Panoramica 3D

[Mike5]

Calcolo della banda richiesta dai formati video
La banda richiesta da un formato video non compresso trasmesso da un’interfaccia digitale con tecnologia TMDS (DVI e HDMI) in formato 4:4:4 dipende dai pixel totali trasmessi (comprensivi di Horizontal e Vertical Blanking), dalla frequenza di refresh (Refresh rate) e dalla profondità di colore (Bitdepth, numero di bit per ciascun canale R, G e B). Ogni pixel richiede 3 volte i bit della profondità di colore (R+G+B). Inoltre, poiché la tecnologia TMDS utilizza 10 bit per trasmetterne 8 (8b/10b encoding) il tutto va moltiplicato per 10 / 8. Ne risulta la seguente formula:

(1) Banda (Gbps) = (Hactive + Hblank) * (Vactive + Vblank) * Refresh rate * Bitdepth (8/10/12/16) * 3 * 10/8 / 1.000.000.000 (1Gb = 1 miliardo di bit)

Poiché la tecnologia TMDS trasmette un pixel con profondità colore 8 bit per ciclo di clock, la stessa banda può essere espressa in termini di frequenza dalla:

(2) Banda (MHz) = (Hactive + Hblank) * (Vactive + Vblank) * Refresh rate * Bitdepth (8/10/12/16) / 8 / 1.000.000 (1MHz = 1 milione di Hz)
Ne consegue che la relazione tra banda in Gbps e banda in MHz è:

(3) Banda (Gbps) = Banda (MHz) * 30 / 1.000

Nel caso più semplice e comune in cui la profondità di colore sia 8 bit (no Deepcolor), si ha:

(4) Banda (Gbps) = (Hactive + Hblank) * (Vactive + Vblank) * Refresh rate * 30 / 1.000.000.000

(5) Banda (MHz) = (Hactive + Hblank) * (Vactive + Vblank) * Refresh rate / 1.000.000

Vediamo i casi più comuni. Al fine di ridurre il numero di data rate da far gestire alla circuiteria DVI/HDMI, gli standard video scelgono Horizontal e Vertical Blanking tali che risoluzioni vicine richiedano esattamente la stessa banda.

1280x720p@60 – Hblank = 370, Vblank = 30
Banda (Gbps) = (1280 + 370) * (720 + 30) * 60 * 30 / 1.000.000.000 = 2,23Gbps
Banda (MHz) = (1280 + 370) * (720 + 30) * 60 / 1.000.000 = 74,25MHz

1920x1080i@60 – Hblank = 280, Vblank = 22,5 (Field1=22, Field2=23)
Banda (Gbps) = (1920 + 280) * (540 + 22,5) * 60 * 30 / 1.000.000.000 = 2,23Gbps
Banda (MHz) = (1920 + 280) * (540 + 22,5) * 60 / 1.000.000 = 74,25MHz

1920x1080p@24 – Hblank = 830, Vblank = 45
Banda (Gbps) = (1920 + 830) * (1080 + 45) * 24 * 30 / 1.000.000.000 = 2,23Gbps
Banda (MHz) = (1920 + 830) * (1080 + 45) * 24 / 1.000.000 = 74,25MHz

1920x1080p@60 – Hblank = 280, Vblank = 45
Banda (Gbps) = (1920 + 280) * (1080 + 45) * 60 * 30 / 1.000.000.000 = 4,45Gbps
Banda (MHz) = (1920 + 280) * (1080 + 45) * 60 / 1.000.000 = 148,5MHz

1280x720p@60 Frame packing (3D) - Hblank = 370, Vblank = 30, ActiveSpace = 30
Banda (Gbps) = (1280 + 370) * (720 + 30 + 720 + 30) * 60 * 30 / 1.000.000.000 = 4,45Gbps
Banda (MHz) = (1280 + 370) * (720 + 30 + 720 + 30) * 60 / 1.000.000 = 148,5MHz

1920x1080p@24 Frame packing (3D) - Hblank = 830, Vblank = 45, ActiveSpace = 45
Banda (Gbps) = (1920 + 830) * (1080 + 45 + 1080 + 45) * 24 * 30 / 1.000.000.000 = 4,45Gbps
Banda (MHz) = (1920 + 830) * (1080 + 45 + 1080 + 45) * 24 / 1.000.000 = 148,5MHz

1920x1080p@120 (3D) - Hblank = 280, Vblank = 45
Banda (Gbps) = (1920 + 280) * (1080 + 45) * 120 * 30 / 1.000.000.000 = 8,91Gbps
Banda (MHz) = (1920 + 280) * (1080 + 45) * 120 / 1.000.000 = 297MHz

Riassumendo, abbiamo in pratica tre sole bande:
2,23Gbps/74,25Mhz: 1280x720p@50/60, 1920x1080i@50/60, 1920x1080p@24
4,45Gbps/148,5Mhz: 1920x1080p@50/60, 1280x720p@50/60 Frame packing (giochi 3D), 1920x1080p@24 Frame packing (Blu-Ray 3D)
8,91Gbps/297Mhz: 1920x1080p@100/120 Frame Sequential (nVidia 3D Vision)

Come calcolare la banda HDMI (in inglese).

Cavi
I cavi si distinguono in base alla banda minima supportata e non in base allo standard HDMI. Le categorie che ci interessano sono solo due:
Categoria 1 (Nomenclatura 1.3) = Standard (Nomenclatura 1.4): 75 MHz/2.25Gbps
Categoria 2 (Nomenclatura 1.3) = High Speed (Nomenclatura 1.4): 340 MHz/10.2Gbps

Lo standard 1.4 ha aggiunto altre tre categorie:
• Standard with Ethernet: come Standard con l’aggiunta di Ethernet;
• High Speed with Ethernet: come High Speed con l’aggiunta di Ethernet;
• Standard Automotive: per applicazioni automobilistiche.

Per il gusto di aggiungere confusione, i cavi con Ethernet vengono comunemente chiamati 1.4, anche se il consorzio HDMI ha espressamente vietato di chiamare i cavi col nome dello standard. Comunque non servono e non interessano per Home Theater: secondo gli stessi produttori di cavi, il segnale Ethernet disturba quello audio/video e comunque è più semplice usare un cavo Ethernet separato (magari Gigabit, basta un Cat. 5e).

