3D-кіно перестало бути тільки розвагою. Експерти кажуть про великий потенціал цієї технології в освітньому процесі.

З 6 по 9 грудня в Москві відбулося чергове «знакова» для любителів і професіоналів в сфері 3D подія: щорічний міжнародний 3D-стерео кінофестиваль «3D fest» . Фестиваль вперше був організований у 2010 році та проводиться вже втретє за підтримки Міністерства культури РФ, Союзу кінематографістів РФ і Московської торгово-промислової палати. Організаторами фестивалю є компанія «3D ліга», ФГУП «Московське конструкторське бюро кіноапаратури», Московський Кіновідеоінстітут і Санкт-Петербурзький університет кіно і телебачення (СПбГУКіТ).

Наука і життя // Ілюстрації

Наука і життя // Ілюстрації

Наука і життя // Ілюстрації

Наука і життя // Ілюстрації

Наука і життя // Ілюстрації

Наука і життя // Ілюстрації

Наука і життя // Ілюстрації

Наука і життя // Ілюстрації

Наука і життя // Ілюстрації

Наука і життя // Ілюстрації

Наука і життя // Ілюстрації

Наука і життя // Ілюстрації

<

>

Основні цілі 3D-кінофестивалю - розвиток 3D-кіно технологій в Росії і країнах СНД, сприяння впровадженню якісного об'ємного кіно в сучасне життя, створення майданчика для творчих зустрічей, спілкування та обміну досвідом і майстерністю, підтримка авторів-аматорів, що використовують нові технології 3D відеозйомки. У конкурсній програмі фестивалю беруть участь не тільки професійні, а й аматорські 3D фільми, і перемагають найдостойніші: строгі критерії відбору включають аналіз як технічного виконання (якість 3D-зйомки, грамотне використання в сценарії особливостей стереотехнологій), так і сюжету фільмів. Причому подивитися ці фільми і «долучитись» до світу стереокино можуть всі бажаючі - під час організованих в рамках фестивалю відкритих переглядів. Крім того, можна відвідати лекції, семінари, презентації, круглі столи та майстер-класи, де ви познайомитеся з основами стереотехнологій і новинками 3D-апаратури, навчитеся основам стереозйомки і стереопоказа.

У нинішньому році фестиваль «3D fest» був присвячений проблемі впровадження 3D-технологій в освітній процес і проводився на трьох майданчиках: в Російському державному гуманітарному університеті (РДГУ), в Московському Кіновідеоінстітуте і в Технологічному коледжі № 14. Крім конкурсного показу стереофільмів, були проведені круглі столи «Стан та перспективи російського стереокіно», «Застосування 3D-стереоскопічних технологій в середньому і спеціальну освіту» та «Застосування 3D-стереоскопічних технологій в освіті і науці», мас ер-класи «Історія вітчизняного стереокіно», «Практика стереос'емок», «безочкової растрова система демонстрації стереофільмів», «Інноваційні технології компанії Epson для створення тривимірних проекцій», «Досвід навчання стереотехнологіям в СПбГУКіТ».
Засоби і технології

Оскільки стереокіно і стереовідео для багатьох наших читачів в новинку, хотілося б коротко розповісти про технології, що використовуються сьогодні для створення і показу стереофільмів.

Як відомо, ефект об'ємності виникає в мозку людини завдяки тому, що ми бачимо навколишній світ двома очима, розставленими на деяку відстань (приблизно 60 мм) - відстань стереобазіса. Тому картинки, видимі кожним оком окремо, трохи розрізняються: спробуйте, наприклад, заплющує поперемінно то лівий, то праве око, і побачите, як ближчі предмети починають «стрибати» щодо більш віддалених (або навпаки). Аналізуючи ці відмінності, мозок і витягує з видимого зображення інформацію про те, які предмети знаходяться ближче до нас, а які віддалені від нас.

