Jak fungují 3D brýle

Jsou opravdu úžasné. Udělám něco, co jsem ještě
nikdy v Sixty Symbols neudělal. Pozvu tě, Brady,
abys se mnou šel na záchod. Pojďme na to. Sixty Symbols:
3D BRÝLE Budeme se bavit o filmech ve 3D a o tom, jak 3D filmy
a 3D brýle fungují, jaká technologie za tím stojí.

Před Vánoci jsem šel s dcerami
na Huga, což je báječný film. Takže jak to funguje?
Zakládá se to na... Nejdříve se musíme zeptat, jaktože vnímáme hloubku. Jak to funguje ve skutečném světě? Brady je ode mě
v takové vzdálenosti, že vidím, že je pevný
objekt a nikoli plocha. Klíčové je, že máme oči,
které dělí určitá vzdálenost.

Takže každé oko vidí
trošku jiný obraz. A váš mozek je neuvěřitelné chytrý,
protože si tyto obrazy dokáže spojit a tím vám umožní vnímat hloubku. Otázkou je,
jak vyvolat pocit hloubky u něčeho plochého,
co vidíme na obrazovce či v kině. Musíte pro každé oko použít... jiný obraz.
To je zásadní. Takže když se natáčí film,
používají se dvě kamery.

Jedna kamera natáčí
obraz pro levé oko a druhá natáčí obraz pro pravé. Tyto dva obrazy jsou pak
mírně odlišné. Proto když si v kině
sundáte brýle, vše na plátně vypadá
poněkud rozmazaně. Výzvou pro kino je jak dostat
dva různé obrazy z plátna tak, aby každé oko vidělo
správný obraz. Jak oklamat mozek,
aby si myslel, že to, co vidí,
má skutečnou hloubku?

Starší z vás
si nejspíš pamatují, že dříve se to dělalo tak, že se používaly brýle
s červenými a modrými skly. To bylo už někdy
v 80. letech. Myslím, že to začalo
už ve 40. letech. Možná se mýlím, ale myslím, že řešení pomocí
dvoubarevných skel je tu už dlouho.

A funguje to tak, že na brýlích je
červený a modrý filtr. Vezme se film z jedné kamery, film z druhé kamery. Jeden má modrý odstín
a druhý má červený. Filtry na brýlích oddělí
jednotlivé filmy pro každé oko tak, že "červené" oko vidí
červeně tónovaný film a "modré" oko modře tónovaný.

Problém je samozřejmě v tom, že se ztratí barevné
rozlišení. Vypadá to vybledle a ani dojem hloubky
není zase tak dobrý. A je to velice problematické, pokud chcete film
s vysokým rozlišením. A jak se to dělá dnes?
Dnes si hrajeme s něčím, co se nazýva polarizace světla. Určitě už jste se
setkali s polarizací a polaroidem.

Polaroid je v podstatě
tenká folie. Tady ho máme. Skládá se z mnoha
polymerních molekul, tedy dlouhých řetězců molekul,
jež jsou nataženy určitým směrem. Tohle už jste určitě někdy viděli. Takže si vezmu kousek... Zlomil jsem ho.
Tak to jde také. Když vezmu kousek polaroidu, a přiložím ho ke zbytku,
jakž takž je vidět skrz.

Ovšem když ho pootočím
o devadesát stupňů, začne blokovat světlo.
Proč se to děje? Obávám se,
že se budeme muset vrátit... až ke středoškolské fyzice. Bude složité vysvětlit to... nevědeckým způsobem.
Začněme tím, že světlo je vlnění. Někdy se chová jako částice, ale protentokrát jej
budeme považovat za vlnění.

Takže je to vlnění.
Z čeho se skládá? Je to elektromagnetické vlnění. Skládá se z elektrického
a magnetického pole. Teď nás bude zajímat
jen elektrické pole. Takže světlo se šíří takto,
tímto směrem. A má také něco, čemu říkáme
vektor elektrického pole.

A ten nám v podstatě říká, kterým směrem je
elektrické pole natočeno. Teď se světlo šíří tímto směrem
a pole míří tímto směrem. Když ho otočíme, šíří se
tímto směrem a pole míří sem. Teď pole míří tímto směrem. Světlo kmitá tam a zpátky
nespočetněkrát za sekundu, abych to řekl odborně. To je vše, co potřebujete vědět.

Stačí vám tato charakteristika, která vám říká,
v kterém směru vlnění vibruje. A polaroid dělá následující: V této místnosti je plno světla, které je v podstatě nepolarizované, což znamená,
že některé vlny jsou... otočeny takto,
jiné takto, další takto. Máme tedy vlny
s různou polarizací.

Kdyby ale světlo
v této místnosti nebylo... uspořádané náhodně,
ale mířilo stejným směrem... Kdybyste polaroid a elektrické vlnění... zarovnali do stejného směru, světlo by jím mohlo
jednoduše prostoupit. Nicméně když polaroid otočíte
tak, jak jsem to udělal před chvílí, světlo jím neprojde. A to je...

