корзина

СТЕРЕОИЗОБРАЖЕНИЕ - КРАСОТА НАСТОЯЩЕГО ОБЪЕМА
(статья для журнала Upgrade Special, опубликована в 2004 году)

ВСТУПЛЕНИЕ

В наше время невозможно найти человека, который бы не знал, что такое фотография. Проникновению фотографии в широкие массы послужило в последние десятилетия огромное количество сначала китайских, а теперь и брендовых мыльниц, а также распространение автоматических лабораторий, позволяющих через несколько минут или часов получить с "мыльничной" пленки готовые яркие фотографии любого стандартного размера. С приходом цифровых мыльниц процесс стал еще более быстрым. Практически у каждого в наше время есть пачка фотографий - себя любимого, друзей, родных, красивых мест и любимых животных.

Что же такое фотография? Что она нам позволяет? Самое главное - поймать и удержать момент. И конечно вспомнить прошлое, людей, счастливые моменты жизни, помогает представить себе места, где мы не были, людей, которых мы не видели, она дает нам форму и цвет - объектов, фона, сопутствующих предметов, по которым мы можем попробовать восстановить в своем воображении действие, пейзаж или человека. К сожалению фотография не дает нам возможность представить себе полный объем объекта съемки, шум моря, счатливые голоса, запах цветов, ощущение усталости на покоренной вершине - нам остается только фантазировать...

Сегодня часть проблемы решает видео - благо, в последние годы и оно стало проникать в широкие массы за счет увеличения на рынке бытовых видеокамер и внедрения видео в фотокамеры и мобильные телефоны. Видео действительно дает нам звук (в том числе стереозвук), позволяет обойти вокруг объекта, чтобы представить его объем или высоту горы, но к сожалению стоп-кадр на видео пока еще не сравнится с хорошей фотографией, а цветовой и яркостный диапазон даже цифровой видеокамеры еще очень далек от совершенства. На сегодня видео - это больше "движение и звук", чем "объем", хотя для нашего воображения за неимением лучшего хватает и этого.

И вот тут на сцену выходят различные способы представления объема в плоскости.


СТЕРЕО

Что такое стерео? Слово "стерео" имеет греческое происхождение, и означает буквально "пространственный, объемный". Стереометрия изучает пространственные фигуры, посредством стереозвука мы слышим объемную музыку, а с помощью стереофотографии мы можем видеть объем предметов и людей.

Сегодня существует множество способов передачи объемного изображения - стереофотография, голография, анаглиф, стереограммы, оптические системы линз и зеркал и пр. У всех этих способов есть свои преимущества и есть свои недостатки. Все они основаны на способности нашего мозга "додумывать" объем из отдельных картинок, получаемых левым и правым глазом раздельно.

Одна из закономерностей бинокулярного человеческого зрения заключается в объединении в мозгу изображения, получаемого раздельно левым и правым глазом. Объем внешнего мира мы "видим" именно мозгом, а не глазами. Каждый глаз дает нам (да и всем животным на Земле) только плоское представление о мире. Если мы посмотрим на небольшой куб, стоящий перед нами параллельно плоскости лица одним глазом (закрыв второй), то мы увидим в поле зрения плоский квадрат. Если же мы посмотрим на этот куб двумя глазами, то в поле зрения одного глаза немного попадет левая грань куба, а в поле зрения другого - его правая грань. Таким образом в нашем мозгу возникнет картина объема куба, основанная на нашем жизненном опыте (предыдущими встречами с подобными объектами, ассоциациями данного объекта с другими подобными объектами и т.д.). При этом количество данных об объекте, стоящем перед нами, будет сильно увеличено - мы сможем оценить примерную протяженность объекта по направлению от нас, цвет его правой и левой грани, их рельефность, а также частично получим данные о расстояниях до фона или объектов, стоящих за кубом.

Именно этим отличается объемное изображение от плоской фотографии - увеличением количества информации об изображенных объектах, поступающей в наш мозг. Когда количество и качество информации от искусственного изображения будет соответствовать информации, попадающей в мозг от реальных объектов - в этот момент мы не сможем отличить искусственное изображение от реальности. И в этот момент изображение становится частью "виртуальной реальности".


АНАГЛИФ

Греческое слово anaglyphos имеет два варианта перевода - "вырезанный, рельефный" или "разрезанный". Анаглиф - это метод получения объемных изображений, которые можно просматривать с помощью специальных очков-цветофильтров. При этом само изображение для обычного зрителя будет выглядеть как смешение красно-синих или красно-зеленых пятен, а в специальных очках - как рельефное изображение. В компьютерах давно уже применяется этот метод для создания "объемных" игр (еще со времен Descent II, 1995).

Если посмотреть на красно-голубое анаглифическое изображение, надев на каждый глаз свой светофильтр (например, красно-голубые очки), то каждый глаз увидит только свой цвет, и соответственно только ему предназначенную картинку, а мозг "додумает" объем. Таким образом можно в одной картинке поместить сразу два изображения, предназначенные каждое для своего глаза - цветофильтры "отберут" нужную часть изобажения из общей картинки.

К сожалению применение светофильтров ограничивает цветовую информацию объемного изображения, получаемого с помощью анаглифии. Проще говоря полноцветного изображения передать с ее помощью невозможно - только градации яркости и некоторые цвета, передаваемые обоими фильтрами.

Плюсы метода - позволяет увидеть объем картинки при помощи минимальных подручных средств (очков с простыми цветофильтрами), позволяет использовать одну картинку для обоих глаз одновременно, .

Минусы - потеря половины цветов.


ИСКУССТВЕННЫЕ СТЕРЕОГРАММЫ

Stereo - как мы уже знаем, означает "объемный, пространственный", а gramma - "письменный знак". Обычно под стереограммами понимают изображения искусственно созданных объектов с объемным эффектом. Есть несколько способов создания стереограмм, которые включают в себя те же способы, что и создание реальных изображений.