А що, якщо сфотографувати об'єкт (або пейзаж) з двох точок, теж рознесених по горизонталі на відстань стереобазіса (наприклад, двома спареними фотоапаратами), а потім «пред'явити» кожному оці «свою» фотографію? Очевидно, тоді глядач буде бачити цей об'єкт на фотографії точно так же, як якби дивився на нього безпосередньо: мозок, аналізуючи відмінності на переглядаються фотографіях, створить точно таке ж враження об'ємності. Насправді, звичайно, об'ємне сприйняття по всього двом кадрам - їх сукупність називають стереопарою - більш спрощено: адже в реальному світі ми можемо ще й оглядати об'єкт з усіх боків, але реалізація такої можливості досягається набагато складніше - вже засобами голографії.

Отже, наше завдання - відзняти два кадри стереопари, а потім забезпечити перегляд лівого кадру тільки лівим оком (правий його бачити не повинен), а правого кадру - тільки правим оком. Саме такий поділ при перегляді лівого і правого кадру і становить головне завдання всіх існуючих технологій стереопоказа. В одних випадках воно досягається оптично (за допомогою стереоскопії або растрових систем - згадайте, наприклад, «переливаються» календарики з характерно «ребристою» поверхнею), в інших - завдяки використанню будь-яких фізичних характеристик світла (колірне розділення - в анагліфічні технології, поляризація - в поляризаційних методах), по-третє - за рахунок «механічного» переривання (а попросту кажучи - загороджування) очей в потрібні моменти часу (затворна технологія).

Звичайно, кожна з цих технологій має свої переваги й недоліки. Стереоскоп досить громіздкий. Анагліфічні технологія хороша для монохромного зображення, але сильно спотворює колірну гамму для кольорового стереофото і стереовідео. Растрова технологія не вимагає використання спеціальних окулярів, але поки що забезпечує трохи «зернисту» картинку і вимагає від глядача пошуку оптимальної точки спостереження (інакше стереоефект руйнується). Затворна технологія пов'язана з мерехтінням зображення, оскільки суть її в тому, що при показі лівого кадру праве скло очок стає непрозорим, а ліве - прозорим, а при показі правого кадру - навпаки. Це сильно стомлює очі і знижує яскравість картинки. Поляризаційна ж технологія зручна, а використовувані при цьому очки компактні і легкі, але дана технологія може бути використана не у всіх випадках. (Детальніше про існуючі стереотехнологіях, їх переваги та недоліки ви можете прочитати в безкоштовному електронному журналі «Світ 3D / 3D World» .)

Один з технологічних питань, порушених у рамках 3D-фестивалю, стосувався технологічних рішень, що застосовуються при показі стереовідео за допомогою звичайних медіапроектор, як це зазвичай робиться в освітніх установах. Можна, наприклад, з'єднати в єдину конструкцію два проектора, надівши на їх об'єктиви поляризаційні фільтри і звівши проектуються ними ліве і праве відеозображення стереопари в один кадр на екрані, але така конструкція досить громіздка, дорога і вимагає юстирування зображення. Тому для проекторів частіше використовують затворний метод: проектор (самий звичайний) поперемінно демонструє з комп'ютера то лівий, то правий кадр, а підключені до цього ж комп'ютера (зазвичай через бездротовий інфрачервоний або радіоканал Bluetooth) через спеціальний електронний синхронізатор окуляри за сигналом зміни кадрів то затемнюють , то роблять прозорими скла лівого і правого ока, покриті шаром рідкого кристала.

Істотні мінуси такого способу показу стереовідео - стомлююче очі мерехтіння зображення (навіть при вдвічі вищій частоті зміни кадрів, ніж при звичайному Відеопоказ), зниження яскравості картинки (так як шар рідкого кристала частково поглинає світло, навіть коли його шар не затемнений), а також необхідність надягати досить громіздкі окуляри, які містять в собі електронну схему і тому досить дорогі і вимагають періодичної підзарядки.

