3D-монитор для хирургии: как работает поляризационное 3D, какие форматы сигнала нужны и что выбрать

3D-монитор для хирургии показывает стереоскопическое изображение с 3D-эндоскопа, лапароскопической камеры или камеры на хирургическом микроскопе: хирург видит глубину операционного поля и взаимное расположение инструментов и тканей. Сам монитор объёма не создаёт — нужны источник, который выдаёт 3D-сигнал, совпадающий с ним формат на входе монитора и очки для каждого, кто смотрит на экран. Специалисты Атрис Мед разбирают, как устроено поляризационное 3D, какие бывают форматы 3D-сигнала, почему важна высота установки и какие медицинские 3D-мониторы есть в каталоге.

Как работает поляризационный 3D-монитор

Для объёмной картинки каждому глазу нужно своё изображение: камера снимает сцену двумя объективами, разнесёнными как глаза человека, и передаёт два ракурса — левый и правый. Задача монитора — показать оба ракурса одновременно так, чтобы каждый глаз увидел только свой.

Хирургические 3D-мониторы Sony серии MT решают это микрополяризационным фильтром: поверх ЖК-панели нанесена структура, которая поляризует соседние строки изображения по-разному. В одни строки монитор выводит левый ракурс, в другие — правый. Линзы очков пропускают только свою поляризацию, и мозг складывает две картинки в одну объёмную. Это один из видов 3D-дисплея; тот же принцип разделения изображений поляризацией используют кинотеатры с пассивными очками.

Для операционной у такой схемы три практических следствия:

• Очки пассивные. Им не нужны батареи, зарядка и синхронизация с монитором — это просто оправа с поляризационными фильтрами. В описании Sony LMD-3251MT это прямо отмечено: лёгкие очки без питания.
• Изображение без мерцания. Оба ракурса находятся на экране постоянно, монитор не переключает кадры для левого и правого глаза.
• Смотреть могут несколько человек. Хирург, ассистент и операционная сестра надевают одинаковые очки, которые не нужно сопрягать с экраном; надёжность просмотра несколькими наблюдателями Sony отдельно отмечает в описании LMD-2451MT.

Чем пассивное 3D отличается от активных затворных очков

Альтернативная технология — активные очки: экран по очереди показывает кадры для левого и правого глаза, а жидкокристаллические затворы в очках синхронно закрывают то один, то другой глаз. Такие очки тяжелее, им нужно питание и связь с экраном. В бытовых телевизорах и проекторах эта схема встречается, а в хирургических мониторах нашего каталога используется пассивная поляризация.

Угол обзора: в 3D он уже, чем в 2D

Поляризационное 3D чувствительно к тому, под каким углом по вертикали смотрят на экран. Если смотреть сильно сверху или снизу, часть изображения, предназначенного одному глазу, попадает в другой — появляются двоящиеся контуры. В спецификациях это называют перекрёстными помехами (crosstalk).

Наглядно разница видна в характеристиках Sony LMD-XH550MT: углы обзора панели — 89° во все стороны, а вертикальный угол обзора в режиме 3D — 37° на расстоянии более 1000 мм при перекрёстных помехах менее 7 %. Отсюда правило монтажа: 3D-монитор ставят или подвешивают так, чтобы центр экрана был примерно на уровне глаз бригады, а не высоко на потолочной консоли, и не смотрят на него вплотную. Наклон кронштейна и место каждого участника стоит продумать до заказа.

Форматы 3D-сигнала: что должна выдавать камера

3D-камера или видеопроцессор передаёт два ракурса одним из нескольких способов, и монитор должен понимать именно этот способ. Основные форматы:

• Side-by-side — левый и правый ракурсы стоят рядом в одном кадре, каждый сжат по горизонтали; монитор растягивает их обратно.
• Top & bottom — ракурсы расположены один над другим в одном кадре.
• Line-by-line (line interleave) — строки левого и правого ракурса чередуются; этот формат ближе всего к устройству поляризационной панели.
• Dual stream — левый и правый ракурсы идут двумя отдельными потоками, например по двум SDI-кабелям.
• 3D on 3G — два HD-потока в одном 3G-SDI-сигнале (в описании адаптера Sony BKM-250TGM это обозначено как 3G-SDI level-B).
• Field sequential — ракурсы передаются поочерёдно по полям чересстрочного сигнала.

