_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 стереоскопией или стереоизображением ) — это метод создания или усиления иллюзии глубины изображения с помощью стереопсиса для бинокулярного зрения . [2] Слово «стереоскопия» происходит от греческого στερεός (стереос) «твердый, твердый» и σκοπέω (скопео) «смотреть, видеть». [3] [4] Любое стереоскопическое изображение называется стереограммой . Первоначально стереограмма обозначала пару стереоизображений, которые можно было просмотреть с помощью стереоскопа .
Большинство стереоскопических методов представляют зрителю пару двумерных изображений. Левое изображение представляется левому глазу, а правое изображение — правому глазу. При просмотре человеческий мозг воспринимает изображения как единое трехмерное изображение, давая зрителю ощущение трехмерной глубины. Однако 3D-эффекту не хватает должной глубины фокуса, что приводит к конфликту вергенции и аккомодации .
Стереоскопия отличается от других типов 3D-дисплеев , которые отображают изображение в трех полномерных измерениях , что позволяет наблюдателю увеличивать информацию об отображаемых трехмерных объектах с помощью движений головы и глаз .
Стереоскопия создает иллюзию трехмерной глубины из пары двухмерных изображений. [5] Человеческое зрение, в том числе восприятие глубины, представляет собой сложный процесс, который только начинается с приобретения зрительной информации, воспринимаемой через глаза; В мозгу происходит большая обработка, поскольку он пытается осмыслить необработанную информацию. Одна из функций мозга при интерпретации того, что видят глаза, — это оценка относительного расстояния объектов от зрителя и глубины этих объектов. Сигналы , которые мозг использует для измерения относительных расстояний и глубины воспринимаемой сцены, включают: [6]
(Все, кроме первых двух из вышеперечисленных сигналов, существуют в традиционных двумерных изображениях, таких как картины, фотографии и телевидение.) [7]
Стереоскопия — это создание иллюзии глубины на фотографии , фильме или другом двухмерном изображении путем представления каждому глазу слегка отличающегося изображения , что добавляет первый из этих сигналов ( стереопсис ). Затем два изображения объединяются в мозгу, чтобы создать ощущение глубины. Поскольку все точки изображения, полученного с помощью стереоскопии, фокусируются в одной плоскости независимо от их глубины в исходной сцене, второй сигнал, фокус, не дублируется, и поэтому иллюзия глубины является неполной. Есть также в основном два эффекта стереоскопии, которые неестественны 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 полномерных измерениях . Наиболее заметное отличие состоит в том, что в случае «3D» дисплеев движения головы и глаз наблюдателя не меняют полученную информацию о просматриваемых трехмерных объектах. Голографические дисплеи и объемные дисплеи не имеют этого ограничения. Точно так же, как невозможно воссоздать полное трехмерное звуковое поле с помощью всего лишь двух стереофонических динамиков, было бы преувеличением называть двойное 2D-изображение «3D». Точный термин «стереоскопический» более громоздкий, чем распространенное неправильное название «3D», которое укоренилось в течение многих десятилетий бесспорного неправильного использования. Хотя большинство стереоскопических дисплеев не квалифицируются как настоящие 3D-дисплеи, 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. [10]
Первоначально Уитстон использовал свой стереоскоп (довольно громоздкое устройство) [11] с рисунками, поскольку фотография еще не была доступна, однако его оригинальная статья, похоже, предвидит развитие метода реалистичного изображения: [12]
В целях иллюстрации я использовал только контурные фигуры, поскольку, если бы была введена либо штриховка, либо окраска, можно было бы предположить, что эффект был полностью или частично обусловлен этими обстоятельствами, тогда как, оставляя их вне рассмотрения, не остается места для сомнений. что весь эффект облегчения обусловлен одновременным восприятием двух монокулярных проекций, по одной на каждой сетчатке. Но если требуется получить максимально точное сходство с реальными объектами, для усиления эффекта можно правильно использовать затенение и окраску. Пристальное внимание позволило бы художнику нарисовать и раскрасить две составляющие картины так, чтобы представить разуму наблюдателя в результирующем восприятии полную идентичность с изображаемым объектом. Цветы, кристаллы, бюсты, вазы, инструменты различного рода и т. д. могут быть изображены таким образом, чтобы их нельзя было отличить на глаз от самих реальных предметов. [8]
Стереоскопия используется в фотограмметрии , а также в развлекательных целях путем создания стереограмм. Стереоскопия полезна при просмотре изображений, полученных на основе больших многомерных наборов данных, например, полученных на основе экспериментальных данных. Современная промышленная трехмерная фотография может использовать 3D-сканеры для обнаружения и записи трехмерной информации. [13] Трехмерную информацию о глубине можно восстановить из двух изображений с помощью компьютера путем сопоставления пикселей в левом и правом изображениях. [14] Решение задачи соответствия в области компьютерного зрения направлено на создание значимой информации о глубине из двух изображений.
