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