Способы создания объемных изображений

Голография

Стереокино с использованием поляризационных очков

Стереоскопы

Стереизображения с использованием дополнительных светофильтров

Сереотелевидение с использованием стереоочков на жидких кристаллах

Стереограммы

Растровые стереизображения и стереотелевидение

Интегральная фотография

Метод Пульфриха

Быстроменяющиеся картинки

Хроматическая стереофотография

Голография

Голограмма - объемное изображение предмета, созданное с помощью когерентного (лазерного) излучения. В фотоэмульсионном слое записывается картина интерференции двух лазерных пучков: первый пучок, опорный, - как правило, коллимированный (параллельный), второй пучок, предметный, - отраженный от объекта. Книги с описанием технологии изготовления голограмм вы можете найти в любой публичной научно-технической библиотеке. Но для того, чтобы освоить эту технологию, необходимо иметь соответствующее оборудование и специальное образование.

Рекомендую посмотреть страницы, посвященные голографии: www.holography.ru и www.media-security.ru.

Голограмма наиболее полно передает объемность предмета в сравнении с описанными ниже методами (за исключением интегральной фотографии).

Стереофильмы с использованием поляризационных очков

Сейчас никого не удивляют кинотеатры, в которых можно смотреть стереофильмы. Посетителям кинозала выдаются очки с двумя поляризаторами, ориентированными друг к другу под углом 90 градусов. На экран проецируется два перпендикулярно поляризованных изображения для левого и правого глаза. Правый поляризатор пропускает изображение для правого глаза, левый - для левого. Таким образом создается стереоэффект.

Все кажется простым и понятным, за исключением следующего момента. Кинопроектор проецирует изображение на белый рассеивающий экран. Но если бы это был обычный экран из материи, он бы деполяризовал отраженный свет и стереоочки не смогли бы разделить изображения для левого и правого глаз. В стереокинотеатрах в качестве экрана используются недеполяризующие материалы - серебряная ткань или матированная алюминиевая поверхность.

Стереоскопы

Стереоскопы - несложные устройства для наблюдения объемных изображений, создаваемых двумя слайдами - для левого и для правого глаз. Стереоскоп по своей конструкции и применению сходен с биноклем, состоит из двух окуляров, двух фиксаторов слайдов и двух матированных стекол, которые создают равномерное рассеянное освещение. Расстояние между слайдами и окулярами меняется для каждого человека индивидуально.

Стереизображения с использованием дополнительных светофильтров

Дополнительными цветами называются цвета, которые при умножении дают черный цвет, при сложении - белый. Дополнительными цветами являются красный и синий, малиновый и зеленый и много других цветов, которые вы можете получить на экране компьютера, используя функции "выбор цвета" и "негатив" в программах обработки изображения. Сделав негатив какого-либо цвета, вы получите его дополнение. Умножив эти цвета, вы получите черный, сложив - белый.

Для дополнительных светофильтров это означает, что сложенные вместе светофильтры не пропускают видимый диапазон света, сквозь них вы ничего не увидите. А если спроецировать два пучка белого света сквозь дополнительные светофильтры и совместить цвета на одном и том же участке белого экрана, то они, смешавшись, снова дадут белый цвет.

Для того, чтобы получить стереоизображение на мониторе, нужно подобрать на нем два цвета, соответствующие вашим дополнительным светофильтрам. Нужно выбрать цвета таким образом, чтобы сквозь один светофильтр цвет сливался с "белым" фоном, сквозь другой - казался "черным" (смотри рисунок). Слова "белый" и "черный" стоят в кавычках поскольку эти цвета на различных мониторах имеют разные оттенки. И, если у вас возникают трудности с подбором цветов, можно подкорректировать и "белый", и "черный" цвет.

Подобрав цвета и светофильтры, можно создавать объемные изображения, используя программы 3D Studio Max, Corel Dream 3D, CorelDRAW, Adobe Photoshop и т. п.

Приведенный выше рисунок создан с помощью программ Corel Dream 3D и Adobe Photoshop и является симметричным относительно левого и правого глаза, т. е. его можно рассматритвать, меняя местами светофильтры для левого и правого глаз.

Можно создавать объемные изображения реальных объектов, используя снимки, сделанные с разных точек зрения. Можно также преобразовывать плоские фотографии простых объектов в трехмерные.