Что принимают мониторы из каталога, по их карточкам:

• Sony LMD-XH550MT — side-by-side, line-by-line, top & bottom и dual stream: HD 3D по SDI, 4K 3D — по двум входам 12G-SDI.
• Sony LMD-2451MT — 3D on 3G, dual stream, field sequential, side-by-side по HD-SDI и line interleave по DVI-D.
• Sony LMD-3251MT — для 3D-сигнала по SDI нужен адаптер Sony BKM-250TGM (2 входа и 2 выхода 3G/HD/SD-SDI); штатно у монитора аналоговые входы и DVI-D.
• Sony LMD-X310MT — режимы 2D/3D, входы 12G/3G-SDI, HDMI, DisplayPort и DVI-D; перечень 3D-форматов сверяем по документации Sony под конкретную камеру.

Порядок проверки простой: узнайте у производителя 3D-камеры или эндоскопической системы формат и интерфейс 3D-выхода и найдите их в списке монитора. Отдельно сверьте версию SDI — подробно о версиях SD, HD, 3G и 12G-SDI мы писали в статье «Медицинский монитор с SDI-входом».

Sony LMD-XH550MT: 55-дюймовый 4K 3D-монитор с HDR

Sony LMD-XH550MT — новое поколение 55-дюймового 4K 3D-монитора Sony. Производитель рассчитывает её на эндоскопию, микрохирургию с выводом изображения на экран, роботизированную хирургию и обучение по записям операций. Основное по карточке:

• 55″, 3840×2160, IPS-панель со светодиодной подсветкой и локальным затемнением.
• Яркость 550 кд/м² (типовая) и 1500 кд/м² (пиковая), контрастность 1 000 000:1, 10-битная передача полутонов.
• HDR в формате HLG (Hybrid Log-Gamma), если его выдаёт система визуализации; цветовой охват соответствует ITU-R BT.2020; среди кривых гаммы есть DICOM и HLG.
• Входы: два 12G/3G/HD-SDI, один 3G/HD/SD-SDI, HDMI (HDCP 2.3), DisplayPort, DVI-D.
• Выход CLONE 12G/3G-SDI передаёт то, что на экране, включая обработку A.I.M.E. и «картинку в картинке», в 4K или HD — например, на видеорекордер.
• Режим 3D/2D переключается кнопкой на передней панели; частые функции можно вынести на ножной переключатель FS-24 (опция).
• Защита IP45 спереди и IP32 с остальных сторон, гладкий корпус для обработки; масса около 27 кг, потребление до 290 Вт, крепление VESA 200×200 или 400×200 мм.
• В комплекте — 3D-защитный экран CFV-E30SK.

Разъёмы Sony LMD-XH550MT направлены вниз: SDI-входы и выходы, выход CLONE, HDMI, DisplayPort и DVI-D.

Чем LMD-XH550MT отличается от LMD-X550MT

Предыдущая 55-дюймовая 3D-модель, Sony LMD-X550MT, доступна со складских остатков — наличие уточняйте при запросе КП. Размер изображения у моделей одинаковый (1209,6 × 680,4 мм при шаге пикселя 0,315 мм), а отличия такие: у X550MT яркость 520 кд/м² и контрастность 1400:1, у XH550MT — 550 кд/м² типовая и 1500 кд/м² пиковая, контрастность 1 000 000:1 за счёт локального затемнения, плюс поддержка HDR HLG. Выбор между ними — вопрос бюджета и того, нужны ли HDR и запас яркости; формат 3D-выхода камеры в любом случае сверяйте с документацией выбранной модели.

Какие 3D-мониторы есть в каталоге

Все мониторы с поддержкой 3D в каталоге — Sony серии MT, и все они переключаются в 2D, поэтому работают и с обычными Full HD- и 4K-источниками:

• Sony LMD-2451MT — 24″, 1920×1200, 10-разрядная обработка сигнала, пять вариантов 3D-входа; в наличии, 519 127 ₽.
• Sony LMD-3251MT — 31,5″, 1920×1080, снят с производства, складской остаток; очки в комплекте, режимы 2D Side-by-Side, PiP, PoP и зеркальное отображение для ассистента; в наличии, 930 000 ₽.
• Sony LMD-X310MT — 31″, 4096×2160, панель OptiContrast, режим Quad View (до четырёх изображений Full HD); в наличии, 2 034 450 ₽.
• Sony LMD-X550MT — 55″, 3840×2160, 520 кд/м², 1400:1; под заказ со складских остатков, цена по запросу.
• Sony LMD-XH550MT — 55″, 3840×2160, HDR HLG; под заказ, 3 991 967 ₽.