Анатомически для просмотра стереоизображений необходимы три уровня бинокулярного зрения :
Эти функции развиваются в раннем детстве. У некоторых людей с косоглазием нарушается развитие стереопсиса, однако для улучшения бинокулярного зрения можно использовать ортоптическое лечение . Стереоострота человека [15] определяет минимальное несоответствие изображения, которое он может воспринимать как глубину. Считается, что около 12% людей не могут правильно видеть 3D-изображения из-за различных заболеваний. [16] [17] Согласно другому эксперименту, до 30% людей имеют очень слабое стереоскопическое зрение, что не позволяет им воспринимать глубину на основе стереоскопического неравенства. Это сводит на нет или значительно уменьшает для них эффекты стерео погружения. [18]
Стереоскопическое изображение может быть искусственно создано мозгом зрителя, как показано на примере эффекта Ван Хэйра , когда мозг воспринимает стереоизображения, даже если парные фотографии идентичны. Эта «ложная размерность» возникает из-за развитой стереоостроты мозга, позволяющей зрителю заполнять подробную информацию даже тогда, когда в парных изображениях на самом деле мало трехмерных сигналов, если они вообще имеются, в парных изображениях.
Традиционная стереоскопическая фотография заключается в создании трехмерной иллюзии, начиная с пары двухмерных изображений — стереограммы. Самый простой способ улучшить восприятие глубины в мозгу — 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 правильного просмотра изображения рекомендуется использовать красно-голубые 3D- очки._2019-06-27.jpg/1280px-Passiflora_caerulea_STEREO_(R-L)_2019-06-27.jpg)
Чтобы избежать зрительного напряжения и искажений, каждое из двух 2D-изображений должно быть представлено зрителю так, чтобы любой объект на бесконечном расстоянии воспринимался глазом как находящийся прямо перед собой, а глаза зрителя не скрещивались и не расходились. Если на изображении нет объекта на бесконечном расстоянии, например горизонта или облака, изображения следует расположить соответственно ближе друг к другу.
Преимуществами параллельных средств просмотра являются отсутствие уменьшения яркости, что позволяет отображать изображения с очень высоким разрешением и в полном цветовом спектре, простота создания и практически не требуется дополнительная обработка изображений. В некоторых случаях, например, когда пара изображений представлена для бесплатного просмотра, никакое устройство или дополнительное оптическое оборудование не требуется.
Основным недостатком средств просмотра «бок о бок» является то, что отображение больших изображений непрактично, а разрешение ограничено меньшим из средств отображения или человеческого глаза. Это связано с тем, что по мере увеличения размеров изображения либо устройство просмотра, либо сам зритель должны отодвигаться пропорционально дальше от него, чтобы комфортно его рассматривать. Приблизиться к изображению, чтобы увидеть больше деталей, можно было бы только с помощью оборудования для просмотра, которое адаптировалось к разнице.
Freeviewing — это просмотр пары изображений рядом друг с другом без использования устройства просмотра. [2]
Для бесплатного просмотра доступны два метода: [15] [19]
Призматические самомаскирующиеся очки теперь используются некоторыми сторонниками косоглазия. Это уменьшает требуемую степень сходимости и позволяет отображать большие изображения. Однако любое средство наблюдения, в котором для слияния или фокусировки используются призмы, зеркала или линзы, представляет собой просто разновидность стереоскопа, исключенную из обычного определения свободного просмотра.
Стереоскопическое слияние двух отдельных изображений без помощи зеркал или призм и одновременное удержание их в резком фокусе без помощи подходящих линз неизбежно требует неестественной комбинации расхождения глаз и аккомодации . Поэтому простой свободный просмотр не может точно воспроизвести физиологические сигналы глубины реального просмотра. Разные люди могут испытывать разную степень легкости и комфорта при достижении концентрации и хорошей концентрации, а также разную склонность к утомлению или напряжению глаз.
