_Fleming_D._Tinsley_house,_razed_1963,_circa_1870s_-_DPLA_-_3eea4545c6311e132e30b88adc4a8b2c.jpg/1280px-772_College_Street,_(Johnston_Street_then)_Fleming_D._Tinsley_house,_razed_1963,_circa_1870s_-_DPLA_-_3eea4545c6311e132e30b88adc4a8b2c.jpg)
Стереоскопия (также называемая стереоскопикой или стереоизображением ) — это метод создания или усиления иллюзии глубины изображения с помощью стереопсиса для бинокулярного зрения . [2] Слово стереоскопия происходит от греческого στερεός (stereos) «твердый, твердый» и σκοπέω (skopeō) «смотреть, видеть». [3] [4] Любое стереоскопическое изображение называется стереограммой . Первоначально стереограмма относилась к паре стереоизображений, которые можно было просматривать с помощью стереоскопа .
Большинство стереоскопических методов представляют зрителю пару двумерных изображений. Левое изображение представляется левому глазу, а правое изображение представляется правому глазу. При просмотре человеческий мозг воспринимает изображения как единое трехмерное изображение, давая зрителю восприятие трехмерной глубины. Однако 3D-эффекту не хватает надлежащей фокусной глубины, что приводит к конфликту вергенции-аккомодации .
Стереоскопия отличается от других типов 3D-дисплеев , которые отображают изображение в трех полных измерениях , позволяя наблюдателю получать больше информации об отображаемых трехмерных объектах с помощью движений головы и глаз .
Стереоскопия создает впечатление трехмерной глубины из пары двумерных изображений. [5] Человеческое зрение, включая восприятие глубины, является сложным процессом, который начинается только с получения визуальной информации, полученной через глаза; большая часть обработки происходит в мозге, поскольку он стремится осмыслить необработанную информацию. Одна из функций, которая происходит в мозге, когда он интерпретирует то, что видят глаза, — это оценка относительного расстояния объектов от зрителя и глубинного измерения этих объектов. Сигналы, которые мозг использует для оценки относительного расстояния и глубины в воспринимаемой сцене, включают: [6]
(Все, кроме первых двух из вышеперечисленных сигналов, существуют в традиционных двухмерных изображениях, таких как картины, фотографии и телевидение.) [7]
Стереоскопия — это создание впечатления глубины на фотографии , в фильме или другом двухмерном изображении путем представления немного отличающегося изображения каждому глазу , что добавляет первый из этих сигналов ( стереоскопическое зрение ). Затем два изображения объединяются в мозге, чтобы дать восприятие глубины. Поскольку все точки на изображении, созданном стереоскопией, фокусируются на одной плоскости независимо от их глубины в исходной сцене, второй сигнал, фокус, не дублируется, и поэтому иллюзия глубины неполна. Существуют также в основном два эффекта стереоскопии, которые являются неестественными для человеческого зрения: (1) несоответствие между конвергенцией и аккомодацией, вызванное разницей между воспринимаемым положением объекта перед или за дисплеем или экраном и реальным источником этого света; и (2) возможные перекрестные помехи между глазами, вызванные несовершенным разделением изображений в некоторых методах стереоскопии.
Хотя термин «3D» используется повсеместно, представление двойных 2D-изображений заметно отличается от отображения изображения в трех полных измерениях . Наиболее заметным отличием является то, что в случае «3D»-дисплеев движение головы и глаз наблюдателя не изменяет полученную информацию о просматриваемых 3-мерных объектах. Голографические дисплеи и объемные дисплеи не имеют этого ограничения. Так же, как невозможно воссоздать полное 3-мерное звуковое поле с помощью всего двух стереофонических динамиков, было бы преувеличением называть двойные 2D-изображения «3D». Точный термин «стереоскопический» более громоздкий, чем распространенное неправильное название «3D», которое укоренилось за многие десятилетия бесспорного неправильного использования. Хотя большинство стереоскопических дисплеев не подпадают под определение настоящих 3D-дисплеев, все настоящие 3D-дисплеи также являются стереоскопическими дисплеями, поскольку они также соответствуют более низким критериям.