Рассмотрим наиболее часто встречающиеся в литературе и специальных сборниках стереограммы. Обычно они выглядят как простенький фоновый рисунок или просто нагромождение цветных или черно-белых точек. При "длительном вглядывании" в этот хаос мы вдруг видим какую-то стереометрическую фигуру или объект (животное, предмет, портрет). На самом деле среди хаотических точек или орнамента "спрятано" основное изображение - обычно или крупное, почти на весь лист, или повторяющееся через определенное расстояние. Если удалить все лишние точки, мы увидим это изображение, а вернее два или более повторяющихся рисунка, каждый из которых как бы чуть-чуть повернут относительно другого в пространстве. То есть на стереограмме должно быть как минимум два изображения - для левого, и для правого глаза. Когда же мы "долго вглядываемся" - на самом деле глаза расслабляются и начинают смотреть "вдаль", то есть взгляд становится параллельным, и тогда каждый глаз ухватывает предназначенный ему рисунок, а мозг собирает их вместе в объемное изображение.

Мировой стереоскопический бум начался в 1992 году с Японии. После первого бума в США была издана книга "Волшебный глаз" ("Magic Eye"), со сборником стереограмм. Книга была переизданна во многих странах и возглавила список бестселлеров во всем мире. В начале 90-х появились и специальные программы, позволяющие из картинок, полученных в 3D-редакторах (или в обычных графических редакторах типа Corel Draw) и нескольких стандартных "хаотических фонов" создавать собственные стереограммы.


ГОЛОГРАФИЯ

Те, кому сейчас больше тридцати, наверное помнят голографические выставки 80-х - тогда начинался бум голографии, как наиболее простого для просмотра стереоизображения - действительно, для того, чтобы увидеть объемную голограмму, не нужны специальные навыки или очки.

Голограмма - это изображение, полученное на фотопластинке в свете специального источника излучения (лазера). Эффект голографии основан на физических явлениях дифракции и интерференции световых волн. Восстановление изображения происходит в свете аналогичного (когерентного) источника света, причем с точно таким же углом падения лучей, как и при засвечивании фотопластинки - иначе вы не увидите никакого объемного изображения.

Естесственно засвечивая фотопластину только одной длиной световой волны мы не можем получить полноцветного изображения - поэтому голограмма обычно выглядит как одноцветное изображение (цвет изображения зависит от цвета записывающегно лазера, обычно красный, желтый или зеленый) или переливающаяся разноцветная картинка в случае применения белого света (пример - наклейки на лицензионных кассетах и дисках).

Современная голография позволяет делать голограммы при дневном свете, соответственно восстанавливать их можно тоже при дневном свете (те самые наклейки на кассетах), но "одноцветность" от этого никуда не делась. Кроме того - "настоящий объем" на самом деле является только одной проекцией объекта и мало чем отличается от стереограмм или стереофотографий. Хотя сегодня могут делать и две-три проекции на одной фотопластинке, но все же это не полный объем объекта, а именно проекции с нескольких углов зрения.

Очень интересные возможности голография дает при съемке ярких объектов - например металлических статуэток. Дело в том, что фотография ограничена не только возможностью пленки по восприятию отражения световых волн от объектов, но и яркостью фотобумаги, на которой печатаются фотографии. Таким образом самые яркие области объекта могут быть по яркости равны только белой бумаге. Голография же позволяет передать яркие области намного лучше - она ограничена только мощностью лазера, применяемого для восстановления изображения. Таким образом металлические предметы с бликами в случае голографии будут переданы намного более реалистично, чем на бумаге. К сожалению технология не позволяет записывать голограммы самосветящихся объектов - например экрана телевизора или светящейся лампочки.

Интересный эффект возникает при голографической записи прозрачных объектов. Прозрачные объекты полностью сохраняют свои свойства при восстановлении - например голограмма линзы сохраняет все свои оптические свойства и может увеличивать объекты, находящиеся за ней! Это также дает голографии огромные преимущества в реалистичности записи прозрачных объектов - хрусталя, стекла, капель воды.

Немного истории. Первая голограмма была получена в 1947 году профессором Деннисом Габором в Лондоне. Получена она была случайно, в ходе экспериментов по увеличению разрешающей способности электронного микроскопа. Наиболее бурное развитие голография получила в 60-х годах, в том числе благодаря открытиям советских ученых. В 1969 году была получена возможность штамповки интерференционных картин (радужных голограмм) на пластик - она используется сейчас для защиты денег и документов от подделки. В 1977 году была получена первая мультиплексная голограмма, состоящая из нескольких ракурсов объекта, снятых с нескольких точек зрения. Еще с 80-х годов идут исследования по записи движения объекта (голографическое видео), но до сих пор голографическое видео остается только предметом научных исследований, не более того.

Подробнее с историей и возможностями голографии можно ознакомиться на сайте Голография.ру

Плюсы голографии - можно создавать реальную объемную проекцию реального объекта, просмотр возможен без специальных навыков или очков, возможность записи нескольких прекций объекта на одной фотопластинке, очень высокие яркостные характеристики съемки - наибольшая естесственность при съемке металлических или стеклянных объектов, технические возможности съемки прозрачных оптических объектов, например линз.

Минусы - работа только в студии, соответственно ограниченный набор и размер объектов, невозможность увеличения или уменьшения объектов съемки - снять объект можно только в его реальных размерах, макросъемка в принципе невозможна, высокая техническая сложность создания голограмм (с применением лазера), на современном этапе практически нельзя передать полноцветное изображение, техническая сложность воспроизведения объема (только в специальном источнике света с определенным углом падения лучей или с падением дневного света только под определенным углом).


СТЕРЕОФОТОГРАФИЯ

Стереофотография (по англ. "Stereoscopy" или "3D photography") - это способ создания объемного изображения (стереопары) при помощи любого фотоаппарата. Он основан на все той же способности нашего мозга "додумывать" объем из двух изображений, поступающих от левого и правого глаза. Если одному глазу дать картинку, чуть сдвинутую влево (то есть немного захватывающую то, что не может увидеть правый глаз), а правому - чуть сдвинутую вправо (аналогично - то, что не может увидеть левый глаз), то в результате мы увидим объем. Причем объем этот будет абсолютно естесственным для глаз - мы видим его так каждый день с утра до вечера!

