Стереовидение. Часть 1 — Что это такое и как это смотреть.

В этой статье я расскажу обо всем, что связано со стереоизображениями и стереофильмами. Думаю, многим будет интересен подобного рода материал, особенно в свете выхода многих фильмов в кинотеатрах в 3D-форматах и выпуска большого количества 3D-телевизоров.

Мы должны быть благодарны тому, что имеем два глаза - именно это позволяет видеть мир трехмерным. Стереоизображение - это, по сути, обычное изображение, содержащее больше информации по сравнению с обычными 2D-изображениями, чтобы наши глаза могли построить трехмерную картинку на его основе. Существует очень большое количество способов построения стереоизображений, и я разберу их в своей статье.

1. Стереограмма. Это стереоизображение, построенное на какой-либо текстуре. Вот несколько примеров:

Не буду говорить, что скрыто в этих картинках, попробуйте их рассмотреть самостоятельно.
Существует два способа увидеть 3D-изображение. Вот их описание:

Первый способ. Необходимо расслабить глаза и позволить им смотреть как бы сквозь экран, на 10-20 см глубже. Здесь главное - не напрягать зрение и позволить глазам полностью расслабиться. Если вы первый раз видите стереограмму, то этот процесс может занять даже десять минут. Если никак не получается расфокусировать глаза, то следует максимально приблизиться к экрану и, не фокусируя зрение, начать медленно от него отодвигаться. Если у вас глянцевый монитор - можно попробовать сфокусироваться на отражении какого-либо предмета в нем. Помните, что взрослому человеку сложнее увидеть подобного рода картинки, если он до этого их ни разу не видел. Это объясняется тем, что взрослый глаз менее гибок по сравнению с детским. Если же вы научились делать это с детсва, то проблем не возникнет.

Есть и второй способ, он позволяет увидеть стереограмму вывернутой наизнанку. Необходимо медленно сводить глаза к носу, глядя при этом на экран. Этот способ может быть несколько сложнее первого, так как легко пропустить нужное положение зрачков. Для упрощения можно взять в руку карандаш и поднести его прямо к монитору (к стереограмме). После этого начать медленно отодвигать карандаш от монитора, при этом непрерывно глядя на него.

Просмотр стереограмм тренирует глазные мышцы и позволяет сохранить зрение, особенно тем, кто много работает с компьютером, и глаза в течение дня практически не меняют своего фокусного расстояния.

На этом этапе советую всем научиться смотреть подобные картинки обоими способами, потому что в дальнейшем это умение вам еще потребуется. Кроме того, это просто интересно :)

2. Параллельная или перекрестная стереопара. Представляет собой какую-либо фотографию или картинку, воспроизведенную с двух ракурсов, за счет чего может быть построено стереоизображение. Рассматривать такие изображения следует теми же способами, что и стереограммы.

Иллюстрация просмотра параллельной стереопары:

(1 - экран, 2 - то изображение, которое мы видим, 3 - наши глаза).

Иллюстрация просмотра перекрестной стереопары:

Вот несколько примеров перекрестных (cross-eye) изображений (которые следует просматривать вторым способом из первого пункта) (взяты они, кстати, из оригинального источника):

Разумеется, такие изображения можно смотреть и на стереомониторах, например, с помощью Stereoscopic Player или iZ3D Media Player Classic через специальные очки. Также такие изображения могут быть переведены в анаглифный формат, который рассмотрен ниже.

3. Вертикальная стереопара. Все абсолютно аналогично п.2, но ракурсы рисунка расположены друг под другом. Смотреть такие изображения без помощи очков и плеера нельзя.

4. Черезстрочные изображения (interlaced). Изображение, четные строки пикселей которого содержат первый ракурс, а нечетные - второй (или наоборот). Минус такого подхода в том, что вертикальное разрешение изображения уменьшается в два раза. Пример:

Такие изображения воспроизводятся на высокочастотных стереомониторах с помощью указанных выше плееров. Существуют и вертикальные черезстрочные изображения.