Большинство 3D-дисплеев используют этот стереоскопический метод для передачи изображений. Впервые он был изобретен сэром Чарльзом Уитстоном в 1838 году [8] [9] и усовершенствован сэром Дэвидом Брюстером , который создал первое портативное устройство для просмотра 3D-изображений. [10]
Первоначально Уитстон использовал свой стереоскоп (довольно громоздкое устройство) [11] с рисунками, поскольку фотография тогда еще не была доступна, однако его оригинальная статья, по-видимому, предвидела развитие реалистичного метода получения изображений: [12]
Для иллюстрации я использовал только контурные фигуры, поскольку если бы были введены либо затенение, либо окраска, можно было бы предположить, что эффект был полностью или частично обусловлен этими обстоятельствами, тогда как, оставляя их без внимания, не остается места для сомнений в том, что весь эффект рельефа обусловлен одновременным восприятием двух монокулярных проекций, по одной на каждой сетчатке. Но если требуется получить наиболее точное сходство с реальными объектами, затенение и окраска могут быть надлежащим образом использованы для усиления эффекта. Тщательное внимание позволило бы художнику нарисовать и написать две составные картины так, чтобы представить сознанию наблюдателя, в результирующем восприятии, полную идентичность с изображенным объектом. Цветы, кристаллы, бюсты, вазы, инструменты различных видов и т. д. могли бы быть представлены таким образом, чтобы их нельзя было отличить визуально от самих реальных объектов. [8]
Стереоскопия используется в фотограмметрии , а также для развлечения посредством создания стереограмм. Стереоскопия полезна при просмотре изображений, полученных из больших многомерных наборов данных, например, полученных с помощью экспериментальных данных. Современная промышленная трехмерная фотография может использовать 3D-сканеры для обнаружения и записи трехмерной информации. [13] Трехмерная информация о глубине может быть восстановлена из двух изображений с помощью компьютера путем сопоставления пикселей в левом и правом изображениях. [14] Решение проблемы соответствия в области компьютерного зрения направлено на создание значимой информации о глубине из двух изображений.
Анатомически для просмотра стереоизображений необходимы 3 уровня бинокулярного зрения :
Эти функции развиваются в раннем детстве. У некоторых людей, страдающих косоглазием, нарушается развитие стереопсиса, однако ортоптическое лечение может использоваться для улучшения бинокулярного зрения . Острота стереозрения человека [15] определяет минимальную диспаратность изображения, которую он может воспринимать как глубину. Считается, что приблизительно 12% людей не способны правильно видеть 3D-изображения из-за различных медицинских состояний. [16] [17] Согласно другому эксперименту, до 30% людей имеют очень слабое стереоскопическое зрение, что не позволяет им воспринимать глубину на основе диспаратности стерео. Это сводит на нет или значительно снижает эффект погружения в стерео для них. [18]
Стереоскопический просмотр может быть искусственно создан мозгом зрителя, как это было продемонстрировано с помощью эффекта Ван Хара , когда мозг воспринимает стереоизображения, даже если парные фотографии идентичны. Эта «ложная размерность» является результатом развитой стереоостроты мозга, что позволяет зрителю заполнять глубинную информацию, даже когда в парных изображениях фактически мало или вообще нет 3D-сигналов.
Традиционная стереоскопическая фотография заключается в создании 3D-иллюзии, начинающейся с пары 2D-изображений, стереограммы. Самый простой способ усилить восприятие глубины в мозге — предоставить глазам зрителя два разных изображения, представляющих две перспективы одного и того же объекта, с небольшим отклонением, равным или почти равным перспективам, которые оба глаза естественным образом получают при бинокулярном зрении .
Для корректного просмотра этого изображения рекомендуется использовать 3D-очки с красным и голубым оттенком ._2019-06-27.jpg/1280px-Passiflora_caerulea_STEREO_(R-L)_2019-06-27.jpg)
Чтобы избежать зрительного напряжения и искажения, каждое из двух 2D-изображений должно быть представлено зрителю таким образом, чтобы любой объект на бесконечном расстоянии воспринимался глазом как находящийся прямо перед ним, глаза зрителя не должны быть ни скрещенными, ни расходящимися. Если на изображении нет объекта на бесконечном расстоянии, например, горизонта или облака, изображения должны быть расположены соответственно ближе друг к другу.
