Автостереограмма: различия между версиями
Перейти к навигации
Перейти к поиску
| [отпатрулированная версия] | [отпатрулированная версия] |
Содержимое удалено Содержимое добавлено
Simba16 (обсуждение | вклад) →Литература: оформление кода при помощи скрипта |
|||
| (не показаны 124 промежуточные версии 33 участников) | |||
| Строка 1: | Строка 1: | ||
[[Файл:Stereogram Tut Random Dot Shark.png|thumb|250px|Пример [[Случайно-точечная стереограмма|случайно-точечной автостереограммы]] («фантомашки»)]] |
|||
'''Автостереограмма''' — вид [[стереоскопия|стереограммы]], которая даёт стереоскопический (объёмный) эффект без каких-либо внешних сепарирующих приспособлений, таких как затворные очки, очки с поляризационными фильтрами, [[анаглиф]]. |
|||
[[Файл:Stereogram Tut Shark Depthmap.png|thumb|250px|Изображение, создаваемое случайно-точечной автостереограммой]] |
|||
[[Файл:NotWait3dKhudyakov.webm|thumb|Стереокартина Константина Худякова «Не ждали».]] |
|||
[[Файл:Chess_Single_Image_Stereogram_by_3Dimka.jpg|thumb|250px|Обойная стереограмма]] |
|||
'''Автостереограмма''' — [[стереограмма]], обе части [[Стереопара|стереопары]] которой находятся в одном изображении ({{lang-en|Single Image Stereogram}}, '''SIS''') и закодированы в растровой структуре, например с помощью [[Лентикулярная печать|лентикулярной печати]]{{sfn|Стереоскопия в кино-, фото-, видеотехнике|2003|с=9|name="dict"}}. При рассматривании через декодирующий растр такая параллакс-стереограмма воспринимается объёмной за счёт [[Автостереоскопия|автостереоскопии]], и не требует каких-либо сепарирующих приспособлений перед глазами наблюдателя в виде очков или [[стереоскоп]]ов{{sfn|Фотокинотехника|1981|с=272}}. |
|||
Автостереограммой также называется [[случайно-точечная стереограмма]], расположенная на одном изображении и закодированная в элементах псевдорегулярных текстур{{sfn|Мир техники кино|2017|с=3}}. Такая автостереограмма при обычном рассматривании выглядят беспорядочным скоплением разноцветных узоров, но способна создавать [[Оптическая иллюзия|оптическую иллюзию]] трёхмерного изображения за счёт физиологических особенностей [[Зрение человека|человеческого зрения]]. Для восприятия объёмного изображения при рассматривании точечных автостереограмм необходимо преодолеть нормальную координацию между [[Вергенция|вергенцией]] глазных яблок и [[Аккомодация (биология)|аккомодацией]] [[хрусталик]]ов. |
|||
== Простейшая автостереограмма == |
|||
[[Файл:SimpleAutoStereogramma.png|thumb|Простейшая стереограмма из двух ракурсов. При правильном расположении каждый глаз видит свой ракурс.]] |
|||
Для демонстрации возможности получения трёхмерного изображения на тонком объекте можно провести следующий опыт: |
|||
: Взять [[стереопара|стереопару]], разрезать каждый кадр на вертикальные полосы. Сложить их, чтобы они чередовались следующим образом: первая полоса левого изображения, первая полоса правого изображения, вторая полоса левого изображения, вторая полоса правого изображения и т. д. Затем вытянуть по горизонтали, распечатать и сложить гармошкой. При просмотре с определённой точки каждый глаз увидит своё изображение. |
|||
== Историческая справка == |
|||
== История == |
|||
Принцип наблюдения объёмного изображения на случайных периодических текстурах описан ещё в учебнике Роберта Смита 1738 года. Уже тогда вызывал интерес учёных феномен рассматривания узоров на обоях, приводящий к зрительному увеличению или уменьшению их кажущегося размера при разных углах конвергенции глаз{{sfn|Стереоскопия в кино-, фото-, видеотехнике|2003|с=44}}. Причина кроется в ошибочном совмещении соседних повторяющихся рисунков на обоях, из-за чего они кажутся расположенными ближе или дальше своего истинного местонахождения<ref>{{cite web |
|||
|url = https://zreni.ru/entertainments/stereogrammy-i-illyuzii-zreniya/18-kratkaya-istoriya-stereogramm.html |
|||
|title = Краткая история стереограмм |
|||
|lang = ru |
|||
|publisher = Всё о восстановлении и коррекции зрения |
|||
|accessdate = 2019-07-02 |
|||
|archive-date = 2021-08-27 |
|||
|archive-url = https://web.archive.org/web/20210827102956/https://zreni.ru/entertainments/stereogrammy-i-illyuzii-zreniya/18-kratkaya-istoriya-stereogramm.html |
|||
|deadlink = no |
|||
}}</ref>. Наиболее ценным в этой области оказалось открытие [[Брюстер, Дейвид|Дэвида Брюстера]], доказавшего в XIX веке, что наличие горизонтально смещённых дефектов в соседних рядах обоев приводит к [[Диспаратность|диспаратности]] и возникновению иллюзии объёма несуществующих деталей{{sfn|Мир техники кино|2017|с=6}}. |
|||
В 1939 году Борис Компанейский впервые опубликовал стереограмму с лицом [[Венера (мифология)|Венеры]], состоящую из расположенных случайным образом точек, которые при обычном рассматривании выглядели как хаотическое скопление. Спустя 20 лет лауреат [[Стипендия Мак-Артура|стипендии Мак-Артура]] Бела Юлеш, работавший над методами расшифровки аэрофотоснимков замаскированной местности, изобрёл [[Случайно-точечная стереограмма|случайно-точечную стереограмму]]. Создав с помощью [[компьютер]]а стереограмму, состоящую из случайно расположенных пятен, Юлеш доказал, что [[восприятие глубины]] происходит только за счёт диспаратности, поскольку в этом случае другие изобразительные признаки объёма отсутствуют. |
|||
=== Щелевой растр === |
|||
[[Файл:Щелевой растр.png|thumb|Щелевой растр]] |
|||
