 | Эта статья включает в себя список общих ссылок , но он остается в значительной степени непроверенным, поскольку в нем отсутствует достаточное количество соответствующих встроенных ссылок . ( Сентябрь 2018 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) |
 | Было высказано предположение , что 3D вид стерео быть объединены в этой статье. ( Обсудить ) Предлагается с декабря 2020 года. |
Стереоскопия (также называемая стереоскопией или стереоизображением ) - это метод создания или усиления иллюзии глубины изображения с помощью стереоскопии для бинокулярного зрения . [2] Слово стереоскопия происходит от греческого στερεός (стереос) «твердый, твердый» и σκοπέω (skope sk) «смотреть, видеть». [3] [4] Любое стереоскопическое изображение называется стереограммой . Первоначально стереограмма относилась к паре стереоизображений, которые можно было просматривать с помощью стереоскопа .
Большинство стереоскопических методов представляют два смещенных изображения отдельно для левого и правого глаза зрителя. Затем эти двухмерные изображения объединяются в мозгу, чтобы создать ощущение глубины 3D . Этот метод отличается от трехмерных дисплеев, которые отображают изображение в трех измерениях , что позволяет наблюдателю увеличить информацию о трехмерных объектах, отображаемых с помощью движений головы и глаз .
Фон [ править ]
Стереоскопия создает иллюзию трехмерной глубины из заданных двумерных изображений. [5] Человеческое зрение, включая восприятие глубины, представляет собой сложный процесс, который начинается только с получения визуальной информации, воспринимаемой глазами; Большая часть обработки происходит в мозгу, поскольку он пытается разобраться в необработанной информации. Одна из функций, которые происходят в мозгу, когда он интерпретирует то, что видят глаза, - это оценка относительного расстояния между объектами от зрителя и измерения глубины этих объектов. В подсказках о том , что использование мозга , чтобы измерить относительные расстояния и глубины в воспринимаемых сценах включают в себя [6]
- Стереопсис
- Размещение глаза
- Перекрытие одного объекта другим
- Предполагаемый угол обзора объекта известного размера
- Линейная перспектива (схождение параллельных граней)
- Вертикальное положение (объекты, расположенные ближе к горизонту в сцене, как правило, воспринимаются как более удаленные)
- Мутность или контраст, насыщенность и цвет, большее расстояние обычно ассоциируется с большей дымкой, обесцвечиванием и сдвигом в сторону синего.
- Изменение размера деталей текстурированного узора
(Все, кроме первых двух из вышеперечисленных сигналов, присутствуют 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 немного другого изображения каждому глазу , что добавляет первый из этих сигналов ( стереопсис ). Затем два изображения объединяются в мозгу, чтобы дать восприятиеглубины. Поскольку все точки изображения, полученные с помощью стереоскопии, фокусируются в одной плоскости независимо от их глубины в исходной сцене, вторая реплика, 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 различием между воспринимаемым положением объекта перед или позади дисплея или экрана и реальным происхождением 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 измерениях . Наиболее заметное отличие состоит в том, что в случае «трехмерных» дисплеев движение головы и глаз наблюдателя не изменяет полученную информацию о просматриваемых трехмерных объектах. Голографические дисплеи и объемный дисплейнет этого ограничения. Точно так же, как невозможно воссоздать полное трехмерное звуковое поле с помощью всего лишь двух стереофонических динамиков, называть двойные 2D-изображения «3D» - это преувеличение. Точный термин «стереоскопический» является более громоздким, чем обычный некорректным «3D», который был укоренились многими десятилетиями бесспорного 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 трехмерного просмотра. [10]
Первоначально Уитстон использовал свой стереоскоп (довольно громоздкое устройство) [11] с рисунками, потому что фотография еще не была доступна, но его оригинальная статья, кажется, предвидит развитие метода реалистичного изображения: [12]
В целях иллюстрации я использовал только контурные фигуры, поскольку, если бы были введены либо затенение, либо окраска, можно было бы предположить, что эффект полностью или частично был вызван этими обстоятельствами, тогда как, если их не рассматривать, не остается места для сомнений. что весь эффект облегчения достигается за счет одновременного восприятия двух монокулярных проекций, по одной на каждой сетчатке. Но если требуется получить наиболее точное сходство с реальными объектами, для усиления эффектов можно надлежащим образом использовать затенение и окраску. Пристальное внимание позволило бы художнику нарисовать и раскрасить две составляющие картины, чтобы представить в уме наблюдателя в результирующем восприятии совершенное тождество с изображенным объектом. Цветы, кристаллы, бюсты, вазы, различные инструменты и т. Д.Таким образом, их можно было бы представить так, чтобы их нельзя было отличить визуально от самих реальных объектов.[8]
Стереоскопия используется в фотограмметрии, а также для развлечения путем создания стереограмм. Стереоскопия полезно при просмотре изображений , оказываемых от больших много- мерных наборов данных , такие как производится экспериментальными данными. 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 корреляции пикселей в левом и правом изображениях. [14] Решение проблемы корреспонденции в области компьютерного зрения. стремится создать значимую информацию о глубине из двух изображений.