Преимуществами бок о бок просмотрщиков являются отсутствие снижения яркости, что позволяет демонстрировать изображения с очень высоким разрешением и в полном спектре цветов, простота создания и незначительная или нулевая необходимость в дополнительной обработке изображений. В некоторых обстоятельствах, например, когда пара изображений представлена для свободного просмотра, не требуется никаких устройств или дополнительного оптического оборудования.
Главным недостатком устройств side-by-side является то, что большие изображения на экранах непрактичны, а разрешение ограничено меньшим из двух: средством отображения или человеческим глазом. Это происходит потому, что по мере увеличения размеров изображения либо устройство просмотра, либо сам зритель должны пропорционально отодвигаться от него, чтобы комфортно его просматривать. Приблизиться к изображению, чтобы увидеть больше деталей, можно только с помощью оборудования для просмотра, которое подстраивается под разницу.
Бесплатный просмотр — это просмотр пары изображений бок о бок без использования устройства просмотра. [2]
Для свободного просмотра доступны два метода: [15] [19]
Некоторые сторонники косоглазия теперь используют призматические самомаскирующие очки. Они снижают степень необходимой конвергенции и позволяют отображать большие изображения. Однако любое вспомогательное средство для просмотра, которое использует призмы, зеркала или линзы для содействия слиянию или фокусировке, является просто типом стереоскопа, исключенным из общепринятого определения свободного просмотра.
Стереоскопическое слияние двух отдельных изображений без помощи зеркал или призм при одновременном сохранении их в резком фокусе без помощи подходящих линз неизбежно требует неестественного сочетания конвергенции и аккомодации глаз . Поэтому простой свободный просмотр не может точно воспроизвести физиологические сигналы глубины реального опыта просмотра. Разные люди могут испытывать разную степень легкости и комфорта в достижении слияния и хорошей фокусировки, а также разные тенденции к усталости или напряжению глаз.
Автостереограмма — это стереограмма с одним изображением (SIS), разработанная для создания визуальной иллюзии трехмерной ( 3D ) сцены в человеческом мозге из внешнего двухмерного изображения. Для того чтобы воспринимать трехмерные формы в этих автостереограммах, необходимо преодолеть обычно автоматическую координацию между фокусировкой и вергенцией .
Стереоскоп по сути является инструментом, в котором одновременно показываются две фотографии одного и того же объекта, снятые с немного разных углов, по одной для каждого глаза. Простой стереоскоп ограничен в размере изображения, которое может быть использовано. Более сложный стереоскоп использует пару горизонтальных перископоподобных устройств, что позволяет использовать более крупные изображения, которые могут представлять более подробную информацию в более широком поле зрения. Можно купить исторические стереоскопы, такие как стереоскопы Холмса, в качестве антиквариата.
Некоторые стереоскопы предназначены для просмотра прозрачных фотографий на пленке или стекле, известных как диапозитивы или слайды и обычно называемых слайдами . Некоторые из самых ранних стереоскопических видов, выпущенных в 1850-х годах, были на стекле. В начале 20-го века стеклянные слайды 45x107 мм и 6x13 см были распространенными форматами для любительской стереофотографии, особенно в Европе. В более поздние годы использовались несколько форматов на основе пленки. Наиболее известными форматами для коммерческих стереопросмотров на пленке являются Tru-Vue , представленный в 1931 году, и View-Master , представленный в 1939 году и все еще находящийся в производстве. Для любительских стереослайдов формат Stereo Realist , представленный в 1947 году, на сегодняшний день является наиболее распространенным.
Пользователь обычно носит шлем или очки с двумя небольшими ЖК- или OLED -дисплеями с увеличительными линзами, по одному для каждого глаза. Технология может использоваться для показа стереофильмов, изображений или игр, но ее также можно использовать для создания виртуального дисплея. Наголовные дисплеи также могут быть соединены с устройствами отслеживания положения головы, позволяя пользователю «осматриваться» виртуальный мир, двигая головой, устраняя необходимость в отдельном контроллере. Выполнение этого обновления достаточно быстро, чтобы не вызывать у пользователя тошноту, требует большого объема компьютерной обработки изображений. Если используется шестиосевое позиционное зондирование (направление и положение), то владелец может двигаться в пределах ограничений используемого оборудования. Благодаря быстрому прогрессу в области компьютерной графики и продолжающейся миниатюризации видео и другого оборудования эти устройства начинают становиться доступными по более разумной цене.
