Стереоскопическое изображение и способы его просмотра¶
Стереоскопическое изображение (стереокартинка) — двумерное изображение, воспроизводящее объёмную сцену за счёт подачи на каждый глаз отдельного изображения, снятого с небольшим угловым смещением. Мозг зрителя объединяет два плоских изображения в одно объёмное — возникает эффект глубины, известный как стереоскопический эффект. Для просмотра стереокартинок используются специальные устройства — стереоскопы, очки с разными типами фильтров, а также цифровые методы, не требующие дополнительного оборудования.
¶История
Идея воспроизведения объёма с помощью двух изображений появилась в XIX веке. В 1838 году английский учёный Чарлз Уитстоун построил первый стереоскоп — оптический прибор, в котором два изображения рассматривались через линзы, а перегородка между ними исключала слияние картинок. В 1850-е годы французский оптик Жюль Дюбре усовершенствовал конструкцию и запустил массовое производство карманных стереоскопов; викторианская Англия и Европа охватила «стереомания» — мода на просмотр стереофотографий, включая виды городов, сцены из жизни и даже военные репортажи.
В России стереоскопы были известны с 1860-х годов, а в конце XIX — начале XX века стереофотография получила распространение в художественной и научной практике. В 1920-е годы в СССР выпускались стереоскопы «Стерео-Фото» и стереокинематограф, а в 1930-е — стереофотоаппарат «Советский стереоскоп». В 1960-е годы в СССР создавались стереокинотеатры, показывавшие стереофильмы в формате «Космос-3D» и аналогичных.
¶Способы просмотра
¶Оптические стереоскопы
Классический стереоскоп — прибор с двумя линзами и перегородкой, в который вставляется карточка с парой изображений. Линзы фокусируют взгляд на каждом изображении отдельно, а перегородка не даёт глазам видеть чужую картинку. Существуют настольные, карманные и зеркальные (рефлекторные) стереоскопы. Зеркальные модели, сконструированные по принципу, предложенному Оливером Холмсом в 1861 году, не требуют линз: два зеркала под углом отражают изображения, расположенные по бокам от зрителя.
¶Анаглифные очки
Анаглифные очки — очки с разноцветными фильтрами (традиционно красным и голубым, реже — янтарным и синим, зелёным и пурпурным). Каждый фильтр пропускает только «своё» изображение, наложенное на общее поле в соответствующем цвете. Метод дёшев и прост, но даёт цветовые искажения и не подходит для полноцветных сцен. Анаглифные очки выпускаются в России, в том числе для просмотра стереофильмов и игр.
¶Поляризационные системы
Поляризационные очки (RealD, IMAX 3D) используют поляризованные фильтры: левый и правый глаз получают свет с разной поляризацией. Метод даёт полноцветное изображение без заметных искажений, но требует специального экрана с поляризационным покрытием и проекторов. В кинотеатрах России широко применяется формат RealD.
¶Активные затворные очки
Затворные (активные) очки содержат ЖК-затворы, которые поочерёдно закрывают левый и правый глаз, синхронизируясь с частотой обновления экрана. Метод обеспечивает полное разрешение для каждого глаза, но требует аккумуляторов и дорогих очков. Используется в игровых мониторах и телевизорах с поддержкой 3D.
¶Автостереоскопические экраны
Автостереоскопический дисплей (без очков) формирует разные изображения для левого и правого глаза с помощью линзовой решётки (lenticular) или параллакс-барьеров. Примеры — Nintendo 3DS, ленточные стереофотографии (lenticular-печати), стереоскопические дисплеи в промышленности и медицине. Ограничение — узкий угол обзора: объём виден только в определённой позиции головы.
¶Цифровые методы: перекрёстное и параллельное слияние
Для просмотра стереопар без приборов существуют два приёма, основанные на тренировке глазодвигательных мышц:
- Параллельное слияние — взгляд направлен «сквозь» изображение, в бесконечность; глаза остаются параллельными. Подходит для стереопар с малым смещением (например, для широкоформатных снимков).
- Перекрёстное слияние (cross-eyed) — взгляд сведён к переносице, глаза расходятся. Подходит для стереопар с большим смещением; изображения при этом меняются местами.
Освоив любой из приёмов, можно смотреть стереокартинки без каких-либо приспособлений — достаточно разместить пару изображений рядом на экране или листе бумаги.
¶Стереоскопические камеры и создание стереопар
Стереопара создаётся двумя камерами, установленными на расстоянии, близком к межглазному (примерно 60–70 мм), либо одной камерой, снимающей последовательно с горизонтальным сдвигом. В СССР выпускались стереофотоаппараты «Советский стереоскоп» и «Стерео-Фото», а также кинокамеры для стереосъёмки. В цифровую эпоху стереопары создаются на смартфоны с двумя камерами, стереоскопическими насадками и программным сопоставлением кадров.
¶Применение
Стереоскопические изображения используются в кинематографе (3D-фильмы), в науке (микроскопия, астрономия, картография), в медицине (стереоскопические изображения при хирургии и диагностике), в промышленности (стереоскопический контроль сварных швов, дистанционное управление роботами), в военном деле (стереоскопическая интерпретация аэрофотоснимков) и в развлечениях (стереоигры, VR-гарнитуры, ленточные открытки).
¶Интересные факты
- Стереоскопические пары широко распространены в интернете: формат «cross-eye» и «parallel» позволяет смотреть стереоизображения на любом экране без очков.
- В 1922 году в США состоялся премьерный показ стереофильма «Сила любви» (Power of Love) — первого в мире стереокинематографического фильма с полноценным объёмом.
- В СССР в 1960-е годы выпускались стереооткрытки и стереоальбомы, а стереоскопы продавались в магазинах «Союзпечати».
Источники:
- Уитстоун Ч. «Contributions to the Physiology of Vision — On the Stereoscope», 1838
- Дюбре Ж. «La Stéréoscopie», 1865
- Барсуков А. «Стереоскопия», М.: «Наука», 1976
- Соколов А. «Стереофотография и стереокинематограф», М.: «Искусство», 1971
- Ларичев В. «Стереоскопия в науке и технике», М.: «Машиностроение», 1990