Стереотелевидение с использованием стереоочков на жидких кристаллах

Для того, чтобы получить объемное изображение на мониторе компьютера, используются специальные жидкокристаллические стереоочки. На мониторе компьютера с большой частотой меняется изображение для левого и правого глаз. Особый затвор в очках делает прозрачным, попеременно, то левое, то правое стекло. Мы не замечаем этого из-за быстрой смены кадров, и правый и левый глаз видят соответствующие им изображения.

Чтобы увидеть объемные изображения на экране ваших мониторов, вам нужны стереоочки, трехмерная видеокарта, особое программное обеспечение и хороший монитор.

Стереограммы

Стереограммы известны давно. Первые стереограммы представляли собой две маленькие картинки для левого и правого глаза, расположенные на расстоянии 6,5 см друг от друга (это среднее расстояние между глазами человека, оно колеблется от 5 до 7 см). Для того, чтобы увидеть объемное изображение, необходимо расфокусировать глаза и попытаться свести два изображения в одно. (Я. И. Перельман "Занимательная физика".)

Существуют различные методики обучения этому способу рассматривания стереограмм. Если вы овладеете методикой просмотра стереограмм, вы можете увидеть объемные изображения на приведенных ниже ссылках. Современные стереограммы отличаются от самых первых стереограмм и создаются с помощью программного обеспечения на компьютерах.

Ниже приведены ссылки, на которых вы можете увидеть стереограммы:

• ozma.h1.ru - здесь вы можете получит более подробную информацию о стереограммах.
• http://www.ixtlan.ru/ - программное обеспечение и стереограммы.

Растровая стереофотография

Основа растровой стереофотографии - линзовый растр, или стереорастр, представляющий собой набор тонких цилиндрических линз (см. рисунок ниже). Одна поверхность растра - плоская, к ней приклеивается бумага с изображением. Другая поверхность в разрезе, показанном на рисунке, представляет собой периодическую структуру, состоящую из дуг окружностей. Радиус этих окружностей (R) и толщина линзового растра (t) тесно взаимосвязаны и не являются независимыми параметрами. Радиусы и толщина должны быть такими, чтобы изображение объекта фокусировалось линзами на нижнюю плоскую поверхность растра.

В основе стереоэффекта лежит способность растра преломляя световые пучки отклонять их под разными углами - часть стереоизображения, расположенная в правом полупериоде растра отклоняется влево и попадает в левый глаз человека, левый полупериод изображения отклоняется и попадает в правый глаз. Такова упрощенная модель работы стереорастра.

Интегральная фотография

В своей основе интегральная фотография подобна растровой. Интегральный фоторастр представляет собой набор микролинз или микрообъективов, собранных подобно фасеточным глазам насекомых. Каждая микролинза формирует на светочувствительной пластинке изображение объекта под своим углом зрения (см. рисунок ниже).

На рисунке показаны изображения куба, которые могут получиться с помощью интегрального растра на светочувствительной пластине. Проявив светочувствительную пластинку? мы получим объемное изображение объекта, которое можно рассматривать, поворачивая пластинку под разными углами в различных направлениях.

Метод Пульфриха

Метод Пульфриха заключается в следующем. Мы смотрим на изображение левым глазом без светофильтра, а правым - сквозь плотный светофильтр, в результате чего глаз воспринимает изображение с некоторой временной задержкой относительного левого. Можно увидеть объемными только движущиеся картинки, при этом два соседних кадра должны представлять собой стереопару.

Быстроменяющиеся картинки

Существует еще один способ получить объемное изображение, описанный Я. И. Перельманом в книге "Занимательная физика". Картинки для левого и правого глаз быстро сменяют друг друга и возникает иллюзия объема.

Хроматическая стереофотография

Хроматическое стереоизображение рассматривается сквозь специальные очки ChromaDepth. Очки ChromaDepth вы можете приобрести здесь www.chromatek.com. В хроматическом изображении спектральные цвета соответствуют удаленности планов: красный цвет - ближе всего, синий - дальше. Стереоэффект получается благодаря дисперсии света на маленьких призмах, из которых состоят очки ChromaDepth. Лучи разной длины волны преломляются под разными углами, в результате чего красные фрагменты изображения кажутся расположенными ближе, синие - дальше.

Этот же эффект мы замечаем без использования каких-либо стереоочков, благодаря хроматической аберрации хрусталика глаза. Специальные очки ChromaDepth заметно усиливают этот эффект.

© Е. А. Вазенмиллер

Вернуться в раздел статей