Визуальные требования [ править ]
Анатомически для просмотра стереоизображений требуется 3 уровня бинокулярного зрения :
- Одновременное восприятие
- Fusion (бинокулярное «единственное» зрение)
- Стереопсис
Эти функции развиваются в раннем детстве. Некоторые люди, страдающие косоглазием, нарушают развитие стереопсиса, однако для улучшения бинокулярного зрения можно использовать ортопедическое лечение . Стереоострость человека [15] определяет минимальное несоответствие изображения, которое он может воспринимать как глубину. Считается, что примерно 12% людей не могут должным образом видеть 3D-изображения из-за различных заболеваний. [16] [17] Согласно другому эксперименту, до 30% людей имеют очень слабое стереоскопическое зрение, которое не позволяет им воспринимать глубину из-за стереоразличия. Это сводит на нет или значительно снижает эффект погружения в стерео для них. [18]
Стереоскопическое изображение может быть искусственно создано мозгом зрителя, как это продемонстрировано с эффектом Ван Хара , когда мозг воспринимает стереоизображения, даже когда парные фотографии идентичны. Эта «ложная размерность» возникает из-за развитой стереочувствительности в мозгу, позволяя зрителю заполнять информацию о глубине даже тогда, когда в парных изображениях практически отсутствуют какие-либо трехмерные сигналы.
Рядом [ править ]
Традиционная стереоскопическая фотография состоит из создания трехмерной иллюзии, исходя из пары двухмерных изображений, стереограммы. Самый простой способ улучшить восприятие глубины мозгом - предоставить глазам зрителя два разных изображения, представляющих две перспективы одного и того же объекта, с незначительным отклонением, равным или почти равным перспективам, которые оба глаза естественным образом получают в бинокулярном зрении. .
Во избежание утомления глаз и искажения каждое из двух 2D-изображений должно быть представлено зрителю так, чтобы любой объект, находящийся на бесконечном расстоянии, воспринимался глазом как находящийся прямо перед собой, а глаза зрителя не пересекались и не расходились. Если на изображении нет объектов на бесконечном расстоянии, например горизонта или облака, изображения следует располагать соответственно ближе друг к другу.
Преимуществами параллельных программ просмотра являются отсутствие уменьшения яркости, что позволяет отображать изображения с очень высоким разрешением и полным спектром цветов, простота создания и небольшая дополнительная обработка изображений или ее отсутствие. В некоторых случаях, например, когда пара изображений предоставляется для свободного просмотра, не требуется никаких устройств или дополнительного оптического оборудования.
Принципиальным недостатком параллельных зрителей 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 пропорционально отодвигаться от него, чтобы его можно было удобно рассматривать. Подойти ближе к изображению, чтобы увидеть больше деталей, будет возможно только с оборудованием для просмотра, приспособленным к разнице.
Freeviewing [ править ]
Freeviewing - это просмотр пары изображений бок о бок без использования устройства просмотра. [2]
Для бесплатного просмотра доступны два метода: [15] [19]
- В методе параллельного просмотра используется пара изображений, при этом изображение для левого глаза находится слева, а изображение для правого глаза - справа. Объединенное трехмерное изображение кажется больше и более удаленным, чем два реальных изображения, что позволяет убедительно смоделировать сцену в натуральную величину. Попытки зрителя смотреть черезизображения с глазами практически параллельны, как если бы они смотрели на реальную сцену. Это может быть сложно при нормальном зрении, потому что фокусировка взгляда и бинокулярная конвергенция обычно координируются. Один из подходов к разделению двух функций состоит в том, чтобы рассматривать пару изображений очень близко с полностью расслабленными глазами, не пытаясь четко сфокусироваться, а просто добиваясь удобного стереоскопического слияния двух размытых изображений с помощью подхода «сквозного просмотра», и только потом прилагая усилия, чтобы сфокусировать их более четко, увеличивая расстояние просмотра по мере необходимости. Независимо от используемого подхода или среды изображения, для комфортного просмотра и стереоскопической точности размер и интервал изображений должны быть такими, чтобы соответствующие точки очень удаленных объектов в сцене были разделены на такое же расстояние, как и зритель ''твои глаза, но не более; среднее межглазное расстояние около 63 мм. Возможен просмотр гораздо более широко разделенных изображений, но, поскольку глаза никогда не расходятся при обычном использовании, обычно требуется предварительная подготовка и, как правило, вызывает напряжение глаз.
- Метод косоглазого просмотра меняет местами изображения для левого и правого глаза, чтобы они были правильно видны косоглазым, левый глаз просматривает изображение справа и наоборот. Объединенное трехмерное изображение кажется меньше и ближе, чем реальные изображения, поэтому большие объекты и сцены кажутся миниатюрными. Этот метод обычно проще для новичков в бесплатном просмотре. Для облегчения слияния кончик пальца можно поместить чуть ниже границы между двумя изображениями, а затем медленно поднести прямо к глазам зрителя, удерживая взгляд на кончике пальца; на определенном расстоянии слитное трехмерное изображение должно казаться парящим прямо над пальцем. В качестве альтернативы аналогичным образом можно использовать лист бумаги с небольшим вырезом; при правильном расположении между парой изображений и глазами зрителя,будет казаться, что он образует небольшое трехмерное изображение.
