Стереоизображение

«Качающаяся» стереоскопия. Технология GIF-анимации позволяет создать ощущение объёма даже при монокулярном зрении. Похожий механизм восприятия объёма реализует и природа — например, куры, качая головой, обеспечивают высококачественное восприятие (хотя поля зрения их глаз перекрываются очень мало)

Стереоизображе́ние — картина или видеоряд, использующий два отдельных изображения, позволяющих достичь стереоэффекта.

Чтобы создать стереоизображение в программе трёхмерного моделирования, надо сделать двойной рендеринг сцены — с двух камер, соответствующих глазам наблюдателя.

Методы демонстрации объёмного изображения

«Истинная» стереоскопия

Для создания и просмотра стереоизображения используются различные устройства и методы:

• Метод параллельного взгляда позволяет посмотреть полноцветную стереокартинку без наличия какого-либо оборудования, стереоэффект достигается за счет сведения глаз дальше плоскости изображения. Способ пригоден только для просмотра относительно небольших изображений размером 60—70 мм каждое, что обусловлено межзрачковым расстоянием человека. «Вольностей» с масштабированием изображения способ тоже не допускает.
• Метод перекрёстного взгляда (cross-eye) аналогичен предыдущему, но глаза сводятся перед изображением («на переносице»). Предыдущий способ, при котором глаза смотрят как бы дальше изображения, предпочтительнее, поскольку вызывает меньшее напряжение глаз. С одной стороны, кросс-пара может быть произвольного размера и произвольно отмасштабирована при просмотре, с другой стороны — мнимое изображение возникает между экраном и наблюдателем, что ограничивает размеры изображённого объекта либо превращает его в «кукольную копию».
• Метод зеркального разделения изображений (mirror split) позволяет обойтись без напряжения взгляда, применяя зеркало для разделения полей обзора. Стереокартинка для данного метода также, 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.^[1] 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 в том, что используя лишь подручные материалы, можно получить полноцветное стереоизображение. 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.
• Анаглиф-очки — разноцветные очки, вместо линз у которых вставлены светофильтры цветов CMY. Дешёвый, но достаточно эффективный метод, физически он не обеспечивает правильную передачу цветного стереоизображения, однако нервная система довольно хорошо интерпретирует его. Время адаптации около 30 секунд, после длительного использования на пропорциональный период нарушается цветовосприятие.
• Затворные стереоочки. На экран проецируется то картинка для левого глаза, то для правого. Соответственно, очки открывают обзор то левому глазу, то правому. Применяются в 3D-кино формата XpanD. Изредка используются в компьютерных играх, так как позволяют задействовать обычный ЭЛТ-монитор (но с мощной видеоплатой — нагрузка на неё повышается вдвое). ЖК-монитор годится не каждый — истинная частота обновления у большинства из них не превышает 30..75 Гц (имеется в виду фактическое время перестроения ЖК-цепочек, а не частота развёртки). Примером такой технологии является nVIDIA 3D Vision. Для использования 3D Vision 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. В апреле 2010 года в России началось конвейерное производство 3D-телевизоров Samsung в Калужской области. Зритель надевает ЖК-очки, которые поочерёдно (с частотой 60 Гц) затемняют левый и правый глаза человека, телевизор при этом показывает 120 изображений в секунду.
• Поляризованные стереоочки. Сами очки несколько дороже анаглифных и требуют прецизионного спецоборудования, вдобавок киноэкран должен быть алюминированным, 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 (дешевле, но при наклонах головы стереоэффект теряется). Применяется в 3D-кино формата IMAX 3D.
  • Основанные на круговой поляризации (дороже). Применяется в 3D-кино формата RealD Cinema.
• Стереоочки с многополосными фильтрами — 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 — оптический прибор с двумя окулярами; обычно используется для просмотра стереослайдов, но не составляет сложности вложить туда КПК или коммуникатор c продолговатым экраном высокого разрешения (например, Nokia E90).
• Стереодисплей — оптический инструмент, с помощью которого два плоскостных изображения комбинируются таким образом, что наблюдатель получает впечатление рельефного предмета.
• Виртуальный шлем (VR HMD) — 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 1000 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 трехмерным.