Purtroppo molti cavi in commercio (con esclusione di quelli di marca), anche quando sono siglati High Speed, supportano soltanto bande attorno ai 220MHz. Questa banda è comunque più che sufficiente per i Blu-Ray FullHD 3D, che richiedono 148,5MHz. Non lo è per il 1920x1080p@120Hz (nVidia 3D Vision), che richiede 297MHz.

Banda e 3D
E’ utile riassumere il rapporto tra banda e 3D, sul quale c’è il massimo di disinformazione:
• La banda dello standard HDMI 1.3 è esattamente identica a quella dello standard 1.4.
• La banda dei chip HDMI 1.3 è la stessa di quella dei chip 1.4.
• La banda dei cavi HDMI 1.3 (Categoria 1/2) è identica a quella dei corrispondenti cavi 1.4 (Normal/High Speed).
• Per trasmettere il segnale dei Blu-Ray 3D (148,5MHz) basta un cavo Categoria 2/High Speed, che supporta in genere circa 220MHz; non servono e non esistono cavi HDMI 1.4.
• Per trasmettere il segnale 1920x1080p@120Hz di nVidia 3D Vision (297MHz), i cavi HDMI attuali non sono in genere sufficienti e, se lo sono, non lo è il chip; servono una DVI Dual-Link oppure due DVI/VGA.

Intervista con Andy Parsons, Presidente del U.S. Promotions Committee for the Blu-ray Disc Association (BDA): “It's not required to use 1.4 as long as everything in the signal path is capable of handling the 3D payload. This means, for example, that HDMI 1.3a can be used if all components, including cables and HDMI switching devices (such as A/V receivers) are "High Speed HDMI."

[Mike5]

Lettori BD
La questione più importante per questi apparecchi è se un lettore BD 2D può essere aggiornato a 3D. La risposta breve è: probabilmente no (ma si attendono conferme o smentite), per i seguenti motivi:
• Il formato di trasporto dei Blu-Ray 3D è il Frame Packing 1920x1080p@24Hz. Essendo un formato frame incompatible, necessita di una HDMI capace di funzionalità “3D over HDMI”, appartenente allo standard 1.4. Alcune implementazioni 1.3 sono aggiornabili via firmware per supportare il “3D over HDMI”, ma in genere le implementazioni dei lettori BD sono hardware e quindi non aggiornabili.
• Superato il problema HDMI, il player deve essere capace di decodificare l’estensione MVC di H.264 usata dai Blu-Ray 3D (vedi Formati di codifica/compressione). La decodifica dei lettori BD è in genere hardware e quindi non aggiornabile, anche se Intel ha annunciato il codec TDVCodec, dichiarato aggiornabile via firmware;
• Esiste probabilmente anche un’altra difficoltà: lo standard Blu-Ray 3D ha portato il datarate dei BD da 40 a 64 Mbps. Alcuni sostengono che i lettori BD non sono in grado di supportare questo datarate, né sono aggiornabili.
E’ utile sapere che ci sono lettori 3D BD, come il Panasonic DMP-BDT350, che hanno due uscite HDMI: una 1.3, da collegare all’amplificatore ed una 1.4 da collegare al display. Con lettori come questo è possibile non cambiare amplificatore per passare al 3D (Vedi AVR/AVP).

Lista lettori BD 3D.

PS3
Esistono due versioni della PS3: Fat (quella originale) e Slim (quella più recente e sottile). La Fat è dotata di HDMI 1.2, mentre la Slim è dotata di HDMI 1.3.

Sony ha rilasciato a settembre 2010 un aggiornamento del firmware che ha reso sia la Fat che la Slim compatibili con il “3D over HDMI” delle specifiche HDMI 1.4. Ciò significa che è stata implementata la capacità di interrogare l’EDID del display per scoprirne le capacità 3D (discovery) e la capacità di comprendere e formattare correttamente i nuovi formati 3D (signaling), tra cui quello dei Blu-Ray 3D (Frame Packing). L’aggiornamento implementa la risoluzione Full HD 3D (Blu-Ray 1080p per occhio). Nessuna delle altre caratteristiche di HDMI 1.4 è stata implementata con questo aggiornamento firmware.

L’aggiornamento implementa anche la capacità della PS3 di decodificare MVC via software. Purtroppo, questo aggiornamento non rende la PS3 un lettore 3D BD a tutti gli effetti. Ciò in quanto, per ragioni di gestione della memoria, la PS3 aggiornata è in grado di produrre un video 3D o un audio HD (lossless), ma non entrambe le cose insieme, come fa un lettore stand-alone.

Inoltre sono segnalate incompatibilità con alcuni titoli 3D, come Monster vs Alien.

Guida aggiornamento PS3 al Blu-Ray 3D (in inglese).

Intervista a Steve Venuti, presidente di HDMI Licensing, LLC al CES 2010 (da 7:05): "it’s not a bandwidth issue, the firmware upgrade tells the chip how to pack data, what is the signaling you need to deliver 3D over HDMI, what’s the detection, the discovery capabilities, …"

Sony (in inglese): Video 3.

STB e simili
La questione più importante per questi apparecchi è se sono aggiornabili ai formati 3D. La risposta breve è: in genere si. I principali provider di contenuti terrestri, satellitari e via cavo (per tutti DirectTV e Sky), hanno già annunciato che i loro decoder saranno aggiornati al 3D via software. Il motivo per cui questo è possibile è che questi provider hanno scelto formati Single-Frame, che sono compatibili con le bande, le infrastrutture e i device 2D, al prezzo di dimezzare la risoluzione rispetto al 2D (Half).

Aggiornamento 8/4/2010: la trasmissione negli USA dei Master di golf in 3D ha permesso di verificare che il formato Single-Frame Side-by-Side Half passa senza problemi dai decoder (senza aggiornamento firmware) e raggiunge le HDTV 3D.

In futuro, se gli utenti vorranno godere del FullHD 3D, se questo sarà disponibile, dovranno cambiare l’hardware.