Призматические сам маскирующиеся очки теперь используют некоторые защитники косоглазых взглядов. Это снижает требуемую степень сходимости и позволяет отображать большие изображения. Однако любое средство просмотра, в котором используются призмы, зеркала или линзы для облегчения слияния или фокусировки, является просто типом стереоскопа, исключаемым обычным определением свободного просмотра.
Стереоскопическое объединение двух отдельных изображений без помощи зеркал или призм с одновременным удержанием их в резком фокусе без помощи подходящих линз для просмотра неизбежно требует неестественного сочетания смещения глаз и аккомодации . Поэтому простой свободный просмотр не может точно воспроизвести физиологические признаки глубины реального просмотра. Разные люди могут испытывать разную степень легкости и комфорта в достижении слияния и хорошей фокусировки, а также разные склонности к утомлению или перенапряжению глаз.
|
|
Автостереограмма [ править ]
Автостереограмма является одним стереограммой изображения (SIS), предназначенная для создания визуальной иллюзии о трех- мерной ( 3D ) сцене внутри человеческого мозга от внешнего двухмерного изображения. Чтобы воспринимать трехмерные формы на этих автостереограммах, необходимо преодолеть обычно автоматическую координацию между фокусировкой и вергенцией .
Стереоскоп и стереографические карты [ править ]
Стереоскоп - это, по сути, инструмент, в котором одновременно представлены две фотографии одного и того же объекта, сделанные под немного разными углами, по одной для каждого глаза. Простой стереоскоп ограничен размером изображения, которое можно использовать. Более сложный стереоскоп использует пару горизонтальных перископоподобных устройств, позволяющих использовать более крупные изображения, которые могут представлять более подробную информацию в более широком поле зрения. Исторические стереоскопы, такие как стереоскопы Холмса, можно купить как антиквариат. Многие художники стереофотографии, такие как Джим Нотен и Ребекка Хакеманн, также делают свои собственные стереоскопы.
Наблюдатели за прозрачностью [ править ]
Некоторые стереоскопы предназначены для просмотра прозрачных фотографий на пленке или стекле, известных как прозрачные пленки или диапозитивы и обычно называемые слайдами . Некоторые из самых ранних стереоскопических изображений, выпущенных в 1850-х годах, были на стекле. В начале 20 века стеклянные слайды размером 45x107 мм и 6x13 см были распространенными форматами любительской стереофотографии, особенно в Европе. В последующие годы использовалось несколько киноформатов. Самыми известными форматами для стереофонических просмотров фильмов, выпускаемых на коммерческой основе, являются Tru-Vue , представленный в 1931 году, и View-Master , представленный в 1939 году и все еще производящийся. Для любительских стерео слайдов формат Stereo Realist , представленный в 1947 году, является наиболее распространенным.
Налобные дисплеи [ править ]
Пользователь обычно носит шлем или очки с двумя маленькими ЖК-дисплеями или OLED- дисплеями с увеличительными линзами, по одному на каждый глаз. Эту технологию можно использовать для показа стереофильмов, изображений или игр, но ее также можно использовать для создания виртуальныхотображать. Монтируемые на голову дисплеи также могут быть соединены с устройствами слежения за головой, что позволяет пользователю «осматривать» виртуальный мир, двигая головой, что устраняет необходимость в отдельном контроллере. Выполнение этого обновления достаточно быстро, чтобы не вызывать тошноту у пользователя, требует обработки большого количества компьютерных изображений. Если используется шестиосевое определение положения (направление и положение), пользователь может перемещаться в пределах ограничений используемого оборудования. Благодаря быстрому развитию компьютерной графики и продолжающейся миниатюризации видео и другого оборудования эти устройства начинают становиться доступными по более разумной цене.
Очки с креплением на голову или носимые очки могут использоваться для просмотра прозрачного изображения, накладываемого на реальный мир, создавая то, что называется дополненной реальностью.. Это достигается путем отражения видеоизображения через частично отражающие зеркала. Реальный мир виден через отражающую поверхность зеркал. Для игр использовались экспериментальные системы, где виртуальные противники могут выглядывать из реальных окон, когда игрок движется. Ожидается, что этот тип системы найдет широкое применение при техническом обслуживании сложных систем, поскольку он может дать техническому специалисту то, что фактически является «рентгеновским зрением», путем объединения компьютерной графики визуализации скрытых элементов с естественным зрением техника. Кроме того, на это же оборудование могут быть переданы технические данные и схематические изображения, что устраняет необходимость получать и носить с собой объемные бумажные документы.
Ожидается, что расширенное стереоскопическое зрение также найдет применение в хирургии, поскольку оно позволяет комбинировать радиографические данные ( компьютерная томография и МРТ ) с зрением хирурга.
