Como funcionam os óculos 3D. Dicas de usuário

3d é uma abreviatura para o termo tridimensional ou tridimensional, ou seja, tridimensional. O mundo comum ao nosso redor também é tridimensional. Os olhos, observando o que está acontecendo ao seu redor, percebem os objetos ao redor que estão a diferentes distâncias deles. Como uma pessoa tem dois olhos, cada um deles vê um objeto de seu próprio ângulo. Duas imagens ligeiramente diferentes são enviadas ao cérebro, onde são imediatamente analisadas. Como resultado de um recálculo complexo, mas muito rápido, o cérebro produz uma imagem tridimensional que permite, por exemplo, estimar se um carro que se aproxima está longe ou perto, você já pode atravessar a estrada, ou ainda vale a pena esperar . A tecnologia 3D usa um princípio muito semelhante: ao assistir a um filme, os olhos obtêm constantemente duas imagens diferentes da ação que está acontecendo na tela. Deve-se ter em mente que, ao assistir a um filme normal, 24 quadros estatísticos por segundo são rolados na frente do espectador. O cérebro precisa de algum tempo para processar cada um deles e, enquanto faz isso, o próximo vem para substituir o quadro anterior, criando a impressão de movimento. Em um filme 3D, essencialmente a mesma coisa acontece, apenas o número de quadros é duplicado. Os olhos são oferecidos 48 imagens por segundo, alternando esquerda-direita, esquerda-direita. A imagem do olho esquerdo é transmitida em uma onda de luz ligeiramente diferente da do direito. Se você apenas olhar para a tela, não verá nada além de uma imagem turva e ondulante. Os óculos especiais são equipados com lentes com filtros polarizadores integrados, capazes de transmitir feixes de luz de um determinado comprimento. Cada olho vê apenas "sua própria" imagem, encaminha informações para o cérebro e que, de acordo com um algoritmo conhecido e estabelecido há muito tempo, modela uma imagem tridimensional a partir dos quadros recebidos. Os óculos 3D já se tornaram um atributo comum do espectador moderno, mas isso não significa de forma alguma que a partir de agora será possível assistir a filmes apenas com eles. A tecnologia está em constante evolução e talvez em um futuro próximo haja outra maneira de polarizar a imagem. O cinema tridimensional passará para um novo estágio de desenvolvimento, se tornará ainda mais volumoso, interessante e excitante.

Vídeos relacionados

Uma impressora 3D é um dispositivo de impressão que cria objetos 3D camada por camada a partir de uma amostra digital. O funcionamento de uma impressora 3D depende da tecnologia implementada nela: FDM, SLS, SLA, LOM, SGC, PolyJet, DODJet ou Pó de ligação por adesivos. A mais popular é a tecnologia de impressão FDM, usada em impressoras 3D domésticas de baixo custo.

A impressão 3D é uma das tecnologias mais revolucionárias do nosso tempo. Com as impressoras 3D, você pode imprimir sapatos, roupas, móveis, instrumentos musicais, veículos, alimentos, casas e até mesmo órgãos e tecidos humanos vivos.

Construção de impressora 3D

Uma impressora 3D com tecnologia de impressão FDM consiste em caixa metálica(moldura), um compartimento para fixação de uma bobina com um filamento, uma extrusora e uma mesa de trabalho. Impressoras 3D de extrusora única podem imprimir objetos de uma cor, impressoras multi-extrusora de várias cores. Quanto mais extrusoras uma impressora tiver, mais cara ela será. O sistema eletrônico de enchimento, aquecimento e resfriamento fica oculto sob o corpo da impressora. Alguns modelos possuem monitores LCD para exibir informações de impressão atuais e portas USB.

Consumíveis para impressão 3D

Uma impressora 3D típica com tecnologia de impressão FDM usa filamentos de polímero finos de 1,75 mm e 3 mm para funcionar. Esses filamentos são na maioria das vezes feitos de plástico PLA ou ABS, mas também há materiais combinados com a adição de fibras de madeira, nanopós, partículas biodegradáveis, pigmentos fosforantes e outros componentes. Os fios são fornecidos em bobinas com peso de 0,5 kg a 1,5 kg. Um carretel de filamentos de polímero é colocado em um compartimento especial da impressora 3D, e a extremidade do filamento é alimentada no bocal da extrusora.

Modelagem 3D de um objeto

Antes de imprimir um objeto 3D em 3D, você precisa criar uma versão digital dele em um programa de modelagem 3D. Você pode usar amostras prontas que estão disponíveis em acesso livre na Internet ou prepare modelos 3D para imprimir você mesmo. O modelo preparado é carregado em programa especial para gerar um código G que divide o objeto em finas camadas horizontais e forma uma cadeia de comandos que a impressora entende. O objeto finalizado é enviado para impressão.

Formação camada por camada de um objeto

Uma impressora 3D com tecnologia de impressão FDM forma objetos físicos camada por camada, espremendo um fino fluxo de material fundido na plataforma de trabalho. A impressora movimenta a extrusora exatamente de acordo com o modelo digital, de forma que o objeto físico impresso corresponda totalmente ao seu protótipo virtual. Na maioria das vezes, a extrusora da impressora, da qual o plástico macio é extraído, se move durante o trabalho sobre uma plataforma de trabalho fixa, mas há dispositivos nos quais tanto a extrusora quanto a plataforma de trabalho são móveis. O processo de impressão começa com a camada inferior, após o que a impressora aplica a próxima camada sobre a primeira. O plástico derretido, entrando na área de trabalho, esfria e endurece muito rapidamente.