Автостереограмма — это стереограмма одного изображения (СИС), предназначенная для создания визуальной иллюзии трехмерной ( 3D ) сцены внутри человеческого мозга из внешнего двухмерного изображения. Чтобы воспринимать трехмерные формы на этих автостереограммах, необходимо преодолеть обычно автоматическую координацию между фокусировкой и вергенцией .
Стереоскоп, по сути, представляет собой инструмент, в котором одновременно предъявляются две фотографии одного и того же объекта, сделанные под несколько разными углами, по одной на каждый глаз. Простой стереоскоп ограничен размером изображения, которое можно использовать. В более сложном стереоскопе используется пара горизонтальных устройств, подобных перископу , что позволяет использовать изображения большего размера, которые могут предоставлять более подробную информацию в более широком поле зрения. Исторические стереоскопы, такие как стереоскопы Холмса, можно купить как антиквариат.
Некоторые стереоскопы предназначены для просмотра прозрачных фотографий на пленке или стекле, известных как прозрачные пленки или диапозитивы и обычно называемые слайдами . Некоторые из первых изображений стереоскопа, выпущенных в 1850-х годах, были сделаны на стекле. В начале 20 века предметные стекла размером 45х107 мм и 6х13 см были обычным форматом для любительской стереофотографии, особенно в Европе. В последующие годы использовались несколько форматов фильмов. Наиболее известными форматами для коммерческих стереоизображений на пленке являются Tru-Vue , представленный в 1931 году, и View-Master , представленный в 1939 году и до сих пор находящийся в производстве. Для любительских стереослайдов формат Stereo Realist , представленный в 1947 году, является наиболее распространенным.
Пользователь обычно носит шлем или очки с двумя небольшими ЖК- или OLED- дисплеями с увеличительными линзами, по одному на каждый глаз. Эту технологию можно использовать для показа стереофильмов, изображений или игр, а также для создания виртуального дисплея. Головные дисплеи также могут быть соединены с устройствами слежения за движением головы, что позволяет пользователю «осматривать» виртуальный мир, перемещая голову, устраняя необходимость в отдельном контроллере. Выполнение этого обновления достаточно быстро, чтобы не вызвать тошноту у пользователя, требует большого объема компьютерной обработки изображений. Если используется шестиосное определение положения (направление и положение), пользователь может передвигаться в пределах ограничений используемого оборудования. Благодаря быстрому развитию компьютерной графики и продолжающейся миниатюризации видео и другого оборудования эти устройства становятся доступными по более разумной цене.
Для просмотра прозрачного изображения, наложенного на реальный мир, можно использовать очки, крепящиеся на голову, или носимые очки, создавая так называемую дополненную реальность . Это достигается путем отражения видеоизображений через частично отражающие зеркала. Реальная картина мира видна через отражающую поверхность зеркал. В играх использовались экспериментальные системы, в которых виртуальные противники могут выглядывать из реальных окон, пока игрок перемещается. Ожидается, что этот тип системы будет иметь широкое применение при обслуживании сложных систем, поскольку он может дать технику то, что фактически является «рентгеновским зрением», сочетая компьютерную графику визуализации скрытых элементов с естественным зрением техника. Кроме того, на это же оборудование могут передаваться технические данные и принципиальные схемы, что устраняет необходимость получать и носить с собой громоздкие бумажные документы.
Ожидается, что расширенное стереоскопическое зрение также найдет применение в хирургии, поскольку оно позволяет сочетать рентгенографические данные ( КТ и МРТ ) со зрением хирурга.
Виртуальный дисплей сетчатки (VRD), также известный как дисплей сканирования сетчатки (RSD) или ретинальный проектор (RP), не путать с «дисплеем Retina », представляет собой технологию отображения, которая рисует растровое изображение (например, телевизионное изображение) . ) непосредственно на сетчатку глаза. Пользователь видит перед собой нечто вроде обычного дисплея, плавающего в пространстве. Для настоящей стереоскопии каждый глаз должен быть снабжен собственным дискретным дисплеем. Чтобы создать виртуальный дисплей, который занимает достаточно большой угол обзора, но не требует использования относительно больших линз или зеркал, источник света должен располагаться очень близко к глазу. Чаще всего предлагается контактная линза, включающая один или несколько полупроводниковых источников света. По состоянию на 2013 год включение подходящих средств сканирования световых лучей в контактные линзы все еще остается очень проблематичным, как и альтернатива внедрению достаточно прозрачного массива из сотен тысяч (или миллионов, для разрешения HD) точно выровненных источников света. коллимированный свет.