Виртуальные дисплеи сетчатки [ править ]
Виртуальный дисплей сетчатки (VRD), также известный как дисплей сканирования сетчатки (RSD) или проектор сетчатки (RP), не путать с « дисплеем сетчатки », представляет собой технологию отображения, которая рисует растровое изображение (например, телевизионное изображение ) прямо на сетчаткуглаза. Пользователь видит то, что кажется обычным дисплеем, плавающим в пространстве перед ним. Для истинной стереоскопии каждый глаз должен иметь свой собственный дискретный дисплей. Чтобы создать виртуальный дисплей, который занимает достаточно большой угол обзора, но не требует использования относительно больших линз или зеркал, источник света должен находиться очень близко к глазу. Контактная линза, включающая в себя один или несколько полупроводниковых источников света, является наиболее часто предлагаемой формой. По состоянию на 2013 год включение подходящих средств сканирования светового луча в контактную линзу все еще очень проблематично, как и альтернатива встраивания достаточно прозрачного массива из сотен тысяч (или миллионов, для разрешения HD) точно выровненных источников света. коллимированный свет.
3D-зрители [ править ]
Существует две категории технологий 3D-просмотра: активные и пассивные. У активных зрителей есть электроника, которая взаимодействует с дисплеем. Пассивные зрители фильтруют постоянные потоки бинокулярных сигналов к соответствующему глазу.
Активный [ править ]
Системы жалюзи [ править ]
Система затвора работает, открыто представляя изображение, предназначенное для левого глаза, при этом блокируя обзор для правого глаза, затем представляет изображение для правого глаза, блокируя левый глаз, и повторяя это так быстро, что прерывания не мешают воспринимаемому слиянию два изображения в одно трехмерное изображение. Обычно используются жидкокристаллические затворные очки. Стекло каждого глаза содержит жидкокристаллический слой, который имеет свойство темнеть при приложении напряжения, в остальном он прозрачен. Очки управляются синхронизирующим сигналом, который позволяет очкам попеременно затемнять один глаз, а затем другой, синхронно с частотой обновления экрана. Основным недостатком активных шторок является то, что большинство 3D-видео и фильмов были сняты с одновременным левым и правым обзором, так что появляется "параллакс во времени »для всего, что движется боком: например, кто-то, идущий со скоростью 3,4 мили в час, будет виден на 20% слишком близко или на 25% слишком далеко в наиболее распространенном случае проекции 2x60 Гц.
Пассивный [ править ]
Системы поляризации [ править ]
Для представления стереоскопических изображений два изображения проецируются с наложением на один и тот же экран через поляризационные фильтры или выводятся на дисплей с поляризованными фильтрами. Для проецирования используется серебряный экран, чтобы сохранялась поляризация. На большинстве пассивных дисплеев каждая вторая строка пикселей поляризована для одного или другого глаза. [20] Этот метод также известен как чересстрочный. Зритель носит недорогие очки, которые также содержат пару противоположных поляризационных фильтров. 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.
Системы фильтрации помех [ править ]
Этот метод использует 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 фильтруют очень специфические длины волн, позволяют владельцу видеть полноцветное трехмерное изображение. Он также известен как спектральная фильтрация гребенчатой или длина волны мультиплексной визуализации или супер-анаглиф . Dolby 3D использует этот принцип. В системе Omega 3D / Panavision 3D также использовалась улучшенная версия этой технологии [21]. В июне 2012 года система Omega 3D / Panavision 3D была прекращена компанией DPVO Theatrical, которая продавала ее от имени Panavision, сославшись на ″ сложные проблемы мировой экономики и 3D. рыночные условия".
Системы цветных анаглифов [ править ]
Анаглифный 3D - это название, данное стереоскопическому 3D-эффекту, достигаемому посредством кодирования изображения каждого глаза с использованием фильтров разных (обычно хроматически противоположных) цветов, обычно красного и голубого . Можно использовать красно-голубые фильтры, потому что наши системы обработки зрения используют сравнения красного и голубого, а также синего и желтого цветов для определения цвета и контуров объектов. Анаглифические 3D-изображения содержат два цветных изображения с разными фильтрами, по одному для каждого глаза. При просмотре через «анаглифические очки с цветовой кодировкой» каждое из двух изображений достигает одного глаза, открывая интегрированное стереоскопическое изображение. Зрительной коры головного мозга предохранители это в восприятие трехмерной сцены или композиции. [22]
Система Chromadepth [ править ]
Процедура ChromaDepth компании American Paper Optics основана на том факте, что в призме цвета разделены в разной степени. Очки ChromaDepth содержат специальные фольги для обзора, которые состоят из микроскопически маленьких призм. Это приводит к тому, что изображение переводится на определенную величину, которая зависит от его цвета. Если теперь использовать призменную фольгу с одним глазом, но не с другим глазом, то два видимых изображения - в зависимости от цвета - более или менее широко разделены. Мозг производит пространственное впечатление от этой разницы. Преимущество этой технологии состоит, прежде всего, в том, что изображения ChromaDepth можно рассматривать и без очков (т.е. двумерные) без проблем (в отличие от двухцветного анаглифа). Однако цвета можно выбирать только ограниченно, поскольку они содержат информацию о глубине изображения.Если изменить цвет объекта, то его наблюдаемое расстояние также изменится.[ необходима цитата ]
Метод Пульфриха [ править ]
Эффект Пульфриха основан на явлении, когда человеческий глаз обрабатывает изображения медленнее при меньшем количестве света, например, при просмотре через темную линзу. [23] Поскольку эффект Пульфрича зависит от движения в определенном направлении, чтобы вызвать иллюзию глубины, он бесполезен в качестве общей стереоскопической техники. Например, его нельзя использовать, чтобы показать неподвижный объект, явно выходящий на экран или выходящий из него; аналогично, объекты, движущиеся по вертикали, не будут рассматриваться как движущиеся по глубине. Случайное движение объектов создаст ложные артефакты, и эти случайные эффекты будут рассматриваться как искусственная глубина, не связанная с реальной глубиной сцены.
