Optiset ideat eivät ole uusia, mutta digitekniikka toteuttaa ne terävästi.



Julkaistu Tiede-lehdessä 7/2009

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Turun Kinopalatsissa menee Möröt vastaan muukalaiset kolmiulotteisena. Saliin mentäessä otetaan mukaan katselulasit. Kun alun kaksiulotteiset mainospätkät on katsottu, valkokankaalle ilmestyy kehotus panna lasit silmille.

Möröt alkavat, ja ero näkyy heti. Kolmiulotteinen vaikutelma on selvä.

Melkein kaikki katsojat ovat lapsia. Heille kolmiulotteisuus tulee olemaan arkipäivää ja kaksiulotteinen elokuva yhtä historiallista kuin mykkäfilmi nykyajan aikuisille.

Harvoista aikuiskatsojista monet ovat vanhempia ja isovanhempia, jotka ovat kauan sitten ainakin kuulleet kolmiulotteisista elokuvista. Ehkä joku heistä on katsonutkin entisajan 3D-filmiä.

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Vanha idea tuli takaisin

Brittiläinen valokuvaaja William Freese-Greene patentoi erään kolmiulotteisen esitystekniikan jo 1890-luvulla. Kankaalle heijastettaisiin kahdella projektorilla elokuva, jota katsottaisiin nykyisten katselulasien edeltäjällä stereoskoopilla. Tuohon aikaan ja vielä pitkään myöhemminkin tekniikka oli kuitenkin liian karkeaa aidontuntuisen syvyysvaikutelman aikaansaamiseksi.

Puolijohdetekniikan tehtyä läpimurtonsa 1960-luvulla alettiin uskoa, että kolmiulotteisuuden ongelmat ratkaistaisiin pian. Kun yhdysvaltalaiset futurologit Herman Kahn ja Anthony Wiener 1967 laativat luettelon sadasta innovaatiosta, jotka todennäköisesti toteutuvat vuoteen 2000 mennessä, kolmiulotteinen elokuva oli ilman muuta mukana.

Futurologit näkivät kehityksen suunnan oikein mutta erehtyivät aikataulussa. Elektroniikkakin kehittyy joskus uskomattoman hitaasti.


Digi tuo uuden laadun

Kohta kolmiulotteisuus voittaa lopullisesti, uskovat alan yrittäjät.

- Elokuvan esitys on nyt digitalisoitumassa, sanoo kehityspäällikkö Janne Uusi-Kölli Finnkinosta. - Kuvan laatu ja kolmiulotteisuus ovat ihan toista luokkaa kuin ennen.

Väitteelle on perusteita. Ero entiseen on suunnilleen sama kuin digitaalisella teräväpiirtotelevisiolla ja 1900-luvun analogiatelevisiolla.

Digitaalisuuden avulla analogiakauden elokuvaideat voidaan toteuttaa tarkasti. Kaikissa 3D-tekniikoissa näytetään kahta kuvaa päällekkäin. Analogiatekniikalla kuvien limittäminen on hankalaa, koska analoginen signaali aaltoilee loivasti ja kulkee vähän "sinne päin". Voimme verrata analogisen esityksen tulosta palapeliin, jonka palat ovat kyllä suunnilleen oikeassa paikassa mutta hieman toistensa päällä. Tulos on lievästi suttuinen.

Digitekniikka taas puhuu selvää nollien ja ykkösten kieltä. Virta kulkee tai ei kulje. Jotakin on tai ole. Digitekniikalla palat saadaan loksahtamaan täsmällisesti paikoilleen. Kuva muodostetaan laskemalla, ja nykyinen elektroniikka tarjoaa laskentavoimaa riittävästi.


Kuva kahtia ja jälleen kokoon

Ihmisen kumpikin silmä näkee kohteen eri kulmasta. Verkkokalvoille syntyy kaksi kuvaa, jotka aivot yhdistävät toisiinsa. Jotta kaksiulotteiseen kuvapintaan syntyisi syvyysvaikutelma, silmiin on saatava heijastettua valonsäde tietyssä kulmassa.

Jo 1800-luvun keksijät oivalsivat, että pitää ottaa kaksi samanlaista kuvaa ja siirtää niitä hieman toisiinsa nähden.
Yksi tapa on käyttää yhtä kameraa ja siirtää sitä. Menetelmä sopii, kun kuvataan liikkumattomia kohteita, kuten maisemia.

Toinen mahdollisuus on käyttää kahta kameraa tai kahta linssiä. Voidaan myös kuvata päällekkäisesti yhdellä kameralla, esimerkiksi peilien avulla.

Teatterissa otos taas puretaan tavalla tai toisella kahtia niin, että kumpikin silmä näkee oman kuvansa.