Надеваемые на голову или носимые очки могут использоваться для просмотра прозрачного изображения, наложенного на реальный вид мира, создавая то, что называется дополненной реальностью . Это делается путем отражения видеоизображений через частично отражающие зеркала. Реальный вид мира виден через отражающую поверхность зеркал. Экспериментальные системы использовались для игр, где виртуальные противники могут выглядывать из реальных окон, когда игрок перемещается. Ожидается, что этот тип системы будет иметь широкое применение в обслуживании сложных систем, поскольку он может дать технику то, что фактически является «рентгеновским зрением», путем объединения компьютерной графики визуализации скрытых элементов с естественным зрением техника. Кроме того, технические данные и принципиальные схемы могут быть доставлены на это же оборудование, устраняя необходимость получать и носить громоздкие бумажные документы.
Ожидается, что дополненное стереоскопическое зрение также найдет применение в хирургии, поскольку оно позволяет объединять рентгенологические данные ( КТ-сканирование и МРТ- изображение) с зрением хирурга.
Виртуальный ретинальный дисплей (VRD), также известный как ретинальный сканирующий дисплей (RSD) или ретинальный проектор (RP), не путать с « Retina Display », — это технология отображения, которая рисует растровое изображение (например, телевизионную картинку) непосредственно на сетчатке глаза. Пользователь видит то, что кажется обычным дисплеем, плавающим в пространстве перед ним. Для настоящей стереоскопии каждый глаз должен быть снабжен собственным дискретным дисплеем. Чтобы создать виртуальный дисплей, который занимает полезный большой угол зрения, но не требует использования относительно больших линз или зеркал, источник света должен находиться очень близко к глазу. Контактная линза, включающая один или несколько полупроводниковых источников света, является наиболее часто предлагаемой формой. По состоянию на 2013 год включение подходящих средств сканирования светового луча в контактную линзу все еще очень проблематично, как и альтернатива встраивания достаточно прозрачного массива из сотен тысяч (или миллионов, для разрешения HD) точно выровненных источников коллимированного света.
Существует две категории технологий 3D-просмотра: активные и пассивные. Активные просмотрщики имеют электронику, которая взаимодействует с дисплеем. Пассивные просмотрщики фильтруют постоянные потоки бинокулярного ввода для соответствующего глаза.
Система затвора работает, открыто представляя изображение, предназначенное для левого глаза, при этом блокируя обзор правого глаза, затем представляя изображение для правого глаза, при этом блокируя обзор левого глаза, и повторяя это так быстро, что прерывания не мешают воспринимаемому слиянию двух изображений в единое 3D-изображение. Обычно она использует жидкокристаллические очки-затворы. Стекло каждого глаза содержит жидкокристаллический слой, который имеет свойство темнеть при подаче напряжения, в противном случае будучи прозрачным. Очки управляются сигналом синхронизации, который позволяет очкам попеременно затемняться на одном глазу, а затем на другом, синхронно с частотой обновления экрана. Главным недостатком активных затворов является то, что большинство 3D-видео и фильмов снимались с одновременным левым и правым обзором, так что это вводит «временной параллакс» для всего, что движется вбок: например, кто-то, идущий со скоростью 3,4 мили в час, будет виден на 20% ближе или на 25% дальше в самом последнем случае проекции 2x60 Гц.
Для представления стереоскопических изображений два изображения проецируются на один и тот же экран через поляризационные фильтры или отображаются на дисплее с поляризационными фильтрами. Для проекции используется серебряный экран, чтобы сохранить поляризацию. На большинстве пассивных дисплеев каждый второй ряд пикселей поляризован для одного или другого глаза. [20] Этот метод также известен как чересстрочная развертка. Зритель надевает недорогие очки, которые также содержат пару противоположных поляризационных фильтров. Поскольку каждый фильтр пропускает только свет, который поляризован аналогичным образом, и блокирует противоположный поляризованный свет, каждый глаз видит только одно из изображений, и эффект достигается.