Больше / меньше формата [ править ]
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 с зеркалами - View Magic. Другой с призматическими очками - программа просмотра KMQ . [24] Недавнее использование этой техники - проект openKMQ. [25]
Другие способы отображения без просмотра [ править ]
Автостереоскопия [ править ]
Автостереоскопические технологии отображения используют оптические компоненты в отображении, а не носят пользователь, чтобы каждый глаз мог видеть разное изображение. Поскольку головной убор не требуется, его также называют «3D без очков». Оптика разделяет изображения в направлении глаз зрителя, поэтому геометрия просмотра дисплея требует ограниченного положения головы, обеспечивающего стереоскопический эффект. Автоматизированные дисплеи обеспечивают несколько видов одной и той же сцены, а не только два. Каждый вид виден из разных положений перед дисплеем. Это позволяет зрителю перемещаться влево-вправо перед дисплеем и видеть правильный вид из любого положения. Технология включает в себя два широких класса дисплеев: те, которые используют отслеживание движения головы, чтобы гарантировать, что каждый из зрителейДва глаза видят разное изображение на экране и те, которые отображают несколько видов, поэтому дисплею не нужно знать, куда направлены глаза зрителя. Примеры технологии автостереоскопических дисплеев включают:линзовидная линза , барьер параллакса , объемный дисплей , голография и дисплеи светового поля .
Голография [ править ]
Лазерная голография в ее первоначальной «чистой» форме светопропускающей голограммы - единственная из созданных технологий, которая может воспроизвести объект или сцену с таким полным реализмом, что воспроизведение визуально неотличимо от оригинала при исходных условиях освещения. [ необходима цитата ] Он создает световое поле, идентичное тому, которое исходит от исходной сцены, с параллаксомпро все оси и очень широкий угол обзора. Глаз по-разному фокусирует объекты на разном расстоянии, и детализация объекта сохраняется до микроскопического уровня. Эффект 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 малой доли длины волны света - во время фотографической экспозиции, а лазерный свет должен использоваться для правильного просмотра результатов. Большинство людей никогда не видели пропускающую голограмму с лазерной подсветкой. Типы голограмм, которые обычно встречаются, серьезно ухудшают качество изображения, поэтому для просмотра можно использовать обычный белый свет, и почти всегда прибегают к неголографическим промежуточным процессам визуализации в качестве альтернативы использованию мощных и опасных импульсных лазеров.когда фотографируются живые предметы.
Хотя оригинальные фотографические процессы оказались непрактичными для общего использования, комбинация компьютерных голограмм (CGH) и оптоэлектронных голографических дисплеев, которые разрабатывались в течение многих лет, может изменить полувековую несбыточную мечту о голографическом 3D. телевидение в реальность; до сих пор, однако, большой объем вычислений, необходимых для создания только одной детализированной голограммы, и огромная полоса пропускания, необходимая для передачи их потока, ограничивали использование этой технологии 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 разнонаправленную подсветку и позволяющих просматривать 3D- контент с широким углом параллакса для просмотра 3D- контента без необходимости очки. [26]
Объемные дисплеи [ править ]
Объемные дисплеи используют некоторый физический механизм для отображения точек света в объеме. В таких дисплеях вместо пикселей используются воксели . Объемные дисплеи включают в себя многоплоскостные дисплеи, в которых несколько плоскостей дисплея уложены друг на друга, и дисплеи с вращающейся панелью, когда вращающаяся панель вытягивает объем.
Были разработаны и другие технологии для проецирования световых точек в воздухе над устройством. Инфракрасный лазер фокусируется на месте назначения в космосе, создавая небольшой пузырь плазмы, излучающий видимый свет.
Интегральная визуализация [ править ]
Интегральная визуализация - это метод создания трехмерных дисплеев, которые являются как автостереоскопическими, так и мультископическими , что означает, что трехмерное изображение просматривается без использования специальных очков, и при его просмотре с позиций, различающихся по горизонтали или вертикали, видны различные аспекты. Это достигается за счет использования массива микролинз (сродни линзообразной линзе , но решетки X – Y или « мушиного глаза», в которой каждая линза обычно формирует собственное изображение сцены без помощи более крупной линзы объектива ) или точечных отверстий для захватить и отобразить сцену как 4D световое поле, создавая стереоскопические изображения, которые демонстрируют реалистичные изменения параллакса и перспективы, когда зритель перемещается влево, вправо, вверх, вниз, ближе или дальше.