Impressão 3D de estruturas de suporte e acabamento de objetos

Para evitar que o objeto se deforme durante a impressão, a impressora 3D imprime estruturas de suporte (também conhecidas como estruturas de suporte, estruturas de suporte). Essas estruturas nem sempre são impressas, mas apenas se houver vazios ou partes salientes na estrutura do objeto. Imagine que você deseja imprimir um cogumelo de plástico em uma haste fina. Com a base da perna, ela fica apoiada na mesa, nenhum suporte é necessário aqui, mas para as bordas do boné, que parecem pender no ar, tal suporte será simplesmente necessário. Após a impressão, as estruturas de suporte podem ser facilmente removidas à mão ou cortadas com uma lâmina afiada ou faca.

A ideia da televisão 3D é tão antiga quanto o mundo da televisão e do cinema. O desejo de obter uma imagem tridimensional e criar a ilusão de que a imagem na tela é algo mais do que apenas uma imagem bidimensional existe desde o início da cinematografia e da transmissão televisiva.
Infelizmente, o cinema 3D e a televisão 3D sempre permaneceram no nível da paixão fácil. E o problema sempre foi que encontrar soluções para fazer o 3D funcionar parecia uma completa perda de tempo. Com o advento das telas HD, a situação começou a melhorar. Neste artigo, veremos como são as TVs 3D modernas, consideraremos os princípios de seu funcionamento e também o ajudaremos a decidir sobre o tipo de TV mais adequado para você.

O que é 3D e como é filmado?

A produção de conteúdo 3D, em geral, acontece exatamente como você pode imaginar. Uma câmera é usada para gravar um filme 2D e duas câmeras são necessárias para produzir um filme 3D. O objetivo é capturar duas imagens diferentes e ligeiramente separadas, que podem então ser usadas para que os olhos esquerdo e direito recebam um pouco fotos diferentes acontecendo. Essa ação, de fato, repete a maneira como vemos a imagem tridimensional natural do mundo.
Para realizar tal filmagem "dupla", muitas empresas de televisão e cinema utilizam equipamentos especiais que garantem o funcionamento simultâneo de duas câmeras. O dispositivo está equipado com um sistema de controle de precisão que permite ajustar e ajustar as câmeras para uma operação suave. Este processo em si é bastante complexo, além disso, exige que as câmeras e, em primeiro lugar, o seu componente óptico, sejam quase idênticos - isso é o que lhe permitirá obter o melhor resultado. Existem também várias filmadoras no mercado equipadas com um sistema de lente dupla. Em particular, essas câmeras - para fotografia profissional e amadora - são fornecidas pela Panasonic e Sony.

Existem, é claro, outras maneiras de gravar vídeo 3D. Por exemplo, uma imagem pode ser feita tridimensional na pós-produção, especialmente quando se trata de filmes com muitos efeitos de computador e gráficos. Na medida em que um grande número de filmes são rodados com tecnologia de tela verde, hoje existem muitas oportunidades para criar o que é comumente chamado de "3D artificial".

Em todos os casos, o filme 3D acabado consiste em duas linhas separadas de quadros: uma para o olho esquerdo, a outra para o direito. E a forma como você pode assistir a um determinado vídeo é determinada pelos tipos de sistemas de transmissão e visualização, aos quais nos propomos a prestar mais atenção.

Tecnologia 3D ativa

A tecnologia Active 3D é um sistema que funciona em telas de plasma e LCD e requer óculos 3D ativos especiais para visualizar imagens 3D. Hoje, esses óculos são bastante leves e confortáveis de usar, embora alguns fabricantes ainda não tenham levado totalmente seu design e funcionalidade à perfeição. Freqüentemente, esses óculos são equipados com uma bateria carregada por meio de um plug-in carregador USB dispositivos.
Esses óculos são baseados no uso de lentes especiais com uma camada superior de cristal líquido. Quando uma voltagem elétrica passa por esta camada, a lente perde quase completamente sua transparência; na ausência de voltagem, a transparência é restaurada. Porém, alguma perda de luz é observada ao olhar através da lente e quando não há voltagem na camada de cristal líquido, o que torna a imagem vista pelos óculos na tela da TV um pouco mais escura em comparação com a original.
Para formar uma imagem 3D, a TV exibe sequencialmente os quadros dos olhos esquerdo e direito. Neste caso, os óculos escurecem a lente para "desnecessário" em este momento olhos. A frequência de tais blecautes para cada vez é de 24, 25 ou até 30 vezes por segundo, então você quase não percebe. No entanto, algumas pessoas reclamam de uma certa sensação de piscar da imagem - é exatamente isso que causa dores de cabeça em um pequeno número de espectadores que usam óculos 3D.

A grande vantagem de um sistema ativo é que ele fornece imagens 3D 1080p reais. Isso significa que, pelo menos em termos de qualidade de imagem este sistema supera amplamente a tecnologia 3D passiva. No entanto, muito depende da situação específica e há muitos motivos para se apaixonar por um sistema 3D passivo.

Tecnologia 3D passiva

A maior vantagem da tecnologia 3D passiva é que os óculos necessários para visualizar as imagens neste sistema são incrivelmente baratos em comparação com o custo dos óculos com obturador ativo.
No entanto, em uso doméstico o sistema 3D passivo tem uma grande desvantagem: a resolução da imagem é a metade da resolução da imagem na tecnologia 3D ativa. A razão para isso é que as imagens de ambos os olhos devem aparecer na tela ao mesmo tempo. Na superfície da tela de cristal líquido (não existem painéis de plasma para 3D passivo), existe um filtro especial que polariza de forma diferente cada uma das linhas que formam a imagem. Assim, a TV exibe simultaneamente duas imagens (para os olhos direito e esquerdo) que compõem uma imagem 3D: uma delas contém linhas pares, a outra - linhas ímpares. Este processo é denominado "varredura entrelaçada".
Cada uma das duas lentes que compõem os óculos 3D passivos são polarizadas para coincidir com a polarização de um determinado conjunto de linhas na tela. Assim, cada olho vê apenas o que se destina especificamente a ele. A desvantagem dessa tecnologia é que a digitalização entrelaçada reduz a resolução da imagem: na tecnologia 3D passiva, cada olho vê uma imagem com resolução de 1920 x 540 pixels.

