Стереоскопия
-
Стереоскопия и её история
- Стереоскопия создаёт иллюзию глубины изображения с помощью стереопсиса.
- Слово «стереоскопия» происходит от греческого «твердый» и «смотреть».
- Стереограмма — это пара стереоизображений.
-
Принцип работы стереоскопии
- Стереоскопия использует стереопсис для создания трёхмерного эффекта.
- Мозг воспринимает изображения как единое трёхмерное изображение.
- Эффект не хватает глубины фокусировки, что приводит к конфликту между вергентностью и аккомодацией.
-
Отличия от других 3D-дисплеев
- Стереоскопия отображает изображение в трёх измерениях.
- Движение головы и глаз не изменяет получаемую информацию.
- Голографические и объёмные дисплеи не имеют этого ограничения.
-
История и развитие
- Стереоскопия была изобретена сэром Чарльзом Уитстоуном в 1838 году.
- Усовершенствована сэром Дэвидом Брюстером.
- Уитстоун использовал рисунки, а Брюстер создал портативное устройство.
-
Применение и визуальные требования
- Стереоскопия используется в фотограмметрии и для развлечения.
- Для просмотра стереоизображений требуется бинокулярное зрение.
- Стереовидимость человека определяет минимальное несоответствие изображения.
-
Методы стереоскопии
- Боковой просмотр: два изображения с небольшим отклонением.
- Свободный просмотр: пара параллельных изображений без устройства просмотра.
-
Преимущества и недостатки
- Боковой просмотр: высокое разрешение, простота создания, отсутствие снижения яркости.
- Свободный просмотр: требует параллельного взгляда, что может быть затруднительно.
-
Методы разделения функций
- Рассматривать пару изображений крупным планом с расслабленными глазами
- Добиваться удобного стереоскопического слияния размытых изображений
- Увеличивать расстояние обзора для четкой фокусировки
-
Требования к изображениям
- Размер и расстояние между изображениями должны соответствовать глазам зрителя
- Среднее межглазное расстояние составляет около 63 мм
- Возможен просмотр с большим расстоянием, но требует подготовки и напряжения глаз
-
Косоглазие и стереоскопическое слияние
- Изображения левого и правого глаз меняются местами при косоглазии
- Объединенное изображение кажется меньше и ближе
- Для усиления эффекта можно использовать кончик пальца или лист бумаги
-
Автостереограмма и стереоскоп
- Автостереограмма создает иллюзию трехмерной сцены
- Стереоскоп демонстрирует две фотографии одного объекта под разными углами
- Исторические стереоскопы доступны как антиквариат
-
Зрители, наблюдающие за прозрачностью
- Стереоскопы для просмотра прозрачных фотографий на пленке или стекле
- В начале 20-го века использовались стеклянные слайды
- Современные форматы включают Tru-Vue и View-Master
-
Дисплеи, устанавливаемые на голову
- Пользователь носит шлем или очки с ЖК- или OLED-дисплеями
- Технология используется для показа стереофильмов и создания виртуального дисплея
- Очки могут быть соединены с устройствами слежения за головой
-
Дополненная реальность
- Очки могут использоваться для просмотра прозрачного изображения на реальном мире
- Достигается путем отражения видеоизображений через зеркала
- Ожидается применение в обслуживании сложных систем и хирургии
-
Виртуальные дисплеи на сетчатке глаза
- Технология выводит растровое изображение на сетчатку глаза
- Для стереоскопии каждый глаз должен иметь собственный дисплей
- Источник света должен находиться близко к глазу
-
3D-зрители
- Активные зрители оснащены электроникой
- Пассивные наблюдатели фильтруют бинокулярную информацию
-
Активные системы жалюзи
- Изображение для левого глаза блокируется правым, затем наоборот
- Используются жидкокристаллические затворные стекла
- Основной недостаток — временный параллакс при движении
-
Пассивные системы
- Поляризационные системы проецируют два изображения с наложением фильтров
- Зритель носит очки с поляризационными фильтрами