Стереоскопия покачивания [ править ]
Стереоскопия с покачиванием - это метод отображения изображения, который достигается путем быстрого чередования левой и правой сторон стереограммы. Онлайн-примеры, найденные в формате GIF в сети, можно увидеть в коллекции стереограмм Нью-Йоркской публичной библиотеки . Техника также известна как «Пику-Пику». [27]
Техники стереофотографии [ править ]
Для стереофотографии общего назначения, где цель состоит в том, чтобы воспроизвести естественное человеческое зрение и создать визуальное впечатление, максимально приближенное к фактическому присутствию, правильная базовая линия (расстояние между тем, где сделаны правые и левые изображения) будет такой же, как и расстояние между глазами. [28] Когда изображения, снятые с такой базовой линией, просматриваются с использованием метода просмотра, который дублирует условия, в которых был сделан снимок, то результатом будет изображение, очень похожее на то, которое было бы видно на месте, где была сделана фотография. . Это можно описать как «орто-стерео».
Однако бывают ситуации, в которых может быть желательно использовать более длинную или более короткую базовую линию. Факторы, которые следует учитывать, включают используемый метод просмотра и цель съемки. Концепция базовой линии также применима к другим ветвям стереографии, таким как стереоизображения и компьютерные стереоизображения, но она включает в себя выбранную точку зрения, а не фактическое физическое разделение камер или объективов.
Стерео окно [ править ]
Концепция стереоокна всегда важна, поскольку окно представляет собой стереоскопическое изображение внешних границ левого и правого обзора, составляющее стереоскопическое изображение. Если перед ним поставить какой-либо объект, отрезанный боковыми сторонами окна, возникает неестественный и нежелательный эффект, это называется «нарушение окна». Лучше всего это можно понять, вернувшись к аналогии с реальным физическим окном. Следовательно, существует противоречие между двумя разными сигналами глубины: некоторые элементы изображения скрыты окном, так что окно кажется ближе, чем эти элементы, и те же элементы изображения кажутся ближе, чем окно. Так что стереоокно всегда нужно настраивать, чтобы избежать нарушения окна.
Некоторые объекты можно увидеть перед окном, поскольку они не достигают боковых сторон окна. Но эти объекты нельзя рассматривать слишком близко, так как всегда есть 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 рядом, то будет казаться, что она находится сразу за окном. Объект меньше самого окна может даже пройти через окно и частично или полностью оказаться перед ним. То же самое относится к части большего объекта, которая меньше окна. Цель настройки стереоокна - дублировать этот эффект.
Следовательно, расположение окна по сравнению со всем изображением необходимо настроить так, чтобы большая часть изображения была видна за пределами окна. В случае просмотра на 3D-телевизоре проще разместить окно перед изображением и позволить окну находиться в плоскости экрана.
Напротив, в случае проецирования на гораздо больший экран, гораздо лучше установить окно перед экраном (оно называется «плавающим окном»), например, так, чтобы оно просматривалось на расстоянии двух метров от экрана. зрители сидят в первом ряду. Следовательно, эти люди обычно видят фон изображения в бесконечности. Конечно, зрители, сидящие за ним, будут видеть окно более удаленным, но если изображение создано в нормальных условиях, так что зрители первого ряда видят этот фон в бесконечности, другие зрители, сидящие позади, также будут видеть этот фон в бесконечно, так как параллакс этого фона равен среднему человеческому интерокуляру.
Всю сцену, включая окно, можно перемещать назад или вперед по глубине, сдвигая по горизонтали виды 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 используются два проектора.
В стереофотографии настройки окна выполняются путем сдвига / кадрирования 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 должно быть прямоугольным или лежать на плоской плоскости, перпендикулярной линии взгляда зрителя. Края стереокадры могут быть прямыми или изогнутыми и при просмотре в 3D могут течь по направлению к зрителю или от него и сквозь сцену. Эти разработанные стереокадры могут помочь выделить определенные элементы в стереоизображении или могут быть художественным компонентом стереоизображения.
Использует [ редактировать ]
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 с автостереограммами , существуют и другие применения этой технологии.
Искусство [ править ]
Сальвадор Дали создал впечатляющие стереограммы, исследуя различные оптические иллюзии. Другие стерео-художники включают Зои Белофф, Кристофера Шнебергера, Ребекку Хакеманн, Уильяма Кентриджа и Джима Нотена. [30] Красно-голубые анаглифические стереоскопические изображения также были нарисованы вручную. [31]
Образование [ править ]
В 19 веке стало понятно, что стереоскопические изображения дают людям возможность познавать места и вещи далекие, и было выпущено множество туристических наборов, и были опубликованы книги, позволяющие людям узнавать о географии, науке, истории и других предметах. [32] Такое использование продолжалось до середины 20-го века, когда компания Keystone View производила карты до 1960-х годов.
Исследование космоса [ править ]
В марсоходах , запускаемые НАСА в 2003 году , чтобы исследовать поверхность 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 в 1 градус. Это позволяет преобразовывать пары изображений в полезные с научной точки зрения стереоскопические изображения, которые можно рассматривать как стереограммы, анаглифы или преобразовывать в трехмерные компьютерные 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 или знакомых ориентиров люди полагаются на стереоскопические подсказки для определения расстояния. Поэтому точки обзора с одной камеры труднее интерпретировать. Стереоскопические системы с несколькими камерами, такие как Pancam, решают эту проблему с помощью беспилотных космических исследований.