Первым опытом создания трехмерных изображений без применения для просмотра каких-либо специальных приспособлений были картины французского художника Gaspar Antoine de Bois-Clair, написанные им в 1692 году. Когда зритель двигался вдоль его работ — они, казалось, изменяются от одной к другой. Это достигалось тем, что сами картины были разделены на вертикальные полосы, скомбинированные между собой, а зрителю предлагалось их рассматривать через ряд непрозрачных деревянных брусков, расположенных с расстояниями между ними, вертикально, относительно плоскости картин. |
|||
В 1970 году один из последователей Юлеша японец Масаюки Ито вручную создал аналогичную стереограмму объектов, не видимых при обычном рассматривании<ref name="mtk" />. В 1974 году такую стереограмму создал шведский художник Альфонс Шиллинг. Его встречи с Юлешом и опыт в голографии и лентикулярной фотографии позволили разработать метод случайно-точечной стереограммы на основе вертикальных линий, расположенных с параллаксом. |
|||
=== Интегральная фотография === |
|||
[[Файл:Lippman.png|thumb|Интегральная фотография]] |
|||
В 1908 году [[Габриэль Липпман]]<ref>{{cite journal|last=Lippmann|first=G.|title=Épreuves réversibles. Photographies intégrales|journal=Comptes Rendus de l'Académie des Sciences|volume=146|issue=9|pages=446–451|date=2 March 1908|nopp=reprinted in Benton "Selected Papers on Three-Dimensional Displays"}}</ref><ref>{{cite web|url=http://people.csail.mit.edu/fredo/PUBLI/Lippmann.pdf|title=Reversible Prints. Integral Photographs.|author=Frédo Durand, MIT CSAIL|date=|accessdate=2011-02-17|archiveurl=http://www.webcitation.org/6Fy9xibLt|archivedate=2013-04-18}} (This crude English translation of Lippmann’s 1908 paper will be more comprehensible if the reader bears in mind that «dark room» and «darkroom» are the translator’s mistaken renderings of «chambre noire», the French equivalent of the Latin «camera obscura», and should be read as «camera» in the thirteen places where this error occurs.)</ref> предложил метод съёмки объекта на специальную светочувствительную пластину, соединённую с растром, состоящим из большого количества микролинз. Светочувствительный слой находится в фокальной плоскости этих линз. Каждая микролинза формирует изображение всего объекта в ракурсе, соответствующем её положению относительно объекта. |
|||
Студент Юлеша, занимающийся [[Психофизика|психофизикой]] зрения в Институте Смит-Кеттлуэлл, Кристофер Тайлер с помощью своей программистки Морин Кларк в 1979 году объединил теории своего преподавателя и Шиллинга, получив случайно-точечную автостереограмму ({{lang-en|Single Image Random Dot Stereogram}}, '''SIRDS'''), не требующую для своего рассматривания никаких сепарирующих приспособлений{{sfn|Мир техники кино|2017|с=5|name="mtk"}}. В 1991 году программисты Том Баччи, Боб Салитски и художник Чери Смит опубликовали первые автостереограммы, состоящие из разноцветных пятен. Разработанное ими программное обеспечение было приобретено компанией ''N. E. Thing Enterprises'', которая начала выпускать подобные изображения в развлекательных целях под брендом «Магический глаз» ({{lang-en|Magic Eye}})<ref>{{cite web |
|||
Съёмка объекта интегральной пластинкой производится без какой-либо вспомогательной оптики — каждый линзовый элемент является самостоятельным объективом, формирующим на эмульсии своё микроизображение объекта. |
|||
|author = Антон Базелинский |
|||
После [[Проявление (фотография)|проявления]] получается негативное и «изнаночное» изображение объекта. Затем данный негатив, совмещённый с растром прикладывался к аналогичной конструкции (растр к растру) и делался контактный отпечаток. |
|||
|url = https://bazelinsky.livejournal.com/47271.html |
|||
После проявки, при рассматривании на просвет позитивного изображения со стороны растра (растр между наблюдателем и эмульсией) получалось объёмное изображение объекта, которое формируется на том же расстоянии от фотопластины, на котором объект находился при съёмке. Для такого изображения характерны высокие стереоскопические свойства, игра светотени и бликов, а также разворот самого изображения при оглядывании его с разных сторон. Данный метод на практике не используется, поскольку есть жёсткое требование к размерам снимаемого объекта, технических трудностей изготовления высококачественных пластинок, совмещения при печати. Тем не менее данный метод ценен как первый метод пространственной записи изображений, предшествовавший [[голография|голографии]]. |
|||
|title = Стереокартинки |
|||
|lang = ru |
|||
|publisher = [[LiveJournal]] |
|||
|date = 2009-06-21 |
|||
|accessdate = 2019-07-02 |
|||
|archive-date = 2021-08-27 |
|||
|archive-url = https://web.archive.org/web/20210827104458/https://bazelinsky.livejournal.com/47271.html |
|||
|deadlink = no |
|||
}}</ref>. |
|||
Кроме автостереограмм из случайных пятен, которые при обычном рассматривании выглядят как хаотический набор разноцветных точек, известны и «обойные» автостереограммы, состоящие из повторяющихся элементов рисунка (паттернов), расположенных определённым образом вертикальными рядами. При этом закодированное в них изображение не имеет ничего общего с элементами, видимыми простым взглядом. Построение автостереограмм возможно даже на основе текста, когда буквы используются вместо случайных точек ({{lang-en|Single Image Random Text Stereogram}}, '''SIRTS''')<ref>{{cite web |
|||
=== Применение цилиндрических линз === |
|||
|url = https://ichip.ru/obemnie-risunki-svoimi-rukami.html |
|||
[[Файл:Close up of the surface of a lenticular print.jpg|thumb|left|Лист линзового растра]] |
|||
|title = Объемные рисунки своими руками |
|||
Практическое применение щелевого растра нецелесообразно, так как чёрные непрозрачные |
|||
|lang = ru |
|||
полоски, накладываемые на изображение, в значительной степени ухудшают его качество и затемняют его. |