Эта техника использует определенные длины волн красного, зеленого и синего цвета для правого глаза и различные длины волн красного, зеленого и синего цвета для левого глаза. Очки, которые отфильтровывают очень определенные длины волн, позволяют владельцу видеть полноцветное 3D-изображение. Это также известно как спектральная гребенчатая фильтрация или мультиплексная визуализация длин волн или суперанаглиф . Dolby 3D использует этот принцип. Система Omega 3D/ Panavision 3D также использовала улучшенную версию этой технологии [21] В июне 2012 года система Omega 3D/Panavision 3D была прекращена DPVO Theatrical, которая продвигала ее на рынок от имени Panavision, сославшись на «сложные глобальные экономические и 3D-рыночные условия».
Анаглиф 3D — это название стереоскопического 3D-эффекта, достигаемого посредством кодирования изображения каждого глаза с использованием фильтров разных (обычно хроматически противоположных) цветов, как правило, красного и голубого . Красно-голубые фильтры могут использоваться, поскольку наши системы обработки зрения используют сравнения красного и голубого, а также синего и желтого, чтобы определить цвет и контуры объектов. Анаглифические 3D-изображения содержат два по-разному отфильтрованных цветных изображения, по одному для каждого глаза. При просмотре через «цветно-кодированные» «анаглифические очки» каждое из двух изображений достигает одного глаза, открывая интегрированное стереоскопическое изображение. Зрительная кора головного мозга объединяет это в восприятие трехмерной сцены или композиции. [22]
Процедура ChromaDepth компании American Paper Optics основана на том факте, что с помощью призмы цвета разделяются в разной степени. Очки ChromaDepth содержат специальные видовые пленки, которые состоят из микроскопически малых призм. Это заставляет изображение транслироваться на определенную величину, которая зависит от его цвета. Если использовать призменную пленку теперь одним глазом, но не другим, то две увиденные картинки — в зависимости от цвета — будут более или менее широко разделены. Мозг создает пространственное впечатление из этой разницы. Преимущество этой технологии заключается прежде всего в том, что можно рассматривать изображения ChromaDepth также без очков (то есть двумерные) без проблем (в отличие от двухцветного анаглифа). Однако цвета можно выбирать только ограниченно, поскольку они содержат информацию о глубине изображения. Если изменить цвет объекта, то его наблюдаемое расстояние также изменится. [23]
Эффект Пульфриха основан на явлении, когда человеческий глаз обрабатывает изображения медленнее, когда света меньше, как при взгляде через темную линзу. [24] Поскольку эффект Пульфриха зависит от движения в определенном направлении, чтобы вызвать иллюзию глубины, он бесполезен как общая стереоскопическая техника. Например, его нельзя использовать для показа неподвижного объекта, явно простирающегося в экран или из него; аналогично, объекты, движущиеся вертикально, не будут восприниматься как движущиеся в глубину. Случайное движение объектов будет создавать ложные артефакты, и эти случайные эффекты будут восприниматься как искусственная глубина, не связанная с фактической глубиной в сцене.
Стереоскопический просмотр достигается путем размещения пары изображений друг над другом. Для формата «сверху/снизу» сделаны специальные просмотрщики, которые наклоняют правый глаз немного вверх, а левый глаз немного вниз. Самый распространенный с зеркалами — View Magic. Другой с призматическими очками — просмотрщик KMQ . [25] Недавнее использование этой техники — проект openKMQ. [26]
Технологии автостереоскопических дисплеев используют оптические компоненты на дисплее, а не надеваемые пользователем, чтобы каждый глаз мог видеть разное изображение. Поскольку головной убор не требуется, его также называют «3D без очков». Оптика разделяет изображения направленно в глаза зрителя, поэтому геометрия просмотра дисплея требует ограниченных положений головы, которые позволят достичь стереоскопического эффекта. Автомультископические дисплеи обеспечивают несколько видов одной и той же сцены, а не только два. Каждый вид виден из разного диапазона положений перед дисплеем. Это позволяет зрителю перемещаться влево-вправо перед дисплеем и видеть правильный вид из любого положения. Технология включает в себя два широких класса дисплеев: те, которые используют отслеживание головы, чтобы гарантировать, что каждый из двух глаз зрителя видит разное изображение на экране, и те, которые отображают несколько видов, так что дисплею не нужно знать, куда направлены глаза зрителей. Примерами технологии автостереоскопических дисплеев являются лентикулярные линзы , параллаксный барьер , объемный дисплей , голография и дисплеи светового поля .