Клиническое использование [ править ]
Карты стереограмм и вектографы используются оптометристами , офтальмологами , ортоптиками и терапевтами при диагностике и лечении бинокулярного зрения и нарушений аккомодации . [34]
Использование в математике, науке и технике [ править ]
Стереопарные фотографии предоставили возможность трехмерной (3D) визуализации аэрофотоснимков ; Примерно с 2000 года трехмерные виды с воздуха в основном основаны на технологиях цифрового стереоизображения. Одна из проблем, связанных со стереоизображениями, - это объем дискового пространства, необходимый для сохранения таких файлов. Действительно, стереоизображение обычно требует вдвое больше места, чем нормальное изображение. Недавно ученые, занимающиеся компьютерным зрением, попытались найти методы атаки на визуальную избыточность стереопар с целью определения сжатой версии файлов стереопар. [35] [36] Картографы сегодня создают стереопары с помощью компьютерных программ, чтобы визуализировать топографию в трех измерениях. [37] Компьютеризированная стереовизуализация использует программы согласования стерео. [38] В биологии и химии сложные молекулярные структуры часто визуализируются в стереопарах. Тот же метод может быть применен к любому математическому (научному или инженерному) параметру, который является функцией двух переменных, хотя в этих случаях более обычным является создание трехмерного эффекта с использованием `` искаженной '' сетки или затенение (как от дальнего источника света).
См. Также [ править ]
- Облачная стереоскопия
Ссылки [ править ]
- ^ "Панорама кайзера (императора)" . 9 июня 2012 г.
- ^ a b Логический подход к просмотру трехмерных изображений . www.vision3d.com сети оптометристов . Проверено 21 августа 2009 г.
- ^ στερεός Tufts.edu , Генри Джордж Лидделл, Роберт Скотт, Греко-английский лексикон , в цифровой библиотеке Персея
- ^ σκοπέω , Генри Джордж Лидделл, Роберт Скотт, Греко-английский лексикон , в цифровой библиотеке Персея
- ^ Упражнения в трех измерениях: о 3D , Том Линкольн, 2011
- ↑ Flight Simulation , JM Rolfe и KJ Staples, Cambridge University Press , 1986, стр.134.
- ^ Упражнения в трех измерениях , Том Линкольн, 2011
- ^ a b Вклад в физиологию зрения. - Часть первая. О некоторых замечательных и до сих пор незамеченных явлениях бинокулярного зрения. ЧАРЛЬЗ УИТСТОУН, FRS, профессор экспериментальной философии Королевского колледжа в Лондоне. Stereoscopy.com
- ^ Веллинг, Уильям. Фотография в Америке, страница 23
- ↑ Международный стереоскопический союз, 2006, «Стереоскопия», номера 65–72, стр.18.
- ^ Руководство Stereo Realist , стр. 375.
- ^ Stereo Realist Руководство , стр. 377-379.
- ^ Фэй Хуанг, Рейнхард Клетте и Карстен Шайбе: Панорамная визуализация (сенсорные камеры и лазерные дальномеры). Wiley & Sons, Чичестер, 2008 г.
- ^ Dornaika, F .; Хаммуди, К. (2009). «Извлечение 3D-моделей многогранных зданий из аэрофотоснимков с использованием прямого подхода без признаков» (PDF) . Proc. IAPR / MVA . Проверено 26 сентября 2010 года .
- ^ a b Как бесплатно просматривать стерео (3D) изображения . Грег Эркер. Проверено 21 августа 2009 г.
- ^ "Eyecare Trust" . Eyecare Trust . Проверено 29 марта 2012 года .
- ^ "Daily Telegraph Newspaper" . Дейли телеграф . Проверено 29 марта 2012 года .
- ^ «Понимание требований к высококачественному 3D-видео: тест на стереовосприятие» . 3droundabout.com. 19 декабря 2011 . Проверено 29 марта 2012 года .
- ^ Как просматривать фотографии на этом сайте . Стереофотография - Мир в 3D. Проверено 21 августа 2009 г.
- ^ Ценг, Белль; Анастасиу, Димитрис. «Совместимое видеокодирование стереоскопических последовательностей с использованием масштабируемости MPEG-2 и чересстрочной структуры» (PDF) . Колумбийский университет . Проверено 8 июля 2014 года .
- ^ "Видеть значит верить" "; Cinema Technology, Том 24, № 1, март 2011 г.
- ^ «Упражнения в трех измерениях: о 3D» .
- ^ О'Догерти, М; Флиткрофт, Д.И. (1 августа 2007 г.). «Необычное проявление неврита зрительного нерва и феномена Пульфриха» . Журнал неврологии, нейрохирургии и психиатрии . 78 (8): 906–907. DOI : 10.1136 / jnnp.2006.094771 . ISSN 0022-3050 . PMC 2117749 . PMID 17635984 .
- ^ «Глоссарий» . 8 июня 2012 г.
- ^ "openKMQ" . 8 июня 2012 года Архивировано из оригинала 5 марта 2009 года.