Desta forma, você obtém resolução horizontal total, mas apenas metade da resolução vertical. No entanto, na prática, esse não é um problema tão grande. A maioria dos telespectadores acha que a tecnologia 3D passiva é muito mais conveniente para uso a longo prazo e, se houver muitos fãs de assistir filmes e transmissões esportivas ao seu redor, este sistema é o mais prático e acessível.

Como o vídeo 3D é transmitido nas redes de TV?

As emissoras de televisão são muito limitadas em termos de capacidade disponível, de modo que a transmissão de um sinal 3D completo, consistindo em dois fluxos separados, geralmente não é realista. Passear este problema, as emissoras usam uma técnica chamada lado a lado. Este métodoé pegar um par de quadros destinados aos olhos direito e esquerdo e colocá-los lado a lado na tela para que, juntos, ocupem exatamente o mesmo espaço que uma imagem HD padrão ocupa em uma tela de TV. Se o espectador assistir a tal transmissão na tela de uma TV 2D comum, verá duas imagens quase idênticas, comprimidas dos lados de modo que tudo nelas pareça alto e fino. Ao mesmo tempo, a TV 3D divide esse quadro "duplo" em duas metades e os exibe de acordo com os princípios inerentes ao sistema 3D nele utilizado.

Como resultado, obtemos uma imagem 3D com qualidade tecnicamente HD, mas essa qualidade é significativamente inferior à qualidade de um filme Full HD 3D reproduzido em um disco Blu-ray. No entanto, os resultados são muito bons e a qualidade da imagem 3D pode ser considerada aceitável.

Como o 3D funciona em discos Blu-ray?

O vídeo 3D fica em uma posição muito melhor quando é gravado em um disco Blu-ray. Nesse caso, você pode obter uma imagem com qualidade Full HD 3D com resolução de 1080p, mas apenas se usar o equipamento certo: sistemas 3D passivos não podem exibir vídeo 3D no formato Full HD, apenas sistemas ativos podem fazer isso.
Com a crescente popularidade do 3D, um novo sistema de compressão de vídeo foi desenvolvido, o que pode economizar significativamente a quantidade de memória usada. Como resultado, em disco padrão mais quadros podem ser colocados, o que é essencial para 3D. Isso, por sua vez, significa que ambas as linhas de quadros - para os olhos direito e esquerdo - podem ser salvas em tal disco no formato Full HD, sem a compressão que vemos ao transmitir um sinal de TV 3D. Gravação de vídeo 3D, mesmo usando novo sistema a compactação ainda requer uma quantidade significativa de espaço em disco, o que acaba levando à falta de espaço em disco para gravar materiais adicionais. No entanto, este não é um problema tão grande, já que você sempre pode colocar um segundo na caixa, disco adicional gravado em formato HD. O vídeo que consiste em duas fileiras de quadros (para os olhos direito e esquerdo) é exibido na tela da TV de acordo com o sistema em que opera.

Cinemas 3D versus sistemas domésticos 3D

Existem vários formatos 3D concorrentes usados em cinemas. Cada um dos cinemas é livre para escolher o sistema a seu critério. A maioria dos cinemas hoje usa sistemas 3D passivos, o que significa que eles não precisam gastar dinheiro com caros óculos de obturador ativo para cada posição sentada. Ao mesmo tempo, os primeiros cinemas IMAX 3D usavam óculos 3D ativos, então esse sistema está longe de ser estranho aos cinemas.
Para os cinemas Dolby, existe um sistema de natureza passiva, mas que requer o uso de óculos mais caros. A vantagem de usar este sistema Dolby é que o teatro não precisa substituir a tela para usá-lo. Em vez disso, os óculos são usados com filtros de luz "afiados" para um comprimento de onda de luz específico, bem como um filtro rotativo instalado na frente do projetor, permitindo que você direcione as imagens para o olho desejado.
No entanto, em geral, o formato 3D dominante para cinemas é o sistema RealD, que usa filtros polarizadores e óculos baratos. Molduras destinadas aos olhos esquerdo e direito são projetadas na tela por meio de um polarizador especial instalado na frente da lente do projetor. O sistema RealD fornece transmissão separada de quadros para os olhos direito e esquerdo - eles são transmitidos um após o outro a uma frequência de 144 vezes por segundo, e óculos com lentes polarizadas na frente dos olhos do observador levam ao fato de que cada olho acaba recebendo a imagem destinada apenas a ele.

Sony oferece uma versão leve desse sistema, que utiliza um projetor 4K para transmitir imagens simultaneamente para os olhos esquerdo e direito, enquanto uma imagem com resolução de 2K é destinada para cada um dos olhos.

Tecnologia 3D que não requer óculos especiais

Fabricantes de TV em todo o mundo têm um objetivo comum: criar um sistema que não exija óculos para assistir a vídeos 3D, mas que ao mesmo tempo crie um efeito tridimensional completo para o espectador. Tecnicamente, isso já é possível, e as televisões que usam esses sistemas estão em exibição no CES e em outros programas de televisão há vários anos.
O maior problema com sistemas 3D que não requerem óculos para assistir vídeos é o problema de qualidade. Claro, esses sistemas são capazes de produzir uma imagem 3D, mas isso está longe da qualidade de imagem que você gostaria de ver. Além disso, para mergulhar totalmente na visualização de tal vídeo, você terá que olhar para a tela de um determinado ângulo, e os especialistas que investigam a qualidade de tais sistemas, após os testes, reclamaram de um leve estrabismo.
No entanto, a Dolby está convencida de que TVs 4K / 3D completas, que não requerem óculos para visualização, devem começar a aparecer no mercado em 2015. A tecnologia Dolby, desenvolvida em colaboração com a Philips, é baseada em monitores de alta resolução usados para exibir vídeo 1080p / 3D. Para realizar uma demonstração de tecnologia em no CES 2014 foi usada uma TV Sharp 8K. Dolby afirma que nova tecnologia todos os problemas são minimizados sistemas antigos“3D sem óculos”, incluindo a necessidade de se sentar em frente à tela em um determinado ponto.

