Stereoskopi
_Fleming_D._Tinsley_house,_razed_1963,_circa_1870s_-_DPLA_-_3eea4545c6311e132e30b88adc4a8b2c.jpg)
Stereoskopi (även kallad stereoskopi , eller stereoavbildning ) är en teknik för att skapa eller förstärka illusionen av djup i en bild med hjälp av stereopsis för binokulär syn . Ordet stereoskopi kommer från grekiskan στερεός (stereos) 'fast, solid' och σκοπέω (skopeō) 'att titta, se'. Varje stereoskopisk bild kallas ett stereogram . Ursprungligen hänvisade stereogram till ett par stereobilder som kunde ses med ett stereoskop .
De flesta stereoskopiska metoder presenterar ett par tvådimensionella bilder för betraktaren. Den vänstra bilden presenteras för vänster öga och den högra bilden presenteras för höger öga. När den ses uppfattar den mänskliga hjärnan bilderna som en enda 3D-vy, vilket ger betraktaren en uppfattning om 3D- djup. 3D-effekten saknar dock ordentligt bränndjup, vilket ger upphov till Vergence-Accommodation Conflict .
Stereoskopi särskiljs från andra typer av 3D-skärmar som visar en bild i tre fulla dimensioner , vilket gör det möjligt för observatören att öka informationen om de 3-dimensionella objekten som visas av huvud- och ögonrörelser .
Bakgrund
Stereoskopi skapar en illusion av tredimensionellt djup från ett par tvådimensionella bilder. Människans syn, inklusive uppfattningen av djup, är en komplex process, som bara börjar med förvärvet av visuell information som tas in genom ögonen; mycket bearbetning sker inom hjärnan, eftersom den strävar efter att förstå den råa informationen. En av funktionerna som förekommer i hjärnan när den tolkar vad ögonen ser är att bedöma objektens relativa avstånd från betraktaren och djupdimensionen hos dessa objekt. De ledtrådar som hjärnan använder för att mäta relativa avstånd och djup i en upplevd scen inkluderar:
- Vergens
- boende
- Stereopsis
- Ocklusion - Överlappning av ett objekt av ett annat
- Förlängd synvinkel för ett föremål av känd storlek
- Linjärt perspektiv (konvergens av parallella kanter)
- Vertikal position (objekt närmare horisonten i scenen tenderar att uppfattas som längre bort)
- Dis eller kontrast, mättnad och färg, större avstånd förknippas vanligtvis med större dis, desaturation och en förskjutning mot blått
- Ändring i storlek på strukturmönsterdetalj
(Alla utom de två första av ovanstående ledtrådar finns i traditionella tvådimensionella bilder, såsom målningar, fotografier och tv.)
Stereoskopi är produktionen av illusionen av djup i ett fotografi , film eller annan tvådimensionell bild genom att presentera en något annorlunda bild för varje öga , vilket lägger till den första av dessa signaler ( stereopsis ). De två bilderna kombineras sedan i hjärnan för att ge uppfattningen av djupet. Eftersom alla punkter i bilden som produceras av stereoskopi fokuserar på samma plan oavsett deras djup i den ursprungliga scenen, dupliceras inte den andra signalen, fokus, och därför är illusionen av djup ofullständig. Det finns också huvudsakligen två effekter av stereoskopi som är onaturliga för människans syn: (1) oöverensstämmelsen mellan konvergens och ackommodation, orsakad av skillnaden mellan ett objekts upplevda position framför eller bakom skärmen eller skärmen och ljusets verkliga ursprung ; och (2) möjlig överhörning mellan ögonen, orsakad av ofullständig bildseparation i vissa metoder för stereoskopi.
Även om termen "3D" används överallt, skiljer sig presentationen av dubbla 2D-bilder tydligt från att visa en bild i tre fulla dimensioner . Den mest anmärkningsvärda skillnaden är att i fallet med "3D"-skärmar ändrar inte observatörens huvud- och ögonrörelser den information som tas emot om de 3-dimensionella objekten som betraktas. Holografiska displayer och volymetriska displayer har inte denna begränsning. Precis som det inte går att återskapa ett helt 3-dimensionellt ljudfält med bara två stereofoniska högtalare är det en överdrift att kalla dubbla 2D-bilder för "3D". Den exakta termen "stereoskopisk" är mer besvärlig än den vanliga felaktiga benämningen "3D", som har förankrats av många decennier av obestridd missbruk. Även om de flesta stereoskopiska skärmar inte kvalificerar sig som riktiga 3D-skärmar, är alla riktiga 3D-skärmar också stereoskopiska skärmar eftersom de också uppfyller de lägre kriterierna.