[Mike5]

La questione più importante per questi apparecchi è se devono avere HDMI 1.4 o basta la 1.3. Per essere 3D compliant, gli apparecchi di questo tipo devono essere in grado di svolgere tre funzioni:
1) Assicurare il passthrough delle informazioni EDID del display verso la sorgente, per consentire a quest’ultima il discovery delle capacità 3D del display;
2) Assicurare il passthrough dei formati video 3D dalla sorgente verso il display, complete di metadati, indispensabili al display per capire il formato (signaling);
3a) Per gli AVR: estrarre le informazioni audio dai Data Island dei formati 3D per riprodurre l’audio.
3b) Per gli AVP: estrarre il video dei formati 3D per rielaborarlo e reimpacchettarlo secondo gli opportuni protocolli.

Si possono fare le seguenti considerazioni:
Funzione 1): gli apparecchi con HDMI 1.3 non dovrebbero avere problemi a effettuare il passthrough delle informazioni EDID, anche di quelle aggiunte nello standard 1.4, perché le aggiunte si trovano in alcuni byte del VSDB (Vendor Specific Data Block), che nello standard precedente erano comunque riservati. In altre parole, l’apparecchio dovrebbe acquisire il VSDB in blocco e, senza entrare nel merito, girarlo alla sorgente.
Funzione 2): i formati Single-Frame (come il Side-by-Side Half di Sky) dovrebbero passare anche con la HDMI 1.3, perché i timings video sono gli stessi; cambiano gli InfoFrame, ma, per questa funzione, l’apparecchio dovrebbe lasciarli passare senza interpretarli; per i formati 3D Frame incompatible (come il Frame Packing dei Blu-Ray 3D) bisogna vedere come le implementazioni HDMI 1.3 si comportano quando ricevono un timing inaspettato, come 2205x1080.
Funzione 3a): gli AVR dovrebbero essere in grado di estrarre l’audio dai formati 3D Single-Frame (come il Side-by-Side Half di Sky) anche con la HDMI 1.3, perché i timings video sono gli stessi; per i formati 3D Frame incompatible (come il Frame Packing dei Blu-Ray 3D) invece appare difficile credere che un’implementazione HDMI 1.3 possa estrarre l’audio da un timing che non conosce.
Funzione 3b): qui dovrebbe essere indispensabile una HDMI 1.4 per tutti i formati 3D, visto che la HDMI 1.3 non è capace di creare gli InfoFrame dei formati 3D, che sono indispensabili per il display 3D.

Le precedenti sono solo considerazioni derivanti dalla lettura delle specifiche HDMI. In molti casi, l’unica possibilità di dirimere la questione sarà fare la prova.

In genere gli AVR 3D-Ready supportano HDMI 1.4 con ARC.

[Mike5]

Liste film e supporti 3D: 3dmovielist; Lista storica film 3D.

3D-DVD e 3D-BD
Esistono diversi formati:
• Anaglifo: il contenuto è codificato in formato Anaglifo; vengono forniti in bundle alcuni (in genere 4) occhiali anaglifi (Rosso/Ciano, Verde/Magenta o Blu/Giallo);
• Field Sequential: il contenuto è codificato in MPEG-2 Field Sequential (interlacciato); vengono forniti in bundle alcuni (in genere 2) occhiali attivi LCS; la qualità 3D è molto superiore all’anaglifo;
• Sensio: formato proprietario, anche se adottato dal DVD Forum, una sorta di Side-By-Side compresso orizzontalmente; è necessario un costoso processore Sensio o un HTPC con apposito software; la qualità 3D è leggermente superiore al Field Sequential;
• Pulfrich: formato proprietario; vengono forniti in bundle alcuni occhiali passivi che hanno una lente chiara e una oscurata; qualità 3D molto bassa.

Liste 3D-DVD/BD: 3dmovielist.

Per i soli BD, esiste anche il formato Blu-Ray 3D (Vedi: Formati di codifica/compressione).
Liste Blu-Ray 3D: AVSForum.

Trailer & sample
YouTube: Bolt 3D e video correlati ;
3DGuy.tv;
Stereo-World;
Biohemmet;
Film and animations ;
Stereopia;
Stereoskopie ;
nVidia: 3D Vision Movies;
DepthQ;
3D Vision Blog.

[Mike5]

Le modalità 3D principali utilizzate in un HTPC sono due (ne esistono anche altre minori):
• Frame Sequential a 120Hz (60Hz per occhio) con Quad Buffer (es.: nVidia 3d Vision);
• Riproduzione di un Blu-Ray 3D.

Frame Sequential a 120Hz (60Hz per occhio) con Quad Buffer
Tradizionalmente, le schede video utilizzano due buffer per la costruzione dell’immagine: uno è quello correntemente riprodotto (detto front buffer), l’altro quello in costruzione (detto back buffer). Durante il Vertical Blanking (VBlank), avviene il flip (scambio) dei due buffer. La tecnologia Dual Buffer però non è sufficiente per le immagini 3D, dove servono due buffer per l’immagine sinistra e due per la destra.

Per il 3D si usa la tecnologia Quad Buffer, che utilizza quattro buffer (front sinistro, front destro, back sinistro, back destro). I buffer front destro e sinistro vengono alternati in sincro con gli occhiali attivi, mentre quelli posteriori sono in costruzione. Il flip viene gestito in modo da alternare opportunamente i quattro buffer: L1-R1-L2-R2-… Il Quad Buffer è supportato sia da DirectX che da OpenGL, ma con le prime funziona solo a schermo intero, mentre con le seconde anche in finestra.

Il Quad Buffer consente quindi di operare un “page flip” tra immagine destra e sinistra e cioè di pilotare un display in Frame Sequential. Per evitare il flicker, occorre garantire almeno 60Hz per occhio e quindi occorre un display che accetti in input 120Hz. L’HTPC deve avere:
• una scheda video e relativi driver che supportino il Quad Buffer: ATI Radeon HD5xxx con Catalyst 10.3 o nVidia dalla serie 8800 in su (anche se la tecnologia è disponibile almeno dalla GeForce 6600GT);
• un connettore DVI Dual-Link o una combinazione di due connettori DVI/VGA (per il 1920x1080@120Hz);
• un middleware per la gestione del page flip in sincro con gli occhiali; si posiziona architetturalmente tra l’applicazione 3D e i driver video; spesso è chiamato “driver 3D” (es.: nVidia Stereo Driver, iZ3D driver, DDD driver);
• un player 3D (es.: Stereoscopic Player, nVidia 3D Player, …).