Sistemas 3D baseados em capacetes-máscaras

Uma área em que o vídeo 3D tem um enorme potencial é no uso de monitores 3D que podem ser usados no rosto como óculos ou capacete. Os exemplos incluem dispositivos como o Oculus Rift e o Project Morpheus, que são máscaras faciais compatíveis com 3D e podem ser usados como dispositivos de realidade virtual.
Para além do potencial de jogo inerente a estes dispositivos, devido à presença de ecrãs separados para cada um dos olhos, pode-se presumir que serão utilizados como dispositivos conferindo um efeito 3D impressionante. Pode ser um pouco desconfortável para os espectadores usarem essa máscara no rosto no início, e vai levar algum tempo para se acostumar com isso, mas esses dispositivos têm um potencial incrível para vídeo 3D realista.

Existe um futuro para a televisão 3D?

Hoje em dia, é relativamente barato adicionar uma função 3D a uma TV. Para sistemas 3D ativos, o custo de tal melhoria não excede o custo dos óculos ativos. Isso significa que quase todas as TVs produzidas hoje têm 3D integrado. No entanto, isso não nega o uso do rótulo "3D" para aumentar as vendas.
Como Hollywood continua a fazer filmes em 3D, esse formato sem dúvida tem um lugar em casa. Há uma demanda por novos sucessos filmados e gravados em 3D, embora não seja tão grande quanto Hollywood gostaria.
Talvez um dia o 3D seja substituído por algo muito melhor - por exemplo, cinema holográfico. No entanto, aparentemente, esse dia não chegará em breve.

Hoje em dia, todos já ouviram falar de filmes 3D e, claro, todos sabem que esses filmes devem ser assistidos com óculos 3D especiais. Nos últimos anos, a tecnologia de imagem 3D mudou drasticamente. A qualidade das imagens e o nível de realismo aumentaram significativamente. Muitos já conseguiram experimentar todas as delícias dos filmes tridimensionais modernos. No entanto, poucas pessoas pensam sobre como os óculos 3D funcionam. No entanto, este ponto importante ao selecionar uma TV 3D e óculos 3D.

1. Tecnologia de imagem 3D

Para entender como os óculos funcionam, vale a pena considerar a tecnologia de imagens tridimensionais. Atualmente, existem duas tecnologias de imagem 3D:

Tecnologia ativa (o chamado obturador);
Tecnologia passiva (mais conhecida como tecnologia de polarização).

Ambas as tecnologias permitem que o espectador experimente totalmente o efeito da presença, veja uma imagem tridimensional e desfrute do realismo da imagem. Além disso, ambas as tecnologias são baseadas na mesma propriedade - fazer com que cada olho veja uma perspectiva diferente da imagem.

Por exemplo, no mundo real, todos os objetos têm três dimensões - altura, largura e profundidade. Devido ao fato de os olhos de uma pessoa estarem distantes um do outro, cada um deles vê uma perspectiva ligeiramente diferente do assunto. Isso pode ser visto se você fechar alternadamente um olho e depois o outro, olhando para um objeto. Assim, você verá o objeto de diferentes perspectivas. A imagem recebida por cada olho entra no cérebro, que processa ambas as imagens e as transforma em uma imagem volumétrica. Isso permite estimar aproximadamente sua altura, largura e profundidade.

Todas as tecnologias existentes de imagens tridimensionais são construídas com base nisso. A diferença entre a tecnologia ativa e passiva está no método de separação da imagem.

1.1. O princípio de funcionamento dos óculos 3D com lentes polarizadas

Os óculos 3D polarizados funcionam com tecnologia passiva. Sua essência reside no fato de que a imagem exibida na tela da TV é dividida em duas imagens. Mas como garantir que cada olho veja o que precisa? Pelo próprio nome da tecnologia (polarização) fica claro que isso é feito usando polarização. Ou seja, a imagem na tela da TV consiste em linhas, cada uma com uma determinada faixa de radiação.

Por exemplo, linhas pares constituem uma parte da imagem e linhas ímpares constituem outra. Devido ao fato de que as linhas pares e ímpares têm espectros de emissão diferentes, a imagem é dividida em duas fotos. Os óculos 3D possuem duas lentes que também possuem polarizações diferentes.

Em outras palavras, por exemplo, a lente certa bloqueia completamente a imagem das linhas pares, mas ao mesmo tempo permite que você veja livremente a imagem das linhas ímpares. A lente esquerda, ao contrário, bloqueia completamente a imagem das linhas ímpares e passa livremente a imagem das linhas pares. Assim, cada olho vê uma perspectiva diferente de uma imagem, que, como resultado do trabalho do cérebro, se transforma em uma imagem tridimensional.

Ressalta-se que para assistir a filmes em 3D com o uso de óculos polarizados, não basta ter óculos e um aparelho de TV 3D. Para isso, o próprio vídeo também deve ser tridimensional. Ou seja, a própria TV não é capaz de dividir a imagem. O vídeo deve ser inicialmente otimizado ou filmado com uma câmera especial com duas lentes.

1.2. Como funcionam os óculos 3D

A peculiaridade da tecnologia ativa de imagem tridimensional é que a imagem na tela não se divide em duas fotos. Todo mundo faz óculos equipados com persianas especiais nas lentes. Ou seja, a TV é equipada com um transmissor infravermelho especial, o mesmo receptor está nos óculos. Em determinados momentos, a TV envia sinais aos óculos, que, por sua vez, fecham alternadamente as venezianas da lente esquerda e depois da lente direita.