- Системы фильтрации помех используют определенные длины волн для каждого глаза
-
Системы цветных анаглифов
- Используются определенные длины волн для правого и левого глаза
- Очки отфильтровывают специфические длины волн
- Примеры: Dolby 3D и Omega 3D/Panavision 3D
-
Анаглиф 3D
- Стереоскопический эффект достигается с помощью фильтров разных цветов
- Используются красно-голубые фильтры для сравнения цветов
- Зрительная кора мозга преобразует изображения в трехмерную сцену
-
Система глубины хромирования
- Очки ChromaDepth содержат призматические пленки
- Изображение переводится на определенную величину в зависимости от цвета
- Преимущество: изображения с большой глубиной можно рассматривать без очков
- Ограничение: выбор цветов ограничен
-
Способ Пульфриха
- Эффект основан на замедленной обработке изображений при меньшем освещении
- Не подходит для неподвижных объектов и вертикальных движений
- Случайное перемещение объектов создает ложные артефакты
-
Верхний/нижний формат
- Стереоскопический просмотр достигается размещением изображений одно над другим
- Используются специальные программы просмотра и призматические очки
-
Автостереоскопия
- Использует оптические компоненты в дисплее для каждого глаза
- Не требует головных уборов, но требует ограниченного положения головы
- Включает линзовидные линзы, параллаксный барьер и голографию
-
Голография
- Лазерная голография создает световое поле, идентичное оригиналу
- Требует неподвижности объекта и лазерного луча
- Современные технологии улучшают качество изображения
-
Объемные дисплеи
- Используют вокселы вместо пикселей
- Включают многоплоскостные и вращающиеся панели
- Разработаны технологии для создания световых точек в воздухе
-
Интегральное изображение
- Создает 3D-дисплеи без очков и с разными аспектами при просмотре
- Использует микролинзы или точечные отверстия для создания 4D-подсветки
-
Стереоскопия с покачиванием
- Метод чередования левой и правой сторон стереограммы
- Примеры можно найти в коллекции Нью-Йоркской публичной библиотеки
-
Методы стереосъемки
- Базовая линия должна совпадать с расстоянием между глазами
- Возможны ситуации с более длинной или короткой базовой линией
- Концепция базовой линии применима к стереофоническим рисункам и компьютерным стереоизображениям
-
Стереоокно
- Важная концепция для стереоскопического изображения
- Нарушение целостности окна создает неестественный эффект
- Стереоокно должно быть отрегулировано для комфортного просмотра
-
Настройка стереоокна
- Цель настройки стереоокна — воспроизвести эффект, когда сцена находится за окном.
- Расположение окна должно быть скорректировано так, чтобы большая часть изображения была видна за пределами окна.
- В 3D-телевизоре окно лучше размещать перед изображением, а в больших экранах — перед экраном.
-
Перемещение сцены
- Сцену можно перемещать по глубине, перемещая изображения для левого и правого глаз.
- Перемещение изображений от центра отдаляет сцену, а к центру приближает.
-
Стереосъемка и дизайн
- В стереосъемке окно настраивается путем сдвига/обрезки изображений.
- В других видах стереоскопии окно встроено в дизайн изображений.
- Стереокадры могут быть изогнутыми и проходить через сцену.
-
Нарушения границ окна
- Нарушения границ окна могут быть связаны с объектами, обрезаемыми за пределами фокальной плоскости.
- Всплывающие окна, когда объект появляется перед фокальной плоскостью, вызывают дезориентацию.
-
Применение стереоскопии
- Стереоскопические изображения используются для развлечения, искусства, образования, освоения космоса и медицины.
- В космосе стереоскопические изображения помогают исследователям определять расстояние.
- В медицине стереограммы используются для диагностики и лечения бинокулярного зрения.
- В математике и науке стереопары используются для визуализации сложных структур.