Riproduzione di un Blu-Ray 3D
Questa modalità si basa sulla trasmissione del formato Frame Packing 1920x2205@24Hz mediante “3D over HDMI”. E’ necessario utilizzare una HDTV 3D Ready con HDMI 1.4. Per adeguare ai Blu-Ray 3D un HTPC già in grado di riprodurre Blu-Ray 2D, vi sono tre aspetti fondamentali ed uno accessorio.

Aspetto fondamentale 1: Lettore Blu-Ray con datarate di 64Mbps
I Blu-Ray 3D hanno una datarate massimo di 64Mbps (contro i 40Mbps dei 2D). Nessun lettore Blu-Ray da PC dovrebbe avere problemi a gestire questo datarate.

Aspetto fondamentale 2: Scheda video e relativi driver con supporto al “3D over HDMI”
La scheda video deve avere una HDMI che supporti il “3D over HDMI”, necessario per il discovery delle capacità 3D del display e per il signaling, ossia la trasmissione del Frame Packing 1920x2205@24Hz dei Blu-Ray 3D. nVidia ha già rilasciato nVidia 3DTV Play software, che abilita il “3D over HDMI” su schede nVidia con HDMI <= 1.4. ATI ha già annunciato un’iniziativa chiamata Open Stereo 3D, che comprende anche il "3D over HDMI".

Nota: nVidia 3DTV Play software è un middleware, non un player e non va confuso con nVidia 3D Player, che invece è un player 3D (vedi Player 3D sotto).

Aspetto fondamentale 3: Player Blu-Ray 3D software
Occorre installare un player software con supporto ai Blu-Ray 3D, fondamentalmente la decodifica H.264/MVC (es.: PowerDVD10 Ultra 3D).

Aspetto accessorio: DXVA in 3D
L’aspetto è accessorio perché se si utilizza un CPU potente (es.: Intel i7 860), non si ha bisogno della DXVA. Per goderne bisogna disporre di una GPU che decodifichi (almeno in parte) l’H.264/MVC:
• ATI: una scheda Radeon HD5xxx e driver 10.3 o superiori che, con il supporto al Quad Buffer, decodifica l’MVC in collaborazione con la CPU; o, meglio una scheda Radeon HD6xxx (ancora non rilasciate) che decodifica l’MVC (quasi?) interamente a livello di GPU.
• nVidia: una scheda GeForce GT 240 o superiore con VP4, o una scheda Fermi.

Middleware 3D
Gestisce i formati di ouput 3D, il Quad Buffer, la sincronizzazione con gli occhiali e altri aspetti “intermedi”.
• nVidia Stereo Driver: inclusi in nVidia 3D Vision; funziona solo con schede video nVidia.
• iZ3D Driver: gestisce iZ3D, Anaglifo, ATI DLP 3D (gratuiti), OpenGL Quad Buffer, Interlacciato (Zalman), Side-by-Side, Shutter e altri (a pagamento); funziona con tutte le schede video.
• TriDef Visualizer (o DDD Driver): gestisce page flip, Checkerboard, autostereoscopico e altri; utile soprattutto per Google Earth 3D su OpenGL; a pagamento; funziona con tutte le schede video.
• nVidia 3DTV Play software: gestisce il “3D over HDMI” su HDMI <=1.4; funziona solo con schede video nVidia.

Player 3D
• Stereoscopic Player: player DirectShow 3D; riproduce video, 3D-DVD (con un decoder MPEG-2 di terzi) e dispositivi live (schede TV, videocamere, …); supporta i formati di input Field Sequential, Side-by-Side, Over/Under, MultiView, Sensio, SIS Attachment e Dual Stream; esegue la conversione ad un numero elevato di formati di output, eventualmente tramite middleware di terzi; la parallasse è regolabile; a pagamento (versione gratuita con limitazione a 5 minuti di riproduzione).
• nVidia 3D Player: è una versione molto ridotta di Stereoscopic Player, limitata al solo output nVidia 3D Vision; è gratuita, ma utile solo a chi ha nVidia 3D Vision.
• iZ3D Movie Player Classic: basato su MPC-HC; supporta i formati di input Side-by-Side, Above/Below e interlacciato e diversi formati di output per monitor iZ3D e altri via middleware (iZ3D driver); è gratuito e open source.
• DepthQ Player: player DirectShow 3D di costo e livello elevato (1.000$ per il Full HD); supporta praticamente tutti i formati di input e output esistenti, compreso il Dual-Projector; ci sono tre versioni:

- Lite: gratuita, gestisce fino a 1920x1080p@120Hz, ma con watermark, riproduzione limitata a 8 minuti e alcune limitazioni sulle funzionalità;
- Standard: a pagamento, gestisce fino a 1280x720p@120Hz (ideale per il proiettore DepthQ 3D);
- Pro: a pagamento, gestisce fino a 1920x1080p@120Hz, con funzionalità avanzate (GPU processing, parallasse regolabile, etc…).

• TriDef Media Player: player DirectShow 3D; supporta diversi formati di input (TriDef, Anaglifo, Above/Below, interlacciato, 2D+depth, multi-view, …); e alcuni di output (Checkerboard, page flip, …); converte il 2D in 3D; a pagamento.
• Stereo Movie Player: player DirectShow 3D; supporta diversi formati di input (Side-by-Side, Above/Below, Interlacciato) e di output (parallel o cross-eyed, Anaglifo, line-interleaved, row-interleaved, page-flip).
• PowerDVD10 Ultra 3D: player Blu-Ray 3D (lo sarà dopo l’aggiornamento gratuito a Mark II); probabilmente riprodurrà anche media 3D; già dalla prima versione converte i DVD 2D in 3D (tre output: Frame Packing, Frame Sequential 120Hz e Line-by-Line), con regolazione della parallasse.

FAQ for the 3D HTPC su AVSForum

[Mike5]

Cecità al 3D
La ricostruzione stereoscopica che il cervello umano fa di ciò che vede si basa principalmente su due informazioni: la parallasse (vedi Glossario) e la messa a fuoco. L’entità della parallasse (fondamentalmente la diversità delle immagini viste dai due occhi) indica la profondità della scena. La messa a fuoco permette di separare gli oggetti vicini da quelli lontani.