Лазерная голография в своей первоначальной «чистой» форме фотографической трансмиссионной голограммы является единственной созданной технологией, которая может воспроизводить объект или сцену с такой полной реалистичностью, что воспроизведение визуально неотличимо от оригинала, учитывая исходные условия освещения. [ требуется ссылка ] Она создает световое поле, идентичное тому, которое исходило от оригинальной сцены, с параллаксом относительно всех осей и очень широким углом обзора. Глаз по-разному фокусирует объекты на разных расстояниях, и детали объекта сохраняются вплоть до микроскопического уровня. Эффект в точности такой же, как если бы вы смотрели через окно. К сожалению, эта «чистая» форма требует, чтобы объект был освещен лазером и был полностью неподвижен — в пределах незначительной доли длины волны света — во время фотографической экспозиции, и для надлежащего просмотра результатов необходимо использовать лазерный свет. Большинство людей никогда не видели освещенную лазером трансмиссионную голограмму. Типы голограмм, которые обычно встречаются, серьезно снижают качество изображения, поэтому для просмотра можно использовать обычный белый свет, а при фотографировании живых объектов почти всегда прибегают к неголографическим промежуточным процессам получения изображений в качестве альтернативы использованию мощных и опасных импульсных лазеров.
Хотя оригинальные фотографические процессы оказались непрактичными для общего использования, сочетание компьютерно-генерируемых голограмм (CGH) и оптоэлектронных голографических дисплеев, которые разрабатываются уже много лет, имеет потенциал превратить полувековую мечту о голографическом 3D-телевидении в реальность. Однако до сих пор большой объем вычислений, необходимый для создания всего одной подробной голограммы, и огромная полоса пропускания, необходимая для передачи потока голограмм, ограничивали эту технологию исследовательской лабораторией.
В 2013 году компания из Кремниевой долины LEIA Inc начала производство голографических дисплеев, которые хорошо подходят для мобильных устройств (часов, смартфонов или планшетов), используя многонаправленную подсветку и обеспечивая широкий угол обзора с полным параллаксом для просмотра 3D- контента без необходимости использования очков. [27]
Объемные дисплеи используют некий физический механизм для отображения точек света внутри объема. Такие дисплеи используют воксели вместо пикселей . Объемные дисплеи включают многоплоскостные дисплеи, которые имеют несколько плоскостей отображения, сложенных друг на друга, и вращающиеся панельные дисплеи, где вращающаяся панель выметает объем.
Другие технологии были разработаны для проецирования световых точек в воздухе над устройством. Инфракрасный лазер фокусируется на точке назначения в пространстве, создавая небольшой пузырек плазмы, который излучает видимый свет.
Интегральная визуализация — это метод создания 3D-дисплеев, которые являются как автостереоскопическими , так и мультископическими , что означает, что 3D-изображение просматривается без использования специальных очков, и различные аспекты видны, когда оно просматривается с позиций, которые различаются по горизонтали или вертикали. Это достигается с помощью массива микролинз (похожих на лентикулярную линзу , но массива X–Y или «глаз мухи», в котором каждая линза обычно формирует собственное изображение сцены без помощи более крупной объективной линзы ) или точечных отверстий для захвата и отображения сцены в виде светового поля 4D , создавая стереоскопические изображения, которые демонстрируют реалистичные изменения параллакса и перспективы, когда зритель движется влево, вправо, вверх, вниз, ближе или дальше.
Интегральная визуализация технически не может быть разновидностью автостереоскопии, поскольку автостереоскопия по-прежнему подразумевает создание двух изображений.
Стереоскопия Wiggle — это метод отображения изображений, достигаемый путем быстрого чередования отображения левой и правой сторон стереограммы. Найденные в анимированном формате GIF в Интернете, онлайн-примеры можно увидеть в коллекции стереограмм Нью-Йоркской публичной библиотеки. Архивировано 25 мая 2022 года в Wayback Machine . Метод также известен как «Piku-Piku». [28]
Для стереофотографии общего назначения, где цель состоит в том, чтобы воспроизвести естественное человеческое зрение и создать визуальное впечатление, максимально приближенное к реальному присутствию, правильная базовая линия (расстояние между тем местом, где сделаны правый и левый снимки) будет такой же, как расстояние между глазами. [29] Когда изображения, снятые с такой базовой линией, просматриваются с использованием метода просмотра, который дублирует условия, при которых делается снимок, то результатом будет изображение, во многом похожее на то, которое было бы видно на месте, где была сделана фотография. Это можно описать как «орто-стерео».