5. Анаглиф. В этом случае ракурсы картинки разделены разными цветовыми спектрами. Популярными являются красно-зеленый (пурпурно-зеленый) и красно-голубой спектры, но всего их существует около 30 (с учетом оптимизированных и неоптимизированных форматов и возможности менять цвета местами). Просматривать такие изображения можно на любом мониторе через анаглифные очки соответствующих цветов. В анаглиф могут быть преобразованы любые стереопары с помощью упомянутых выше Stereoscopic Player и iZ3D Media Player Classic. Минус подхода - потеря цветов, их искажение, а также двоение картинки в некоторых случаях, усталость глаз за счет разных спектров цвета. Тем не менее, в некоторых древних кинотеатрах по-прежнему используется такой формат (видимо, потому что не надо тратить деньги на дорогой проектор и экран - анаглиф можно показывать где угодно, можно даже напечатать на бумаге). Традиционно, несколько примеров:

Красно-голубой анаглиф:

Пурпурно-зеленый анаглиф:

6. Поляризованное изображение. Такой способ отображения возможен только на специальных мониторах или в кинотеатрах. Что такое поляризация света? Простыми словами - это изменение направления колебания фотонов - частиц, из которых состоит световой луч. В дневном свете они колеблются хаотически, то есть все по-разному. Наш глаз не способен отличить поляризованный свет от неполяризованного. Существует несколько типов поляризации света - линейная, круговая, эллиптическая. На 3D-экране монитора или кинотеатра каким-либо образом совмещаются два ракурса картинки, поляризованные одним из способов (например, линейным), но разным образом (например, горизонтально - один ракурс и вертикально - другой). Если мы посмотрим на экран без очков, то мы увидим оба кадра одновременно, потому что глазу безразлична поляризация света, как я уже говорил. Но если мы наденем соответствующие поляризационные очки, то в один глаз попадет первый ракурс, а в другой - второй ракурс, потому что каждое стекло таких очков пропускает только свет с определенным типом поляризации. В результате наш мозг построит стереоизображение на основе этих двух картинок.

Можно выделить два способа формирования картинки.

6.1. "Пассивный" способ. Подразумевает, что на экране в любой момент времени присутствуют оба ракурса изображения с различными типами поляризации. Примеры - кинотеатры IMAX (линейная поляризация, два проектора), монитор iZ3D (две матрицы, линейная поляризация). Хорошее качество изображения, глаза устают минимально. В случае линейной поляризации эффект 3D исчезнет, если сильно наклонить голову вбок. Если используется круговая (например, в кинотеатрах RealD), то такого не произойдет.

6.2. "Активный" способ. В любой момент времени на экране присутствует только один ракурс стереоизображения. Во многих кинотеатрах вам выдадут громоздкие очки с батарейкой (затворные) - это говорит именно об использовании такого способа отображения. В этом случае на экране ракурсы очень быстро чередуются, а в ваших очках небольшие LCD-матрицы перекрывают глаза по очереди, то есть каждый глаз видит нужный ракурс, но не одновременно, а по очереди с другим глазом. Вывод - устают глаза, несмотря на то, что мелькание не заметно. Эффект 3D не исчезнет, если наклонить вбок голову, изображение качественное и без двоения.

Плееры Stereoscopic Player и iZ3D Media Player Classic позволяют из любой стереопары получить как анаглифное изображение, так и поляризованное (только на стереомониторах).

Существует еще несколько способов формирования стереоизображений, применительно только к видеофайлам:

7. Page-flip (попеременная стереопара). В этом случае четные кадры видео содержат первый ракурс, а нечетные - второй ракурс изображения.

8. Эффект Пульфриха. Этот метод не использует разные изображения для правого и левого глаза, это оптическая иллюзия, которая базируется на том факте, что наш мозг чуть дольше распознаёт тёмные оптические раздражители, чем светлые. Суть при записи с использованием эффекта Пульфриха состоит в том, что либо снимаемый объект, либо камера непрерывно движутся в определённом направлении. Очки для просмотра таких видео - обычные, у которых одно стекло затемнено. Такие видеоролики можно смотреть и без очков в простом 2D без всяких помех. Для воспроизведения таких видео никакой особенный плеер, конечно, не нужен.

--
Основные способы построения стереоизображения я рассмотрел. Надеюсь, вы научились видеть стереопары и стереограммы двумя способами (или уже умеете). Осталось лишь разобрать, каким образом можно в домашних условиях создать собственную стереофотографию, стереокартинку или стереограмму. Именно этому и будет посвящена вторая часть моей статьи.