Värit ja värähtelyt erottavat

Aikaisemmin eniten käytetty ja nykyäänkin suosittu tapa on värien erottaminen eli anaglyfikuva. Yksi alan suurista pelaajista, Dolby, uskoo, että anaglyfitekniikka toimii meidänkin vuosisadallamme.

Anaglyfitekniikassa kuva suodatetaan valikoivasti katselulaseilla. Vasen silmä näkee punaista ja oikea sinisensävyistä syaania eli vihreän ja sinisen sekoitusta. Aivot yhdistävät näkymät värilliseksi stereokuvaksi.
Toinen tapa on polarisaatio. Koska valoaallot värähtelevät tietyssä tasossa, silmiin tuleva valo voidaan polaroida eli erottaa kahteen aaltoon, joilla on eri värähtelytasot.

Passiivisessa polarisaatiossa, jota markkinoidaan esimerkiksi kauppanimellä RealD, yksinkertaiset, kertakäyttöiset lasit suodattavat eri valoaallot kumpaankin silmään. Riittävän valovoiman aikaansaamiseksi kuva projisoidaan tavallisen valkokankaan sijasta hopeakankaalle.

Aktiivisessa polarisaatiossa, joka tunnetaan kauppanimellä XpanD, kuvat erotetaan vielä ajallisestikin. Kumpikin silmä näkee oman kuvansa hieman eri aikaan. Digitekniikan ansiosta kuvat tahdistuvat tarkkaan ja näkymä pysyy terävänä mörköjen ja muukalaisten vauhdikkaissakin yhteenotoissa.


Laseista halutaan eroon

Finnkino käyttää aktiivista polarisaatiota, XpanD-tekniikkaa. Kuvan tahdistaa infrapunasignaali, jonka projektori lähettää valkokankaan kautta. Katselulasit ovat kalliimpia, mutta tätä Janne Uusi-Kölli ei pidä pahana: - Niitä voidaan käyttää monta kertaa. Ei synny jätettä koko aikaa, kuten kertakäyttölaseilla.

Toinen etu on, että valovoimaisten lasien ansiosta riittää tavallinen valkokangas.

3D-tekniikka on tullut jäädäkseen. Lähitulevaisuus näyttää, joutuuko kaksiulotteinen elokuva kokonaan sivuraiteelle. Kehitys riippuu osin siitä, miten pian kolmiulotteista elokuvaa pystytään katselemaan ilman laseja.
Autostereokooppisia näyttöjä, joita voidaan katsoa ilman apuvälineitä, on kehitetty jo pitkään. Kuvapinta peitetään mikroskooppisilla linsseillä tai näköesteillä niin, että silmiin saadaan eri kuvat (Ks. Kotiteatteri saa kolmannen ulottuvuuden, Tiede 9/2006, s. 12-13).

Tekniikka on vielä keskeneräistä. Monet näyttelyissäkin esiteltävät 3D-televisiot vaativat katselulasit, koska kuvan laatu voi riippua katselukulmasta. Elokuvateatterin iso katsomo on paljon kotisohvaa vaativampi.


Kirjoittaja on diplomi-insinööri, vapaa tietokirjoittaja ja Tiede-lehden vakituinen avustaja.


Holografiaelokuva pitkästyttäisi vielä


Holografia on kolmiulotteista luonnostaan, ilman laseja. Holografisesta 3D-elokuvateatterista haaveiltiinkin jo 1960-luvulla. On kuitenkin osoittautunut vaikeaksi tehdä uudelleen kirjoitettavaa hologrammia, jossa kuva vaihtuu nopeasti.
Optiikka- ja m
ateriaalitutkija, professori Nasser Peyghambarian ja hänen työtoverinsa Arizonan yliopistosta kertoivat viime vuonna pienistä edistysaskeleista. Tutkijat valmistivat valoa taittavasta polymeeristä hologrammin, johon voidaan kirjoittaa lasersäteellä kuva, pyyhkiä se pois ja kirjoittaa uusi tilalle.

Teatteritasoon on vielä matkaa. Laboratorionäyttö on 10x10 sentin kokoinen. Värejäkin on toistaiseksi vain yksi, eikä toiminnallisuuskaan ole kummoista, koska kuvan vaihtuminen kestää muutaman minuutin.

Optics & Photonics News -lehdessä tutkijaryhmä arvioi, että jos prosessoriteho kasvaa, pakkausalgoritmit kehittyvät riittävästi ja joukko muita ongelmia ratkaistaan, holovideokuva olohuoneessa on mahdollinen kymmenen vuoden päästä. Teatteriin se tulee sitten joskus myöhemmin.

Sisältö jatkuu mainoksen alla