Почему после 3d болят глаза

Почти половина людей получает представление об объемных свойствах картинки не за счет разницы изображений для левого и правого глаза (параллакс), а с помощью других зрительных данных. Этот феномен, названный стереослепотой, ученые считают одной из причин неприятных ощущений при просмотре 3D-кино. Впрочем, со временем глаза и мозг кинозрителей адаптируются к восприятию стереоизображения.

Теория и практика 3D-кино основаны на том, что человек способен ощущать объем, прежде всего благодаря так называемому бинокулярному зрению. Этот психофизиологический механизм основан на параллаксе — небольшом различии картинок, наблюдаемых левым и правым глазом, которое интерпретируется мозгом человека как представление об объемных свойствах предмета.

Но почему часть зрителей после просмотра 3D-фильмов жалуется на головную боль и резь в глазах? Ученые решили понять природу этих явлений. В Институте проблем передачи информации им. А.А. Харкевича РАН провели исследования того, как глаза воспринимают динамическую стереокартинку.

Выяснилось, что только половина зрителей видят объем с помощью бинокулярного зрения. Мозг же других строит объемную интерпретацию картинки, опираясь на разные признаки пространственного расположения предметов: заслонение дальних объектов ближними, геометрию теней, различия в расстояниях наземных объектов от линии горизонта, перспективную трансформацию объектов. Всего ученые выявили примерно полтора десятка подобных критериев.

У таких зрителей в условиях просмотра динамичных кадров стереофильмов возникает так называемая стереослепота — отказ мозга воспринимать объем, несмотря на наличие бинокулярных параллаксов. Причем подобная киношная стереослепота может присутствовать даже у людей, способных ощущать стереоэффект при просмотре неподвижных картинок в стереоскопе.

— Полученные нами результаты серьезно меняют представления ученых о причинах зрительного дискомфорта при просмотре стереокино, — считает руководитель работ, главный научный сотрудник лаборатории зрительных систем ИППИ РАН Галина Рожкова.

Впрочем, дискомфорт возникает не только у тех, кто страдает стереослепотой. Как рассказал «Известиям» завлабораторией стереокинематографа Научно-исследовательского кинофотоинститута (НИКФИ), легендарный создатель отечественных стереотехнологий Сергей Рожков, в 3D-кино много таких сцен, где возникает противоречие аккомодации (наведения глаз на резкость) с конвергенцией (сведением двух оптических осей для осмотра приближающегося предмета). Мозг испытывает повышенное напряжение от необходимости сохранять экран в фокусе и одновременно осматривать предмет, находящийся как будто перед носом. В результате зритель после просмотра фильма ощущает отчетливое недомогание.

Еще одна существенная причина 3D-дискомфорта — грубые технические ошибки производителей фильма. Как ни удивительно, они часто встречаются в прокатных версиях даже самых известных лент. Их изучают в лаборатории компьютерной графики и мультимедиа факультета вычислительной математики МГУ. Там утверждают, что один из самых распространенных огрехов при производстве стереофильма — перепутывание ракурсов: правому глазу показывают картинку, предназначенную левому, и наоборот. Образуется обратный параллакс: сцена как бы вывернута наизнанку. В природе подобных изображений не бывает, и потому их «дешифровка» становится испытанием для человеческого мозга.

— Хотя бы пара планов с перепутанными ракурсами попадается практически в каждом фильме, — утверждает старший научный сотрудник лаборатории Дмитрий Ватолин. — Даже в «Аватаре» мы обнаружили одну ошибку подобного рода в сцене длительностью около трех секунд.

По мнению Дмитрия Ватолина, главная причина таких ошибок — не беспечность, а профессиональная деформация восприятия кинематографистов, работающих с 3D. Они во время работы настолько привыкают к динамической стереокартинке, что некоторые проблемы, хорошо ощущаемые неискушенным зрителем, перестают вызывать беспокойство у профессионалов.

К счастью, стойкие привычки и навыки просмотра трехмерных динамических сцен, считает Галина Рожкова, — дело наживное, — и в самом ближайшем времени их в полной мере обретут не только профессионалы, но и большинство самых обычных зрителей. Более того, по ее мнению, стереофильмы должны создавать гораздо меньшую психофизиологическую нагрузку на зрителя, чем обычные двумерные. Просто к 2D-формату мы привыкали с детства, а к 3D еще только адаптируемся.

