Зрение - как улучшить восприятие?

Просмотр изображений в 3D построен на фундаментальном желании людей - на стремлении к улучшениям. Что касается 3D-видения, то оно помогает наслаждаться красотой реальности, да и просто мечтать.

Можно уверенно сказать, что люди воспринимают мир пространственно - в трёх измерениях - поскольку глаза фиксируются на одном и том же объекте под чуть разными углами. Затем мозг обрабатывает изображение на основе расстояния между глазами и формирует полную 3D-картинку, комбинируя два изображения от правого и левого глаз.

На практике это означает, что человеческий мозг можно обмануть, искусственно подсунув ему две картинки: одну для правого глаза и одну для левого - такой подход также называют разделением изображений. Если качество искусственного зрения будет приемлемым, то мозг сам сконструирует трёхмерную картинку.

Но перед тем как мы рассмотрим различные аспекты и технологии трёхмерного зрения, мы должны ввести терминологию, которая часто используется ошибочно.

Термины 3D-видения

2D
Отображение двух измерений (высоты и ширины).

3D
Отображение трёх измерений (высоты, ширины и глубины). Вообще под "3D" следует понимать именно пространственные дисплеи. Однако термин "3D" часто используется отделами маркетинга для описания проекции объектов на двумерный дисплей. (К неправильному пониманию отнесём и 3D-игры: ведь на самом деле это обычная иллюзия - вы по-прежнему смотрите на двумерный дисплей).

4D
Из-за ошибочного использования термина "3D" некоторые разработчики программного и аппаратного обеспечения изобрели термин "4D", говоря о том, что их продукты не имеют ничего общего с "отображением 3D путём 2D-проекции".

Stereo 3D
Опять же, здесь термин "стерео" используется для описания двух немного отличающихся картинок, которые выводятся для правого и левого глаз. "Стерео" произошло от двухканальной технологии звука, которая обеспечивает немного различающееся акустическое содержание для правого и левого уха.

Исторические факты о 3D-видении

Ниже мы приведём некоторые факты, доказывающие ранние упоминания о 3D-видении:

Около 1500
Леонардо да Винчи изучал феномен "бинокулярного зрения" (источник: Peter Hohenstatt: Leonardo da Vinci, 1452 - 1519, Könemann Verlag, 1998).

Около 1600
Якопо Чименти да Емполи (Jacopo Chimenti da Empoli) нарисовал первую 3D-акварель (источник: 3d-historisch.de).

1860
Появились первые 3D-фотографии (источник: stereoviews.com)

1927
В Берлине основано Немецкое общество стереоскопии (DGS) (источник: ссылка)

Распространение 3D-содержания: вчера, сегодня, завтра

В мире существует большое количество стерео 3D-фотографий, как на бумаге, так и в цифровом виде. Но до недавнего времени в 3D-продуктах не наблюдалось значимого прорыва. Причины здесь те же, что и несколько веков назад: технологические ограничения и высокая стоимость создания, дублирования и визуализации содержания.

Цифровая эпоха началась относительно недавно, открыв миру ошеломляющую возможность создавать, редактировать, распространять цифровое 3D-содержание. Если 3D-материал доступен в цифровой форме, то его можно посмотреть с помощью технологий 3D-видения, которые описаны ниже.

Где нужно 3D?

Тема стерео 3D - очень заманчивая тема для продвижения и маркетинга продуктов и идей.

Вопрос заключается не в том, когда стерео 3D можно использовать, а в том, когда оно не нужно? Когда нет смысла видеть мир в трёх измерениях? 3D-видение не нужно в печатной продукции, где картинка и так уже приемлема - и потребитель получает всё необходимое.

Поэтому не стоит искать 3D везде и во всём. Однако существует множество применений, которые могут вдохнуть новую жизнь в мультимедиа-информацию, визуализировав пространственные объекты в 3D.

Технологии 3D-видения

В принципе, все технологии 3D-видения базируются на общем принципе: искусственно созданные картинки для правого и левого глаз должны заставлять зрение выполнять разделение изображения.

Если качество искусственного зрения достаточно хорошее, то мозг создаёт трёхмерную картинку по "подсунутому" материалу. Различие в технологиях заключается, главным образом, в том, как разделение изображений осуществляется на практике.

3D-просмотрщик

(Источник: 3d-historisch.de)

Разделение изображения достигается путём	механического дизайна
3D-содержание отображается на	слайдах, фотографиях (бумага)
Преимущества	Дешёвая технология
Недостатки	Сложно использовать

Двуцветные 3D-очки

Разделение изображения достигается путём	Цветовой фильтрации, изначально КРАСНЫЙ-ЗЕЛЁНЫЙ (очень плохое восприятие цветов) позднее КРАСНЫЙ-СИНИЙ сегодня КРАСНЫЙ-ГОЛУБОЙ (качество восприятия цветов от хорошего до очень хорошего!)
3D-содержание отображается на	БУМАГЕ ЖК-панелях и ноутбуках, ЭЛТ-мониторах, проекторах, плазма-панелях
Преимущества	Великолепное соотношение цена/качество
Недостатки	Не подходит для людей, не различающих цвета
Примечание	В 2003 году в США вышел первый фильм с такой технологией - "Дети шпионов 3D"