Существует две категории технологий 3D-просмотра: активные и пассивные. У активных зрителей есть электроника, которая взаимодействует с дисплеем. Пассивные зрители фильтруют постоянные потоки бинокулярной информации к соответствующему глазу.
Система затвора работает путем открытого представления изображения, предназначенного для левого глаза, при этом блокируя обзор правого глаза, затем представления изображения для правого глаза, блокируя при этом левый глаз, и повторяя это так быстро, что прерывания не мешают воспринимаемому слиянию изображений. два изображения в одно 3D-изображение. Обычно используются жидкокристаллические очки с затвором. Стекло каждого глаза содержит слой жидких кристаллов, который имеет свойство темнеть при подаче напряжения, а в остальном является прозрачным. Очки управляются сигналом синхронизации, который позволяет очкам попеременно затемняться то над одним глазом, то над другим, синхронно с частотой обновления экрана. Основным недостатком активных затворов является то, что большинство 3D-видео и фильмов были сняты с одновременным обзором слева и справа, поэтому возникает «временной параллакс» для всего, что движется вбок: например, человека, идущего со скоростью 3,4 мили в час, будет видно 20% слишком близко или на 25% слишком далеко в последнем случае проекции 2x60 Гц.
Для представления стереоскопических изображений два изображения проецируются на одном экране через поляризационные фильтры или отображаются на дисплее с поляризационными фильтрами. Для проецирования используется серебряный экран, чтобы сохранить поляризацию. На большинстве пассивных дисплеев каждый второй ряд пикселей поляризован для того или иного глаза. [20] Этот метод также известен как чересстрочный. Зритель носит недорогие очки, которые также содержат пару фильтров с противоположной поляризацией. Поскольку каждый фильтр пропускает только свет с одинаковой поляризацией и блокирует свет с противоположной поляризацией, каждый глаз видит только одно из изображений, и эффект достигается.
В этом методе используются определенные длины волн красного, зеленого и синего цветов для правого глаза и разные длины волн красного, зеленого и синего цветов для левого глаза. Очки, которые отфильтровывают очень специфические длины волн, позволяют пользователю видеть полноцветное трехмерное изображение. Он также известен как спектральная гребенчатая фильтрация , мультиплексная визуализация по длине волны или суперанаглиф . Dolby 3D использует этот принцип. В системе Omega 3D/Panavision 3D также использовалась улучшенная версия этой технологии . рыночные условия".
Анаглиф 3D — это название стереоскопического 3D-эффекта, достигаемого посредством кодирования изображения каждого глаза с использованием фильтров разных (обычно хроматически противоположных) цветов, обычно красного и голубого . Красно-голубые фильтры можно использовать, поскольку наши системы обработки зрения используют сравнение красного и голубого, а также синего и желтого для определения цвета и контуров объектов. Анаглифные 3D-изображения содержат два цветных изображения с разной фильтрацией, по одному для каждого глаза. При просмотре через «анаглифические очки» с «цветной кодировкой» 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 специальную смотровую пленку, состоящую из микроскопически маленьких призм. Это приводит к тому, что изображение будет переведено на определенную величину, которая зависит от его цвета. Если теперь использовать призматическую фольгу для одного глаза, но не для другого глаза, то два видимых изображения - в зависимости от цвета - будут более или менее широко разделены. Из этой разницы мозг производит пространственное впечатление. Преимущество этой технологии заключается, прежде всего, в том, что изображения ChromaDepth можно без проблем рассматривать даже без очков (таким образом, в двухмерном виде) (в отличие от двухцветного анаглифа). Однако цвета доступны лишь ограниченно, поскольку они содержат информацию о глубине изображения. Если изменить цвет объекта, то наблюдаемое расстояние до него также изменится. [ нужна цитата ]
Эффект Пульфриха основан на том факте, что человеческий глаз медленнее обрабатывает изображения при меньшем освещении, например, при просмотре через темную линзу. [23] Поскольку эффект Пульфриха зависит от движения в определенном направлении, вызывающего иллюзию глубины, он бесполезен в качестве общего стереоскопического метода. Например, его нельзя использовать для отображения неподвижного объекта, явно выходящего на экран или за его пределы; аналогично объекты, движущиеся вертикально, не будут восприниматься как движущиеся в глубину. Случайное движение объектов создаст ложные артефакты, и эти случайные эффекты будут рассматриваться как искусственная глубина, не связанная с фактической глубиной сцены.
