Объемные изображения


Обзор доступных техник и технологий

стереограмма

Если от этой чехарды палочек и звездочек у вас просто рябит в глазах — расслабьтесь. С некоторой вероятностью вы увидите, что вертикальные палочки и звездочки парят над экраном или хотя бы одни из них (палочки или звездочки) парят над другими. Опыт рассматривания «чудесных картинок» очень поможет в этом деле. А если опыта нет — тренируйтесь. Нужно заставить глаза смотреть за плоскость (или перед ней) так, чтобы левый и правый глаза «скосились» и на одном и том же воспринимаемом ими месте видели на самом деле разные (по действительному расположению в пространстве) элементы. То есть если первый столбец для левого глаза будет восприниматься на том же месте, что и второй (третий и т. д. или наоборот) для правого, вы, скорее всего, увидите то, чего нет. Склонные к созерцанию могут заметить подобный эффект необычного объема на длинных панельных многоэтажках или сидениях стадионов.

Тем, кто хочет узнать об объемном видении, можно читать дальше. Никакой магии, видение в смысле видения глазами (обычными и даже в очках).

Восприятие объемных предметов основано на том, что у нас два глаза и наш мозг «привык» сводить данные с двух «видеокамер» в одну картинку, учитывающую то, что предметы видятся несколько под разными углами и потому сами картинки чуть отличаются.

Простейшую объемную фотографию сделать просто. Снимите одно и то же два раза, глядя на объект через видоискатель сначала правым глазом, а затем левым. Соблюдайте следующие правила:
предмет съемки должен находится там, где мы обычно видим предметы объемными (грубо говоря маленькие предметы на маленьком расстоянии, большие на большем, но даже горы с 1 км объемными не увидишь, к примеру, человека лучше снимать с 3-5 метров),
смещение камеры должно быть близким к расстоянию между глазами (а вот для съемки гор базу можно и увеличить, вот только на стереопаре горы будут «уменьшены»),
ваше смещение относительно предмета должно строго соответствовать линии между зрачками ваших глаз при разглядывании предмета и его готового стереоснимка (грубо говоря, вдоль горизонтали, если вы ровно стоите или сидите, а не лежите на боку).

фото

После сделайте пару фотографий и расположите их рядом. (Как приведенные выше снимки фотокамеры.) Левый глаз и камера, снимавшая левый вид, почти не видит фонарь подсветки фокусировки, а правый глаз и его камера видят. Так же правый вид воспринимается более коротким. В таких искажениях и деталях и кроется стереоэффект. Натренированные глаза без особого труда метров с 2 совместят два снимка в один и, не обращая внимания на боковые виды, в центре увидят объемную камеру Canon 300D. (Фотографию вверху лучше уменьшить, чтобы не отходить от монитора и разглядывать, поместив между видами перегородку из непрозрачного материала, можно взять и стереоочки из комплекта цифровых камер Pentax).

Подобная техника широко используется в различных приложениях. К примеру, по двум снимкам одного и того же горного склона, сделанным с интервалом в год, и «сведенным» глазами в одно изображение можно заметить те участки склона, которые за это время сместились, они выпадут из «плоской» картинки в глубину или будут «мешать» сведению видов в один.

Хороший обзор эффектов объемного видения можно найти на сайте http://leonids.ru/. В приведенных там отрывках из книги Я.И. Перельмана есть и упоминание о таком интересном способе создания иллюзии объема, как быстрое чередование картинки для левого и правого глаза. Смотрите, что получилось:

Наиболее простой способ (для восприятия зрителей) создания искусственного стереоэффекта — подача изображений каждому глазу отдельно. Можно это делать с помощью маленьких очков-телекамер, применения пар поляризационных фильтров (как в кинотеатрах). Но технологически проще техника Анаглифии. О том, что это такое здесь. Из обычной стереопары нужно сделать такую пару, чтобы через цветные очки (разные цвета фильтров для разных глаз) каждый глаз видел только предназначенное ему изображение. Предположим, что левый снимок должен видеть только левый глаз и светофильтр на левом глазу красный (а на правом сине-зеленый). Красный светофильтр пропускает красные лучи, а дополнительные к красному цвета видятся «черными». Поэтому синее или зеленое изображение будет восприниматься как обычная фотография. А вот изображение «нарисованное красным цветом» через красный фильтр будет неконтрастным-невидимым, ведь красное и белое видятся через красный фильтр «белым» и «темных» деталей там нет. Аналогично и для правого глаза с синим или зеленым фильтром видимое изображение будет красным, а невидимое, «нарисованным» синим или зеленым цветом. В photoshop сделать такие изображения просто. В левой картинке (ее рассматриваем через красный фильтр) удалим зеленый и синий каналы так, чтобы они стали «белыми», то есть зальем их белой краской или сотрем белым ластиком. А в правой (ее рассматриваем через сине-зеленый фильтр) удалим (заменим на белый) красный канал (и через красный фильтр левого глаза картинка станет невидимой — в красном канале все бело, а два других цвета через красный фильтр не проходят). Получим цветную пару:

фото
фото

Сведем каналы в одно изображение. Для этого можно перетянуть недостающие каналы из одного изображения в другое, либо наложить картинку на картинку новым слоем с половинной прозрачностью для верхнего слоя. Затем сведем слои и настроим уровни (контраст и яркость). Если исходные снимки были цветными, то цветным останется и конечное изображение.