Стереофотография позволяет нам передать высококачественное объемное изображение объекта, используя две фотографии. Качество проработки фактуры и цветовых (яркостных) оттенков объекта будет зависеть напрямую от качества нашей аппаратуры и условий съемки. При этом мы можем варьировать стереоэффект, получая гиперобъемное изображение, которое мы не сможем увидеть в реальности обычным взглядом (простой пример - крепость далеко на горе мы не можем увидеть в объеме простым взглядом, но с помощью эффекта гиперобъема можно создать такую стереофотографию этой крепости, на которой вы явно почувствуете объем сооружения). Естесственно нам при этом доступны все возможности фотографии - от макросъемки очень мелких объектов до пейзажей и планов с вертолета! Цвет объекта передается в максимально возможном для фотографии качестве, что выгодно отличает реалистичность стереофотографии от анаглифа или голографии. На сегодняшний день стереофотография - наиболее реалистичный, простой и естесственный для глаз человека метод передачи объема в изображениях реальных объектов.

Есть два способа представления объема стереофотосъемкой, различающиеся носителями - это собственно стереофотография и стереослайды. Возможно те, кто постарше, еще помнят стереоскопы для просмотра стереослайдов - очень простенький приборчик, основное предназначение которого - разделить взгляд, чтобы каждый глаз смотрел на свой слайд.

Есть также и два способа просмотра стереофотографий - параллельный и перекрестный.

При параллельном способе просмотра мы ставим перед каждым глазом свою картинку: перед левым - левую, перед правым - правую. Если при этом мы направим взгляд "вдаль" (а вернее сделаем взгляд параллельным), и сфокусируем каждый глаз на соответствующей ему картинке, то легко увидим объем изображения. Этот способ используется для просмотра стереослайдов в стереоскопе. Но у этого способа есть свое ограничение - при просмотре невооруженным глазом изображение не может быть шириной более 6-7 см (среднее расстояние между зрачками при устремленном параллельно взгляде). Если же картинка окажется более 6 см, нам придется разводить глаза в стороны, что не каждый может себе позволить. Для просмотра больших изображений лучше подходит второй способ просмотра - перекрестный. При этом способе картинки меняются местами (перед левым глазом становится правая, а перед правым - левая), а глаза сводятся чуть-чуть к переносице, чтобы каждый глаз ухватил картинку, которая стоит перед другим глазом. (см. рис.) Перекрестный способ дает нам возможность разглядывать стереопары любого размера - даже величной с дом (конечно при условии определенной удаленности от такой стереопары).

Эти методы просмотра объемных изображений применяются в различных областях - например в картографии при аэрофотосъемке или съемке со спутников. Для этого есть специальные приборы, которые помогают восстанавливать рельеф земли (высоту гор, глубину впадин, высоту облаков) по изображению с самолета или спутника. Именно так американские спутники-шпионы передают информацию в Пентагон, где определяют дислокацию чужих войск по рельефу местности - сложно увидеть танки или пушки на пересеченной местности в простой плоской проекции с черно-белым мутноватым изображением (сделанным на пределе оптической возможности аппаратуры спутников-шпионов), а вот на стереосъемке они видны гораздо лучше, даже при очень плохой резкости - высота объектов видна сразу, а форма выдает военные сооружения и технику. Зато при такой разведке противника легко обмануть резиновыми и деревянными муляжами танков, как это сделали югославы - материал ведь со спутника не проверишь...

Плюсы стереофотографии - наибольшая простота из известных методов создания стереоизображений; естесственность и реалистичность при просмотре; реальные цвета объектов съемки; возможность использования каждого кадра из пары в виде обычной фотографии (если зритель не имеет навыков просмотра стереофотографий)

Минусы - необходимость двух картинок для создания объема, в каждой стереопаре только одна проекция объекта или пейзажа, необходимы навыки для просмотра стереопар, либо наличие стереоскопа.

Из истории.

- Первые работы по 3D графике и стереоскопии относятся к 1833 году (Charles Wheatstone). Чарльз Витстоун заявил, что визуальные стереоданные - результат параллакса бинокулярного зрения, и могут быть отображены искусственным путем. В том же году Витстоун создал первый зеркальный стереоскоп и стереоскопические изображения.

- В 1841 году Витстоун доказал, что стереоданные могут быть отображены при помощи фотографии.

- Первые печатные стереофотографии датированы 1895 годом (автор неизвестен).

- Журнал "Наука и Жизнь" впервые обратился к стереофотографии в 1968 г. В журнале были опубликованы стереоснимки и способ создания двойного фотоаппарата для одновременной съемки стереопары.


МЕТОДИКА ПРОСМОТРА СТЕРЕОФОТОГРАФИЙ

параллельный способ просмотра стереопар - дивергенция
(от лат. divergere - "расхождение", в данном случае глаз)

Начинать всегда лучше с небольших изображений. Максимальная ширина кадра для просмотра параллельным способом - 6-6.5 см, но лучше взять для начала кадры с шириной 3-4 см. Для пробного просмотра лучше всего ограничить поле зрения только стереопарой - аналогично стереоскопу для стереослайдов, который не только жестко разделяет кадры, но и ограничивает поле зрения только кадрами. Например можно свернуть трубочки из бумаги и приставить их к глазам так, чтобы каждый глаз видел только свой кадр. При этом изображения в кадрах должны оставаться параллельными - например нельзя склонять голову так, чтобы одно изображение стало выше другого, в этом случае их невозможно будет свести в одно.

Можно просто поставить листок к переносице так, чтобы каждый глаз видел только предназначенный ему кадр. После ограничения поля зрения нам необходимо сделать взгляд параллельным - посмотреть "вдаль", "на горы", "на горизонт". Если взгляд у вас становится параллельным, два кадра сойдутся посредине в один - мы увидим три кадра, средний из которых будет объемным. Иногда для упрощения совмещения над каждым из кадров ставится ощутимая точка - если мы сможем совместить эти точки, то кадры у нас уже окажутся совмещенными - достаточно будет перевести взгляд с точек на кадры и сфокусироваться на изображении.

Когда кадры у нас сошлись в один, необходимо постараться сфокусироваться на изображении, не сводя при этом взгляда с центрального кадра. Если вы сможете сфокусироваться на изображении, не потеряв параллельности взгляда, то увидите объемную фотографию. При этом обычно фокус уже не теряется и можно разглядывать разные участки стереопары как обычную картинку.