- ^ Босолей, Раймонд Дж .; Бруг, Джим; Фиорентино, Марко; Во, Сонни; Тран, Тхо; Пэн, Чжэнь; Фаттал, Дэвид (март 2013 г.). «Многонаправленная подсветка для широкоугольного трехмерного дисплея без очков». Природа . 495 (7441): 348–351. Bibcode : 2013Natur.495..348F . DOI : 10.1038 / nature11972 . ISSN 1476-4687 . PMID 23518562 . S2CID 4424212 .
- ^ Куртин, Деннис П. "ShortCourses-Stereo Photography-Simulated 3D-Wiggle 3D" . www.shortcourses.com .
- ^ DRT (25 февраля 2008). «Доктор Т» . Drt3d.blogspot.com . Проверено 4 марта 2012 года .
- ^ Бэнкс, Мартин С .; Прочтите, Дженни Р .; Эллисон, Роберт С .; Ватт, Саймон Дж. (Июнь 2011 г.). «Стереоскопия и зрительная система человека» . 2-я ежегодная международная конференция SMPTE по стереоскопическому 3D для СМИ и развлечений . Нью-Йорк, Нью-Йорк, США: IEEE. 121 (4): 2–31. DOI : 10,5594 / M001418 . ISBN 9781614829515. PMC 3490636 . PMID 23144596 .
- ^ Хорибучи, С. (1994). Сальвадор Дали: художник стереопары. В Horibuchi, S. (Ed.), Stereogram (стр.9, стр.42). Сан-Франциско: Книги Cadence. ISBN 0-929279-85-9
- ^ «Том Линкольн - упражнения в трех измерениях» .
- ^ Университет Вирджинии The Stereoscope in America , по состоянию на 21 марта 2009 г.
- ^ "Техническое описание Pancam" (PDF) . Корнельский университет . Проверено 30 июня 2006 года .
- ^ Bartiss, OD MD, Майкл (25 января 2005). «Недостаточность конвергенции» . WebMD . Проверено 30 июня 2006 года .
- ^ «Алгоритм сжатия стереоскопических изображений» .
- ^ Ортис, Алессандро; Рундо, Франческо; Ди Джоре, Джузеппе; Баттиато, Себастьяно (2013). «Адаптивное сжатие стереоскопических изображений» (PDF) . Анализ и обработка изображений - ICIAP 2013 . Конспект лекций по информатике. 8156 . С. 391–399. DOI : 10.1007 / 978-3-642-41181-6_40 . ISBN 978-3-642-41180-9.
- ^ Дэвид Ф. Уотсон (1992). Контурная. Руководство по анализу и отображению пространственных данных (с программами на дискете). В: Дэниел Ф. Мерриам (ред.); Компьютерные методы в науках о Земле; Pergamon / Elsevier Science, Амстердам; 321 стр. ISBN 0-08-040286-0
- ^ Reinhard Klette (2014). «Краткое компьютерное зрение» (см. Главу 8 для стереосопоставления). Спрингер, Лондон; 429 стр. ISBN 978-1-4471-6319-0
Библиография [ править ]
- Симмонс, Гордон (март – апрель 1996 г.). «Кларенс Дж. Хеннинг: человек, стоящий за макросом». Стерео мир . 23 (1): 37–43.
- Willke, Mark A .; Заковски, Рон (март – апрель 1996 г.). «Внимательный взгляд на реалистичную макро стереосистему». Стерео мир . 23 (1): 14–35.
- Морган, Уиллард Д .; Лестер, Генри М. (октябрь 1954 г.). Руководство Stereo Realist . и 14 участников. Нью-Йорк: Морган и Лестер. Bibcode : 1954srm..book ..... M . OCLC 789470 .
Дальнейшее чтение [ править ]
- Скотт Б. Штайнман, Барбара А. Штайнман и Ральф Филип Гарсия. (2000). Основы бинокулярного зрения: клиническая перспектива . McGraw-Hill Medical. ISBN 0-8385-2670-5
Внешние ссылки [ править ]
Архивные коллекции [ править ]
- Путеводитель по коллекции стереографов Эдварда Р. Фрэнка. Специальные коллекции и архивы, Библиотеки Калифорнийского университета в Ирвине, Ирвин, Калифорния.
- Стереокарты Ниагарского водопада RG 541 Цифровое хранилище библиотеки Университета Брока
Другое [ править ]
 | Викискладе есть медиафайлы по теме стереоскопии . |
- Стереоскопия в Керли
- Даремская лаборатория визуализации методы и программные средства стереоскопической визуализации
- Электронные коллекции библиотек Вашингтонского университета Коллекция стереокарт
- Стереографические виды Луисвилля и его окрестностей, 1850–1930 гг. Из Библиотеки Университета Луисвилля
- Стереоскопия на Flickr
- Американский университет в Каире Редкие книги и специальные коллекции Цифровая библиотека Андервуд и Андервуд Коллекция стереовизуальных изображений Египта
- Виды Калифорнии и Запада, ок. 1867–1903 , Библиотека Бэнкрофта
- Музейная выставка по истории стереографов и стереоскопов (1850–1930).
- Два стереоскопических селфи 1890 года