Tudo acontece tão rapidamente que o cérebro simplesmente não tem tempo para entender o que está acontecendo. No entanto, cada olho vê imagem diferente... Em seguida, o cérebro processa ambas as imagens e cria a ilusão de tridimensionalidade.

É importante notar que para obter uma imagem volumétrica completa, o vídeo deve ter um mínimo de 48 frames por segundo. Isso é necessário porque cada olho deve ver pelo menos 24 quadros por segundo para que o vídeo seja suave e agradável à vista. Segue-se que o obturador em cada lente fecha e abre pelo menos 24 vezes por segundo. Além disso, que mais quantidade quadros, mais suave e agradável será o vídeo e mais realista será o efeito 3D.

2. 3D ativo e 3D passivo: Vídeo

Esses filmes e vídeos também são filmados com câmeras especiais que são capazes de gravar em uma frequência de mais de 50 quadros por segundo. A vantagem dessa tecnologia é o fato de que tais filmes podem ser assistidos sem óculos, como um filme normal, só que mais suave.

Outra vantagem dessa tecnologia é que o espectador vê tudo em 1080. Isso é conseguido devido ao fato de que a imagem não está dividida em linhas. Isso permite que você desfrute de filmes 3D em resolução FullHD, o que, por sua vez, aprimora significativamente o efeito 3D e também torna a visualização muito mais agradável.

Agora você sabe como os óculos 3D funcionam. Isso permitirá que você faça o máximo escolha certa na hora de comprar, bem como entender o princípio de seu funcionamento e quais filmes podem ser assistidos com efeito full 3D. Muitas pessoas, sem conhecer o princípio da tecnologia, costumam se perguntar por que os óculos 3D não funcionam?

É simples, os óculos devem corresponder à tecnologia suportada pela TV. Além disso, é necessário assistir apenas a filmes relevantes que são otimizados para o padrão 3DTV. Somente se você seguir essas regras, poderá desfrutar ao máximo de uma imagem tridimensional real.

Com certeza, todo mundo já ouviu falar da existência da impressão 3D, e fatos sobre as novas possibilidades dessa tecnologia estão constantemente escapando ao noticiário. Não muito tempo atrás, a impressão tridimensional era usada apenas em condições de produção e por alguns entusiastas, hoje você pode facilmente comprar uma impressora 3D para usar no dia a dia. Com a ajuda de tais dispositivos imprimir todos os tipos de coisas: desde bugigangas decorativas para a casa a próteses, armas e até edifícios. As perspectivas da impressão 3D são tão fantásticas que poucas pessoas hoje podem imaginá-las totalmente. Até então vendo o futuro vir, estudamos os princípios de operação de uma impressora 3D, suas capacidades e vantagens, e também descobrimos qual impressora 3D escolher para usar no dia a dia.

Apesar de a tecnologia de impressão tridimensional estar na boca de todos apenas nos últimos anos, vale a pena procurá-la no século passado. O pioneiro neste campo foi Charles Hull, que em 1984 desenvolveu a tecnologia da impressão tridimensional e, um pouco mais tarde, patenteou a técnica da estereolitografia, hoje amplamente utilizada. Ao mesmo tempo, a empresa desenvolveu e criou a primeira impressora tridimensional industrial, que na verdade marcou o início de uma nova era.

A década de 90 foi a época do surgimento de novos desenvolvimentos no campo da impressão tridimensional, graças aos quais as impressoras 3D encontraram aplicação em condições industriais e passaram a ser utilizadas para prototipagem. O pico do desenvolvimento da tecnologia cai no século XXI, e nós mesmos estamos nos tornando testemunhas oculares de como a impressão tridimensional conquista novos patamares aos trancos e barrancos. Hoje, a impressão pode ser realizada materiais diferentes e não só plásticos e metal, mas também tecido, papel, cerâmica, comida e até células vivas.

Em 2005, tornou-se possível imprimir em cores, e em 2006 foi criada uma impressora que pode imprimir cerca de metade de todos os seus próprios componentes. Em 2014, surgiram as primeiras impressoras com uma área de impressão quase ilimitada. Com a ajuda deste dispositivo, eles já tentaram criar uma casa completa, usando o concreto como material principal. Não demorou mais de um dia para erguer tal estrutura. Já em 2016, foi apresentado primeiro edifício construído usando impressão 3D Em Dubai. Em fevereiro de 2017, a Rússia também revelou uma casa totalmente impressa no canteiro de obras. Neste ano, também foi desenvolvida uma impressora de seis eixos, com a qual elementos complexos serão muito mais fáceis de imprimir sem a necessidade de estruturas de suporte. No momento, o desenvolvimento de impressoras que podem imprimir órgãos humanos, próteses, implantes, carrocerias e até alimentos.

Como funciona uma impressora 3D? Quase complicado

Em suma, uma impressora 3D é um dispositivo para criar objetos tridimensionais por impressão camada por camada. A gama de materiais usados para impressão está em constante expansão e podemos presumir com segurança que, no futuro, incluirá a maioria das substâncias que conhecemos. Tchau Os meios de impressão mais populares são termoplásticos e resinas de fotopolímero.

Princípio geral de operação 3Dimpressora pode ser representada da seguinte forma:

Os recursos de impressão dependem da tecnologia usada pela impressora, portanto, faz sentido lidar com os mais comuns no momento.

Tipos de impressoras 3D e recursos de impressão de cada

A tecnologia mais comumente usada hojeFDM-impressões tambémSLA- impressão. O que está por trás dessas abreviações incompreensíveis e que outros desenvolvimentos existem nesta área?

Método de impressão FDM

FDM-tecnologia(Fused Deposition Modeling) é uma tecnologia de deposição de filamentos. Hoje, esse método de impressão 3D é considerado o mais comum, ao mesmo tempo em que pertence a um dos métodos mais antigos. O princípio está na fusão camada a camada do filamento plástico ao longo do contorno do modelo.