Для просмотра также можно использовать специальные приборы - стереоскопы, основанные либо на простом ограничении поля зрения (как в случае со слайдами) , либо на линзах или призмах, которые направляют взгляд каждого глаза под определенным углом и позволяют смотреть стереопары большего размера, чем 6 см.

перекрестный способ просмотра стереопар - конвергенция
(от лат. convergo - "сближение", в данном случае глаз)

Здесь размер изображения роли не играет, но лучше для начала сесть подальше от изображения (скажем 50-80 см) - так как для просмотра придется немного свести глаза к переносице (и чем ближе к картинке, тем сильнее придется сводить глаза), что без тренировки удается не всем.

Есть несколько способов обучения этому методу - например при помощи пальца, который подносится к носу - глаза смотрят на него и сближаются к переносице. Для другого способа обучения перекрестному методу просмотра нам необходимо взять два непрозрачных квадрата (например слим-коробки из-под CD из черной матовой пластмассы или дискеты) и поставить их на определенном расстоянии от каждого глаза. Расстояние вычисляется так - нам необходимо чтобы каждый глаз легко видел "перекрестную" картинку, но при этом не видел "свою" (см. рис.)

После этого нам необходимо чуть-чуть сдвинуть глаза к переносице - при этом кадры "поедут друг к другу". Когда кадры пересекутся и полностью накроют друг друга, образуя один общий кадр - необходимо будет сфокусироваться на изображении. При перекрестном способе просмотра результирующий объемный кадр всегда становится чуть меньше, чем изначальные правый и левый кадры - это закон оптики.

Кроме приборов для просмотра стерео - стереоскопов, существуют также и специальные очки для просмотра перекрестным способом, которые можно сделать даже самому из подручных средств - например сделав для оправы от обычных очков две призмы (из стекла или из оргстекла).


СОЗДАНИЕ СОБСТВЕННЫХ СТЕРЕОФОТОГРАФИЙ

Для создания своих стереопар достаточно любого фотоаппарата - самая простая мыльница и даже мобила подойдет. Создать стереопару очень просто - необходимо сделать снимок, затем немного сдвинуться параллельно вправо или влево относительно объекта, и сделать еще один снимок. После печати лучше подрезать снимки так, чтобы объекты на каждом кадре были параллельны друг другу по высоте снимка и стереопара готова! С помощью любой мыльницы вы получите цветную объемную проекцию объектов съемки - будь то родственники или друзья, любимая собака или красивое здание. Но конечно есть и технические сложности, есть и маленькие хитрости.

Самой большой сложностью пожалуй является параллельный сдвиг. Кроме того, что вы можете держать фотоаппарат в первый или второй момент съемки не параллельно земле, во время сдвига вы также можете случайно повернуться немного вокруг своей оси в какую-либо сторону или же наклонить фотоаппарат чуть-чуть вверх или вниз. Если объекты достаточно крупные, то небольшие погрешности съемки не будут заметны, но если объект близко, у него много мелких деталей, а аппаратура (и соответственно резкость) хорошая, то такие огрехи будут сильно мешать при просмотре. Есть два стандартных технических решения, но они связаны с дополнительными затратами - либо применять два жестко закрепленных фотоаппарата на одной планке и фотографировать одновременно, либо использовать жесткий штатив, но с одним аппаратом, который сдвигается по планке на нужное расстояние.

Вторая проблема - движение объектов и фона. Если объекты или их часть (рука, голова, глаза) сдвинутся между съемками двух кадров, то при стерео просмотре мы увидим в месте их сдвига "артефакт", который будет выглядеть как нечто, мешающее нормальному просмотру (пятно, размытость, обычно "моргающее"). Фон тоже играет роль - быстро летящие облака, движущиеся люди и машины на фоне будут мешать просмотру. Даже изменения уровня освещенности или набежавшая тень от облаков могут являться проблемой. Все эти проблемы легко решаются технически, но требует дополнительных затрат - при помощи использования двух аппаратов с одновременным открытием затворов.

Интересный пример сдвига объекта во время съемки (рис).

Съемка в зоопарке. Животное на месте не удержишь - приходится ловить момент. В какой-то момент горный козел повернул голову и в результате получился псевдостереоэффект - объем объекта без объема фона. Такие случаи можно считать курьезом, но иногда получается довольно художественный ход - неожиданный объем одного из объектов на плоском фоне. Этот ход довольно часто используется в рекламе - когда из рамки портретной фотографии или из монитора свешивается, например, рука. Стерео же поможет нам еще больше усилить впечатление неожиданности объемного тела из плоской фотографии.

Третья проблема относится к расстоянию сдвига камеры между съемками двух кадров пары - для передачи наибольшего объема необходимо знать, на сколько сдвинуть аппарат между кадрами. Можно конечно воспользоваться примерными расчетами, исходя из законов оптики и зная расстояние до объекта, но обычно вне студии такие расчеты затруднительны и сдвиг делается "на глаз", а вернее "на шаг" - при расстоянии до объекта 1-2 метра, сдвиг делается около 10 см, а при больших расстояниях (5-50 м) - небольшой шаг. При съемке дальних объектов приходится делать уже большой шаг, а то и пару-тройку. Недостаток расстояния сдвига будет выглядеть как недостаточно выраженный стереоэффект, но мешать при просмотре не будет. При избытке расстояния сдвига вы не сможете свести кадры в стереокартинку - будет мешать "неестесственность", мешающая просмотру. При определенных навыках в результате проб и ошибок вам уже не понадобится задумываться над расстоянием сдвига - вы сами будете чувствовать насколько нужно сдвинуться для наилучшего стереоэффекта в конкретных условиях.

Художественная часть стереофотосъемки подразумевает наличие нескольких интересных планов, причем в отличие от "плоской" фотографии, желательно чтобы планы имели каждый свою глубину - например впереди человек, по краю кадра кусты или дерево, а в глубине кадра красивое здание (но не стена, у которой невозможно определить объем или рельеф) или уходящий вдаль красивый забор и т.д. Для создания эффектной стереопары необходимо наличие именно объемных и рельефных объектов в кадре - иначе в стереосъемке не будет смысла, и проще будет сделать обычную фотографию (например "человек вдалеке посреди чиста поля до горизонта").