|||
|publisher = [[CHIP]] |
|||
В 1912 году Вальтер Хесс<ref>{{cite US patent|inventor=Hess, Walter|title=Stereoscopic picture|number=1128979|date=1915}}, filed 1 June 1912, patented 16 February 1915. Hess filed several similar patent applications in Europe in 1911 and 1912, which resulted in several patents issued in 1912 and 1913.</ref> запатентовал растр с цилиндрическими линзами. Особенность цилиндрических линз состоит в том, что в одном направлении они работают как плоскопараллельные пластины, а в другом, перпендикулярном к первому, как сферические линзы. Растр состоит из большого количества плоско-выпуклых цилиндрических линз‚ собранных вплотную друг к другу в едином блоке. Своей плоской стороной линзовый растр обращён к изображению. Радиус кривизны линз должен быть такой, чтобы лучи света, падающие перпендикулярно листу, после преломления на линзах, собирались на плоской поверхности растра. Такие растры называются лентикулярными. |
|||
|date = 2011-03-23 |
|||
|accessdate = 2019-07-02 |
|||
|archive-date = 2019-07-02 |
|||
|archive-url = https://web.archive.org/web/20190702200623/https://ichip.ru/obemnie-risunki-svoimi-rukami.html |
|||
|deadlink = no |
|||
}}</ref>. |
|||
Случайно-точечная автостереограмма в начале [[XX век|XXI век]]а получила в [[Нижегородская область|Нижегородской области]] неофициальное название «фантомашка»<ref>{{Cite web|url=https://lenta.ru/news/2013/10/22/kultyshka/|title=«Яндекс» нашел в поисковых запросах култышку и фантомашку|publisher=lenta.ru|accessdate=2019-09-14|archive-date=2021-03-03|archive-url=https://web.archive.org/web/20210303001931/https://lenta.ru/news/2013/10/22/kultyshka/|deadlink=no}}</ref><ref>{{Cite web|url=https://gazeta.spb.ru/1452937-0/|title=Самым «петербургским» словом признали «бадлон»|author=|website=|date=|publisher=|access-date=2019-09-14|archive-date=2021-06-05|archive-url=https://web.archive.org/web/20210605224419/https://gazeta.spb.ru/1452937-0/|deadlink=no}}</ref>. |
|||
== Аналоговые технологии получения автостереограмм на лентикулярных растрах == |
|||
== Принцип действия == |
|||
=== Проекционная печать многоракурсных изображений === |
|||
Стереоскопическое зрение основано на [[параллакс]]е изображений одних и тех же предметов, видимых двумя глазами{{sfn|Стереоскопия в кино-, фото-, видеотехнике|2003|с=100}}. За счёт расстояния между зрачками, все объекты видимы с различных [[ракурс]]ов, в результате чего в [[Зрительная кора|зрительной коре]] мозга возникает ощущение глубины рассматриваемой сцены. Трёхмерное зрение — это результат сложных [[Психофизика|психофизических]] процессов в человеческом мозге, сопоставляющем расположение точек, видимых глазами под отличающимися углами. На основе явления [[Диспаратность|диспаратности]] мозг определяет расстояние до каждой видимой точки, основываясь на её параллаксе. |
|||
[[Файл:RakursPrinting.png|thumb|left|Печать многоракурсного изображения]] |
|||
{| align="right" style="background:#f8f9fa; border:1px solid #c8ccd1; font-size:90%; margin-left:1em" cellspacing=0 cellpadding=0 |
|||
Проецирование негативных изображений ракурсов через растр на светочувствительный материал. Группа независимых проекторов направлена на одну и ту же доску увеличителя, так что их оптические оси сходятся в одной |
|||
точке. В каждом проекторе установлен один негатив или слайд из комплекта ракурсов объекта. |
|||
=== Фотосъёмка с помощью кодирующего растра === |
|||
[[Файл:3dcamera1.png|thumb|Съёмка трёхмерного изображения с помощью кодирующего растра.]] |
|||
По дуге вокруг статичного объекта двигается камера. Между жёстко прикреплённой к задней стенке камеры фотоплёнкой и объективом находится растр, прижатый к фотоплёнке так, чтобы между ними не было зазора, но растр мог скользить вдоль неё. Пока камера перемещается между крайними положениями, растр перемещается на один период против направления движения камеры. В результате на плёнке получается закодированное негативное или позитивное кодированное изображение. |
|||
== Недостатки автостереограмм == |
|||
=== Ступенчатость изображений === |
|||
[[Файл:SharpLoss2.jpg|thumb|left|Потеря чёткости и возникновение ступенчатости при наложении лентикулярного растра 20 Lpi (размер линзы 1,2 мм).]] |
|||
При наложении растра на плоское изображение возникает ступенчатость контуров и потеря мелких деталей. Чем грубее растр, тем заметнее данный недостаток. |
|||
=== Ограниченная глубина резкости === |
|||
[[Файл:Racursi.gif|thumb|Результат многоракурсной съёмки. 43 ракурса.]] |
|||
Независимо от технологии получения изображения, растр не является идеальной оптической системой и материал, на котором расположено кодированное изображение не обладает идеальной чёткостью — растекание краски или зерно плёнки ограничивают чёткость изображения. Покажем это на примере. |
|||
Анимация демонстрирует результат многоракурсной фотосъёмки. Предположим, что мы изготавливаем с этой съёмки изображения размером A4 с использованием принтера с разрешением 720 dpi на двух видах пластика. С грубой линзой, 20 Lpi (шаг 1,2 мм) и тонкой линзой 70 Lpi (шаг 0,35 мм). |
|||
Фрагменты закодированных изображений с помощью некоторого алгоритма выглядят так: |
|||
{| |
|||
|- |
|- |
||
|<gallery mode="packed" heights="200px"> |
|||
|[[Файл:72000v1Fr.tif|thumb|left|Фрагмент закодированного изображения под линзу 70 Lpi и печать 720 dpi.]] |
|||
Autostereogram normal vergence.svg|Нормальный взгляд |
|||
|[[Файл:20000v1Fr.tif|thumb|Фрагмент закодированного изображения под линзу 20 Lpi и печать 720 dpi.]] |
|||
Autostereogram cross-eyed vergence.svg|Перекрёстный взгляд |