Стереоскопический просмотр достигается путем размещения пары изображений одно над другим. Для формата «больше/меньше» созданы специальные средства просмотра, которые слегка наклоняют правое зрение вверх, а левое — вниз. Самый распространенный вариант с зеркалами — View Magic. Еще один с призматическими очками — просмотрщик KMQ . [24] Недавним примером использования этой техники является проект openKMQ. [25]
В технологиях автостереоскопического отображения используются оптические компоненты дисплея, а не носимые пользователем, чтобы каждый глаз мог видеть разные изображения. Поскольку головной убор не требуется, его еще называют «3D без очков». Оптика разделяет изображения по направлению к глазам зрителя, поэтому геометрия просмотра дисплея требует ограниченных положений головы, которые обеспечивают стереоскопический эффект. Автомультископические дисплеи обеспечивают несколько изображений одной и той же сцены, а не только два. Каждый вид виден с разных позиций перед дисплеем. Это позволяет зрителю перемещаться влево-вправо перед дисплеем и видеть правильное изображение 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 другое изображение на экране, и те, которые отображают несколько изображений, поэтому дисплею не нужно знать, где находятся зрители. - направлены глаза. Примеры технологий автостереоскопических дисплеев включают двояковыпуклую линзу , барьер параллакса , объемный дисплей , голографию и дисплеи светового поля .
Лазерная голография в своей первоначальной «чистой» форме фотографической передающей голограммы — единственная из созданных на данный момент технологий, которая может воспроизводить объект или сцену с такой полной реалистичностью, что воспроизведение визуально неотличимо от оригинала при исходных условиях освещения. [ нужна цитация ] Он создает световое поле , идентичное тому, которое исходило от исходной сцены, с параллаксом по всем осям и очень широким углом обзора. Глаз по-разному фокусирует объекты на разных расстояниях, при этом детали объекта сохраняются вплоть до микроскопического уровня. Эффект точно такой же, как если бы вы смотрели в окно. К сожалению, эта «чистая» форма требует, чтобы объект был освещен лазером и был полностью неподвижен — с точностью до незначительной доли длины волны света — во время фотографической экспозиции, и для правильного просмотра результатов необходимо использовать лазерный свет. Большинство людей никогда не видели передающую голограмму с лазерной подсветкой. Часто встречающиеся типы голограмм серьезно ухудшают качество изображения, поэтому для просмотра можно использовать обычный белый свет, а при исследовании живых объектов почти всегда прибегают к неголографическим промежуточным процессам визуализации в качестве альтернативы использованию мощных и опасных импульсных лазеров. сфотографирован.
Хотя первоначальные фотографические процессы оказались непрактичными для общего использования, комбинация компьютерных голограмм (CGH) и оптоэлектронных голографических дисплеев, разрабатываемых в течение многих лет, может трансформировать несбыточную мечту полувековой давности о голографическом 3D. телевидение в реальность; однако до сих пор большой объем вычислений, необходимый для создания только одной подробной голограммы, и огромная пропускная способность, необходимая для передачи их потока, ограничивали эту технологию исследовательской лабораторией.
В 2013 году компания LEIA Inc из Кремниевой долины начала производство голографических дисплеев , хорошо подходящих для мобильных устройств (часов, смартфонов или планшетов), использующих многонаправленную подсветку и обеспечивающих широкий угол обзора с полным параллаксом для просмотра 3D- контента без необходимости использования очки. [26]
Объемные дисплеи используют некоторый физический механизм для отображения точек света внутри объема. Такие дисплеи используют вокселы вместо пикселей . К объемным дисплеям относятся многоплоскостные дисплеи, которые имеют несколько совмещенных плоскостей отображения, и дисплеи с вращающейся панелью, где вращающаяся панель перемещает объем.