фото
Это настоящая анаглифная фотография.

Применять красный, зеленый или голубой фильтры не обязательно. Необходимо только понимать, что для корректного восприятия анаглифной фотографии изображения для левого и правого глаза должны быть близкими по контрасту. Если же мы возьмем в качестве фильтров желтый и пурпурный, то стерео эффект будет слабым, а сам снимок, не содержащий части сине-зеленого спектра будет окрашен.

фото

Поэтому лучше выбирать фильтры «противоположенные» по цветовому кругу красный-голубой, пурпурный-зеленый. Но можно взять и пурпурный-голубой. А вот комбинации с желтым лучше не пробовать.

Для получения объемного эффекта не обязательно иметь стереопару. К примеру, на приведенной ниже анаглифной фотографии просто немного сдвинут красный канал вправо. Если смотреть на нее через цветные очки, то фотоаппарат будет «висеть» над дисплеем или за ним, в зависимости от того, как вы оденете очки (красный на левом, синий на правом или наоборот).

 

фото

Еще большего правдоподобия можно добиться, если сдвинуть один из каналов тем сильнее, чем дальше предмет на снимке.

Это настоящая стереопара.

А это искусственная анаглифная фотография. Москва 5 без сдвига, у чайника сдвиг больше, а у бутылки максимальный.

Еще одним способом разделить изображение на два отдельных для левого и правого глаза является растровая стереофотография. Сейчас при некоторых затратах на ПО и растр можно сделать неплохие стереофотографии на растровой подложке обычным струйным принтером. Подробнее здесь.

А теперь вернемся к тому, с чего начали. Обману. Если на изображении есть устойчивая структура с некоторым горизонтальным шагом, то левый и правый глаз могут видеть ее несколькими способами. Как есть или со сдвигом и совмещением «узловых» точек на шаг (два). При этом если структура не одна и есть несколько наборов «решеток» с отличающимся шагом, то при их совмещении со сдвигом (когда на месте одного узла для одного глаза другой глаз видит соседний узел) будет казаться, что структуры-решетки разведены в глубину. Подробное обсуждение темы можно посмотреть здесь, оттуда же и картинка, приведенная далее с плавающими в пространстве крестиками, звездами и точками.

стереограмма

Чуть усложнив схему, введя «непрерывный» узор с некоторым горизонтальным шагом и промодулировав шаг для одинаковых точек соседних полос глубиной картинки, можно создать и настоящие 3D стереограммы. Они конечно не цветные.

Одна из первых статей на русском по этой теме здесь. Взять бесплатно программу для создания 3D картинок можно здесь. Чтобы сделать объемное «невидимое» изображение нужен узор (программа его предоставляет) и карта глубины. Ниже приведена карта глубины биплана. В старых версиях (Surface 3D 1.16) программы был модуль 3DModel-OpenGL, позволяющий конвертировать скелетные модели 3D-Max (и других подобных программ) в карту глубины. Так что можно поискать старые версии программы в интернете. А вот для новой версии Surface 3D 2 карты глубины придется делать в ручную (в программе есть редактор и набор примитивов геометрических фигур и шрифтов).

карта глубины
Это карта глубины. Яркость пропорциональна удалению от наблюдателя.

стереограмма
А это промодулированный картой глубины регулярный «шум». В новой версии программы для помощи новичкам в «поиске» скрытого изображения в картинку можно внедрить метки (к примеру, два кружочка). «Правильное» положение глаз то, при котором метки совмещены. Как видно узор повторяется. В этом и секрет. Но в соседних полосах «одинаковые» точки смещены горизонтально относительно друг друга пропорционально яркости модулирующей их точки реального изображения из карты глубины.
стереограмма
А это стереограмма яблока, выполненная в старой версии программы.

Еще про стереофотографию можно почитать здесь и здесь.

По материалам семинара в салоне Компьютер для любителей фото





Дополнительно

iXBT BRAND 2016

«iXBT Brand 2016» — Выбор читателей в номинации «Процессоры (CPU)»:
Подробнее с условиями участия в розыгрыше можно ознакомиться здесь. Текущие результаты опроса доступны тут.

Нашли ошибку на сайте? Выделите текст и нажмите Shift+Enter

Код для блога бета

Выделите HTML-код в поле, скопируйте его в буфер и вставьте в свой блог.