Интересный пример получения стереофотографии с помощью так называемой временной задержки. Такую стереофотографию или стереовидео можно получить, если снимать из равномерно движущейся машины, а затем брать для стереопары последовательные по сдвигу и времени кадры.

Съемка во время движения поезда. Для стереопары взяты последовательные кадры с видеокамеры. Изображение смазано из-за большой выдержки и тряски поезда, но стереоэффект проявлен в полной мере - на кадрах явно видны несколько планов березового леса в тумане. Туман придает естесственность эффекту смазанности.


ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДВУХ ФОТОАППАРАТОВ ДЛЯ ОДНОВРЕМЕННОЙ СТЕРЕОФОТОСЪЕМКИ

Если у вас есть возможность использовать два одинаковых фотоаппарата для стереосъемки, и вы можете позволить себе изготовление специального штатива или покупку двойного держателя, тогда у вас гораздо больше шансов на получение качественных стереоснимков. В основном понятие качества будет относится, как уже было указано выше, к возможности делать мгновенную съемку - вам не будут мешать движущиеся объекты в кадре, изменения погоды в виде набежавших тучек или движущейся тени от качающегося дерева. Таким образом у вас будет больше художественных и технических возможностей для расположения объектов съемки и выбора места и времени съемки.

Основой для специального штатива является любой серийный телескопический штатив. К нему необходимо изготовить насадку, позволяющую закрепить два аппарата на одном штативе, а также позволяющую изменять расстояние между аппаратами. Насадка представляет собой металлическую (например алюминиевую) планку, в которой должно быть отверстие с резьбой в центре для крепления на штативе, и движущаяся часть с винтом для крепления одного из аппаратов (второй аппарат может быть закреплен жестко). Движущаяся часть может иметь крепление для фиксации, либо может ходить достаточно туго в пазу насадки, чтобы нельзя было случайно сдвинуть закрепленный на ней аппарат. Схем может быть множество, в зависимости от возможностей и материалов.

Желательно нанести на саму насадку деления для определения сдвига второго (сдвигаемого) фотоаппарата - при достаточном количестве практической съемки вам будет проще устанавливать расстояние между аппаратами, ориентируясь на опыт прошлых съемок и степень желаемого стереоэффекта. Минимальный сдвиг определяется шириной самого аппарата (для крупных аппаратов - это 12-15 см, для мыльниц - поменьше) и изменению не подлежит. Максимальный сдвиг определяется вашими потребностями к съемке крупных и дальних объектов, а также вашими возможностями по перетаскиванию штатива с громоздкой насадкой. При изготовлении длинных насадок (для сдвига второго аппарата например до метра), не забывайте об эффекте рычага - чем дальше вы сдвинете второй аппарат, тем неустойчивее будет штатив. Поэтому при изготовлении такой насадки для съемок очень дальних объектов и пейзажей (со сдвигом второго аппарата на метр и более), стоит подумать либо о большей жесткости насадки, о равности плеч насадки, либо о противовесе со стороны неподвижного аппарата, либо о сдвиге первого аппарата тоже (две движущиеся части для равновесия всей конструкции).

Для одновременного срабатывания аппаратов лучше использовать пульт ДУ, тросики или таймер - это позволит оградить фотоаппарат от случайного движения при нажатии кнопки спуска.

Использовать два разных фотоаппарата (разные модели одного производителя или модели разных производителей) для одновременной съемки можно, но необходимо помнить, что параметры объектива сильно влияют на угловые искажения в кадре. При использовании разных типов аппаратов и объективов стереопара у вас может не сойтись.

Мыльницы не имеют никаких настроек - вам придется использовать их "как есть", но при настройке ручной аппаратуры конечно необходимо помнить об идентичности настроек аппаратов для одновременной съемки. При настройке одинаковых моделей проблем возникнуть не должно - вам достаточно выставить на обоих аппаратах одинаковую выдержку и диафрагму, и настроить их на резкость соответственно своему глазу.


ТЕХНИЧЕСКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ РАЗЛИЧНОЙ АППАРАТУРЫ

Стереокадры можно делать как с помощью мыльницы, так и с помощью дорогих зеркалок. Естесственно для этого подходят и цифровые фотоаппараты, причем их преимущество - возможность сделать несколько пробных кадров, а у некоторых еще и возможность сразу оценить стереоэффект, если есть возможность поставить кадры (превьюшки) рядом. Также для создания фотостереопар можно использовать и видеокамеру.

Конечно качественных стереофотографий с помощью видеокамеры не получить, но у нее есть неоспоримое преимущество для начинающих - возможность непрерывной съемки. Для Интернета кадры с камеры вполне подходят - кадр 384х288 как раз имеет на среднем мониторе ширину около 6 см и даже более. С помощью же непрерывной съемки мы имеем возможность выбрать необходимые кадры из целой серии с наиболее подходящим сдвигом и наиболее интересным стереоэффектом - нет необходимости проверять каждую пару, проще сдвинуться параллельно с запасом, а даже если и не удалось сдвинуться "параллельно земле и объекту" от первого до последнего кадра - можно затем выбрать наиболее параллельный сдвиг из серии скажем в сотню кадров (это всего лишь 4 секунды съемки) - сдвиг же при этом можно подобрать с наибольшей точностью - до нескольких миллиметров.

Сравнение аппаратуры.

- Пленка. Доступность и низкие цены аппаратов. (на начало 2004 года)
- Цифра. Можно не экономить кадры, у некоторых есть возможность проверки сдвига, легкий сброс на компьютер для редактирования.
- Видео. Можно не экономить кадры, можно не проверять сдвиг, а записать сотню-другую вариантов всего в несколько секунд, легкость сброса на компьютер для редактирования и выбора нужных кадров из последовательности.

Из истории.
В Советском Союзе в 60-х годах выпускался стереофотоаппарат с двумя объективами и пентапризмой - "Спутник" (формата 6х6 см), ставший теперь раритетом. В США этот аппарат продается в среде стереолюбителей на уровне 600$.