Были разработаны и другие технологии для проецирования световых точек в воздухе над устройством. Инфракрасный лазер фокусируется на пункте назначения в космосе, создавая небольшой пузырь плазмы, излучающий видимый свет.
Интегральная визуализация — это метод создания 3D-дисплеев, которые являются как автостереоскопическими , так и мультископическими . Это означает, что 3D-изображение просматривается без использования специальных очков, и при просмотре с позиций, различающихся по горизонтали или вертикали, видны различные аспекты. Это достигается за счет использования массива микролинз (похожего на двояковыпуклую линзу , но с массивом X–Y или «глаз мухи», в котором каждая линза обычно формирует собственное изображение сцены без помощи объектива большего размера ) или точечных отверстий для захватывайте и отображайте сцену в виде четырехмерного светового поля , создавая стереоскопические изображения, демонстрирующие реалистичные изменения параллакса и перспективы , когда зритель перемещается влево, вправо, вверх, вниз, ближе или дальше.
Интегральная визуализация технически не может быть разновидностью автостереоскопии, поскольку автостереоскопия по-прежнему подразумевает создание двух изображений.
Стереоскопия покачивания — это метод отображения изображений, достигаемый путем быстрого попеременного отображения левой и правой сторон стереограммы. Их можно найти в Интернете в формате анимированных GIF-файлов , а онлайн-примеры можно увидеть в коллекции стереограмм Нью-Йоркской публичной библиотеки. Техника также известна как «Пику-Пику». [27]
Для стереофотографии общего назначения, целью которой является дублирование естественного человеческого зрения и создание визуального впечатления, максимально приближенного к реальному, правильная базовая линия (расстояние между местом съемки правого и левого изображений) будет такой же, как и расстояние между глазами. [28] Когда изображения, сделанные с такой базовой линией, просматриваются с использованием метода просмотра, который дублирует условия, при которых был сделан снимок, результатом будет изображение, почти такое же, как то, которое можно было бы увидеть на месте, где была сделана фотография. . Это можно было бы назвать «ортостерео».
Однако существуют ситуации, в которых может быть желательно использовать более длинную или короткую базовую линию. Факторы, которые следует учитывать, включают используемый метод просмотра и цель съемки. Понятие базовой линии также применимо к другим областям стереоографии, таким как стереорисунки и стереоизображения, созданные компьютером , но оно предполагает выбранную точку обзора, а не фактическое физическое разделение камер или объективов.
Понятие стереоокна всегда важно, поскольку окно представляет собой стереоскопическое изображение внешних границ левого и правого ракурсов, составляющих стереоскопическое изображение. Если перед ним поместить какой-либо предмет, отрезанный боковыми сторонами окна, возникает эффект неестественный и нежелательный, это называется «нарушением окна». Лучше всего это можно понять, вернувшись к аналогии с реальным физическим окном. Таким образом, существует противоречие между двумя разными признаками глубины: некоторые элементы изображения скрыты окном, так что окно кажется ближе, чем эти элементы, и те же элементы изображения кажутся ближе, чем окно. Поэтому стереоокно всегда необходимо регулировать, чтобы избежать нарушений окна.
Некоторые предметы можно увидеть перед окном, поскольку они не доходят до боковых сторон окна. Но эти объекты нельзя рассматривать слишком близко, так как всегда существует предел диапазона параллакса для комфортного просмотра.
Если сцена просматривается через окно, вся сцена обычно находится за окном, если сцена находится далеко, она будет на некотором расстоянии за окном, если она находится рядом, она будет казаться прямо за окном. Объект меньшего размера, чем само окно, может даже пройти через окно и частично или полностью появиться перед ним. То же самое относится и к части более крупного объекта, меньшей, чем окно. Цель настройки стереоокна — дублировать этот эффект.
Поэтому расположение окна по отношению ко всему изображению необходимо отрегулировать так, чтобы большая часть изображения была видна за окном. В случае просмотра на 3D-телевизоре окно проще разместить перед изображением, а окно расположить в плоскости экрана.