Для просмотра трехмерных данных на компьютере в стереорежиме необходимо воспользоваться стереодрайверами. Самым большим перечнем поддерживаемых 3D-программ, игр и стереооборудования обладают стереодрайвера от NVidia.

В настоящее время альтернативой стереофотографии стала 3D-фотография, позволяющая получить по-настоящему объемное изображение предмета.

Автостереограмма

• 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.

• «Голограмма» — неправильное бытовое название изображения, покрытого сверху решёткой из микропризм, благодаря которым происходит чисто механическое 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.

«Псевдостереоскопия»

Фотография ок. 1900 гг. Продавец буддийских сувениров. Автор Тамотсу Енами.

Восприятие объёма может быть получено не только с помощью одновременного рассматривания объекта или изображения двумя глазами одновременно, но и путём достаточно быстрой смены изображений в одном канале изображения (при монокулярном зрении). Так, технология GIF-анимации позволяет создавать псевдостереоскопические объёмные изображения (см. фото в начале статьи).

Аналогичный метод предложен и для «псевдостереотелевидения» — путём создания анаглифического изображения для движущихся, динамических объектов. Вместо одновременного рассматривания изображения, видеосигнал расщепляется по двум цветовым каналам (обычно — красный и голубой, с применением соответствующих очков). Динамическое плоское цветное монокулярное изображение обрабатывается таким образом, что на один глаз (например, красный канал) подаётся неизменный видеосигнал, а на второй (голубой канал) — подают сигнал с небольшой временной задержкой, от изменившейся динамической сцены. За счёт движения объектов в сцене, человеческий мозг получает «объёмное изображение» (но только если объекты переднего плана либо смещаются, либо поворачиваются). Недостатком данного метода является ограниченность типа сцен, в которых может возникнуть стереоэффект, а также заметная потеря качества цветной картинки (каждый глаз получает почти монохроматическое цветное изображение).

• Ещё один метод получения псевдостереоизображения — использование нервных задержек зрительного аппарата. Тёмное изображение воспринимается глазом несколько медленнее, чем светлое. Если прищурить один глаз (или смотреть через тёмное стекло) — «запаздывающее» предыдущее изображение видеоряда наложится на текущее изображение, воспринимаемое другим глазом. Если камера движется параллельно плоскости кадра («съёмка из окна поезда») — «затемнённый» глаз будет воспринимать видеоряд со своего ракурса, а второй — с близкой точки, что порождает неожиданно сильный стереоэффект. Практического применения не имеет из-за ограниченности возможных ракурсов, но лёгок в экспериментальном получении — достаточно мобильного телефона с камерой, электрички и прищуренного глаза.

Галерея

• 

  Цветная анаглифическая фотография (фильтр для левого глаза — красный, для правого — голубой)

• 

  Карманный стереоскоп с тестовой картинкой (используется в военной фотографии для исследования стереопар

• 

  Стереокарта для бытового стереоскопа

• 

  Виртуальный шлем для стереоэффекта

• 

  Стереоскоп с футляром

• 

  Автостереограмма, в которой трехмерное изображение закодировано смещениями точек случайного фона

• 

  Полноцветный анахром

• 

  Анахромное трехмерное изображение двигателя

• 

  Стереокарта

См. также

	Стереоизображение на Викискладе?

• Анаглиф
• Случайно-точечная стереограмма
• Стереокинематограф
• Стереопара
• Стереоскопический фотоаппарат
• Стереоэффект
• Стереодисплей
• Формирование стереопары
• Эффект Пульфриха
• 3D-очки

Примечания

1. ↑ Real full color 3D movie

Ссылки

• Лентикулярная технология, принцип работы линзового растра
• Johnson-Shaw Stereoscopic Museum
• University of Washington Libraries — Stereocard Collection
• Множество разнообразных 3d стереограмм, анаглифные стерео фото
• Сайт стереокартинок.
• Геометрия стереофотосъёмки
• NVidia 3D Stereo
• История и технология создания стереоизображений
• «Как снимать 3D» // Мир 3D/3D World. № 2. 2011
• «Как смотреть 3D: со стереоскопом и без него» // Мир 3D/3D World. № 1. 2012
• «„Этот двухцветный объемный мир“ (анаглифическая технология)» // Мир 3D/3D World. № 2. 2012
• «На волне поляризации» // Мир 3D/3D World. № 3. 2012