La visione umana di solito utilizza entrambe queste informazioni che, di solito, sono concordi tra loro. Tutte le tecnologie di riproduzione 3D sfruttano soltanto la parallasse per fornire al cervello l’informazione sulla profondità. La messa a fuoco è sullo schermo per tutti gli oggetti.
La grande maggioranza delle persone riesce a ricostruire il 3D con la sola parallasse. Ma alcuni, valutati negli Stati Uniti in circa il 4% della popolazione, non ci riescono. Queste persone sono in effetti cieche alle tecnologie 3D, per cui ciascuno dovrebbe sondare tale eventualità prima di acquistare impianti 3D, analogamente a quanto si fa con il rainbow dei DLP con ruota colore.

Approfondimenti (in inglese).

Bambini
Le tecnologie di riproduzione 3D sfruttano la parallasse (Vedi Glossario) per creare l’effetto della profondità. Se la parallasse è positiva, l’oggetto viene percepito dietro lo schermo, sempre più lontano al crescere della parallasse, fino a quando questa raggiunge la distanza interpupillare e l’oggetto viene percepito all’infinito. Se la parallasse è più grande della distanza interpupillare viene definita divergente e il cervello umano non è più in grado di posizionare l’oggetto nello spazio. Ne segue una sensazione di sconcerto che può produrre molti disturbi.

Questo problema è noto a chi realizza i video 3D, che si cura di non creare parallassi superiori alla distanza interpupillare di un adulto, che è in media di 6,5 cm. I bambini piccoli, però, hanno una distanza interpupillare inferiore, più vicina ai 5 cm, e quindi potrebbero ricevere sensazioni di malessere da un video che appare perfettamente godibile ad un adulto.

Il problema comunque si pone al cinema e, in misura minore, nelle proiezioni casalinghe su schermi di grandi dimensioni. Nelle HDTV la misura ridotta del display implica una parallasse assoluta ridotta, impedendo il verificarsi del problema.

Approfondimenti (in inglese).

[Mike5]

Autostereoscopici (o glassless): sono display 3D che utilizzano una tecnologia che non necessita di occhiali; si basano sull’invio di due immagini diverse ai due occhi.

Dual flash: tecnica con cui al cinema i fotogrammi del film vengono proiettati a frequenza doppia, ripetendoli 2 volte (48Hz invece di 24Hz). Serve ad evitare il flicker.

Efficienza (luminosa): quota della luminosità 2D che giunge all’occhio nel 3D, espressa come percentuale.
Le tecnologie 3D sono basate sulla separazione delle immagini destra e sinistra. E’ naturale perciò che la luminosità che giunge all’occhio sia almeno dimezzata. In realtà l’efficienza è molto minore del 50%, per varie cause, tra cui:
• i filtri polarizzatori posti davanti ai display nei sistemi basati su polarizzazione;
• le lenti polarizzate degli occhiali (sia attivi che passivi);
• gli intervalli scuri (blanking) tra le immagini destra e sinistra presenti nei sistemi attivi (Time Sequential) per evitare il ghosting;
• il tempo impiegato dagli otturatori dei sistemi attivi per aprirsi e chiudersi.
L’efficienza complessiva del sistema è il prodotto delle efficienze dei singoli componenti. Ad esempio, per il Real D Z-Screen (valori approssimati):
45% (Eff. proiettore) * 35% (Eff. Z-Screen) * 90% (Eff. occhiali) = 14% (Eff. sistema)
I valori di efficienza sono in genere molto bassi (tranne per i sistemi a due proiettori), ma bisogna tenere conto che la risposta dell’occhio umano alla luminosità non è lineare, per cui la diminuzione di luminosità realmente percepita non è così drammatica.
Approfondimenti: paragrafo Light Efficiency (in inglese).

Flicker: traducibile con “sfarfallio”, è la fastidiosa percezione di una sorta di vibrazione nell’immagine; è causata da frequenze di refresh troppo basse; 100Hz (50Hz per occhio) è considerata la frequenza minima nel 3D per evitare il flicker.

Full: sono etichettate così le tecnologie e i formati 3D la cui risoluzione 3D è uguale alla corrispondente risoluzione 2D.

Ghosting (o crosstalk): fenomeno indesiderato per cui una parte dell’immagine destinata esclusivamente ad un occhio viene percepita anche dall’altro occhio, generando immagini “fantasma” (ghost = fantasma); è provocata da molte cause diverse;
Approfondimenti: descrizione (in inglese) ; analisi approfondita (in inglese) .

Half: sono etichettate così le tecnologie e i formati 3D la cui risoluzione 3D è la metà della corrispondente risoluzione 2D.

Hotspotting: fenomeno indesiderato che si verifica usando un silver screen, per cui gli spettatori seduti lateralmente percepiscono una luminosità inferiore rispetto a quelli seduti al centro.

LCS (Liquid Crystal Shutter): detti anche occhiali attivi, sono usati con le tecnologie 3D la cui separazione è basata sul tempo; sono dotati di un otturatore (shutter) a cristalli liquidi per ciascun occhio, che si apre e si chiude in sincronia con le immagini destra e sinistra; utilizzano diverse tecnologie di sincronizzazione con il display e richiedono alimentazione (batteria).

Occhiali attivi: vedi LCS.

Occhiali passivi: sono occhiali che non richiedono alimentazione; sono dotati di filtri colorati o dicroici o di filtri polarizzati (linearmente o circolarmente). Gli anglosassoni chiamano gli occhiali polarizzati anche”Sunglasses” (occhiali da sole).

Parallasse: lo spostamento apparente della posizione di un oggetto dovuto allo spostamento dell’osservatore; in 3D (parallasse stereoscopica) i due osservatori sono i due occhi della stessa persona (posti in media ad una distanza di circa 6,5cm) e l’oggetto è rappresentato dai punti corrispondenti delle immagini sinistra e destra di un oggetto:
• quando i punti sono sovrapposti, la parallasse è zero e l’oggetto viene percepito come posizionato sullo schermo;
• quando i punti mantengono la posizione sinistra-destra e distano tra loro meno delle pupille dell’osservatore, la parallasse è positiva e l’oggetto viene percepito dietro allo schermo; quando la distanza eguaglia l’interasse pupillare, l’oggetto viene percepito all’infinito;
• quando i punti mantengono la posizione sinistra-destra e distano tra loro più delle pupille dell’osservatore, la parallasse è divergente e l’osservatore non riesce a posizionarlo nello spazio; è un errore da evitare;
• quando i punti invertono la posizione sinistra-destra, la parallasse è negativa e l’oggetto viene percepito tra gli occhi e lo schermo; al crescere della distanza tra i punti l’oggetto viene percepito sempre più vicino agli occhi, fino al disagio.
Approfondimenti: descrizione (in inglese) ; analisi approfondita (in inglese).

