Стереоизображения

У человека по умолчанию 2 глаза и между ними есть расстояние. Из-за этого каждый глаз видит свою картинку. Например, если перед нами стоит предмет, то левый глаз видит его спереди, но чуть слева, а правый немного справа. Мозг перерабатывает эти небольшие отличия и высчитывает расстояния до разных точек предмета. Благодаря этому мы видим предмет объёмным. Но стоит один глаз закрыть, то всё снова станет плоским.

Точно так же, если оба глаза видят одно и то же, то изображение получается плоским. И чтобы изображение на чём-то плоском (бумаге, стене, экране) стало объёмным, нужно каждому глазу показать свою картинку. На этом принципе основаны разные подходы к созданию стереоизображений. Собственно, чтобы создать стереоизображение, нужно всего лишь получить две разные картинки – каждую для своего глаза. Самое сложное – как эти две картинки объединить или разъединить, чтобы в глаз попала не их смесь, а каждая по отдельности.

Для создания и просмотра стереоизображения используются различные методы и устройства.

В некоторых случаях увидеть объёмное изображение – довольно сложная задача. Не у каждого человека получается скосить глаза или распараллелить взгляд. А если ещё и не знать, каким методом нужно получить изображение, то это может стать хорошей головоломкой для квеста. Например, картинка есть, а что на ней изображено – непонятно. Сначала надо найти специальные очки, только потом получится увидеть спрятанное изображение.

Ниже я приведу несколько примеров того, какие бывают стереоизображения и технологии их воспроизведения. А уж как это можно применить в составлении заданий и квестов - это уже творческая часть :) Фантазия вам поможет!

Метод параллельного взгляда позволяет посмотреть полноцветную стереокартинку безо всякого оборудования, стереоэффект достигается за счет сведения глаз дальше плоскости изображения. Используются два снимка, сделанные с разных ракурсов. Они накладываются друг на друга с небольшим смещением. Способ пригоден только для просмотра небольших изображений (шириной до 60—70 мм каждое), что обусловлено межзрачковым расстоянием человека.

Иногда для удобства внизу или вверху картинки помещается два кружочка. Если чуть расфокусировать взгляд и как бы начать смотреть сквозь картинку, то изображение начнёт двоиться и два кружочка превратятся в четыре. Так вот, надо поймать момент, когда два средних из четырёх сольются в один и останется три кружочка, причём центральный будет самым «жирным». Тогда можно будет перевести взгляд на картинку и увидеть объёмное изображение.

Добавить стереоэффекта можно, создав из нескольких таких стереопар кадры анимированного изображения, и запустив анимацию.

Параллельную стереопару можно превратить перестановкой правой и левой составляющих в перекрёстную стереопару.

Метод перекрёстного взгляда (cross-eye) аналогичен предыдущему, но глаза сводятся перед изображением. Преимущество — стереопара может быть любого размера (но при слишком большом угловом расстоянии между компонентами возникает сильное напряжение глаз); недостатки — мнимое изображение возникает между экраном и наблюдателем, что ограничивает размеры изображённого объекта либо превращает его в «кукольную копию».

Из таких пар изображений делали стерео диапозитивы.

Метод зеркального разделения изображений (mirror split) позволяет обойтись без напряжения взгляда, применяя зеркало для разделения полей обзора. Стереокартинка для этого метода, как и для предыдущего, представляет собой левый и правый кадры, только один из них зеркально перевёрнут. Зеркало ставится перпендикулярно лицу, вплотную к переносице, и перпендикулярно же картинке, в место разделения левого и правого кадра.

Обычно левый кадр зеркально отражён относительно истинного положения объекта. В этом случае нужно смотреть обоими глазами направо: правый глаз смотрит на правую картинку, левый через зеркало — на левую. Плавно подстраивая зеркало, нужно совместить изображения так, чтобы возник стереоэффект. Достоинство данного метода по сравнению со следующими в том, что полноцветное стереоизображение можно получить с использованием лишь подручных материалов. Недостаток в том, что приходится размещать лицо близко к экрану либо использовать очень длинное зеркало. Для больших изображений нужны широкие зеркала, что в сочетании может создать довольно громоздкую конструкцию. Зеркал может быть до 4.

Этот же принцип используется при получении снимков side-by-side, когда левый и правый ракурс фиксируются одной камерой в одном кадре.

Выше описывались способы, когда картинки для левого и правого глаза были совмещены в одном изображении, и теми или иными манипуляциями с направлением взгляда добивались попадания картинок каждой в нужный глаз. Можно и не напрягать глаза, а привлечь технологии. Например, использовать специальные очки.

Анаглиф-очки — разноцветные очки, вместо линз у которых вставлены светофильтры цветов CMY (C - cyan, M - magenta, Y - yellow). В простом случае - красный и синий.

На картинке синим цветом делается изображение для левого глаза, а красным - для правого. Правый синий светофильтр не пропускает синие цвета, и правый глаз видит только красную картинку. Соответственно, красный фильтр не пропускает красные цвета, и левый глаз видит только синюю картинку. Остальные цвета оба фильтра пропускают. Картинки для разных глаз получаются разные, этим создаётся 3D-эффект. Это дешёвый, но довольно эффективный метод. И хотя он не обеспечивает правильную передачу цвета, наша нервная система довольно хорошо интерпретирует картинку. Время адаптации — около 30 секунд, после длительного использования на пропорциональный период нарушается цветовосприятие.

В этих очках уже применяются более сложные технологии. На экран проецируется то картинка для левого глаза, то для правого. Очки синхронно с проектором открывают обзор то левому глазу, то правому. Такие очки применяются в 3D-кино формата XpanD, а также изредка использовались в компьютерных играх, так как позволяли задействовать компьютер с обычным ЭЛТ-монитором, но с мощной видеоплатой.