Поляризационные 3D-очки

Разделение изображения достигается путём	Поляризационного фильтра
3D-содержание отображается на	Экране + 2 проекторах
Преимущества	Великолепное качество картинки
Недостатки	Необходим специальный экран, а также использование проекторов
Примечание	Используется IMAX-3D

3D-очки с затвором

Разделение изображения достигается путём	Маленьких ЖК-панелей (закрываются попеременно)
3D-содержание отображается на	ЭЛТ, некоторых специальных проекторах
Преимущества	Возможно качественное отображение при высоких разрешениях
Недостатки	Мерцание - устают глаза
Примечание	Привлекательные цены делают возможным использовать эту технологию для топовых ЭЛТ-мониторов

3D-шлем виртуальной реальности

(Источник: virtualresearch.com)

Разделение изображения достигается путём	механического дизайна
3D-содержание отображается на	маленьких ЖК-дисплеях (по одному на глаз)
Преимущества	Прекрасное разделение изображения
Недостатки	Высокая цена
Примечание	Могут возникнуть проблемы со здоровьем - ЖК-панели слишком близко расположены к глазам

3D ЖК-дисплеи для одного пользователя (без очков)

(Источник: SeeReal Technologies GmbH, seereal.com)

Разделение изображения достигается путём	специальной оптической маски (встроена в дисплей)
3D-содержание отображается на	адаптированном ЖК-дисплее
Преимущества	Прекрасное качество картинки
Недостатки	Высокая цена, требование сохранения определённого расстояния до дисплея
Примечание	Самый лучший и яркий способ для одиночных рабочих станций 3D

3D-дисплеи для нескольких пользователей (без очков)

(Источник: x3dworld.de)

Разделение изображения достигается путём	специальной оптической маски (встроена в дисплей)
3D-содержание отображается на	адаптированном ЖК-дисплее или плазма-панели
Преимущества	В 3D могут видеть несколько человек
Недостатки	Высокая цена, маска поглощает яркость
Примечание	Интересная штука для рекламы

Эффект Пульфриха: хитрости на ТВ?

Для полноты картины мы решили добавить технологию, которая часто используется на телевидении для привлечения внимания к 3D.

Хотя эта технология может использоваться для получения хороших пространственных картин, она, строго говоря, не является 3D-видением, поскольку не использует разные картинки для правого и левого глаз.

Эффект Пульфриха (Pulfrich) - это оптическая иллюзия, которая базируется на том факте, что мозг чуть дольше распознаёт тёмные оптические раздражители, чем светлые.

Суть при записи с использованием эффекта Пульфриха состоит в том, что либо снимаемый объект (человек, животное, машина и т.д.), либо камера непрерывно движутся в определённом направлении.

Секрет очков, использующих эффект Пульфриха, заключается в том, что одно стекло затемнено. Хотя оба глаза видят одну и ту же картинку, "затемнённый" глаз передаёт картинку в мозг чуть позже. Мозг "придумывает" соответствующую информацию о глубине, которой на самом деле нет.

Но когда движение прекращается, то видимыми становятся только два измерения - даже с 3D-очками! Более подробные объяснения приведены на сайте The Pulfrich Effect.

Что интересно, вы получаете действительное пространственное впечатление с 3D-очками - в то время как наблюдатель без очков видит всё в нормальном 2D. Такое не всегда возможно с использованием других 3D-технологий.

3D-видение имеет огромный маркетинговый потенциал

Люди - пленники привычек, и часто с опаской относятся к чему-то новому и необычному. Но их можно "расшевелить" - особенно, когда те вещи, которые существуют в реальности, раньше не могли создаваться искусственно.

Практика побеждает теорию

На данный момент получить и организовать 3D-видение не так-то и легко. Ещё совсем недавно 3D-устройства были сложными, а выдаваемое ими качество оказывалось неубедительным. Хорошее 3D-содержание, типа слайдов, было сложно копировать - поэтому недорогого и массового содержания не существовало.

Сегодня, с наступлением цифровой эры, стало возможным реализовать удобные и недорогие технологии 3D-видения. Не все ещё это понимают, к сожалению.

Полные системы - ключ к успеху

Необходимо облегчить использование стерео 3D-компонента и систем для пользователей. Сегодня уже доступны многие компоненты для этой задачи (аппаратная и программная начинка, а также содержание), что позволяет создавать мощные системы 3D-видения. Создание, обработка и распространение цифрового 3D-содержания никогда ещё не были так легки и дёшевы, как в последние годы.

Качество технологий просмотра стерео 3D-содержания сегодня варьируется от начального уровня, где обеспечивается низкая цена, до профессионального уровня. В ближайшем будущем нам следует ожидать дальнейших качественных улучшений и уменьшения цены, а также технологических продвижений (типа уменьшения размера точки, меньших габаритов конструкции и т.д.).