Начало
Об обществе
Конкурсы
Смотреть
Для авторов
Proaim
оборудование для стереосъемки

Набор для начинающих
Интернет-магазин
Статьи
Бесплатные программы
Видеоуроки
Форум
Ссылки
Наши распространители
Контакты
Сообщить об ошибке
Обзор программ

Цены на программы

PhotoProjectorEasy
(Win 32, Win 64)

PhotoProjector
(Win 32, Win 64)

PhotoProjectorPlus
(Win 32)

ViewsAligner
(Win 32, Win 64)

Lenticular Photo Processor
(Win 32, Win 64)

MultiStereobase
(Win 32)

Bas-relief
(Win 32, Win 64)

PSD 3D Converter
(Win 32, Win 64)

StereomorpherPlus
(Win 32, Win 64)
Как заработать деньги на стереофотографии
Как заработать деньги на стереофотографии
Стереосообщество: обсуждение работ, программ, оборудования
Полезные плагины для Фотошопа

Линзовый растр. Расчет параметров изображения

Часто  при работе с линзовыми растрами  возникают следующие вопросы: какую глубину будет иметь полученное 3D изображение и какие параметры линзового растра, печатного оборудования и исходных картинок на нее влияют.

Бурное развитие цифровых технологий обработки изображений подстегнуло интерес к  линзовым растрам , как устройствам, способным формировать объемные (3D) изображения. Линзовые растры известны достаточно давно, но только в последние годы они стали качественным, недорогим и доступным продуктом.  Подготовка 3D изображений на компьютере имеет массу преимуществ перед традиционным фотоспособом, однако требует более глубокого понимания принципа формирования 3D изображения  линзовым растром, а также учета ограничивающих это изображение параметров.

Напомним, что интересующий нас линзовый растр - это оптическая система, состоящая из множества регулярно расположенных в одной плоскости плосковыпуклых цилиндрических линз (лентикул), имеющих идентичные параметры.  Вообще, разновидностей линзовых растров великое множество, но мы рассмотрим именно такой, причем сориентируем его так, чтобы линзы располагались вертикально. 

Напомним, также, что для получения 3D нужно взять изображения минимум двух, а лучше гораздо большего числа ракурсов трехмерной сцены и произвести операцию ресэмплинга, заключающуюся в том, что, например, из 20 изображений, имеющих горизонтальный размер 1024 пиксела, получается 1024 изображения шириной 20 пикселов, каждое из которых помещается под одной линзой растра. Конечно, исходные изображения должны точно согласовываться друг с другом по ряду параметров ( подробнее о линзовых растрах читайте, например, здесь, о подготовке изображений  здесь ), но до сих пор в этом процессе присутствует изрядная доля творчества, которое, как известно, отличается от просто работы непредсказуемостью результата. :-)

Аналогично тому, как любое плоское изображение может быть представлено с некоторой точностью набором пикселов, объемное изображение представляется набором объемных точек, вокселов.

Чтобы понять ход дальнейших рассуждений, запомним два определения и одно свойство линзового растра.

Определение 1. Воксел  есть множество лучей света  (от произвольно удаленных источников),  проходящих через точку пространства с заданными координатами.

Определение 2. Объем воспроизведения – ограниченный участок пространства, в любой точке которого может быть воспроизведен с заданной точностью образ воксела, видимый в заданном диапазоне углов.

На рисунке воксел P1 отвечает этому условию, а воксел P2 – нет, поскольку в секторе обзора, заштрихованном красным, его не будет видно. Самый удаленный воксел P3, для которого еще выполняется условие угловой видимости, будет расположен в вершине треугольника. Его глубину обозначим Zmax.

Свойство. Линзовый растр способен фокусировать в пространстве лучи, образующие действительные образы  вокселов.

Указанное свойство справедливо только в пределах объема воспроизведения Vp, параметры которого мы попытаемся рассчитать.

Имеются следующие исходные параметры:

Линзовый растр

Горизонтальный размер H (мм);

Угол обзора a (град.);

Фокусное расстояние линз F (мм);

Разрешение LPI (линз/дюйм).

Принтер

DPI (точек/дюйм).

Изображение

Параллакс Dh (мм).