|||
|} |
|||
Autostereogram wall-eyed vergence.svg|Взгляд «за стену» |
|||
Результат печати после наложения растра выглядит следующим образом: |
|||
</gallery> |
|||
{| |
|||
|- |
|||
|[[Файл:FineRastr.tif|thumb|left|Вид отпечатка на тонком растре 70 Lpi при печати 720 dpi.]] |
|||
|[[Файл:Rought.tif|thumb|Вид отпечатка на грубом растре 20 Lpi при разрешении печати 720 dpi.]] |
|||
|} |
|} |
||
При рассматривании регулярных текстур, например рисунка [[Обои|обоев]], возникает возможность ошибочного совмещения соседних по горизонтали повторяющихся фрагментов узора из-за неправильного угла конвергенции оптических осей глазных яблок. При этом нарушается рефлекторная взаимосвязь между конвергенцией и аккомодацией хрусталика. В этом случае мозг интерпретирует расстояние до рассматриваемого объекта на основе угла конвергенции, искажая объём воспринимаемого пространства. При взгляде, направленном «за стену», угол конвергенции уменьшается, приближаясь к нулю, и глаза смотрят почти параллельно, интерпретируя поверхность обоев как лежащую значительно дальше существующей и увеличенную в размерах. В обратном случае, при скрещивании осей глазных яблок, стена кажется расположенной вплотную к лицу и сильно уменьшенной. |
|||
В автостереограммах это явление используется для создания трёхмерного изображения, не видимого на ней при обычном способе рассматривания с нормальным согласованием конвергенции и аккомодации. Для этого отдельные фрагменты повторяющегося узора или одинаковые рисунки располагаются с небольшими смещениями («дефектами») относительно общего периода всей текстуры. В результате, при рассматривании такой стереограммы взглядом, направленным за её плоскость или перед ней «к носу», смещённые фрагменты выглядят как лежащие дальше или ближе плоскости всего рисунка. Чаще всего автостереограммы рассчитаны на взгляд «за стену», как наиболее комфортный для большинства зрителей. При этом точки, смещённые друг к другу относительно общего периода, воспринимаются как лежащие перед плоскостью рисунка, и наоборот{{sfn|Мир техники кино|2017|с=4}}. |
|||
На тонком растре 70 Lpi хорошо сохранились детали переднего объекта, но сильно упала чёткость дальнего плана. На грубом растре 20 Lpi заметна общая грубость изображения, но дальний план чётче Чем тоньше растр, тем чётче изображение объектов в плоскости листа, но тем сильнее падает чёткость с глубиной. Скорость падения чёткости с глубиной зависит от достигнутой чёткости печати, качества поверхности растра и точности соответствия толщины растра фокусному расстоянию линзы. |
|||
=== Дефекты, вызванные нехваткой количества ракурсов === |
|||
=== Дефекты изготовления === |
|||
[[Файл:Brak.tif|thumb|Расхождение красок в 0,2 мм при офсетной печати на лентикуляре. Один из ракурсов и результат печати.]] |
|||
* Неточное совмещение изображения и растра. |
|||
* Неточное совмещение красок при [[офсетная печать|офсетной печати]]. |
|||
{{Чистить}} |
|||
=== Недоработки в дизайне === |
|||
==== Неаккуратность съёмки и ошибки обработки ==== |
|||
неточность движения камеры, сдвиг объектов во время съёмки, различие параметров камер и объективов, ошибки при ретуши и межкадровой интерполяции |
|||
==== Дискомфорт восприятия и эффект кулисности ==== |
|||
При фотографировании сюжета, кроме выбора сюжета, освещения и экспозиции у фотографа возникает задача выбора [[база (стереосъёмка)|базы]].<ref >{{cite |url=http://www.ixbt.com/digimage/stereogeometry.shtml |title=Геометрия стереофотосъёмки |date=2 августа 2005 г.}}</ref> Основные соображения, которыми может руководствоваться автор следующие |
|||
* Пропорциональное воспроизведение сюжета. |
|||
Исходя из этого стереобаза (расстояние между крайними положениями точек съёмки) вычисляется по формуле <math>k \times L</math>, где <math>L</math> — расстояние до объекта съёмки. <math>k</math> — коэффициент, равный <math>2 \times \mathrm{tg}\, \left ( \frac{alpha}{2} \right)</math>, где <math>alpha</math> — угол обзора растра, который будет использован для печати данного изображения. <math>alpha</math> для растров лежит в пределах от 20 до 55 градусов, <math>k</math> получается от 1/3 до 1. |
|||
* Техническая воспроизводимость сюжета, с учётом ограничений глубины резкости при печати и комфорт восприятия. |
|||
При уменьшении [[база (стереосъёмка)|стереобазы]] на конечном отпечатке глубина пропорционально уменьшается и всегда можно подобрать базу, такую, что сюжет становится технически-воспроизводимым и комфортным. |
|||
{| |
|||
|- |
|||
|[[Файл:3DEffect.gif|thumb|left|Съёмка для обеспечения достаточного эффекта восприятия трёхмерности объекта.]] |
|||
|[[Файл:ComfortPriority.gif|thumb|Съёмка со стереобазой, выбранной из соображения комфорта восприятия.]] |
|||
|} |
|||
[[Файл:Combine3D.gif|thumb|Комбинированная съёмка для обеспечения удобства пространственного восприятия.]] |
|||
При этом в большинстве случаев стереобаза, расчитанная двумя способами, различается в несколько раз. Иллюстрации демонстрируют [[стереопара|стереопары]], сделанные чтобы показать объём и быть комфортной для зрителя. В одном случае изображение воспринимается дискомфортным, в другом случае неинтересным. На отпечатке результата неинтересной съёмки объекты воспринимаются как фанерные декорации. Для устранения данной проблемы используются два варианта. |
|||
* постановочная съёмка без отдалённого заднего плана |
|||
* комбинированная съёмка, когда объект и фон снимается отдельно и затем покадрово накладываются. |
|||
== Вычислительные методы изготовления автостереограмм == |
|||