Polarità: uno dei due possibili modi di combinare le immagini destra e sinistra in un’immagine stereoscopica.

Pseudoscopia (o Stereoscopia inversa): visualizzazione stereoscopica in cui le immagini destra e sinistra sono invertite rispetto al voluto; tra gli effetti vi sono l’inversione delle profondità (i soggetti lontani sono visti in primo piano e i soggetti vicini sullo sfondo), una parallasse divergente (difficoltà a posizionare l’oggetto nello spazio) e, a lungo andare, fatica visiva e mal di testa.

Rivalità Retinica (o Rivalità binoculare): effetto ottico per cui, quando i due occhi osservano immagini molto diverse (per forma, contorni o colori), queste non si sovrappongono, come nella stereopsi, per formare un’immagine 3D, ma ne viene vista solo una (se un occhio è dominante sull’altro) o vengono viste entrambe alternativamente (se nessun occhio è dominante); negli anaglifi la rivalità retinica può manifestarsi a causa dell’estremo contrasto dei colori, generando cecità al 3D o flicker.

Silver screen: schermo argentato che è in grado di mantenere la polarizzazione della luce, a differenza di quelli normali.

Stereopsi: separazione delle immagini destinate all’occhio destro e sinistro per ottenere l’effetto 3D; tutte le tecnologie 3D attuali sono basate sulla stereopsi.

Triple flash: tecnica con cui al cinema i fotogrammi del film vengono proiettati a frequenza tripla, ripetendoli tre volte (72Hz invece di 24Hz). Serve ad evitare il flicker.

Glossario Archivio Stereoscopico Italiano (in italiano)
Glossario SEMI (in inglese)

[Mike5]

Display

Devo avere un display 3D per vedere il 3D ?
A meno che non ti accontenti dell’Anaglifo, che è fruibile con qualunque display a colori, e vuoi invece il 3D di qualità, si.

Come riconosco un display 3D ? Ne esistono più tipi ?
Purtroppo esistono numerose tecnologie per il display 3D, ma per cominciare è sufficiente conoscere le due più importanti e diffuse:
• display che accettano un input a 120Hz (li chiameremo d’ora in poi Tipo A): vengono chiamati stereoscopici, 3D, 3D Ready, 3D Vision-Ready (riferimento a nVidia 3D Vision) e in altri modi; sono soprattutto monitor, qualche HDTV e qualche proiettore non Full HD che sono in grado di accettare un segnale di input a 120Hz fino a 1920x1080p, in genere via DVI Dual-Link o combinazione di due DVI/VGA; una lista qui; sono orientati soprattutto a giochi, presentazioni, didattica; non hanno ingressi HDMI 1.4;
• display 3D Ready con HDMI 1.4 (li chiameremo d’ora in poi Tipo B): sono HDTV (comincia a vedersi qualche proiettore Full HD) che accettano il “3D over HDMI” via HDMI 1.4; sono orientati ai Blu-Ray 3D e al broadcasting 3D (Sky); non accettano input a 1080p@120Hz.

Posso vedere un Blu-Ray 3D su un display di Tipo A ?
Con un HTPC si. Altrimenti, esistono (esisteranno) vari accrocchi, ma tutto è più complicato e costoso.

Posso giocare in 3D su un display di Tipo B ?
Si, ma solo a 720p/1080i@120Hz. Non a 1080p@120Hz.

Ma io ho un LCD a 120Hz (o superiore): non è già 3D (almeno di Tipo A) ?
No, perché i 120Hz sono il risultato di un’interpolazione interna al display di frame a 60Hz. Il display accetta in input solo 60Hz e non avendo HDMI 1.4, non è né di Tipo A, né di Tipo B. Non è 3D.

Io invece ho una plasma a 600Hz : è 5 volte quello che mi serve per il 3D, no ?
No, perché il 600Hz (o altri valori simili) sbandierato dal marketing è una grandezza priva di senso, in quanto deriva dalla moltiplicazione della vera frequenza di refresh per il numero dei subfield, che sono il sistema di gestione della profondità di colore nei plasma. Se una sera non riesci a prendere sonno, leggi questa discussione e ti chiarirai le idee. Il display accetta in input solo 60Hz e non avendo HDMI 1.4, non è né di Tipo A, né di Tipo B. Non è 3D.

Occhiali

Ho sempre bisogno di indossare occhiali 3D per vedere in 3D ?
Almeno che non utilizzi display Autostereoscopici, che non li richiedono, ma che sono ancora immaturi per le HDTV, si.

Esistono più tipi di occhiali 3D ?
Si, ne esistono molti tipi che possono raggrupparsi in due grandi famiglie:
• attivi: sono dotati di un otturatore a cristalli liquidi per ciascun occhio, che si apre e si chiude in sincronia con le immagini destra e sinistra; sono pesanti e costosi e richiedono alimentazione (batterie sostituibili o ricaricabili);
• passivi: sono dotati di filtri colorati o polarizzati; sono leggeri ed economici e non richiedono alimentazione.

Da cosa dipende il tipo di occhiali da utilizzare ?
Esclusivamente dalla tecnologia di presentazione 3D utilizzata da quel display in quel momento; tieni conto che qualunque display 3D supporta almeno due tecnologie di presentazione: la sua nativa e l’Anaglifo; non dipende in alcun modo dalla sorgente e dal materiale 3D riprodotto (gioco, Blu-Ray 3D, Mondiali di calcio, trailer youtube, …).