Однак, якщо з необхідністю використовувати затворні окуляри доводиться миритися, то інші недоліки можна спробувати компенсувати. Саме так зроблено в нових 3D-проекторах фірми Epson, представлених на майстер-класі «Інноваційні технології компанії Epson для створення тривимірних проекцій».

По-перше, ці проектори вже містять в собі 3D-функції: зокрема, вони здатні «розуміти» основні формати стереовідео (вертикальні і горизонтальні стереопари, в тому числі анаморфное), робота затворів очок синхронізується безпосередньо з проектора (а не з комп'ютера) по каналу Bluetooth, а також є вбудована функція отримання «псевдостерео» - перетворення звичайного «плоского» відеозображення в об'ємне на основі аналізу вмісту в відеокадрах.

По-друге, лампа високої яскравості і використовувані в конструкції проектора ЖК-панелі з технологіями Crystal Clear Fine (C2Fine) і Epson Deep Black забезпечують високу контрастність і яскравість зображення, компенсуючи втрати яскравості при перегляді через окуляри затворів.

Нарешті, по-третє, в описуваних проекторах частота зміни кадрів збільшена до 480 Гц (удвічі в порівнянні з звичайно використовуваними в затвора технології 240 Гц).

Чому це важливо? Як ми вже говорили, затворна технологія заснована на затемненні лівого скельця окулярів, коли на екрані показаний правий кадр, і затемненні правого скла, коли показаний лівий кадр. Але така проста реалізація цієї технології дає невисоку якість стереозображення. Адже може статися, що через невелику неузгодженості спрацьовування очок зі зміною кадру, наприклад, ліве око побачить крім «свого» лівого кадру також і частина подальші знімки для правого ока. В результаті виникає характерне «двоїння» зображення. Щоб приховати це двоїння, лівий і правий кадри демонструються по два рази з удвічі вищою частотою, а на час зміни лівого правим і навпаки - скельця окулярів затемняются повністю.

Однак це, позбавляючи від двоїння, істотно знижує суб'єктивну яскравість спостережуваного зображення! Як бути? Конструктори з Epson запропонували таке рішення: збільшивши частоту зміни кадрів ще вдвічі, відтворювати лівий і правий кадри «четвірками». Це, як неважко бачити на малюнку, зменшує проміжки «повного затемнення» очок, а значить, зменшує і втрати яскравості.

Втім, якщо говорити про застосування 3D в освіті, то тут головні проблеми - НЕ технологічні, а методичні та змістовні. Устаткування для показу стереовідео вже існує, а його вартість неухильно знижується. Тому можна припускати, що в найближчі роки багато шкіл, вузів і коледжів будуть оснащені такою технікою. І тоді перед методистами та вчителями «на повен зріст» постане питання: що і як на цьому обладнанні показувати?
3D в освіті: проблеми та перспективи

Хоча в даний час багато хто розглядає стереотехнологіі швидше як «курйоз» або розвага, 3D забезпечує досить потужні можливості для створення більш наочних, більш доступних для сприйняття відеоматеріалів (включаючи як статичні ілюстрації та фото, так і відео / анімаційні фрагменти).

У повсякденному житті ми настільки звикли бачити світ «в обсязі», що зазвичай не помічаємо цього. Але спробуйте, наприклад, всунути нитку в голку, заплющивши одне око: ви відразу відчуєте, наскільки це важче. Однак хіба не те ж саме відбувається, коли досліджуваний матеріал супроводжується «плоскими» ілюстраціями? Деякі предмети - такі, як стереометрія або нарисна геометрія, - спочатку припускають вивчення просторових об'єктів, і далеко не всі учні мають досить розвиненим просторовим мисленням і уявою, щоб «побачити» потрібний креслення умоглядно! Ті ж складності можуть виникати при ознайомленні з різними технічними конструкціями, з ходом різних фізичних експериментів, виконуваних на лабораторному устаткуванні. Об'ємність важлива для повноцінного сприйняття і при перегляді фільмів про навколишній світ, особливо коли мова йде про об'єкти мікросвіту, які можливо спостерігати тільки за допомогою спеціального обладнання. Взагалі застосування 3D-технологій при створенні і показі наочних навчальних відеоматеріалів забезпечує для глядача свого роду «ефект присутності», і з цієї причини може стати важливим засобом соціальної адаптації інвалідів, в тому числі за рахунок застосування дистанційно керованих робототехнічних конструкцій «телеприсутності» ...