Напротив, в случае проецирования на гораздо больший экран гораздо лучше установить окно перед экраном (это называется «плавающее окно»), например, так, чтобы его просматривали на расстоянии около двух метров зрители сидят в первом ряду. Поэтому эти люди обычно видят фон изображения в бесконечности. Конечно, зрители, сидящие сзади, будут видеть окно более дальним, но если изображение сделано в нормальных условиях, так что зрители первого ряда видят этот фон в бесконечности, то остальные зрители, сидящие сзади, тоже будут видеть этот фон в дальнем углу. бесконечен, поскольку параллакс этого фона равен среднестатистическому межокулярному зрению человека.
Всю сцену, включая окно, можно перемещать вперед или назад по глубине путем горизонтального сдвига изображений для левого и правого глаза относительно друг друга. Перемещение одного или обоих изображений от центра приведет к удалению всей сцены от зрителя, тогда как перемещение одного или обоих изображений к центру переместит всю сцену к зрителю. Это возможно, например, если для этой проекции использовать два проектора.
В стереофотосъемке настройка окна осуществляется путем смещения / обрезки изображений, в других формах стереоскопии, таких как рисунки и изображения, сгенерированные компьютером, окно встроено в дизайн изображений по мере их создания.
Изображения можно творчески обрезать, чтобы создать стереоокно, которое не обязательно имеет прямоугольную форму или лежит на плоской плоскости, перпендикулярной лучу зрения 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 стереоизображения или стать художественным компонентом стереоизображения.
_for_cross-eyed_viewing.png/1280px-Stereoscopic_view_galaxy_earth_moon_(816_x_420)_for_cross-eyed_viewing.png)
Хотя стереоскопические изображения обычно использовались для развлечения, включая стереографические карты , 3D-фильмы , 3D-телевидение , стереоскопические видеоигры , [29] распечатки с использованием анаглифов и изображений, плакаты и книги автостереограмм , существуют и другие варианты использования этой технологии.
Сальвадор Дали создал несколько впечатляющих стереограмм в своих исследованиях различных оптических иллюзий. Среди других стереохудожников — Зои Белофф, Кристофер Шнебергер, Ребекка Хакеманн, Уильям Кентридж и Джим Нотен. [30] Красно-голубые анаглифные стереоскопические изображения также были нарисованы вручную. [31]
В 19 веке стало понятно, что стереоскопические изображения дают людям возможность увидеть места и вещи вдалеке, и было подготовлено множество туристических наборов, а также опубликованы книги, позволяющие людям узнавать о географии, науке, истории и других предметах. [32] Такое использование продолжалось до середины 20-го века, а компания Keystone View производила карты до 1960-х годов.
Для правильного просмотра изображения рекомендуется использовать красно-голубые 3D- очки.Марсоходы Mars Exploration Rovers , 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 разделены на 30 см с углом схождения 1 градус. Это позволяет превращать пары изображений в полезные с научной точки зрения стереоскопические изображения, которые можно просматривать как стереограммы, анаглифы или обрабатывать в компьютерные 3D-изображения. [33]
Возможность создавать реалистичные 3D-изображения с помощью пары камер на высоте примерно человеческого роста дает исследователям более глубокое понимание природы просматриваемых ландшафтов. В условиях отсутствия туманной атмосферы и знакомых ориентиров люди полагаются на стереоскопические данные для определения расстояния. Поэтому точки обзора одной камеры труднее интерпретировать. Стереоскопические системы с несколькими камерами, такие как Pancam, решают эту проблему при беспилотном исследовании космоса.
Стереокарты и вектограммы используются оптометристами , офтальмологами , ортоптистами и зрительными терапевтами при диагностике и лечении бинокулярного зрения и нарушений аккомодации . [34]
Стереопарные фотографии предоставили возможность трехмерной (3D) визуализации аэрофотоснимков ; примерно с 2000 года трехмерные виды с воздуха в основном основаны на технологиях цифрового стереоизображения. 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 борьбы с визуальной избыточностью стереопар с целью определения сжатой версии файлов стереопар. [36] [37] Сегодня картографы создают стереопары с помощью компьютерных программ для визуализации топографии в трех измерениях. [38] Компьютеризированная стереовизуализация использует программы стереосопоставления. [39] В биологии и химии сложные молекулярные структуры часто изображаются в виде стереопар. Тот же метод можно применить к любому математическому (или научному, или инженерному) параметру, который является функцией двух переменных, хотя в этих случаях чаще всего трехмерный эффект создается с использованием «искаженной» сетки или затенение (как будто от удаленного источника света).