КОМПЬЮТЕР В СТЕРЕОФОТОГРАФИИ

Компьютер - друг человека. В том числе и фотографа. Графические редакторы позволяют ретушировать огрехи, кадрировать изображение, подгонять под нужные размеры перед печатью, делать пробники и т.д. Применительно к стереофотографии самыми важными особенностями редакторов являются конечно же поворот изображения в случае неправильного сдвига с поворотом в плоскости, параллельной объекту, кадрирование изображения, чтобы объекты были в обоих кадрах параллельны друг другу по высоте, затем ретушь случайных сдвигов фона или объектов (можно взять кусок фона из другого снимка пары, если фон плоский) и конечно яркость, контрастность, цветность.

Мы также можем объединить пару в одну фотографию для упрощения просмотра после печати - чтобы кадры не сдвигались относительно друг друга. Правда таким образом мы жестко задаем способ просмотра - только параллельный или только перекрестный (хотя в крайнем случае фотографию можно и разрезать). После того, как мы обработали на компьютере стереопару, мы можем распечатать ее на принтере, либо отнести файл в цифровую фотолабораторию - где могут напечатать фотографию с цифрового оригинала.

Можно создать свою собственную виртуальную стереофотогалерею - в Интернете или на своем компьютере. Для тех, кто делает стереопары с видеокамеры, этот путь наиболее правильный, так как печать на фотобумаге или принтере кадров с видеокамеры будет очень некачественная из-за низкой разрешающей способности и узкого яркостного и цветового диапазона видеокамеры.


Пример обработки стереофотографий в графических фоторедакторах на примере Ulead PhotoImpact

Мы имеем два кадра для стереопары.

Мы видим, что фотографии явно не сочетаются в пару - их необходимо немного отредактиривать. Правый кадр у нас немного повернут (на фотографии есть явная вертикаль - стена высотного дома) - повернем его с помощью инструментов редактора.

Теперь нам необходимо откадрировать полученную фотографию так, чтобы убрать белые поля и сохранить при этом основной объект съемки.

Теперь нам необходимо вырезать из первого кадра только ту часть, которая пересекается со вторым, уже обрезанным, кадром. Для этого мы смотрим на размеры второго кадра, задаем их в размерах выделения и ставим галочку в опции фиксированного размера выделения.

Теперь мы выбираем первый кадр и ставим в нем выделение, ткнув левой кнопкой мыши в левом верхнем углу кадра. После того, как мы увидим пунктирную рамочку, необходимо ее сдвинуть мышью, либо стрелками на клавиатуре, таким образом, чтобы в выделение попали все объекты, присутствующие во втором кадре. При этом объекты должны быть расположены по высоте кадра так же, как и во втором кадре.

После этого мы делаем crop и проверяем совмещение стереопары на глаз.

Есть и более точный способ проверки на совмещение объектов. Выбираем второй кадр, копируем его содержимое в буфер (Ctrl-C). Переходим на первый кадр и вставляем туда содерджимое буфера. Выбираем вставленный объект и нажимаем правую кнопку мыши, вызвав свойства объекта. В свойствах (properties) устанавливаем прозрачность (transparency) на 50% и жмем ОК. Мы получаем полупрозрачный объект из второго кадра поверх первого кадра.

После этого сдвигаем его мышью так, чтобы главный объект съемки точно совместился на первом и втором кадрах. Для более точного совмещения увеличиваем все изображение (клавиша "+" на цифровой клавиатуре) и пользуемся стрелками клавиатуры для попиксельного сдвига объекта. Когда мы добились чтобы объект стал резким (вставленное изображение объекта встало точно над его фоновым изображением), вызываем линейку через меню View/Ruler и выставляем направляющие линии (guidelines) точно по границам вставленного объекта (направляющие вытягиваются из линейки).

После этого удаляем полупрозрачный объект (клавишей Del) и делаем выделение по направляющим, не забыв перед этим задать опцию "клеиться к направляющим" при помощи сочетания клавиш Ctrl-Shift-L. Осталось только кадрировать изображение кнопкой "crop" или сочетанием клавиш Ctrl-R и сохранить полученные изображения первого и второго полукадров.

Если мы хотим сразу совместить полукадры в пару, то создаем новый лист (Ctrl-N) с вертикальным размером, равным нашим кадрам, и горизонтальным размером, в два раза превышающим ширину каждого кадра. Например для кадров с размерами 384 х 288 новый лист должен быть 768 х 288. После этого выделяем и копируем в буфер левый кадр, а затем вставляем его в новый лист.

Затем делаем то же самое с правым кадром. Расположение кадров зависит от выбранного вами заранее способа просмотра. Если вы хотите просматривать свою пару параллельным способом, то левый кадр должен быть слева (как на рисунке), если же перекрестным - левый кадр ставится справа.

Можно объединить оба способа просмотра, что увеличит размер картинки и ее вес, но сделает вашу пару (а вернее тройку из двух пар) универсальной для просмотра обоими способами. Тогда вам необходимо создать новый лист с горизонтальным размером, втрое превышающим каждый из кадров (для ширины кадра 384 пикселя понадобится ширина нового листа 384 * 3 = 1152 пикселя). Далее копируем туда сначала левый кадр и ставим его слева и справа листа, а затем копируем правый кадр и ставим его в середине между уже поставленными кадрами.

Если вы хотите упростить просмотр неопытным зрителям, вы можете поставить точки над каждым из кадров, чтобы зритель сначала совместил контрастные точки, а затем перевел взгляд на стереопару. Если мы создаем новую тройку, то нужно сразу задать ее вертикальные размеры чуть больше (на 10-20 пикселей), а затем поставить точки точно над центрами каждого из полукадров. Если же мы хотим добавить точки на готовую тройку, то выбираем в редакторе пункт меню Edit/Expand Canvas и задаем параметр "верхнее поле" (Top) - например 20 пикселей. После этого выставляем "кистью" точки необходимого нам размера (например 10 пикселей диаметром).

Иногда тройки подписывают, чтобы было понятно где какая пара - ставят обозначение "L" и "R" (левый и правый) под соответствующими полукадрами, а также могут ставить значки, означающие параллельный и перекрестный методы просмотра посредине соответствующей пары.