Однак при всіх перевагах 3D, як і будь-яка інша технологія, володіє і недоліками. Так, далеко не всі існуючі технології відтворення стереозображень безпечні для зору, а при використанні навіть найкращих з цих технологій необхідно регламентувати час перегляду. Залишаються поки невирішеними питання ефективності застосування 3D-фотовідеоматеріалов при викладанні різних предметів, питання методики використання цих матеріалів на уроці або при самостійній навчальній роботі і ін.

З огляду на все це, круглий стіл «Застосування 3D-стереоскопічних технологій в освіті і науці» можна вважати одним з основних заходів фестивалю «3D fest - 2012». Він проходив в новому 3D-залі, відкритому в РДГУ в рамках підготовки до проведення в лютому 2013 року нового навчального курсу по 3D-стереотехнологіям в фотографії «Тривимірне освіту (3D education)».

Як зазначив у своєму виступі Сергій Вікторович Кувшинов, кандидат технічних наук, професор, директор Інституту нових освітніх технологій та інформатизації РДГУ, в сьогоднішньому ВНЗ простір навчання вже не обмежується тісними рамками аудиторій. Сучасні студенти можуть працювати з навчальною інформацією практично в будь-якому місці і в будь-який час - вдома, на відпочинку, в транспорті тощо. Цьому сприяють реалізація хмарних технологій, що дозволяє переносити навчальний контент в World Wide Web, і все більш широке поширення мобільних ПК (в зокрема, планшетних). Відповідно, змінюється роль викладача - він стає «транслятором» змістовного матеріалу (який студенту і самому неважко знайти в різних джерелах), а організатором навчального процесу, його координатором, «диригентом». Фактично сучасний навчальний матеріал виражений вже не просто в формі ілюстрованого тексту, в поданні навчального матеріалу використовується особливий «медійний мову», а роль вчителя - допомогти учням у формуванні їх освітнього простору і в розумінні суті досліджуваних явищ і процесів, в створенні передумов для творчої роботи учнів, а не простий компіляції і заучування знайденого матеріалу. При цьому 3D-технології повинні стати однією зі складових згаданого «медійного мови», як засіб підвищення наочності матеріалу. В даний час в багатьох зарубіжних країнах освітні установи створюють у себе 3D-класи (наприклад, в Туреччині такі класи є вже в початковій школі).

В якості головної проблеми на шляху впровадження 3D-технологій в освіту була названо проблема створення освітніх програм, тобто власне навчального матеріалу, створеного з використанням 3D. Зараз російське освіту (та й європейське) є лише споживачем, але не замовником освітнього контенту. У освітніх установ немає коштів для закупівлі дорогого професійного обладнання, для залучення фахівців. Рішенням цієї проблеми може бути створення освітнього контенту самими викладачами і студентами, для чого необхідно дати їм відповідні знання та надати технічне оснащення.

Відповідно, необхідно розробити навчальні курси і навчальні програми по створенню і застосуванню 3D-продукції на різних щаблях освіти.

Нарешті, існує питання координації зусиль ентузіастів, які прагнуть вирішувати згадані проблеми. Оскільки 3D-фестиваль проводиться тільки 4 дня в році, було запропоновано об'єднання зусиль фахівців під егідою Московської торгово-промислової палати, а також формування інноваційних освітніх майданчиків в освітніх установах. (Поки такі майданчики створені в РДГУ, Московському Кіновідеоінстітуте і в Технологічному коледжі № 14.)