Termoplásticos são usados para impressão, que são fornecidos como bobinas ou hastes. Digitado com mais frequência PLAeabdômenplásticos, incluindo náilon, poliamida, policarbonato, PET (também conhecido como tereftalato de polietileno, que é usado para criar garrafas de plástico) e algumas outras substâncias.

O princípio de funcionamento é o seguinte:

um fio de material é colocado em uma extrusora, onde é derretido sob a influência de um elemento de aquecimento e, em seguida, espremido por um bico para a superfície de trabalho;
a extrusora se move ao longo do caminho especificado pelo software e constrói o objeto camada por camada;
se for necessário imprimir um objeto complexo, então dois tipos de material podem ser usados: um para o modelo, o segundo para criar suportes (geralmente é solúvel, ou simplesmente quebra o objeto com muita facilidade). Os suportes precisam ser impressos se o objeto tiver elementos suspensos no ar que não podem ser criados sem elementos de suporte, a impressora simplesmente não terá nada para imprimir. Tudo está claramente apresentado nas figuras abaixo;
após a formação da primeira camada, a plataforma desce na espessura de uma camada e a extrusora espreme uma nova porção do material, o processo é repetido várias vezes;
no final da impressão, resta separar os elementos auxiliares.

Elementos de modelo e suporte

A tecnologia FDM permite o uso de termoplásticos de nível de produção, para que os objetos impressos recebam excelente resistência mecânica, química e térmica. A tecnologia é simples, limpa e adequado para escritório ou uso doméstico.

O mesmo princípio é usado por 3D-canetas. Na verdade, são impressoras em miniatura. Essas canetas são projetadas para desenhar desenhos tridimensionais. O usuário pode espremer instantaneamente o plástico que solidifica, dando-lhe qualquer forma e obtendo produtos engraçados. O dispositivo é mais voltado para mimos, mas a ideia é interessante, e os designers podem fazer muitos itens interessantes de decoração para casa.

Método de impressão SLA ou estereolitografia

A tecnologia SLA (estereolitografia a laser) envolve o uso de resinas de fotopolímero líquidas para impressão, que tendem a se solidificar sob a influência de um laser ou fonte de energia semelhante. O método permite que você obtenha objetos com geometria muito precisa, pois a espessura da camada pode chegar a um recorde de 15 mícrons, portanto já é muito utilizada em odontologia na fabricação de implantes e em joalheria para criar blanks com abundância de peças complexas.

Como funciona 3D-impressoras usando o método de estereolitografia a laser pode ser brevemente descrito como segue:

a plataforma de trabalho é imersa em um banho com fotopolímero líquido até a espessura de uma camada (15-150 mícrons);
o impacto do laser nas paredes do futuro objeto. O feixe de laser literalmente traça a forma do objeto no fotopolímero, que, por sua vez, é definido pelo software. A irradiação laser faz com que o material se polimerize nos pontos de contato com o feixe e se solidifique;
a plataforma é imersa um pouco mais fundo no banho com fotopolímero líquido, e a profundidade de imersão corresponde ao tamanho da camada. O laser novamente afeta áreas do material que deveriam fazer parte do objeto impresso;
o processo é repetido camada por camada até que o objeto modelado seja impresso;
a tecnologia também requer a impressão de elementos de suporte. Eles são feitos do mesmo fotopolímero;
após a finalização da impressão, o objeto é imerso em um banho em soluções especiais para retirar o excesso e limpar o modelo;
final - irradiação ultravioleta para solidificação final do fotopolímero.

A tecnologia é progressiva, mas requer a compra de consumíveis caros.

Outros tipos de impressão

Menos comuns, mas não menos interessantes e promissores, são seguindo caminhos impressao 3D:

Qual é a melhor impressora 3D para uso doméstico?

Olhando para o futuro, notamos que, embora o custo das impressoras 3D domésticas permaneça relativamente alto, no futuro temos todas as chances de observar uma redução no custo da tecnologia. Lembre-se de quando você apareceu celulares, eles também estavam disponíveis apenas para os muito ricos.

Os objetivos de usar uma impressora 3D doméstica podem ser absolutamente qualquer coisa: desde simples mimos e familiaridade com a nova tecnologia até a impressão de pequenas coisas úteis para a casa e modelos de protótipo para empresas. Em qualquer caso, ao escolher, preste atenção às seguintes características principais do dispositivo:

resolução de impressão (precisão de impressão)É a menor altura de camada possível que a impressora pode imprimir. Especifica a resolução em micrômetros (milésimo de milímetro). Quanto mais baixa for a altura da camada, menos perceptível será a transição entre elas e mais lisa será a superfície do objeto impresso. Por outro lado, quanto menor a camada, mais tempo a impressora levará para imprimir e maior será a carga em todos os seus elementos. A resolução depende da tecnologia (SLA permite que você imprima com mais precisão do que FDM), precisão do cabeçote de impressão, configurações Programas e a mídia impressa selecionada;
Amostras com diferentes espessuras de camada
velocidade de impressão depende diretamente da precisão: quanto maior a precisão, mais lenta é a taxa de crescimento do modelo.
área de impressão informa qual tamanho o objeto pode ser impresso na impressora. Em outras palavras, esta é a área de alcance possível da cabeça de impressão ao longo dos eixos horizontais X e Y, bem como ao longo do eixo vertical Z. Normalmente, a área de impressão é expressa em três números - esta é a altura, comprimento e largura de um paralelepípedo convencional (por exemplo, 20 * 30 * 30 mm). Para impressoras delta, a área imprimível é em forma de cilindro, portanto sua altura e diâmetro são indicados;
o tipo de plástico usado para impressão. Em condições domésticas, são precisamente os plásticos que são usados, e estes podem ser plásticos ABS e PLA, alguns modelos podem imprimir com os dois tipos de materiais. A capacidade de imprimir com um ou outro tipo de plástico é explicada pela presença ou ausência de aquecimento da plataforma. Se você ainda não decidiu o que imprimirá, então é melhor escolher um modelo que suporte o número máximo de materiais;
país do fabricante... Os países europeus e os EUA produzem dispositivos de alta qualidade, mas caros, são importados para pequenas quantidades, serviço de manutenção difícil. Dispositivos chineses são baratos, a qualidade geralmente é ruim, mas para se dar ao luxo, essas impressoras servem. Existem também impressoras de fabricação russa: com boa qualidade, agradam com a possibilidade de serviço.