P.S. Современные методы автоматической обработки позволили создать программы, которые автоматически определяют одинаковые объекты в каждом кадре и восстанавливают их размеры за счет исправления огрехов съемки - случайных поворотов камеры, случайных приближений-удалений, искажений перспективы. Одной из таких программ является StereoPhotoMaker. Конечно автоматика работает не во всех случаях - например она не может исправить кадр густого куста с частыми мелкими ветками, но во многих случаях эта программа очень хорошо помогает исправить все проблемы съемки, а также имеет возможности по созданию как стереопар, так и различных версий анаглифов. К тому же программа является условно бесплатной (freeware без коммерческого использования).


ВИРТУАЛЬНАЯ СТЕРЕОФОТОГАЛЕРЕЯ

Стереофотогалерея мало чем отличается от обычной виртуальной фотогалереи или даже простого набора картинок на компьютере. Основной, но не самой страшной, проблемой является то, что нам необходимо показывать сразу два кадра - либо объединив их предварительно в графическом редакторе, либо подставляя их в пару с помощью скрипта. Любая крупная галерея также требует структурирования - желательно создать отдельные альбомы, чтобы можно было легко найти нужную тематику, а в названии файла или в базе данных должна быть информация о содержании файла - так мы легко найдем конкретную пару в случае необходимости.

Объединение пары в графическом редакторе труда не составит - достаточно создать новый файл с вертикальным размером, аналогичным вашим кадрам, и горизонтальным размером, в два раза превышающим каждый кадр. После этого необходимо выделить первый кадр целиком и скопировать в новый файл. Затем то же самое проделать со вторым кадром, только сдвинув его соответственно влево или вправо (это зависит от выбранного заранее способа просмотра - при параллельном способе левый кадр ставится слева, а правый справа, при перекрестном способе просмотра - наоборот). После этого сохраняем полученную пару в новый файл, дав ей понятное название - чтобы по названию файла было легко определить что в нем изображено. Иногда пары объединяют в универсальную тройку - кадры ставят в ряд "левый-правый-левый". Это позволяет пользователю на ходу выбрать способ просмотра - либо параллельный (пара слева), либо перекрестный (пара справа).

Объединение пар с помощью скриптов имеет некоторые преимущества. Например мы можем выбирать в скрипте на свое усмотрение способ просмотра, размер пары, тематику и т.д.


ВОЗМОЖНОСТИ ОНЛАЙН ГАЛЕРЕИ

Интернет предоставляет нам широкие возможности для публикации своих стереофотографий. На PHP или Java script можно написать свою собственную фотогалерею, либо воспользоваться услугами общественных фотогалерей, располагая там свои стереопары жесткими "парами" или "тройками".

Приведем пример галереи, которую мы можем легко создать при помощи Java script на примере "Стереогалереи" - http://stereo.lihoman.ru (с) 2000

Прежде всего разобьем галерею на тематические альбомы. В приведенном примере это альбомы "Комнатные растения", "Садовые цветы", "Архитектура города" и "Зоопарк". Затем необходимо решить проблему выбора отдельных кадров - посетитель должен видеть небольшую превьюшку (preview) каждой стереопары, которую мы ему предлагаем посмотреть. Главная проблема всех сборников фотографий в Интернете - это количество таких превьюшек на одной странице, их вес и удобство расположения. Не надо забывать, что подавляющее большинство российских пользователей пока еще ходят в Интернет через модем - даже если у вас выделенка, страницу все равно необходимо оптимизировать для удобства всех ваших посетителей. В нашем примере каждый альбом разделен на страницы по 10 стереофотографий, а каждая страница по мере возможности имеет свою тематику.

Еще одна проблема просмотра стереопар в Интернете - это различие в мониторах и разрешениях экрана. Мы не можем заранее знать разрешение экрана пользователя и степень его подготовленности к просмотру больших стереофотографий, поэтому необходимо предоставить пользователю возможность подобрать удобный размер кадра. На рассматриваемой странице это возможно двумя способами - выбором стандартных размеров монитора и разрешений экрана, либо уменьшением и увеличением кадров стереопары с шагом 10 пикселей, а также возможность вернуть оригинальный размер кадра. Необходимо помнить, что большой кадр содержит больше деталей и рассматривать его конечно интереснее, но не все могут соединить большую пару в стереокартинку - это зависит от индивидуальных возможностей и натренированности пользователя.

Ну и конечно пользователю необходимо предоставить выбор способа просмотра - параллельный или перекрестный. Конечно можно выкладывать тройку для универсальности, но при большом размере кадра тройка не входит в размер экрана. Поэтому лучше формировать интерактивную пару по желанию пользователя.


СТЕРЕОКИНО

Кино и видео дают нам дополнительные возможности по сравнению с обычной фотографией, стереофотографией и даже голографией. Они дают нам возможность писать звук, обходить вокруг объекта, оглядываться вокруг и т.д. Это дополнительные возможности для создания виртуальной реальности - искусственного изображения, заменяющего реальный мир. Что же будет, если ко всем прелестям видео мы добавим и стереоскопию?

Еще в 80-х годах в СССР существовали стереокинотеатры - там показывали стереокинофильмы, которые нужно было смотреть в специальных очках. В конце 90-х, когда в России немного поднялся кинопрокат, в некоторых городах опять появились стереокинозалы, но к сожалению современная стереокиноиндустрия не пользуется популярностью инвесторов, а российская киноиндустрия вообще достойна только сожаления. Что же мы имеем на данный момент? Пока мы имеем несколько советских и с пару десятков иностранных стереофильмов, а также несколько стереомультфильмов.

Из-за технологической сложности съемки, а также напряжения глаз для неподготовленного зрителя, обычно снимают короткие стереофильмы. Советское стереокино обычно снято профессионально с точки зрения постановки стереопланов, в нем встречаются очень интересные стереоэффекты, особенно среди документального кино. Зарубежные стереофильмы обычно представаляют собой фантастику и боевики сомнительной художественной ценности, и стереопланы поставлены в них не очень хорошо - как обычно, массовое зарубежное кино делает ставку на быстроту действия в кадре, хотя именно в стереокино необходима созерцательность, чтобы как следует разглядеть каждую предлагаемую стереосцену и оценить ее по достоинству. Попавшийся автору статьи образчик российского стереокино начала 90-х (документальные съемки в Греции) оказался во-первых, рекламным проектом для какой-то туристической компании, во-вторых имел дефекты стереосъемки (похоже был снят на разные камеры, либо подвергся некорректной конвертации) и соответственно имел очень сомнительное качество стереоэффекта.