Однако существуют ситуации, в которых может быть желательно использовать более длинную или более короткую базовую линию. Факторы, которые следует учитывать, включают используемый метод просмотра и цель съемки. Концепция базовой линии также применима к другим разделам стереографии, таким как стереорисунки и сгенерированные компьютером стереоизображения , но она подразумевает выбранную точку зрения, а не фактическое физическое разделение камер или объективов.
Концепция стереоокна всегда важна, поскольку окно является стереоскопическим изображением внешних границ левого и правого видов, составляющих стереоскопическое изображение. Если какой-либо объект, который обрезан боковыми сторонами окна, помещен перед ним, возникает неестественный и нежелательный эффект, это называется «нарушением окна». Это можно лучше всего понять, вернувшись к аналогии с реальным физическим окном. Таким образом, существует противоречие между двумя различными признаками глубины: некоторые элементы изображения скрыты окном, так что окно кажется ближе, чем эти элементы, и те же элементы изображения кажутся ближе, чем окно. Таким образом, стереоокно всегда должно быть настроено, чтобы избежать нарушений окна, чтобы предотвратить дискомфорт зрителя от конфликтующих признаков глубины.
Некоторые объекты можно увидеть перед окном, насколько они не достигают боковых сторон окна. Но эти объекты не могут быть видны слишком близко, так как всегда существует предел диапазона параллакса для комфортного просмотра.
Если сцена просматривается через окно, то вся сцена обычно будет за окном (предполагая параллельный вид, когда левые изображения видны левым глазом и наоборот). Если сцена находится далеко, то она будет на некотором расстоянии позади окна; если она близко, то будет казаться, что она находится прямо за окном. Объект, меньший, чем само окно, может даже пройти через окно и частично или полностью оказаться перед ним. То же самое относится к части более крупного объекта, которая меньше окна. Цель настройки стереоокна — продублировать этот эффект.
Поэтому расположение окна по отношению ко всему изображению должно быть скорректировано таким образом, чтобы большая часть изображения была видна за окном. В случае просмотра на 3D-телевизоре проще расположить окно перед изображением и позволить окну находиться в плоскости экрана.
Напротив, в случае проекции на гораздо больший экран, гораздо лучше установить окно перед экраном (это называется «плавающее окно»), например, так, чтобы оно было видно примерно на расстоянии двух метров зрителям, сидящим в первом ряду. Поэтому эти люди обычно будут видеть фон изображения на бесконечности. Конечно, зрители, сидящие за ним, будут видеть окно более удаленным, но если изображение сделано в обычных условиях, так, чтобы зрители первого ряда видели этот фон на бесконечности, то и другие зрители, сидящие сзади, также будут видеть этот фон на бесконечности, поскольку параллакс этого фона равен среднему межглазному расстоянию человека.
Вся сцена, включая окно, может быть перемещена назад или вперед в глубину, горизонтально сдвигая левый и правый виды относительно друг друга. Перемещение одного или обоих изображений от центра отодвинет всю сцену от зрителя, тогда как перемещение одного или обоих изображений к центру отодвинет всю сцену к зрителю. Это возможно, например, если для этой проекции используются два проектора.
В стереофотографии регулировка окна осуществляется путем сдвига/обрезки изображений, в других формах стереоскопии, таких как рисунки и компьютерные изображения, окно встраивается в дизайн изображений по мере их создания.
Изображения можно творчески обрезать, чтобы создать стереоокно, которое не обязательно будет прямоугольным или лежащим на плоской плоскости, перпендикулярной линии взгляда зрителя. Края стереорамки могут быть прямыми или изогнутыми и, при просмотре в 3D, могут течь к зрителю или от него и через сцену. Эти разработанные стереорамки могут помочь подчеркнуть определенные элементы в стереоизображении или могут быть художественным компонентом стереоизображения.