Sono più diffusi gli occhiali attivi o passivi ?
Distinguiamo tra cinema e Home Theater. Al cinema, in America, prevalgono le sale con occhiali passivi; in Europa la situazione è più equilibrata, con molte sale con occhiali attivi XpanD; nell’Home Theater sono largamente prevalenti gli occhiali attivi e le HDTV 3D uscite nel 2010 sono tutte con occhiali attivi. La sensazione è che la visione 3D casalinga (proiettori compresi) sarà tutta con occhiali attivi.

Posso usare gli occhiali 3D di un display con un altro e/o al cinema, purchè dello stesso tipo (attivi/passivi) ?
In generale no. Non è escluso che in alcuni casi degli occhiali passivi possano funzionare. Inoltre alcuni occhiali attivi XpanD sono (saranno) universali e funzionano a casa (su diversi display) e al cinema.

Connessioni

Che connettore deve avere la sorgente per inviare il 3D al display 3D ?
Per i display di Tipo A, una DVI/HDMI se si gioca fino a 720p/1080i@120Hz, una DVI Dual-Link (o due DVI/VGA) se si gioca a 1080p@120Hz o se si guardano Blu-Ray 3D (es. con HTPC).
Per i display di Tipo B, una HDMI che supporti il “3D over HDMI” (non importa lo standard, 1.3, 1.4 o altri) per giocare solo fino a 720p/1080i@120Hz e per vedere i Blu-Ray 3D.

Cos’è il “3D over HDMI” che continui a nominare ?
E’ un insieme di protocolli che permettono alla HDMI della sorgente di scoprire (discovery) le capacità 3D del display e di inviargli (signaling) un segnale 3D impacchettato in un formato apposito (ne esistono più d’uno). E stato definito dallo standard HDMI 1.4, ma, come tutte le caratteristiche HDMI, può essere supportato anche da chip con etichetta inferiore (1.2, 1.3,…).

Ma allora a cosa serve l’etichetta 1.x associata ai chip HDMI ?
A molto poco, è solo un’indicazione di massima, deprecata dal consorzio HDMI. 1.x è lo standard, che prevede un insieme di caratteristiche, molte delle quali sono facoltative. Sono le caratteristiche realmente implementate dal chip che contano, e queste possono essere inferiori o superiori (o entrambe le cose insieme) a quelle dello standard di etichetta.

Ma il cavo HDMI che devo usare per il 3D deve essere 1.4, giusto, o anche qui dipende dall’implementazione ?
Per il consorzio HDMI, non esistono cavi 1.4 (o con altri numeri), anche se vengono purtroppo comunemente chiamati così i cavi “with Ethernet”, che comunque non ci interessano per il 3D. Per il 3D basta un cavo “High Speed” (nomenclatura 1.4) o “Categoria 2” (nomenclatura 1.3), cioè quello che supporta il 1080p@60Hz. Praticamente il 99% dei cavi HDMI posseduti dagli appassionati HT è già adatto al 3D. HDMI FAQ.

Ma come fa un cavo/chip adatto al 1080p@60Hz a supportare il 3D, che richiede un flusso doppio (immagine destra e sinistra) ?
Il motivo è che il “3D over HDMI” prevede per il 1080p 3D solo il 24Hz, che occupa la stessa banda del 1080p@60Hz 2D.

Ma io ho letto su un sito (autorevole) che per il 3D serve l’HDMI 1.4 (chip e cavo) per supportare la maggiore banda: possibile che si sbaglino ?
Se, come credo, non hanno mai letto le specifiche HDMI, si. Dalle specifiche si desume:
• la banda dello standard 1.4 è identica a quella dello standard 1.3 (340 MHz);
• la banda richiesta dal 3D dei Blu-Ray è identica a quella richiesta dal “vecchio” 1080p@60Hz (148,5 MHz);
• la banda richiesta dai giochi 1080p@120Hz (297 MHz), pur essendo supportata dallo standard HDMI (1.3/1.4) non lo è dai chip (che arrivano a circa 220 MHz), siano essi 1.3 o 1.4;
• non esistono cavi HDMI 1.4 e la banda dei Blu-Ray 3D (148,5 MHz) è supportata dai cavi “High Speed” (340 MHz, anche se nella realtà sono sui 220-240MHz).

PS3

Ma è vero che la PS3 verrà resa “3D compliant” ?
Si. Con uno o più aggiornamenti del firmware, ai chip HDMI delle PS3 (sia Fat che Slim) sarà aggiunta la funzione “3D over HDMI”. Inoltre verrà abilitata la decodifica software dell’H.264/MVC dei Blu-Ray 3D.

Ma ho letto che il 3D della PS3 sarà solo a 720p/1080i, è vero ?
In parte. Per i motivi già spiegati sopra, la riproduzione dei Blu-Ray 3D sarà a 1080p@24Hz (non esistono altri standard per questo supporto), quella dei giochi sarà limitata a 720p/1080i@120Hz.

Ma perché non posso giocare a 1080p@120Hz con la PS3 ? Neanche se ho un display di Tipo A ?
No neanche. L’aggiornamento della PS3 la rende compatibile con i display di Tipo B. La PS3 non ha una DVI Dual-Link e quindi non può pilotare un display di Tipo A e i chip HDMI non supportano i 297MHz richiesti dal 1080p@120Hz.

Altre sorgenti e Amplificatori

Per vedere i Blu-Ray 3D devo cambiare la sorgente ?
Si. Serve un player 3D per decodificare l’H.264/MVC e gestire il “3D over HDMI”. Con un HTPC non troppo datato sembra che basti una serie di aggiornamenti software/middleware.

Per vedere i Blu-Ray 3D devo cambiare l’amplificatore ?
La risposta breve è: probabilmente si. Risposta più lunga.

Se Sky introdurrà il 3D in Italia, dovrò cambiare il decoder ?
La risposta breve è: quasi sicuramente no. Basterà un aggiornamento firmware, ma non sarà disponibile il 3D Full Hd. Risposta più lunga (vedi STB).

[lus]

Note: nVidia 3D Vision Discover è basato su Anaglifo.