С достижением возможностей компьютеров, достаточных для расчётов автостереограмм разные разработчики стали разрабатывать программы для этой цели. Большинство вычислительных методов основано на |
|||
* кодировании изображений из набора ракурсов, полученных фотографическим или другим способом |
|||
* работа с многослойными кадрами, где дополнением к слою может служить [[Z-буферизация|карта глубины]] |
|||
=== Список программ === |
|||
* Вариограф |
|||
* PhotoProjector |
|||
* 3DmasterKit |
|||
* HumanEyes |
|||
* Power Illusion |
|||
* Fanta Flip |
|||
* Freedom eye |
|||
=== Дополнительные функции программ === |
|||
* Генерация питч-теста, предназначенного для оперативного измерения шага кодирования изображения в текущих условиях |
|||
* коррекция фотоизображений, исправление неточностей по геометрии и цвету, допущенных при съёмке |
|||
* межкадровая интерполяция |
|||
* дополнительные дизайнерские функции для других эффектов, получаемых на лентикулярных растрах |
|||
=== Простейший алгоритм кодирования набора ракурсов === |
|||
[[Файл:Coding1.png|thumb|Набор ракурсов.]] |
|||
Программа в качестве исходных данных получает |
|||
* Набор из <math>N</math> ракурсов, имитирующий движение наблюдателя слева направо. |
|||
На более формальном языке: дан массив <big>'''''Color[номер ракурса 0..N-1][горизонтальная координата X- 0..W-1] [вертикальная координата Y- 0..H-1]'''''</big> |
|||
* Шаг кодирования, то есть геометрический размер, соответствующий одному пикселю (обычно задаётся в точках на дюйм). |
|||
* Шаг печатной машины (обычно задаётся в линиях на дюйм) |
|||
[[Файл:Coding2.png|thumb|Так находится нужный ракурс и точка для копирования в кодированное изображение.]] |
|||
* Требуемый формат в миллиметрах <big>'''''SizeX × SizeY'''''</big> |
|||
В качестве результата мы должны получить изображение |
|||
<big>'''''Result[горизонтальная координата X- 0…resultW][вертикальная координата Y- 0…resultH]'''''</big> |
|||
: 1 этап — расчитывает размеры получаемого изображения в пикселях. Размеры требуемого изображения делятся на шаг печатной машины |
|||
: 2 этап — расчёт цвета каждого пикселя <math>\left(x, y \right)</math> кодированного изображения. Покажем как расчитывается произвольный пиксель. Он копируется из одного из пикселей <math>\left(X, Y \right)</math> ракурса <math>Z</math>. Координаты <math>X</math> и <math>Y</math> расчитываются из пропорции <math>{\frac{X}{W}} = {\frac {x}{resultW}}</math>; <math>{\frac{Y}{H}} = {\frac{y}{resultH}}</math>. Здесь предполагается, что формат печати пропорционален размерам исходных ракурсов. |
|||
Затем расчитывается номер ракурса <math>Z</math>, с которого нужно копировать цвет: <math>Z = \left [ N \times \left \{ \frac{-x}{T} \right \} \right ]</math>, |
|||
<math>T</math> — период кодирования, выраженный в шагах кодирования, измеряется с помощью питч-теста и приблизительно равен ширине линзы лентикулярного пластика. |
|||
<math>\left \{ ... \right \} </math> — [[дробная часть]] числа, <math>\left [ ... \right ]</math> — [[целая часть]] числа. |
|||
В простейшем варианте номер ракурса <math>Z</math> округляется до ближайшего ракурса. |
|||
=== Усовершенствование алгоритмов кодирования === |
|||
При общедоступности описания простейшего подхода «нарезания ракурсов на полоски», реальные программы используют более сложные алгоритмы и их особенности не разглашают. Эти усовершенствования делаются в следующих направлениях: |
|||
* Нелинейное кодирование. |
|||
Учитывая тот факт, что крайние ракурсы линза различает хуже, чем центральные можно неравномерно распределять пространство под разные ракурсы, отдавая больше место крайним и меньше центральным |
|||
* Сглаживание исходных ракурсов. |
|||
Желательно, когда их разрешение в пикселях превосходит количество линз на подготавливаемом изображении. Это сейчас стандартная ситуация, так как типичный цифровой снимок имеет 3000 × 4500 точек, а типичный отпечаток размера A3 с шагом линз 0,6 мм (40 линз на дюйм) имеет 500 линз. |
|||
* Межкадровая интерполяция. |
|||
Желательна, когда количество кадров меньше, чем отношения шага кодирования и шага машины. |
|||
Например, съёмка выполнена на 10 камер. Пластик 20 линз на дюйм. Печать с разрешением 720 dpi. В этом случае на один период пластика можно было бы напечатать 36 ракурсов, а снято 10. Для устранения скачкообразности можно применить межкадровую интерполяцию, как при подготовке набора ракурсов, так и при кодировании. |
|||
* Сглаживание кодированного изображения при избыточном количестве ракурсов. |
|||
Например, снято 90 ракурсов. Пластик 40 Lpi. Печать с разрешением 1200 dpi. В этом случае под одну линзу укладывается 30 ракурсов. А их второе больше. В этом случае можно при кодировке брать не пиксель <math>\left(x, y \right)</math> с ракурса <math>n</math>, а брать значение |
|||
<math>\frac{\left( {color (x, y, n-1)} + {color (x, y, n) + {color (x, y, n+1)}}\right)}{3}</math> |
|||
* Адаптация под определённую печатную машину и учёт дефектов изготовления растров. |
|||
Идеальных печатных машин и растров не бывает. Струйной печати свойственно растекание краски. Офсетная печать каждой краской- двухцветная. Программа может применять алгоритмы растрирования, [[дизеринг]]а, компенсации растекания краски и т. д. Также цифровой коррекции поддаются различные деформации листа в печатной машине. |
|||
=== Способы получения набора ракурсов === |
|||
* покадровая съёмка одной фотокамерой |
|||
* синхронная съёмка набором камер или мноообъективной фотокамерой |
|||
* применение программ [[Трёхмерная графика|3D моделирования]] для создания 3D модели и [[рендеринг]] набора кадров |
|||