В методе параллельного просмотра или при просмотре 3D с использованием очков/стереоскопа «нарушения окна» могут относиться к объектам, которые обрезаны за пределами фокальной плоскости или экрана (как будто вы смотрите на часть большого объекта, заполняющего узкое окно). Однако большинство нарушений окна относятся к объектам, просматриваемым в перекрестном просмотре («выпадающие изображения», когда объект появляется перед фокальной плоскостью или экраном; правое изображение для левого глаза и наоборот), где части объекта кажутся физически обрезанными; представьте себе большой объект, выдавленный через маленькое окно таким образом, что его края буквально обрезаны. Это критическое, традиционное нарушение окна перед окном (между зрителем и экраном), и оно наиболее дезориентирует, потому что части выпадающего объекта кажутся отсутствующими, а не просто скрытыми, как это было бы с параллельно просматриваемыми объектами за окном (глубина).
_for_cross-eyed_viewing.png/1280px-Stereoscopic_view_galaxy_earth_moon_(816_x_420)_for_cross-eyed_viewing.png)
Хотя стереоскопические изображения обычно используются для развлечения, включая стереографические карты , 3D-фильмы , 3D-телевидение , стереоскопические видеоигры , [30] печатные издания с использованием анаглифа и изображений, плакаты и книги автостереограмм , существуют и другие применения этой технологии.
Сальвадор Дали создал несколько впечатляющих стереограмм в своих исследованиях различных оптических иллюзий. Другие стереохудожники включают Зои Белофф, Кристофера Шнебергера, Ребекку Хакеманн, Уильяма Кентриджа и Джима Нотена. [31] Красно-голубые анаглифические стереоскопические изображения также были нарисованы вручную. [32]
В 19 веке стало ясно, что стереоскопические изображения дают людям возможность познавать далекие места и вещи, и было создано множество туристических наборов, а также изданы книги, позволяющие людям изучать географию, науку, историю и другие предметы. [33] Такое использование продолжалось до середины 20 века, когда компания Keystone View Company начала выпускать карты в 1960-х годах.
Для корректного просмотра этого изображения рекомендуется использовать 3D-очки с красным и голубым оттенком .Марсоходы , запущенные НАСА в 2003 году для исследования поверхности Марса , оснащены уникальными камерами , которые позволяют исследователям просматривать стереоскопические изображения поверхности Марса.
Две камеры, составляющие Pancam каждого марсохода , расположены на высоте 1,5 м над поверхностью земли и разнесены на 30 см, с углом наклона 1 градус. Это позволяет преобразовывать пары изображений в научные стереоскопические изображения, которые можно просматривать как стереограммы, анаглифы или преобразовывать в трехмерные компьютерные изображения. [34]
Возможность создания реалистичных 3D-изображений с пары камер примерно на уровне человеческого роста дает исследователям более глубокое понимание природы рассматриваемых ландшафтов. В средах без туманной атмосферы или знакомых ориентиров люди полагаются на стереоскопические подсказки для оценки расстояния. Поэтому точки обзора с одной камеры сложнее интерпретировать. Многокамерные стереоскопические системы, такие как Pancam, решают эту проблему с помощью беспилотного исследования космоса.
Стереограммы и векторограммы используются оптометристами , офтальмологами , ортоптистами и специалистами по коррекции зрения при диагностике и лечении нарушений бинокулярного зрения и аккомодации . [35]
Стереопары предоставили способ для 3-мерной (3D) визуализации аэрофотоснимков ; примерно с 2000 года 3D-аэрофотоснимки в основном основаны на технологиях цифровой стереосъемки. Одной из проблем, связанных со стереоизображениями, является объем дискового пространства, необходимого для сохранения таких файлов. Действительно, стереоизображение обычно требует вдвое больше места, чем обычное изображение. Недавно ученые, занимающиеся компьютерным зрением, попытались найти методы для борьбы с визуальной избыточностью стереопар с целью определения сжатой версии файлов стереопар. [37] [38] Сегодня картографы создают стереопары с помощью компьютерных программ для визуализации топографии в трех измерениях. [39] Компьютерная стереовизуализация использует программы сопоставления стерео. [40] В биологии и химии сложные молекулярные структуры часто визуализируются в стереопарах. Эту же технику можно применить к любому математическому (или научному, или инженерному) параметру, который является функцией двух переменных, хотя в этих случаях более распространено создание трехмерного эффекта с помощью «искаженной» сетки или затенения (как будто от удаленного источника света).