Opções interessantes para impressoras 3D domésticas

MakerBot Replicator 2

Uma impressora americana de alta qualidade, imprime usando a tecnologia FDM, a espessura mínima da camada é de 100 mícrons (0,1 mm). Área de impressão - 285 * 153 * 155 mm, plásticos PLA e ABS são usados para impressão. A velocidade máxima de impressão é de 40 mm por segundo ou 24 cm 3 / hora. O corpo é feito de aço, há uma tela LCD, o peso é de 11,5 kg. Embora o modelo tenha sido lançado em 2013, ele ainda é usado ativamente para impressão doméstica. O custo é de $ 3100.

PrintBox3D One

A impressora é de produção nacional, imprime usando tecnologia FDM, a espessura mínima da camada é de 50 mícrons, as dimensões da plataforma de trabalho são 185 * 160 * 150 mm. O aparelho imprime plásticos ABS e PLA, é equipado com plataforma aquecida. Aproximadamente US $ 1.700, projetado para uso educacional e de design.

Wanhao Duplicator i3 v2

Uma opção econômica para quem deseja dominar a tecnologia e se dar ao luxo. Custa cerca de US $ 500, impressões tipos diferentes plástico com uma precisão de 100 mícrons, área de impressão 200 * 200 * 180 mm. A qualidade de construção é excelente.

PICASO 3D Designer

Ela imprime usando a tecnologia FDM, como todas as impressoras 3D domésticas de hoje, usa plásticos ABS e PLA para impressão, incl. nylon. A precisão de impressão é de 50 mícrons, a plataforma de trabalho é de 200 * 200 * 210 mm, a velocidade máxima é de 30 cm 3 / hora. O aparelho é equipado com plataforma aquecida e custa US $ 1.700.

Impressora Hercules 3D

Não é um dispositivo ruim de Empresa russa IMPRINTA, imprime com diversos tipos de plástico, precisão de impressão - 50 microns. Plataforma aquecida, temperatura máxima - 120 0 С. Velocidade de impressão - 40 cm 3 / hora. Preço $ 1150.

Como um resumo dos principais prós e contras da impressão 3D

A impressão 3D é uma direção promissora com grande potencial. Para pontuar o "i" no estudo da questão da impressão tridimensional, damos suas principais vantagens:

Contras existentes:

A impressão 3D é o futuro da medicina e da indústria, bem como uma oportunidade criação rápida protótipos e modelos, o que é inestimável para a engenharia. Quem sabe, talvez em 5 a 10 anos seremos tão fáceis de baixar modelos de copos ou sapatos e imprimi-los em nossa própria impressora doméstica quanto hoje baixamos e assistimos filmes.

Os usuários que estão apenas começando a se familiarizar com um computador muitas vezes se perguntam o que é um sistema 3D e como ele é implementado.

Esta é uma abreviatura comum que agora pode ser encontrada em quase qualquer lugar - desde descrições de gadgets e jogos a procedimentos oferecidos em salões de beleza.

Este artigo explica o que significa tal designação.

Definição

Como 3D significa, o que significa esta abreviatura? O D, neste contexto, é a primeira letra da palavra dimensões, que significa dimensões.

Assim, a abreviatura 3D significa três dimensões, é com essa combinação que a expressão gráfico tridimensional, assim como uma imagem volumétrica, pode ser substituída.

Inicialmente, essa abreviatura passou a ser usada especificamente para gráficos.

Esta forma de representar, à medida que se desenvolve tecnologia de computador, substituiu a construção bidimensional usual da imagem.

Especialmente muitas vezes a expressão "gráficos volumétricos" é aplicada a jogos de computador, que criam para o usuário, em maior ou menor grau, o efeito da presença, permitem que você caminhe de forma realista em torno dos objetos, inspecionando-os de diferentes ângulos.

Também dada expressãoé bastante difundido quando se trata de filmes e televisões. Alguns filmes em alguns cinemas podem ser exibidos no sistema, alguns filmes em alguns cinemas podem ser exibidos em 3D, com efeito envolvente, e alguns televisores estão equipados com esta função. Há uma tecnologia ligeiramente diferente aqui da computação gráfica - ambas as tecnologias serão discutidas em detalhes abaixo.

Outras áreas de aplicação

Esta definição é usada não apenas em gráficos, também se aplica a sons, certos produtos, etc. Por exemplo:

Na verdade, essa designação pode ser aplicada a quase tudo que é tradicionalmente plano - bidimensional, mas com o advento de novas tecnologias, pode ser realizado como tridimensional.

Em qualquer frase, esta abreviatura significa "volumoso".

Filmes

Anteriormente, você pode ver os chamados filmes estéreo e, mesmo assim, não em todos. Além disso, isso não foi possível com todos os filmes.

Agora essa tecnologia se difundiu tanto que é implementada até em TVs domésticas, e agora o espectador tem a oportunidade de assistir a filmes com imagem tridimensional em casa.

Existem duas tecnologias com as quais você pode obter o efeito de presença. Eles têm diferentes características técnicas, mas dá um resultado mais ou menos semelhante, ou seja, uma imagem volumétrica de alta qualidade. Essas são tecnologias de imagem ativa e passiva, cada uma com suas próprias vantagens e desvantagens.

3D ativo

Esta tecnologia de "presença" pode ser concretizada em, é bastante complexa e funcionará apenas com o uso de óculos especiais de veneziana.

