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どうして飛び出して見えるの?

3D の仕組み  

日常生活でひとは目の前に見えるさまざまなものを、左右の二つの目で認知しています。 目に見える光景は一つの映像ですが、左右の目を交互につぶって見える光景は、わずかに左右の目でずれがあるのが分かると思います。これは通常ひとの目は左右でそれぞれ異なった角度から映像として捉えていて、その左右の映像を頭の中で一つにして立体的な物質として認知しているのです。

この、ひとが現実世界で目で見えたものを立体的に認知する仕組みを応用しているのが映画「アバター」で注目を集めている現在の 3D 映像です。

   

前にある物体を両目で見ています。実際は左右の目はそれぞれ微妙に異なる角度で視覚しています。

 

ひとはこの左右の目から見える2つの映像をひとつにまとめ、立体的な映像として捉えているのです。これが立体視の仕組みです。

 

3D の映画では、左の目と右の目に対応した映像を出力します。この左右の映像は 3D メガネのレンズを通るとき、左の目には左目専用の映像が、右の目には右目専用の映像だけが届くようになっています。これによって 3D 映画は立体的に見えるようになっています。

3D 映像システムの仕組み

擬似的な現実世界の体験を目的として開発された 3D 映像システムは、上述したように左右の目にそれぞれの専用の映像を送り出すという立体視の原理に基づいています。この仕組みによって生成される 3D 映像によって、映像内のオブジェクトがまるでスクリーンの手前や奥のほうにあるように見えます。この 3D 映像を見るために、ディスプレイと 3D メガネはそれぞれ、左右の目に専用の映像のみが届くような技術が施されています。3D 映像の原理は同じであっても、その上に施された技術は多岐にわたり、それぞれに映像効果やコスト面などにそれぞれメリット、デメリットがあるのが現状です。

アナグリフ式

「3D、飛び出す映像」というと真っ先に赤と青のメガネを思い出されるのではないでしょうか。3D エンタテイメントの黎明期に採用されたのがあの赤青メガネで 3D 映像を発生させる方法で、これはアナグリフ式と呼ばれています。テレビやアミューズメントパーク、科学雑誌などでこのアナグリフ式を体験された人も多いかと思います。この方式が広く普及したのは、当時の出力機として最も普及していたテレビが RGB (赤・緑・青)の三原色によって映像を生成したことなどが挙げられます。

アナグリフ式では、赤と青によって人の目が視覚できるカラーフィルターを通して、左右の映像を分離させるという仕組みを使っています。左右の映像は同時に出力されていますが、赤と青のレンズがそれぞれ、赤色をのせた映像・青をのせた映像を打ち消しすことで、左右の目には専用の映像のみが届くようになっています。アナグリフ式は 3D 映像の発生にかかるコストを安く抑えられます。しかしその反面、生成される映像の画質が非常に劣ること、それによって長期間 3D 映像を見ていると疲れやすいという欠点があります。

偏光式(偏光式ディスプレイと偏光式メガネを使う方法)  

偏光式は光の波長を応用したもので、映像の光の波長を調節し、左右それぞれの映像を発生させます。垂直方向、または水平方向に調整された光の波長は、それぞれ水平方向、垂直方向の波長のみを通す偏光フィルタによって分離されます。

偏光方式の 3D 映像は、現行のディスプレイでは右目用、左目用に半分のドットを振り分けて映像を同時に出力させます。偏光フィルタをコーティングしたディスプレイとメガネの仕組みは複雑なものではなく、メガネについてはこの後に説明するアクティブシャッター式よりも安価で軽量なものが多いのが利点です (近年の 3D 映画を上映する館内で配布されるものが一般的な偏光式メガネです)。ただし、解像度が半分になりその分画質が劣化すること、偏光フィルターによって彩光が一部遮断されることにより元の映像より暗くなることがあり、偏光方式の 3D 機器製造メーカーはさまざまな改良を試みています。

IMAX シアターの 3D 映像方式は、この偏光式と他の 3D 映像出力技術とを併用したハイブリッド式になっています。IMAX シアターでは左右交互の映像を変調し、偏光式映像に対応したスクリーンに投影しています。IMAX シアター向けのフィルムのサイズは通常の映画用フィルムの 3 倍以上となっており、高解像度を保てます。また、スクリーンにも特殊な加工を施し、変調した映像がメガネを通しても暗くならないよう工夫されています。

フレームシーケンシャル方式

3D 映像の出力を前提に設計されたパソコン用液晶ディスプレイや家庭用テレビモニタは左右の映像を交互に出力することが可能です。 カクカクしたような映像にならないよう 120Hz 以上のリフレッシュレート(1秒間に 120 枚=左右それぞれ 60 枚の映像を出力)が一般的な仕様となっています。前述の偏光式と異なり、交互に映像を出力するので、それぞれの映像の解像度を低減させる必要はなく、高解像の 3D 映像を生成できます。左右の目にそれぞれ届く映像の枚数が 60 枚/秒となっているのは、60 枚/秒ぐらいになるとひとが動く映像を目で捉えるときに滑らかに感じ取られるからです。

フレームシーケンシャル方式ではアクティブシャッター式メガネを利用して 3D 映像を鑑賞するのが一般的です。現行ではNVIDIA 社が自社の 3D 出力に対応するグラフィックカードに対応するソリューション 「3D Vision」 の中に、アクティブシャッター式のメガネを取り入れて市販しています。映像出力側には IR リミッターという装置が取り付けられ、左右の映像の出力に合わせて、メガネの左右のレンズを開閉させるよう同期を取ります。フレームシーケンシャル方式は現行の民生 3D 映像方式では一番の高画質を誇ります。ただし、120Hz のリフレッシュレートの仕様を取り入れたディスプレイ、そのディスプレイと同期を出来るアクティブシャッター式のメガネはまだまだ高価なものが多いのが現状です。