Existem várias maneiras diferentes de criar TV 3D, mas todas usam um truque, conhecido como visão estereoscópica, para criar uma imagem que tem, ou parece ter, altura, largura e profundidade. Essencialmente, a TV 3D produz duas imagens em movimento separadas, uma das quais é enviada ao olho direito do espectador e a outra ao olho esquerdo. A imagem do olho direito não pode ser vista pelo olho esquerdo e vice-versa, criando uma ilusão de três dimensões.
Para assistir TV 3D, você precisa de uma TV de alta definição (HD) equipada com o que é conhecido como tecnologia 3D passiva ou ativa. A tecnologia 3D passiva depende de polarização, ou a criação de raios de luz que exibem propriedades diferentes em direções diferentes. Filtros polarizados no display da TV 3D e óculos 3D polarizados usados pelo espectador criam imagens polarizadas separadas em cada olho e o cérebro funde as imagens para criar um efeito 3D.
A tecnologia de TV 3D ativa funciona de forma ligeiramente diferente, na medida em que a tela da TV exibe imagens esquerda e direita que alternam rapidamente para frente e para trás. O espectador, por sua vez, usa óculos 3D alimentados, ou ativos, que recebem sinais infravermelhos da TV. Os óculos são sincronizados com as imagens exibidas na tela, de modo que uma imagem destinada ao olho direito não pode ser vista pelo olho esquerdo e vice-versa. As alternam muito rapidamente — tipicamente pelo menos 50 vezes por segundo — para que o cérebro as funda.
Uma possibilidade para criar TV 3D sem óculos é o uso de lentículas. Lentículas são lentes plásticas muito finas que desviam imagens para a esquerda ou direita e podem ser dispostas na frente de uma tela de TV para que uma imagem ligeiramente diferente seja enviada aos olhos direito e esquerdo do espectador. A TV 3D lenticular, como é conhecida, precisa ser vista a uma distância e ângulo de visualização precisos se a ilusão 3D deve ser mantida. Isso torna a tecnologia mais adequada para laptops e players DVD portáteis do que para TVs convencionais.
A TV 3D ainda está em sua infância, mas outra tecnologia sendo explorada pelos fabricantes é a holografia, um método de criar uma imagem 3D usando luz laser. A ideia é que uma imagem possa ser projetada no meio de uma sala como uma "nuvem", para que possa ser vista de qualquer ângulo sem óculos 3D. Em março de 2011, a TV 3D holográfica ainda estava no estágio de protótipo, mas os fabricantes esperavam que a tecnologia estivesse à venda até 2012.
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