* сдвиг и деформация слоёв по карте глубины в многослойном графическом файле |
|||
* комбинирование изображений на этапе подготовки ракурсов- покадровое наложение фотографических и рисованных элементов |
|||
=== Способы печати автостереограмм === |
|||
==== Изображения, предназначенные для просмотра на отражение ==== |
|||
* офсетная печать на линзе красками, отверждаемыми под действием ультра-фиолетового излучения |
|||
* плоттерная печать на линзе красками, отверждаемыми под действием ультра-фиолетового излучения |
|||
* струйная печать на бумаге и наклейка на растр |
|||
* офсетная печать на бумаге и наклейка на растр, наименьшая цена тиража, но и максимальный процент брака, вызванного несовмещением изображения и растра |
|||
==== Изображения, предназначенные для просмотра на просвет ==== |
|||
* лазерное экспонирование чёрно-белой плёнки и наклейка на растр на фотонаборном автомате — позволяет добиться наиболее высогого контраста и минимальной потере резкости изображения с глубиной для чёрно-белых изображений |
|||
* лазерное экспонирование цветной плёнки плёнки и наклейка на растр |
|||
* склейка чёрно-белой и цветной плёнки, наклеиваемая на растр. Разработана [[Алексей Горяев|Алексеем Горяевым]]<ref>{{cite|url=http://www1.fips.ru/fips_servl/fips_servlet?DB=RUPM&rn=5832&DocNumber=113377&TypeFile=html|title=патент на полезную модель|date=7 октября 2011 г.}}</ref> в 2010 году. |
|||
Позволяет добиться наиболее высогого контраста и минимальной потере резкости изображения с глубиной для цветных изображений |
|||
== Применение автостереограмм == |
|||
=== Малоформатная сувенирная продукция === |
|||
Выпускается с 1960-х гг. Содержанием первых стереофотографий чаще всего являлись изображения натюрмортов, кукол и различных макетов. Это понятно, если учесть, что стереооткрытки по своим свойствам рассчитаны на неподготовленных зрителей. В этом случае главным является лёгкость восприятия стереоэффекта, без поиска особой позиции наблюденияили какой-либо настройки глаз. В то время продолжительность съёмки составляла полминуты. |
|||
=== Малоформатная реклама и упаковка === |
|||
=== Широкоформатная реклама === |
|||
=== Портретная трёхмерная фотография === |
|||
[[Файл:Установка для съёмки автостереоскопических изображений.JPG|thumb|Установка для съёмки автостереоскопических изображений.]] |
|||
[[Файл:Ротационная установка..webm|thumb|Процесс съёмки трёхмерной фотографии на ротационную установку.]] |
|||
С начала 2000-х годов автостереограммы, называемые ещё стерео-варио изображениями начали применяться для индивидуальной фотосъёмки. «Варио» обозначает, что на лентикулярных растрах можно ещё делать и меняющиеся при поворое изображения. Многоракурсная съёмка не использовалась. Вырезанное изображение человека вставлялось в многослойный файл (обычно в программе [[Photoshop]]). |
|||
Затем, благодаря падению цен на камеры и увеличению скорости серийной съёмки, фотографы стали использовать покадровую многоракурсную съёмку. Как правило, съёмки проводили на улице при ярком свете. Из за большого удаления заднего плана и недостаточных возможностей струйной печати данные изображения сильно страдали от [[эффект кулисности|эффекта кулисности]], когда чувствуется разноплановость объектов, не сами объекты кажутся плоскими. |
|||
В 2010 году Алексей Горяев провёл опыты по независимой съёмки человека и фона с разными параметрами и их последующего покадрового совмещения. В результате получились трёхмерные изображения с устранённым эффектом кулисности. |
|||
В настоящее время для трёхмерной фотографии людей применяются: |
|||
* синхронные многокамерные установки |
|||
* рельсовые установки для перемещения камеры |
|||
* ротационные установки |
|||
=== Оформление интерьера === |
|||
=== Искусство === |
|||
Многие автостереограммы уже сейчас признаны произведениями искусства, участвуют в международных выставках и продаются на аукционах. |
|||
Виктор Власенко создавал уникальные по техническим характеристикам стереокартины. Его работы представляют собой ценность для коллекционеров. |
|||
==== Современные художники ==== |
|||
* '''[[Худяков, Константин Васильевич|Худяков Константин Васильевич]]''' |
|||
работает в этом жанре совместно с Алексеем Горяевым. Создаёт сюрреалистичные стереокартины с помощью программ трёхмерного моделирования. Наиболее известными его работами была серия из 16 картин «Апокалипсис»<ref >{{cite |url=http://www.triumph-gallery.ru/events/92.html |title=Стерео-Апокалипсис |date=8 сентября 2010 г.}}</ref>, сделанная к выставке в галерее Триумф-Метрополь, картина «Жертвоприношение», серия картин «Вначале было слово». Работает по технологии склейки цветной и чёрно-белой плёнки. |
|||
* '''Заикин Михаил''' Создаёт стереокартины по мотивам архитектуры Сталинской эпохи с помощью программ трёхмерного моделирования. Работает по технологии склейки цветной и чёрно белой плёнки. |
|||
* '''Горяев Алексей''' Создаёт фотокартины с участием звёзд спорта. Предпочитает чёрно-белые изображения. |
|||
* '''Королёв Рудольф''' Создаёт стереокартины на религиозную тему и по мотивам литературных произведений. |
|||
=== Трёхмерное телевидение === |
|||
В настоящее время схожие принципы применяются для [[Трёхмерное телевидение|трёхмерных телевизоров]] и мониторов. Автостереограмма также применяется в консоли [[Nintendo 3DS]].<ref name="announcement">{{cite press release |url=http://www.nintendo.co.jp/ir/pdf/2010/100323e.pdf |title=Старт нового портативного устройства |date=23 марта 2010 г |publisher=Nintendo |accessdate=2010-03-23 |location=[[Minami-ku, Kyoto]]}}.</ref>, которая поступила в продажу в конце марта 2011. |
|||