Максимально возможная глубина по центру растра

Zmax=H / ( 2 * tg (a / 2)

Две симметричных зоны, перед плоскостью растра и за плоскостью, имеют одинаковую максимальную глубину.

Максимальное число ракурсов определяется отношением разрешения печати к разрешению растра

Nv = DPI / LPI

Размер воксела, формируемого на максимальной глубине, достаточно велик.

Dmax = H / Nv     ( Можно посчитать иначе: Dmax= H * S / ( 2 * tg( a / 2) * Nv * F), но фокусное расстояние растра известно далеко не всегда ).

 На практике, требуется лучшее пространственное разрешение, чаще всего равное периоду растра.

Период растра в миллиметрах

S = 25.4 / LPI

Для заданного размера воксела Dn, глубина

Zn = (Dn / Dmax ) * Zmax

Максимальный параллакс, соответствующий глубине Zn

Dh = 2 * Zn * tg ( a / 2 )

Все приведенные выше формулы относятся к идеальному линзовому растру, т. е. не учитывают  возможный разброс оптических параметров  линз, аберрации и искажения.  Совокупность факторов неидеальности приводит к снижению четкости формируемого изображения и объективно снижает глубину Zn против расчетной.

Другим фактором снижения качества изображения является процесс растрирования изображения  для получения полутонов перед выводом на печать.

Результатом наложения растров являются периодические цветовые помехи (муар).  Тем, кому приходится сканировать иллюстрации с печатных изданий, эта проблема хорошо знакома.

Примеры расчетов.

Пример 1.   Растр 60 lpi, 140*100 мм, угол 26 градусов, печать 600 dpi.

Zmax = 140 / (2*0.23) = 303 мм;  Nv = 600 / 60 = 10;

Dmax = 140 / 10 = 14 мм;

S = 25,4 / 60 = 0,42 мм, Dn принимаем равным S, Dn = 0,42 мм

Глубина изображения Zn = ( 0,42 / 14 ) * 303 = 9,1 мм

Параллакс для такой глубины Dh = 2 * 9,1 * 0,23 = 4,2 мм

Если нас устраивает худшая четкость, например, Dn = 1мм, то глубина изображения

Zn = ( 1 / 14 ) * 303 = 22 мм

Теперь допустим, что мы хотим на том же растре напечатать стереоизображение Nv = 2

Dmax = 140 / 2 = 70 мм;

S = 25,4 / 60 = 0,42 мм, Dn принимаем равным S, Dn = 0,42 мм

Глубина изображения Zn = ( 0,42 / 70 ) * 303 =  1,8 мм

Полученная величина практически не отличается от фокусного расстояния растра. Т. е.

стереоизображение не имеет действительной глубины, наблюдаемый объемный эффект - это просто плод вашего воображения.

В качестве иллюстрации - «небо в алмазах» от Sharp

Пример 2.Растр 20 lpi, 290*210 мм, угол 30 градусов, печать 1200 dpi.

Zmax = 290 / (2*0,27) = 537 мм; Nv = 1200 / 20 = 60;

Dmax = 290 / 60 = 4,8 мм;

S = 25,4 / 20 = 1,27 мм, Dn принимаем равным S, Dn = 1,27 мм

Глубина изображения Zn = ( 1,27 / 4,8 ) * 537 =  142 мм

Параллакс для такой глубины Dh = 2 * 142 * 0,27 = 76,7 мм.

Такому изображению уже и голограмма может позавидовать!

Какие выводы следуют? 

  • Для получения действительно объемного изображения нужно выбирать линзовые растры, горизонтальный размер которых тем больше, чем большая глубина необходима.
  • Не стоит увлекаться растрами с мелким шагом и большим углом обзора.
  • Желательно использовать максимально возможное для данного растра и принтера количество ракурсов.
  • Особое внимание необходимо уделять подготовке изображения: максимальный параллакс между объектами крайних ракурсов не должен превышать расчетный Dh, а между соседними – Dh / Nv, причем одинаковый для любых двух соседних ракурсов. Не забывайте и о необходимости уменьшения глубины у краев изображения.

Сергей Книгин, Челябинск



Вернуться в раздел статей