Цены ориентировочные, точная стоимость — в КП. Для 3D-съёмки с микроскопа в каталоге есть камера Sony MCC-3000MT: две компактные головки с креплением C-mount и один блок управления, 3D и 2D в Full HD 1080i. Другие большие экраны — в подборках мониторы 42–58 дюймов и 4K-мониторы.

Что нужно кроме монитора: чек-лист

1. Модель 3D-камеры или эндоскопической системы, формат и интерфейс её 3D-выхода.
2. Монитор, который принимает этот формат; для LMD-2451MT и LMD-3251MT при подключении по SDI — адаптер BKM-250TGM.
3. Очки или защитные 3D-щитки на каждого участника бригады плюс запас. Комплект Sony CFV-E30SK — оправа CFV-B100 и три сменных щитка, которые заодно защищают глаза от брызг; по карточке он совместим с LMD-2451MT и LMD-3251MT и входит в комплект LMD-XH550MT.
4. Место установки с учётом вертикального угла обзора в 3D: экран на уровне глаз, кронштейн с наклоном.
5. Запись: куда пойдёт сигнал для архива — со сквозного SDI-выхода или выхода CLONE. Как выбрать рекордер, разобрано в статье «Медицинский видеорекордер».
6. Документы: мы поставляем мониторы с документами, необходимыми для ввода в эксплуатацию.

Частые ошибки

• Покупают 3D-монитор под стойку без 3D-камеры — объёма не будет, монитор будет работать как обычный 2D.
• Не сверяют формат: камера выдаёт dual stream по двум кабелям, а у монитора нет второго входа нужного типа или он ждёт side-by-side.
• Берут один комплект очков на всю операционную.
• Вешают 3D-монитор высоко на потолочную консоль, как 2D-экран, и бригада смотрит под большим углом снизу — изображение двоится.

Как 3D-экран встраивается в общую схему стойки с основным и вспомогательными мониторами, мы разбирали в статье «Монитор для операционной и эндоскопической стойки», а маршрутизацию видео по нескольким экранам — в решении «Интегрированная операционная».

Частые вопросы

Можно ли использовать 3D-монитор в обычных 2D-операциях?

Да. Все мониторы с поддержкой 3D в каталоге работают и в режиме 2D. У LMD-XH550MT режим переключается кнопкой на передней панели, LMD-3251MT в 2D показывает Full HD и умеет выводить два источника рядом или «картинку в картинке».

Нужно ли очкам питание или зарядка?

Нет. Мониторы Sony серии MT работают с пассивными поляризационными очками: у них нет электроники, батарей и связи с экраном.

Подойдут ли очки от другого 3D-монитора?

Поляризация очков должна соответствовать фильтру панели, поэтому берите комплект, который производитель указывает для своей модели. Для LMD-2451MT, LMD-3251MT и LMD-XH550MT это CFV-E30SK; для других моделей уточним по документации Sony.

Что делать сотруднику, который носит очки для коррекции зрения?

Для LMD-3251MT предусмотрена накладка-клипса BKM-31G, которая крепится на обычные очки; в ранних партиях монитора накладка шла в комплекте. Подходящий вариант для вашей модели подберём при запросе КП.

Что нового в LMD-XH550MT по сравнению с LMD-X550MT?

Выше яркость (550 кд/м² типовая и 1500 кд/м² пиковая против 520 кд/м²), контрастность 1 000 000:1 вместо 1400:1 за счёт локального затемнения и поддержка HDR HLG. Диагональ и разрешение те же — 55″ и 3840×2160.

Соберём 3D-цепочку под вашу камеру

Напишите, какая 3D-камера или эндоскопическая система стоит у вас или планируется к закупке, какой у неё выход и где будет висеть экран. Специалисты Атрис Мед сверят форматы 3D-сигнала, посчитают нужное число комплектов очков и адаптеров и подготовят КП в течение рабочего дня. Отправить запрос или позвонить: +7 495 662-67-65. Для государственных заказчиков — помощь с обоснованием НМЦК по 44-ФЗ.