É realizado alterando dinamicamente diferentes imagens.

Quando os óculos são colocados no visualizador, em um momento ele pode ver a imagem com apenas um olho, depois apenas com o segundo (são usados dimmers especiais nos óculos).

Mas devido ao fato de que as imagens e os dimmers mudam muito rapidamente, o visualizador não percebe esse piscar.

A implementação disso é bastante complicada - você não precisa apenas de óculos, mas também de uma TV que suporte esse sistema de imagem.

Ao mesmo tempo, é importante que os óculos estejam sincronizados com precisão com a TV (na maioria das vezes - via bluetooth), e se isso não acontecer, a qualidade da imagem será muito baixa.

Uma característica interessante da tecnologia é que o piscar e o escurecimento das lentes levam a um escurecimento subjetivo geral da imagem nos óculos, porque as imagens nesses filmes são um pouco mais brilhantes.

É possível, mas não muito agradável de assistir sem óculos.

3D passivo

Trata-se de uma tecnologia diferenciada que permite a utilização de outras muito simples, conhecidas de todos e com lentes azuis e vermelhas.

Este é o método utilizado para implementar uma imagem tridimensional na maioria dos cinemas, uma vez que esses óculos são baratos, seu custo em caso de perda ou dano pode ser incluído no preço do ingresso.

Obviamente, para obter esse efeito em casa, você também precisa de uma TV que funcione de acordo com esse esquema.

Importante! Normalmente, você não precisa comprar óculos separadamente. As televisões com a tecnologia apropriada estão equipadas com vários desses óculos ao mesmo tempo devido ao seu baixo custo.

Aqui, o fardo principal não recai sobre os óculos, mas sobre a TV. Sua tela, que divide a imagem linha por linha em duas partes - azul e vermelha.

Tirando os óculos, você pode perceber que a imagem se divide um pouco, mais forte no centro, menos perceptível nas bordas verticais da tela - esse é o resultado do filtro em questão.

Com esse sistema, cada olho vê apenas a imagem que se destina a ele - apenas linhas pares ou apenas linhas ímpares.

Neste caso, as linhas destinadas ao outro olho são bloqueadas pelo filtro das lentes coloridas dos óculos. Assim, uma imagem volumétrica é construída.

Características comparativas de tecnologias

Atualmente, os fabricantes de equipamentos não têm uma opinião inequívoca sobre qual das duas tecnologias é a mais ideal e melhor atende às necessidades do consumidor, portanto, os dispositivos de ambos os tipos são igualmente implementados ativamente.

Embora a demanda por uma imagem volumétrica passiva seja maior devido ao custo mais barato do equipamento com qualidade de imagem não muito reduzida.

A tabela abaixo resume as vantagens e desvantagens de ambas as tecnologias para comparação.

Tabela 1. Características comparativas tecnologias 3D ativas e passivas

Ativo	Passiva
Os óculos são bastante caros, assim como uma TV com essa tecnologia.	Em geral, a tecnologia é mais barata do que a imagem volumétrica ativa
Nem sempre é conveniente assistir TV de óculos
Pode não ser adequado para algumas pessoas com enxaqueca
Você precisa monitorar a carga dos óculos, pois eles têm sua própria fonte de alimentação	Na maioria das vezes há muitos vidros no kit, são baratos, realizam apenas uma função mecânica do filtro
Alta qualidade de imagem	Qualidade de imagem ligeiramente inferior
Segurança ocular completa de acordo com especialistas, ou a carga é baixa o suficiente
Piscar e mudar a imagem consomem, embora seja mínimo, tempo - em cenas dinâmicas, isso pode ser bastante perceptível	A alta qualidade de imagem é fornecida apenas por TVs muito caras.
Mesmo que os fabricantes tentem otimizar o brilho, os filmes ainda serão ligeiramente mais escuros do que o original.	Você não pode assistir a um filme de perto - a distância mínima da tela até o visualizador para criar uma imagem de alta qualidade é de 3 m.

Independentemente da tecnologia, a qualidade da cor é importante- se estiver baixo, você não poderá avaliar a qualidade do vídeo volumétrico.

A frequência também é de grande importância, especialmente na construção de imagem ativa.

Todos esses fatores afetam significativamente o preço dos equipamentos, muitas vezes tanto que a linha de preço entre os dispositivos com tecnologia passiva e ativa é quase completamente apagada.

Adendo. Deve-se levar em consideração que o filme também deve ser processado para ser reproduzido em formato tridimensional. Embora a quantidade desse conteúdo esteja aumentando gradualmente, ainda há pouco no momento. Especialmente um de alta qualidade.

Gráficos

Os gráficos 3D nos jogos têm um significado ligeiramente diferente. Isso se refere à possibilidade de movimento em um local mais ou menos realista.

Uma diferença significativa é, por exemplo, a capacidade de inspecionar edifícios, estruturas e objetos de diferentes lados gradualmente, enquanto em jogos com gráficos bidimensionais, ao virar, por exemplo, atrás de um edifício, uma imagem muda abruptamente para outra.

Não se trata do efeito de presença.- é só sobre linda foto isso cria a sensação de um jogo realista. Uma vez que esta é apenas uma imagem, não são necessários óculos aqui, uma vez que são implementados tecnicamente de forma diferente. A imagem é construída com base na volumetria modelos de computador todos os objetos que estão no jogo, bem como locais.

Ao mesmo tempo, quando o jogador "se move" pelo local, as imagens se substituem dinamicamente, criando um efeito correspondente.

Uma alta taxa de atualização da tela é importante aqui - se for baixa, a imagem irá congelar, a imagem irá "pular", etc.

Comparados aos jogos 2D tradicionais, os jogos 3D sobrecarregam os recursos de hardware do hardware.

Além disso, ao jogar online, é muito importante alta velocidade Conexão com a Internet e conexão de alta qualidade.