили, что изменений не почувствовали, а 34,3% не обратили внимания.

Только 54 подростка из 144 знали об отрицательном влиянии фильмов 3D-формата на органы зрения и работу головного мозга (37,5%). 53% юношей и 37% девушек ответили, что не знали о вредном воздействии объемного кино.

4.3. Эксперимент

Для получения дополнительных данных решил провести эксперимент и предложил одноклассникам сходить на просмотр фильма «Аватар» в 3D-формате. Всего откликнулось 7 человек.

Сразу после сеанса раздал карточки с полосками цветной бумаги (синей, зеленой, красной, белой), а также с текстом различного шрифта (размер 12-16 кегль). У трех человек наблюдалось изменение цветовосприятия (видели другой цвет или оттенки предложенных). Четыре человека наблюдали нечеткое, размытое изображение текста мелкого шрифта. Двум  участникам эксперимента было трудно прочитать текст даже крупного шрифта. Только один участник эксперимента сказал, что не наблюдает проблем с цветовосприятием и чтением текста, у него нет головной боли, но ощущает усталость глаз.

В течение 20-25 минут у всех зрение нормализовалось.

По результатам проведенного исследования можно сделать следующие выводы:

- в подростковом возрасте наблюдается высокий процент посещаемости фильмов в 3D-формате (83%);

- после просмотра 3D-фильмов появляются неприятные ощущения и «побочные эффекты» (ухудшение самочувствия, головная боль, кратковременное снижение зрения);

- большинство подростков не догадываются о том, что изменения в работе зрительного  анализатора и головного мозга могут быть связаны с просмотром 3D-фильмов;

- только 37% подростков информировано об отрицательном влиянии фильмов 3D-формата на органы зрения и работу головного мозга;

- даже те, кто понимает, что просмотр 3D-фильмов может негативно сказаться на их здоровье, под влиянием рекламы продолжают посещать сеансы объемного кино, не задумываясь о последствиях;

- цели, с которыми подростки посещают сеансы объемного кино, различны: для отдыха, интересного времяпрепровождения, ощутить себя в виртуальной реальности, для снятия стресса, для повышения уровня адреналина в крови.

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 нашей школы 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

3.Битва 3D-очков: активные vs пассивные. http://3dmir.info/3d_tehnologii/bitva-3d-ochkov-aktivnye-vs-passivnye/

4. Ловушка номер 3D: о чем молчит реклама. http://computerra.ru/terralab/multimedia/516865/

Приложение 1

Приложение 2

Результаты анкетирования учащихся МБОУ СОШ № 4 г.Пыть-Ях