Informati prima di scrivere altrimenti fai una figuraccia ...
Il 3d vision di nvidia e un sistema attivo e modernissimo , e' la versione home del xpand ma con il vantaggio di non obbligare nessun dispositivo davanti all'obiettivo del proiettore , e ti diro di piu' , e' compatibile con tutti i proiettori dlp a 120hz ed lcd indipendetemente dalla risoluzione purche' supportanti tale frequenza minima di refresh per avere un quadro almeno di 60hz per occhio
Ia logica e prevedibile evoluzione sara composta da proiettori in grado di supportare frequenza multiple di 120hz a tutto vantaggio di una proiezione 3d completamente flicker ghost free
Ma gia da ora il 3d vision di nvidia e' completamente aperto verso sviluppi non solo relegati all'home theater , in connubbio
con la societa' depthq della quale ti consiglio vivamente di visitarne le pagine , capirai anche tu che le possibilita' di sviluppo enormi del sistema 3d vision , sono piu' che ma attuabili nel medio termine anche per sale commeciali del digital cinema , in effetti il 3d digital imax e' proprietario tecnologicamente dei sistemi stereoscopici della depthq , ma non solo , anche il dmx cinema e' proprietario della stessa tecnologia
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E’ iniziata l’era del 3D Vero.
Non quello “dentro lo schermo” bensì quello “fuori dallo schermo” grazie alla nuova tecnologia GeForce 3D Vision di Nvidia, basata su degli occhiali con lenti ad "otturatore" e sulla capacità di computing racchiusa nelle GPU della serie GeForce.
Il concetto di stereoscopia è basato sulla percezione di profondità che si riesce ad indurre in un osservatore mostrando una stessa immagine ripresa però da due angolazioni differenti. Ciascun occhio vede solo una versione dell'immagine e il cervello combinandole ne trae appunto il senso di profondità. Il modo più semplice per ottenere tutto questo consiste nell'utilizzare due colori per delineare quei dettagli dell'immagine che si vogliono rendere tridimensionali. A quel punto tramite degli occhiali dotati di lenti di diverso colore si riesce a separare la visione per ciascun occhio, poiché la lente di un dato colore "filtrerà" il colore corrispondente, impedendo all'occhio di percepirlo. Questa implementazione della stereoscopia si dice "passiva" e i risultati sono generalmente di bassa qualità. Non è adatta quindi ad un uso "serio" in ambito gaming.

Gli occhiali del kit GeForce 3D Vision di Nvidia usano invece una tecnologia ben più raffinata, cosiddetta "attiva", perché ciascuna lente in realtà è un piccolo schermo LCD, che oscurandosi impedisce la visione su quell'occhio. Gli occhiali sono sincronizzati con lo schermo dove vengono proiettate in rapida successione due immagini distinte, quella per l'occhio destro e quella per l'occhio sinistro. Affinché il "trucco" funzioni serve una velocità di aggiornamento di almeno 60 fotogrammi al secondo, ma Nvidia ha alzato questo valore fino a 120 fotogrammi visualizzati al secondo, ossia 60 per ogni occhio. In questo modo la qualità delle immagini stereoscopiche aumenta significativamente e si annulla l'effetto dello sfarfallio dovuto alla percezione dell'alternarsi delle immagini.

GeForce 3D Vision non richiede ottimizzazioni particolari. Qualsiasi videogioco DirectX/Direct3D può essere abilitato al 3D stereoscopico. Ad occuparsi di tutto infatti sono i driver che lavorano congiuntamente alla GPU GeForce (a partire dalla serie 8 però). La scheda video genera quindi un'immagine stereo "separando"l'immagine tradizionale e alternando a schermo la visualizzazione dei fotogrammi per l'occhio destro e sinistro.

I risultati sono a dir poco sorprendenti. Il realismo, il senso di profondità che ne deriva, stravolge completamente il modo di giocare a un videogioco. I mondi virtuali escono letteralmente dallo schermo! Questa tecnologia insomma funziona alla grande e cosa importante non stanca la vista.

[Mike5]

nVidia 3D Vision Discovery è diverso da nVidia 3D Vision, che è riportato nelle tecnologie di separazione basate sul tempo, insieme, appunto a XpanD.

La versione Discovery è una versione economica e di bassa qualità 3D, forse poco conosciuta, che utilizza l'anaglifo: qui il link con la foto degli occhiali.

Ho aggiunto lo stesso link nel paragrafo sull'anaglifo per evitare confusioni.

[Mike5]

Aggiunta la parte HTPC.

[lorenzo82]

Lavoro fantastico, ma dove le hai reperite tutte queste informazioni?!
Complimenti!
Sarebbe da mettere in evidenza nella sezione tecnica display e tv...anzi in più di una sezione...
Lorenzo.

[Mike5]

Dopo il primo periodo di disorientamento per le tante informazioni contrastanti, improbabili e a volte chiaramente false presenti in rete, ho scoperto che AVSForum aveva creato una sezione 3D e sono partito da lì, cercando di prendere informazioni da fonti certe (dichiarazioni rappresentanti consorzi vari, white paper, specifiche HDMI, etc...) e ordinandole in maniera strutturata.

Ora sto cercando di scrivere le FAQ per chiarire almeno i punti più controversi e contrastare la disinformazione che gira in rete (anche su siti che sembrano autorevoli), del tipo: "Per il 3D serve la HDMI 1.4 per supportare la maggiore banda richiesta...", affermazione del tutto falsa.

[lorenzo82]

Io sto aggiornando il mio amplificatore con uno compatibile con hdmi 1.4...a costo zero quindi fin li non ci son problemi...
La tv la prendo a maggio giugno...ma i cavi hdmi eviterei volentieri di ripassarli...
Son buoni ma non esoterici (G&BL, Profigold)...il dubbio è: se la banda non è sufficiente non vedo niente o potrei vedere ma con un degrado di immagine/suono?
Lorenzo.

[Mike5]

Se la banda non fosse sufficiente non vedresti niente, o avresti interruzioni, squadrettature, etc... Ma la banda necessaria per HDTV 3D Ready (quelle con HDMI 1.4) è solo 148,5 MHz, identica a quella del 1920x1080p@60Hz. Qualunque cavo "High Speed" o "Categoria 2" la supporta (specie se di marca).

La banda necessaria per il Frame Sequential 1920x1080@120Hz (quello dei monitor/TV per nVidia 3D Vision), invece, è di 297 MHz. Nessun chip HDMI, allo stato, la supporta (per quanto ne so). Per quelli sarebbe necessaria una DVI Dual-Link.