== См. также == |
== См. также == |
||
{{Навигация}} |
|||
* [[Пленоптическая камера]] |
|||
* [[Диплопия]] |
|||
* [[Случайно-точечная стереограмма]] |
|||
== Примечания == |
== Примечания == |
||
{{примечания}} |
{{примечания}} |
||
* {{cite journal |
|||
| title=Autostereoscopic 3D Displays |
|||
| last= Dodgson | first=N.A. |
|||
| journal=IEEE Computer |
|||
| date=August 2005 |
|||
| volume=38 |issue=8 |
|||
| pages=31–36 |
|||
| issn=0018-9162 |
|||
| doi=10.1109/MC.2005.252}} |
|||
{{refend}} |
|||
== |
== Литература == |
||
* {{книга |
|||
{{commonscat|Stereoscopy}} |
|||
|автор = [[Иофис, Евсей Абрамович|Е. А. Иофис]] |
|||
* [http://www.3d-forums.com/autostereoscopic-displays-t1.html Описание устройства автостереоскопических 3D мониторов] |
|||
|заглавие = Фотокинотехника |
|||
* [http://web.archive.org/web/20080611073430/http://www.3dweb.org.uk/technology_autostereoscopic_displays.html Обзор автостереоскопических ЖК дисплеев] |
|||
|ссылка = https://archive.org/details/libgen_00236207|место = М. |
|||
<!-- * [http://gl.ict.usc.edu/Research/3DDisplay/ ''Rendering for an Interactive 360º Light Field Display'', a demonstration of Autostereoscopy using a spinning mirror, a holographic diffuser, and a high speed video projector] demonstrated at [[SIGGRAPH]] 2007 --> |
|||
|издательство = «Советская энциклопедия» |
|||
* [http://www.youtube.com/user/3d4memory Видеоролики современного процесса трёхмерного фотографирования людей] |
|||
|год = 1981 |
|||
|страниц = 449 |
|||
|страницы = [https://archive.org/details/libgen_00236207/page/n271 271]—272 |
|||
|тираж = 100000 |
|||
|ref = Фотокинотехника |
|||
}} |
|||
* {{книга |
|||
| автор = С. Н. Рожков, Н. А. Овсянникова |
|||
| заглавие = Стереоскопия в кино-, фото-, видеотехнике |
|||
| ссылка = http://cinemafirst.ru/wp-content/uploads/2018/04/%D0%A0%D0%BE%D0%B6%D0%BA%D0%BE%D0%B2-STEREOSlovar_Korr8_2018_11_07_%D0%BF%D0%BE%D1%81%D0%BB%D0%B5%D0%B4%D0%BD..pdf |
|||
| ответственный = В. И. Семичастная |
|||
| место = М. |
|||
| издательство = «Парадиз» |
|||
| год = 2003 |
|||
| страниц = 136 |
|||
| страницы = 95—101 |
|||
| isbn = 5-98547-003-2 |
|||
| тираж = 1000 |
|||
| ref = Стереоскопия в кино-, фото-, видеотехнике |
|||
}} |
|||
* {{статья |
|||
|автор = Г. И. Рожкова |
|||
|заглавие = Автостереограммы: особенности структуры, условия успешного восприятия и практическое использование |
|||
|ссылка = http://iitp.ru/upload/publications/7494/Rojkova.pdf |
|||
|язык = ru |
|||
|издание = «Мир техники кино» |
|||
|тип = журнал |
|||
|год = 2017 |
|||
|номер = 2 (11) |
|||
|страницы = 3—10 |
|||
|ref = Мир техники кино |
|||
|issn = 1991-3400 |
|||
}} |
|||
== Литература == |
|||
* Власенко В. И. Техника объёмной фотографии. Москва, Искусство. 1978 г. |
|||
* Рожков С. Н. Овсянникова Н. А. Стереоскопия в кино-, фото-, видеотехнике. Москва, Парадиз. 2003 г. |
|||
{{Стереоскопия}} |
{{Стереоскопия}} |
||
{{ВС}} |
|||
[[Категория:Фототехника]] |
|||
[[Категория:Стереоэффект]] |
[[Категория:Стереоэффект]] |
||
[[Категория: |
[[Категория:Оптические иллюзии]] |
||
[[Категория:Виды фотографии]] |
|||
[[Категория:полиграфия]] |
|||
Текущая версия от 21:03, 14 июля 2024
Автостереограмма — стереограмма, обе части стереопары которой находятся в одном изображении (англ. Single Image Stereogram, SIS) и закодированы в растровой структуре, например с помощью лентикулярной печати[1]. При рассматривании через декодирующий растр такая параллакс-стереограмма воспринимается объёмной за счёт автостереоскопии, и не требует каких-либо сепарирующих приспособлений перед глазами наблюдателя в виде очков или стереоскопов[2].
Автостереограммой также называется случайно-точечная стереограмма, расположенная на одном изображении и закодированная в элементах псевдорегулярных текстур[3]. Такая автостереограмма при обычном рассматривании выглядят беспорядочным скоплением разноцветных узоров, но способна создавать оптическую иллюзию трёхмерного изображения за счёт физиологических особенностей человеческого зрения. Для восприятия объёмного изображения при рассматривании точечных автостереограмм необходимо преодолеть нормальную координацию между вергенцией глазных яблок и аккомодацией хрусталиков.
Историческая справка
[править | править код]Принцип наблюдения объёмного изображения на случайных периодических текстурах описан ещё в учебнике Роберта Смита 1738 года. Уже тогда вызывал интерес учёных феномен рассматривания узоров на обоях, приводящий к зрительному увеличению или уменьшению их кажущегося размера при разных углах конвергенции глаз[4]. Причина кроется в ошибочном совмещении соседних повторяющихся рисунков на обоях, из-за чего они кажутся расположенными ближе или дальше своего истинного местонахождения[5]. Наиболее ценным в этой области оказалось открытие Дэвида Брюстера, доказавшего в XIX веке, что наличие горизонтально смещённых дефектов в соседних рядах обоев приводит к диспаратности и возникновению иллюзии объёма несуществующих деталей[6].
В 1939 году Борис Компанейский впервые опубликовал стереограмму с лицом Венеры, состоящую из расположенных случайным образом точек, которые при обычном рассматривании выглядели как хаотическое скопление. Спустя 20 лет лауреат стипендии Мак-Артура Бела Юлеш, работавший над методами расшифровки аэрофотоснимков замаскированной местности, изобрёл случайно-точечную стереограмму. Создав с помощью компьютера стереограмму, состоящую из случайно расположенных пятен, Юлеш доказал, что восприятие глубины происходит только за счёт диспаратности, поскольку в этом случае другие изобразительные признаки объёма отсутствуют.