Специалисты МГУ разработали программное обеспечение, которое позволяет анализировать качество 3D-фильмов. «Афиша» выяснила, почему у нас в кинотеатре болит голова, какие фильмы самые дискомфортные для просмотра в 3D и когда все эти проблемы уже закончатся.

Что произошло с индустрией 3D-фильмов за последние годы

В 2000-х годах люди перестали посещать кинотеатры, что для индустрии стало критично: если падают сборы, то не на что снимать кино. Но эксперименты показали, что 3D-фильмы могут быть по-настоящему зрелищными, и они способны исправить ситуацию, вернув людей в кинотеатры. Была организована мощнейшая PR-кампания, мотивировавшая владельцев кинотеатров переоборудовать залы для показа 3D. К моменту выхода «Аватара» (декабрь 2009 года) количество таких залов было рекордным. Дальше был новый всплеск и новые рекорды. Причем рост не прекратился и в трудные времена. Например, в 2014 году в России, несмотря на экономические проблемы, количество залов с поддержкой 3D выросло с 3048 до 3753, то есть на 23%. Статистика по прошлому году еще недоступна, однако думаю, что рост продолжился.

Можно с уверенностью сказать, что качество фильмов за последние годы существенно выросло. Мы проанализировали 105 3D-фильмов на Blu-ray, это игровые картины, у которых указан бюджет на сайте IMDb. Можно посмотреть на изменение разницы по цвету между ракурсами стерео по годам — на графике хорошо видно и резкое увеличение числа выпускаемых 3D-фильмов, и улучшение их качества.

Почему мы испытываем дискомфорт при просмотре 3D

Оборудование

Нужно понимать, что владельцы залов исходят из чисто экономических соображений и предпочитают дешевые решения. На момент начала развития индустрии в 2010–2011 годах во многих залах устанавливалось оборудование, списанное из Европы. Так как люди в России терпеливые, все это сходит с рук до сих пор. В США зрители быстро отучили владельцев залов использовать дешевое оборудование, просто потому что они привыкли каждый раз подавать в суд, если им становилось плохо. Также случилось несколько дорожных аварий, в которые попадали люди, возвращавшиеся с просмотра 3D-фильма, и они тоже подавали на владельцев кинозалов в суд. В итоге в среднем по Америке в кинотеатрах сейчас установлено хорошее и очень хорошее оборудование. У нас же люди охотно пересказывают друг другу истории, как им или их близким становилось плохо при просмотре, но их не заставишь даже написать отзыв на страничке кинотеатра в «Кинопоиске», «Яндексе» или у вас на «Афише». В итоге никто не знает, где стоит оборудование похуже, где получше. А люди готовы посещать плохие кинозалы из-за цены. Соответственно, у владельцев залов никакого стимула менять оборудование нет. Особенно печальная картина наблюдается в регионах. Люди совершенно уверены, что 3D везде одинаково, притом что даже банальная яркость может отличаться в разных залах в 10 раз, и это хорошо видно на глаз.

Проблема также может быть в геометрии зала. Например, вход в зал находится со стороны экрана, и над дверью находится табличка, светящаяся во время сеанса зеленым цветом и мерцающая на периферии зрения. Цвет этой таблички будет кардинально отличаться для левого и правого глаза, что будет приносить дискомфорт. Выключить их нельзя, но заменить на серые (и, главное, одинаковые по цвету в 3D-очках) вполне возможно.

Также весьма дискомфортны при просмотре активные 3D-очки (их линзы с высокой скоростью попеременно закрывают то левый, то правый глаз. — Прим. ред.), которые встречаются и в кинотеатрах — иногда даже относительно дорогих, — и у домашних телевизоров. Для активных очков характерно то, что человек видит картинку попеременно правым и левым глазом, чего не бывает в реальной жизни.