Современные стереомультфильмы делятся на компьютерные и рисованные (хотя например кукольные мультфильмы гораздо более подходят для стереосъемки). Рисовать стереомультфильмы довольно сложно, особенно без применения дополнительной стереоаппаратуры, при помощи которой художник мог бы постоянно контролировать стереоэффект - ведь у стереомультфильма это одно из основных свойств. Компьютерные стереомультфильмы моделировать намного проще - достаточно создать 3D-мультик и отрендерить его двумя "камерами", все остальное за вас сделает компьютер. Однако пока наибольшей проблемой для компьютерных стереомультфильмов является то, что спецэффекты к 3D-программам создаются плоскими. То есть при наложении например эффекта огня на модель факела не создаст нам объемного огня - при повороте камеры вокруг такого факела огонь будет выглядеть одинаково и спереди, и слева (так как обычно для уменьшения количества деталей, а соответственно времени просчета сцены, берется не модель огня, созданная из очень мелких объектов, а всего лишь его битмапная карта - проще говоря готовая стандартная картинка). Следовательно стереоэффекта от такого факела мы не получим. Вполне естесственно, что авторы компьютерных мультфильмов стремятся насытить сцену спецэффектами (иначе им придется довольно много рисовать мелких деталей самим), в результате при просмотре в местах применения этих спецэффектов возникает небольшое ощущение потери реальности происходящего.

В последнее время появилась новая аппаратура для просмотра стереофильмов и стереослайдов на телевизоре и в специальных LCD-очках. Аппарат представляет собой приставку к компьютеру, которая позволяет выводить на телевизор стереоизображение в смешанном виде - каждый кадр из пары становится полукадром видео. Таким образом в одном видеокадре смешивается стереопара. Ее просмотр возможен с помощью специальных очков с жидкокристаллическими фильтрами, затемняющимися 25 раз в секунду. Таким образом затемняя попеременно каждый глаз, мы даем каждому глазу только свой полукадр, добиваясь обычного стереоэффекта. Обработанные таким образом фильмы внешне выглядят почти как обычные. Есть программы, помогающие трансформировать кадр для наиболее удобного способа просмотра - интерлейсный кадр, параллельная пара, перекрестная пара.


СТЕРЕОВИДЕО

Распространенность видеокамер в последнее время дает широкие возможности для создания любительского видео. Но к сожалению при относительной простоте создания стереофотографий и доступности фотоаппаратуры, того же нельзя сказать и о любительском стереовидео. Это связано с рядом технологических проблем.

Во-первых, для стереовидеосъемки уже недостаточно иметь одну камеру - движение не повторить. Поэтому даже для любительскоого стереовидео необходимо иметь две видеокамеры, желательно одинаковые, т.к. видеокамеры разных производителей, и даже камеры одной линейки одного производителя, могут отличаться не только по яркостному диапазону воспринимающей матрицы, но и по балансу белого (один кадр у вас может отличаться от другого по цветовому оттенку). Одинаковые видеокамеры также позволят использовать пульт дистанционного управления для управления обеими камерами одновременно - включать и выключать запись, действовать трансфокатором (наезд и отъезд).

Во-вторых, необходим штатив с планкой для крепления двух камер (либо два штатива). При съемке видеокамерами у вас намного меньше возможностей для кадрирования, так как разрешение видеокамеры не сравнить с разрешением фотоаппарата (даже мыльницы), и если вы поставите один из аппаратов с небольшим поворотом или выше-ниже другого аппарата, то при исправлении огрехов изображение основательно пострадает. Ну и естесственно вы не сможете удержать две камеры в руках точно параллельно объекту съемки. И даже если вы сможете держать две камеры в двух руках - дрожать они у вас будут по разному.

В-третьих, желателен специальный штатив. Конечно наличие двух штативов для двух камер - это прекрасно, но неровности почвы при съемке на природе не дадут установить вам штативы точно на одном уровне. К тому же проверить точность отстройки кадра у двух камер на разных штативах довольно сложно - разве что если вы сможете вывезти и два монитора для этих камер. Поэтому для стереовидеосъемки существуют несколько версий специальных штативов, от простых, до профессиональных. В общем плане такой штатив представляет собой обычный штатив с насадкой для установки двух камер параллельно друг другу с возможностью регулировать расстояние между ними. Схемы таких штативов можно найти даже в Интернете.


ОСОБЕННОСТИ СТЕРЕОВИДЕОСЪЕМКИ

Особенности стереовидеосъемки включают в себя все особенности стереофотосъемки плюс дополнительные особенности. Например довольно сложно пользоваться трансфокатором, если камеры не имеют единого пульта управления, действующего для обеих камер, или скорость их трансфокаторов не стабилизирована относительно друг друга. Стереоэффект для дальних и ближних объектов необходимо подстраивать расстоянием между камерами, а сделать это динамически очень сложно (например при непрерывном приближении объекта съемки с далекого расстояния до ближнего).

К сожалению проблемами съемки стереовидео не ограничивается. Есть еще нерешенные вопросы и в редактировании, и в показе стереовидео на компьютере. Проблемы в основном те же, что и в показе стереофото - объединять ли пары, какой из способов просмотра выбрать при объединении, если пары формировать динамически, то необходимо решить проблему строго одновременного пуска обоих видеопотоков, поддержки стабильности фреймрейта обоих видеопотоков и синхронизации аудиодорожки, легкость выбора способа просмотра пользователем и т.д.

(с) Siberian Lihoman, апрель 2004

Статья была написана и опубликована в журнале Upgrade Special в 2004 году
Здесь публикуется полная авторская версия статьи, ссылка на ресурс www.3d-fan.ru при использовании статьи полностью или частично - обязательна.


 

в начало 





2010-2017 (c) 3d-fan.ru & SL

Рейтинг@Mail.ru Рейтинг@Mail.ru