...velice, velice užitečná
vlastnost světla, polaroidu
a jemu podobných materiálů. Takže když jsem šel na Huga, používal jsem tyto brýle. V nejjednodušší variantě... je na jedné straně
takto natočený polaroid a na druhé straně
takto natočený polaroid. Takže poté se vezmou dvě...

různé verze filmu ze dvou kamer a každá dostane jinou polarizaci. Takže světlo přicházející z plátna, které je určené levému oku,
je polarizováno takto a světlo určené pravému oku
je polarizováno takto. Takže si nasadíte brýle a bingo! Máte způsob jak rozlišit, co je určeno levému oku
a co je určeno pravěmu oku.

Velmi chytré. Vlastně se dívate
na dva mírně odlišné filmy a za pomoci polarizace světla,
které vychází z plátna, oklamete svůj mozek,
aby si myslel, že to, co vidí, je skutečné
a má to hloubku. Trochu jsem zalhal,
nejedná se o lineární polarizaci. Většina těchto brýlí ve skutečnosti
využívá takzvanou kruhovou polarizaci. Elektrické pole tedy
není takto ploché, ale točí se dokola.

Takže se točí buď takto, nebo opačným směrem, takto. Mluvíme o levotočivě nebo pravotočivě
kruhově polarizovaném světle. Když se podíváte
na můj pohybující se prst, z vašeho pohledu to vypadá,
že opisuje kruh. A točí se buď takto, nebo takto. Popisujeme to pak pomocí vektoru elektrického pole,
který rotuje.

- To by vypadalo dobře, kdyby to bylo
ve 3D. - Jo, hodně dobře. Princip je stejný. Levotočivě,
nebo pravotočivě polarizované světlo. Ale jak by teď vypadalo tohle? Začíná to být složité, Brady. Vlastně totiž vezmeš
kruhově polarizované světlo, převedeš ho na lineárně
polarizované světlo a použiješ ten stejný způsob. - Kde proběhne ta přeměna?


- Přímo tady. Brýle obsahují
jak polarizační filtr, tak i něco, co převede kruhově polarizované světlo
na lineárně polarizované. Proč se to dělá tak složitě? Z mnoha důvodů,
které tady nebudu rozebírat, pokud ovšem nechceš natočit
hodinové video. Je výhodnější použít
kruhově polarizované světlo. Múžeme díky tomu pohybovat hlavou a zachovat si iluzi hloubky
při pohledu z různých úhlů, což lineární polarizace neumožňuje.

Jsou opravdu úžasné. Udělám něco, co jsem ještě
nikdy v Sixty Symbols neudělal. Pozvu tě, Brady,
abys se mnou šel na záchod. Mluvil jsem o kruhové polarizaci. Jedna
z pozoruhodných vlastností zrcadel je, že dokáží přeměnit pravotočivě
kruhově polarizované světlo, tedy světlo s takovouto rotací, na světlo s rotací opačnou.

Takže když světlo
polarizované určitým... směrem narazí do zrcadla, přemění se z pravotočivého
na levotočivé. Což je úžasné,
protože když se podíváme na ty brýle... Doporučuji vám zkusit si to doma,
je to opravdu super. Já to také dneska večer
ukážu svým dcerám. Když dáte brýle před zrcadlo, tak vidíte, že po přechodu
z tohoto oka na toto...

sklo vypadá černě.
Ještě jednou, vidíte? Levé sklo je teď černé a pravé je průhledné. A když se posunem sem, tak je pravé černé
a levé je průhledné. Co se to sakra děje? Světlo vychází z osvětlení, mi naráží do tváře, odráží se
od zrcadla a pak jde zpět ke mně.

A zde dochází k tomu,
že mi světlo dopadá na tvář, odráží se od ní a
pokračuje skrze brýle. Zezačátku je všechno
světlo polarizováno náhodně. Levotočivě a pravotočivě. Vzpomeňme si,
že brýle fungují jako filtr a zajišťují, že jimi projde
jen světlo s určitou polarizací. Teď přijde nejlepší část. Světlo projde brýlemi
a míří k zrcadlu.

Toto světlo má určitou polarizaci, řekněme třeba pravotočivou. Světlo se odrazí od zrcadla,
čímž se změní jeho polarizace, takže když se vrátí,
už nemůže brýlemi projít, jelikož je teď polarizováno opačně. Což je opravdu velice chytré. Můžeme na to pohlížet dvěma způsoby,
z hlediska klasické a kvantové fyziky. Podle mě je to opravdu
pěkný příklad polarizace.

Tento typ technologie
mě fascinuje, je to opravdu úžasné. Teď bychom mohli
přejít k 3D televizi, ale to je jiná technologie,
na níž se možná podíváme jindy. Překlad: Beachboy
www.videacesky.cz