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.).
Заключение
Рынок 3D-видения может стать потенциально значимым в будущем. Причём потребности в нём могут возникнуть во всех секторах индустрии - от производства до потребления. Уже сегодня ситуация с технологиями и качество оказываются намного лучше, чем считает большинство людей.
Об авторе: Луц Мёхр (Lutz Möhr) возглавляет компанию DNS Consult, представляющую независимый центр 3D-компетенции (3D-CC).Компания помогает производителям 3D-программного и аппаратного обеспечения создавать и редактировать содержание и поставляет готовые решения. Компания имеет свою собственную выставку решений в Мюнхене. |