Олег Миколайович Раїв, кандидат технічних наук, заступник директора ФГУП «Московське конструкторське бюро кіноапаратури», зазначив, що перед фахівцями освітньої галузі сьогодні стоять такі питання: 1) необхідно навчитися створювати стереоконтент, користуватися апаратурою для зйомки і показу 3D; 2) зрозуміти, як впровадити 3D-технології в освіті і, найголовніше, - зрозуміти, в яких конкретних предметах застосування 3D буде дійсно ефективним. Потрібно не просто переводити навчальний матеріал в 3D, а шукати ту «родзинку» заради того, для чого це потрібно робити.

Ще одна зазначена Олегом Миколайовичем проблема - частина населення (10-12%) не здатні сприймати стереозображення через розлади роботи бінокулярного зору або його нерозвиненості. Тому перш ніж застосовувати 3D-технології в навчанні, потрібно забезпечити засоби діагностування таких порушень зору і можливість формування спеціалізованих навчальних груп для таких студентів. Причому ті ж 3D-технології можуть використовуватися і в якості інструменту діагностики, і в якості засобів розвитку стереоскопічного зору.

Виступ Олега Миколайовича Раева в цьом пітанні доповнено Галина Іванівна Рожкова - фахівець з фізіології зору з Інституту проблем передачі информации РАН. Вона вказала, що на сьогодні в нашій країні в більшості поліклінік відсутня спеціалізоване обладнання для обстеження бінокулярного зору, така апаратура є тільки в великих офтальмологічних центрах. А разом з тим формування механізму бінокулярного зору у дітей починається дуже рано - вже у віці 3 - 7 місяців, і далі до 2-3-річного віку цей механізм розвивається і вдосконалюється, але в той же час особливо схильний до порушень. Тому діагностику бінокулярного зору необхідно проводити саме в цьому віці, а не пізніше - в 7-10 років. Для організації подібних обстежень потрібно допомога держави в створенні та закупівлю такого обладнання, але разом з тим первинна діагностика може бути здійснена і засобами комп'ютерних 3D-технологій. Більш того, згідно з даними останніх досліджень, з названої кількості таких людей (10-12% від загального числа глядачів) лише 2-3% дійсно страждають незворотних розладом бінокулярного зору, тоді як у інших пацієнтів цю здатність можна доразвілісь, «натренувати». Взагалі ж, як зазначила Галина Іванівна, про шкоду 3D-технологій частіше говорять саме ті, хто нездатний повноцінно сприймати створюване за допомогою їх стереозображення.

Разом з тим, вона зазначила, що вже протягом 20 років ведуться дослідження з оцінки можливої ​​шкоди при перегляді стереофільмів. Уже визначені найбільш критичні параметри стереозображення, в межах яких його перегляд нешкідливий для глядача. І необхідна розробка нормативних документів для розробників освітньої 3D-продукції, що регламентують її технологічні параметри і тим самим забезпечують безпеку її застосування. Хоча на даний момент вважається, що тривалість безпечного перегляду стереозображення складає 7-8 хвилин, в ході досліджень не було виявлено будь-яких патологічних змін органів зору ні після годинного сеансу перегляду, ні після регулярного перегляду 3D-відео протягом місяця.

В цілому учасниками круглого столу було відзначено, що 3D - це лише одна з технологій, яку треба грамотно застосовувати в педагогіці. Застосування 3D-технології в освіті має не замінювати собою існуючі технології навчання, а доповнювати їх. В даний час потрібно знайти стимули, що дозволяють розвивати застосування 3D-технологій в освіті в правильному напрямку. Необхідно систематичне проведення педагогічних досліджень ефективності застосування 3D в викладанні різних предметів. Причому вирішувати це завдання можна тільки в комплексі, об'єднавши зусилля фахівців різних областей - методистів, технологів, фахівців з кіновідеос'емке і ін. Причому в ідеалі зйомку навчальних стереофільмів повинні вести професійні сценаристи і оператори, оскільки стереофільми знімати (з урахуванням всіх пропонованих до їх змісту і технічним виконанням вимог) набагато складніше, ніж звичайні фільми. Аматорство важливо - але це повинно бути аматорство, в якому беруть участь професіонали. Тому необхідно відроджувати в Росії існувала колись мережу студій зйомки навчальних фільмів, але вже на новій технологічній базі.