В 1970 году один из последователей Юлеша японец Масаюки Ито вручную создал аналогичную стереограмму объектов, не видимых при обычном рассматривании[7]. В 1974 году такую стереограмму создал шведский художник Альфонс Шиллинг. Его встречи с Юлешом и опыт в голографии и лентикулярной фотографии позволили разработать метод случайно-точечной стереограммы на основе вертикальных линий, расположенных с параллаксом.
Студент Юлеша, занимающийся психофизикой зрения в Институте Смит-Кеттлуэлл, Кристофер Тайлер с помощью своей программистки Морин Кларк в 1979 году объединил теории своего преподавателя и Шиллинга, получив случайно-точечную автостереограмму (англ. Single Image Random Dot Stereogram, SIRDS), не требующую для своего рассматривания никаких сепарирующих приспособлений[7]. В 1991 году программисты Том Баччи, Боб Салитски и художник Чери Смит опубликовали первые автостереограммы, состоящие из разноцветных пятен. Разработанное ими программное обеспечение было приобретено компанией N. E. Thing Enterprises, которая начала выпускать подобные изображения в развлекательных целях под брендом «Магический глаз» (англ. Magic Eye)[8].
Кроме автостереограмм из случайных пятен, которые при обычном рассматривании выглядят как хаотический набор разноцветных точек, известны и «обойные» автостереограммы, состоящие из повторяющихся элементов рисунка (паттернов), расположенных определённым образом вертикальными рядами. При этом закодированное в них изображение не имеет ничего общего с элементами, видимыми простым взглядом. Построение автостереограмм возможно даже на основе текста, когда буквы используются вместо случайных точек (англ. Single Image Random Text Stereogram, SIRTS)[9].
Случайно-точечная автостереограмма в начале XXI века получила в Нижегородской области неофициальное название «фантомашка»[10][11].
Принцип действия
[править | править код]Стереоскопическое зрение основано на параллаксе изображений одних и тех же предметов, видимых двумя глазами[12]. За счёт расстояния между зрачками, все объекты видимы с различных ракурсов, в результате чего в зрительной коре мозга возникает ощущение глубины рассматриваемой сцены. Трёхмерное зрение — это результат сложных психофизических процессов в человеческом мозге, сопоставляющем расположение точек, видимых глазами под отличающимися углами. На основе явления диспаратности мозг определяет расстояние до каждой видимой точки, основываясь на её параллаксе.
|
При рассматривании регулярных текстур, например рисунка обоев, возникает возможность ошибочного совмещения соседних по горизонтали повторяющихся фрагментов узора из-за неправильного угла конвергенции оптических осей глазных яблок. При этом нарушается рефлекторная взаимосвязь между конвергенцией и аккомодацией хрусталика. В этом случае мозг интерпретирует расстояние до рассматриваемого объекта на основе угла конвергенции, искажая объём воспринимаемого пространства. При взгляде, направленном «за стену», угол конвергенции уменьшается, приближаясь к нулю, и глаза смотрят почти параллельно, интерпретируя поверхность обоев как лежащую значительно дальше существующей и увеличенную в размерах. В обратном случае, при скрещивании осей глазных яблок, стена кажется расположенной вплотную к лицу и сильно уменьшенной.
В автостереограммах это явление используется для создания трёхмерного изображения, не видимого на ней при обычном способе рассматривания с нормальным согласованием конвергенции и аккомодации. Для этого отдельные фрагменты повторяющегося узора или одинаковые рисунки располагаются с небольшими смещениями («дефектами») относительно общего периода всей текстуры. В результате, при рассматривании такой стереограммы взглядом, направленным за её плоскость или перед ней «к носу», смещённые фрагменты выглядят как лежащие дальше или ближе плоскости всего рисунка. Чаще всего автостереограммы рассчитаны на взгляд «за стену», как наиболее комфортный для большинства зрителей. При этом точки, смещённые друг к другу относительно общего периода, воспринимаются как лежащие перед плоскостью рисунка, и наоборот[13].
См. также
[править | править код]
Примечания
[править | править код]- ↑ Стереоскопия в кино-, фото-, видеотехнике, 2003, с. 9.
- ↑ Фотокинотехника, 1981, с. 272.
- ↑ Мир техники кино, 2017, с. 3.
- ↑ Стереоскопия в кино-, фото-, видеотехнике, 2003, с. 44.
- ↑ Краткая история стереограмм. Всё о восстановлении и коррекции зрения. Дата обращения: 2 июля 2019. Архивировано 27 августа 2021 года.
- ↑ Мир техники кино, 2017, с. 6.
- ↑ 1 2 Мир техники кино, 2017, с. 5.
- ↑ Антон Базелинский. Стереокартинки. LiveJournal (21 июня 2009). Дата обращения: 2 июля 2019. Архивировано 27 августа 2021 года.
- ↑ Объемные рисунки своими руками. CHIP (23 марта 2011). Дата обращения: 2 июля 2019. Архивировано 2 июля 2019 года.
- ↑ «Яндекс» нашел в поисковых запросах култышку и фантомашку. lenta.ru. Дата обращения: 14 сентября 2019. Архивировано 3 марта 2021 года.
- ↑ Самым «петербургским» словом признали «бадлон». Дата обращения: 14 сентября 2019. Архивировано 5 июня 2021 года.
- ↑ Стереоскопия в кино-, фото-, видеотехнике, 2003, с. 100.
- ↑ Мир техники кино, 2017, с. 4.
Литература
[править | править код]- Е. А. Иофис. Фотокинотехника. — М.: «Советская энциклопедия», 1981. — С. 271—272. — 449 с. — 100 000 экз.
- С. Н. Рожков, Н. А. Овсянникова. Стереоскопия в кино-, фото-, видеотехнике / В. И. Семичастная. — М.: «Парадиз», 2003. — С. 95—101. — 136 с. — 1000 экз. — ISBN 5-98547-003-2.
- Г. И. Рожкова. Автостереограммы: особенности структуры, условия успешного восприятия и практическое использование // «Мир техники кино» : журнал. — 2017. — № 2 (11). — С. 3—10. — ISSN 1991-3400.
| Технологии | |
|---|---|
| Восприятие | |
| Применение, продукция | |