Когда люди жалуются на рябь в глазах и слезоточивость — это точно проблема в оборудовании. Кстати, понять, находитесь ли вы в зале с хорошим оборудованием, достаточно легко. Нужно обернуться при просмотре фильма: если сзади идут два луча света, значит, вы находитесь в хорошем зале. В таком случае на экран передается картинка с большей яркостью и мерцание полностью исключается. Увы, так бывает редко (в России менее 1% таких залов). В итоге даже профессиональные стереограферы жалуются, что не имеет смысла вычищать картинку до идеального состояния, если дешевое оборудование все равно ее испортит.

Контент

Проблемы начинаются тогда, когда человек по тем или иным причинам видит картинку, которая невозможна или редка в реальной жизни. Наиболее неприятный при просмотре пример — перепутанные ракурсы (когда картинка для правого глаза идет на левый и наоборот). Возникает это из-за того, что наш мозг даже абсолютно невозможную в реальной жизни ситуацию может обработать и распознать. Если такую картинку наблюдать достаточно долго, то мозг даже адаптируется к этой ситуации. Такое бывает, например, с самими создателями 3D-фильмов — они практически не испытывают дискомфорт. Поэтому к работе над дорогим фильмом привлекают до 7 стереограферов. К счастью, благодаря развитию алгоритмов компьютерного зрения индустрия движется в направлении к автоматическому выявлению и исправлению подобных проблем.

Мы не подводили статистику по жанрам, но из 105 проанализированных фильмов больше всего хорроров. Объясняется это прежде всего низким бюджетом фильмов подобного жанра. Их производители иногда даже сознательно не идут на исправление проблем, дабы зритель почувствовал боль при просмотре.

Через какое-то время все фильмы 3D Blu-Ray, скорее всего, будут перевыпускать. При этом многие проблемы поправят. Но все упирается в стоимость работ по исправлению. Трудоемкость в значительной степени зависит от уровня используемых технологий компьютерного зрения. Чем больше устаревших алгоритмов используется, тем больше ручной работы. Но стопроцентного результата все равно не будет, потому что есть сцены, специально созданные с некоторым искажением, — например, известная сцена в «Аватаре», когда главному герою светят в глаза фонарем.

Как много людей страдает от 3D-кино

Статистику по зрителям, которые плохо себя чувствовали на просмотре 3D-фильмов, могут дать только владельцы залов. Но ее никто и никогда не раскроет. Это плохая новость. Но есть и хорошая: качество фильмов год от года действительно растет, и количество проблемных сцен заметно сокращается.

Мы проанализировали качество фильмов относительно их бюджета — на графике приведено качество фильма по одному параметру, относительно стоимости одной минуты производства фильма, что позволяет более корректно сравнивать разные фильмы. Хорошо видно, что «Аватар» является чуть ли не самым худшим среди высокобюджетных фильмов, несмотря на то что процент зрителей, испытывавших головную боль, низкий. То есть сегодня не только высокобюджетные фильмы делаются «аккуратнее», но и появляется заметное количество фильмов, качество которых по этому параметру выше, чем у «Аватара», при бюджете в 10–20 раз ниже. И такая картина наблюдается по большинству измеренных нами параметров. При этом сразу после выхода «Аватара», в 2010–2011 годах, вышло много некачественных фильмов, проблемы которых продюсеры объясняли недостаточным бюджетом. К счастью, сегодня этого аргумента недостаточно.

Что происходит с 360-градусными видео и шлемами виртуальной реальности

По большому счету будет все то же самое, что и в 3D-фильмах, просто технология существенно моложе. На сегодняшний день ситуация в этой индустрии такая же, как в 3D-фильмах в начале 90-х. Но есть все шансы, что многие проблемы будут исправлены гораздо быстрее. В индустрии 360-градусных фильмов заняты сейчас те же люди, которые поднимали на ноги 3D-видео. Поэтому в скором времени можно ожидать технологий, дающих возможность получить 360-градусное видео в хорошем качестве. Далее остается вопрос: как скоро каждый желающий сможет снимать качественные видео. Сегодня даже для 3D-видео не существует инструментов, доступных и понятных каждому. Все качественное 3D в основном делается профессионалами. Видео 360 сейчас снимается на более дешевое оборудование с минимально необходимым количеством камер. Кроме того, если в 3D проблема с синхронизацией камер уже давно решена, то синхронизировать 16 камер, снимающих в 360 градусов, довольно тяжело. Но прогресс очень хороший.