За підсумками фестивалю його учасники прийняли резолюцію, що включає в себе наступні пункти:

1) про необхідність забезпечити процес виробництва якісних стереоскопічних освітніх програм і їх цільового впровадження в навчальних закладах;
2) про необхідність розробки і впровадження спеціалізованих навчальних курсів по стереотехнологіям на всіх рівнях освіти, в тому числі із застосуванням дистанційних засобів навчання;
3) про пропозицію для розробки стратегії, підходів і стандартів освітніх стереоскопічних додатків використовувати новий громадський комітет «Виробників контенту і ІКТ» в Московській торгово-промисловій палаті (МТП);
4) про формування робочої групи по застосуванню 3D-технологій в освіті під управлінням комітету МТП за участю профільних міністерств і відомств, педагогічних НДІ і вузів, освітніх установ і педагогічної громадськості, і про формулювання на початку 2013 року зауважень та пропозицій щодо розвитку і застосування 3D -технологій в освіті для обговорення та доопрацювання в рамках комітетів МТП;
5) про створення та розвитку інноваційних освітніх майданчиків по застосуванню 3D-технологій в освіті на базі РДГУ, Московського кіновідеоінстітута і Технологічного коледжу №14 м Москви;
6) про щорічне проведення освітньої програми Міжнародного 3D-стерео кінофестивалю.

ілюстрації:
1. Логотип фестивалю.
2, 3. 3D-зал в РДГУ. Його творці підійшли до справи творчо, перетворивши в маленький, але дуже зручний кінозал ... сходовий проліт і сходовий майданчик горищного поверху (перехресна стереопара).
4. Аудиторія Московського кіновідеоінстітута, де проходив майстер-клас «Інноваційні технології компанії Epson для створення тривимірних проекцій» (перехресна стереопара).
5. багато ракурсів стереозйомка для створення реєстрового стереоснимку (фотоапарат в процесі зйомки пересувають уздовж опорної лінійки) (перехресна стереопара).
6. Майстер-клас з презентацією нових 3D-проекторів фірми Epson веде Микола Ахметжанов, менеджер по роботі з партнерами по проекційному обладнанню з московського представництва Epson (перехресна стереопара).
7. Затворні окуляри для перегляду стереовідео через 3D-проектор.
8. Проблема одночасного бачення лівого і правого кадру при рассинхронизации роботи затворів 3D-окулярів зі зміною кадрів зображення, що призводить до двоїння стереокартинки.
9. Метод боротьби з двоїнням стереозображення: протягом часу, поки лівий кадр змінюється правим і навпаки, скла 3D-окулярів затемнені повністю. Однак це суттєво знижує сприйняту глядачем яскравість зображення.
10. Нова технологія Epson завдяки збільшенню частоти зміни кадрів і «чотирьохтактному» показу кадрів дозволяє скоротити час повного затемнення скла 3D-окулярів і тим самим збільшує суб'єктивну яскравість. (Малюнки 7, 8, 9 взяті з презентації, люб'язно наданої Миколою Ахметовим.)
11. Круглий стіл «Застосування 3D-стереоскопічних технологій в освіті і науці»: президія (перехресна стереопара).
12. Сергій Вікторович Кувшинов (кандидат технічних наук, професор, директор Інституту нових освітніх технологій та інформатизації РДГУ) веде презентацію з використанням планшетного ПК (перехресна стереопара).