Примером современного использования такой технологии является nVIDIA 3D Vision. Для использования 3D Vision был нужен ЖК, плазменный или OLED-монитор с частотой развёртки 100 Hz или выше, видеокарта от nVIDIA с 3D Vision и специальные очки. Начиная с 2009—2010 годов в мире началось массовое производство телевизоров, работающих по этому принципу. Зритель надевает ЖК-очки, которые поочерёдно (с частотой 60 Гц) затемняют левый и правый глаза человека, телевизор при этом показывает 120 изображений в секунду.

Сами очки несколько дороже анаглифных и требуют прецизионного спецоборудования, вдобавок киноэкран должен быть металлизированным, чтобы не было деполяризации света. Однако (кроме понижения яркости и дороговизны) выраженных недостатков не имеют. Обычно применяются в стереокинотеатрах. Имея два схожих проектора, экран и некоторое количество поляризационной плёнки от неисправного ЖК-монитора, можно самостоятельно воспроизвести в большей или меньшей степени такой стереоэффект.

Основанные на линейной поляризации очки дешевле, в них при наклонах головы стереоэффект теряется. Применяются в 3D-кино формата IMAX 3D. Основанные на круговой поляризации очки дороже. Применяются в 3D-кино формата RealD Cinema. На чересстрочной круговой поляризации работают 3D-телевизоры LG Electronics. Существуют очки и с одинаковыми фильтрами на обоих глазах, они используются, чтобы наладить многопользовательскую игру или просмотр одновременно двух передач на одном телевизоре.

Обеспечивают стереоэффект за счёт того, что линзы пропускают лишь узкие полосы красного, зелёного и синего. Проекционное оборудование относительно дёшево, но сами стереоочки дороги. Применяется в 3D-кино формата Dolby 3D.

Стереоскоп - это оптический прибор с двумя окулярами, используемый для просмотра стереослайдов.

Такие стереослайды были очень популярны во времена, когда по телевизору мультики были раз в неделю, а о КПК или смартфонах даже фантасты не мечтали. По популярности со стереослайдами могли соревноваться только диафильмы.

Сейчас технология возродилась, только вставляют в такой стереоскоп не бумажные слайды с кусочками цветной позитивной плёнки, а целый смартфон, который и показывает «слайды» или даже видео.

Оптический инструмент, с помощью которого два плоскостных изображения комбинируются таким образом, что наблюдатель получает впечатление рельефного предмета безо всяких дополнительных приспособлений типа очков.

Шлем, который показывает для каждого глаза отдельные изображения. В результате чего получается стереоэффект. Метод просмотра - через лентикулярный (линзовый) растр. Для изготовления 3D-фото иногда используется лентикулярный (линзовый) растр, который состоит из множества параллельно расположенных линз. (В формате 10х15 см примерно 400 шт.) Линзовый растр приклеивается к фотографии, которая заранее генерируется под 3D. Для генерирования изображений используется различное программное обеспечение. Изображения при генерировании нарезаются на множество тонких линий так, чтобы под каждой линзой разместились все ракурсы изображения. При просмотре стереоизображения левый и правый глаз видят разные ракурсы. Такое изображение человеческий глаз воспринимает трёхмерным. Для просмотра трёхмерных данных на компьютере в стереорежиме необходимо воспользоваться стереодрайверами. Самым большим перечнем поддерживаемых 3D-программ, игр и стереооборудования обладают стереодрайвера от NVidia.

Автостереограмма воспринимается наблюдателем без каких-либо внешних сепарирующих приспособлений. Стереопара содержится в плоском изображении в виде чередующихся узких вертикальных полосок сопряженных изображений. При рассматривании автостереограмм следует смотреть «сквозь» изображение так, чтобы левый и правый глаз смотрели на предназначенные для них полоски.

Это всем известные с детства объёмные календарики. Изображение, покрытое сверху решёткой из микропризм, благодаря которым происходит оптическое разделение изображения — левый глаз видит одну половину просто потому, что смотрит слева, правый — аналогично. Большие (и, соответственно, разглядываемые со значительного расстояния) изображения таким образом получить невозможно из-за уменьшения такого параллакса. Если на таком «календарике» поместить два разных изображения, то он будет «переливаться» из одного в другое. А вот если поместить стереопару, то получится реально объёмное изображение.

Технология ChromaDepth отличается от всех других тем, что отсутствуют отдельные изображение для левого и правого глаза - четкое изображение одно и его можно спокойно рассматривать даже без очков, но и без стереоэффекта. Специальные дифракционные очки сдвигают по-разному различные цвета на изображении и этим создают параллакс. Картинку невозможно редактировать, менять глубину стереоэффекта, и применение ограничивается комиксами и рисованными иллюстрациями.

Восприятие объёма может быть получено не только с помощью бинокулярной стереопары, но и при сравнительно быстром перемещении обычной съёмочной камеры вокруг снимаемых объектов или путём быстрой смены изображений в одном канале изображения. Это явление носит название динамического стереоэффекта. Так, технология GIF-анимации позволяет создавать псевдостереоскопические объёмные изображения. На картинке вверху фотография конца XIX - начала XX в. «Продавец буддийских сувениров», автор Нобукини Энами. Две фотографии поочерёдно показываются в gif-анимации и создаётся иллюзия объёма.

При помощи анимации можно изображать не только реальные объекты, но и вымышленные. Мозг всё равно будет обманываться, принимая движущиеся картинки за реальные трёхмерные объекты, несмотря на то, что они не только плоские, но и невозможные в принципе.