De flesta 3D-skärmar använder denna stereoskopiska metod för att förmedla bilder. Det uppfanns först av Sir Charles Wheatstone 1838 och förbättrades av Sir David Brewster som gjorde den första bärbara 3D-visningsenheten.
Wheatstone använde ursprungligen sitt stereoskop (en ganska skrymmande enhet) med teckningar eftersom fotografi ännu inte var tillgänglig, men hans originalpapper verkar förutse utvecklingen av en realistisk bildbehandlingsmetod:
I illustrationssyfte har jag endast använt kontursiffror, ty om antingen skuggning eller färgning hade införts skulle man kunna anta att effekten helt eller delvis berodde på dessa omständigheter, medan genom att lämna dem ur hänsyn inget utrymme lämnas att tvivla på. att hela effekten av lindring beror på den samtidiga uppfattningen av de två monokulära projektionerna, en på varje näthinna. Men om det krävs för att erhålla de mest trogna likheterna med verkliga föremål, kan skuggning och färgning på rätt sätt användas för att förstärka effekterna. Noggrann uppmärksamhet skulle göra det möjligt för en konstnär att rita och måla de två ingående bilderna, för att i den resulterande uppfattningen presentera en perfekt identitet med det representerade objektet för betraktarens sinne. Blommor, kristaller, byster, vaser, instrument av olika slag o. s. v. skulle sålunda kunna representeras för att inte genom synen särskiljas från de verkliga föremålen själva.
Stereoskopi används inom fotogrammetri och även för underhållning genom framställning av stereogram. Stereoskopi är användbart för att titta på bilder som återges från stora flerdimensionella datamängder som produceras av experimentella data. Modern industriell tredimensionell fotografering kan använda 3D-skannrar för att upptäcka och registrera tredimensionell information. Den tredimensionella djupinformationen kan rekonstrueras från två bilder med hjälp av en dator genom att korrelera pixlarna i vänster och höger bild. Att lösa korrespondensproblemet inom datorseende syftar till att skapa meningsfull djupinformation från två bilder.
Visuella krav
Anatomiskt krävs det tre nivåer av binokulärt seende för att se stereobilder:
- Samtidig uppfattning
- Fusion (kikare 'single' syn)
- Stereopsis
Dessa funktioner utvecklas i tidig barndom. Vissa personer som har skelning stör utvecklingen av stereopsis, men ortoptisk behandling kan användas för att förbättra binokulär syn . En persons stereoskärpa bestämmer den minsta bildskillnad som de kan uppfatta som djup. Man tror att cirka 12 % av människorna inte kan se 3D-bilder ordentligt på grund av en mängd olika medicinska tillstånd. Enligt ett annat experiment har upp till 30 % av människorna mycket svag stereoskopisk syn som hindrar dem från djupuppfattning baserat på stereoskillnader. Detta upphäver eller avsevärt minskar nedsänkningseffekter av stereo till dem.
Stereoskopisk visning kan skapas på konstgjord väg av tittarens hjärna, vilket visas med Van Hare-effekten , där hjärnan uppfattar stereobilder även när de parade fotografierna är identiska. Denna "falska dimensionalitet" är resultatet av den utvecklade stereoskärpan i hjärnan, vilket gör att tittaren kan fylla i djupinformation även när få om några 3D-signaler faktiskt finns tillgängliga i de ihopparade bilderna.
Sida vid sida
Traditionell stereoskopisk fotografering består av att skapa en 3D-illusion med utgångspunkt från ett par 2D-bilder, ett stereogram. Det enklaste sättet att förbättra djupuppfattningen i hjärnan är att förse betraktarens ögon med två olika bilder, som representerar två perspektiv av samma objekt, med en mindre avvikelse lika med eller nästan lika med perspektiven som båda ögonen naturligt får i binokulärt seende .
_2019-06-27.jpg)
För att undvika ansträngda ögon och förvrängning bör var och en av de två 2D-bilderna presenteras för betraktaren så att alla föremål på oändligt avstånd uppfattas av ögat som rakt fram, och betraktarens ögon varken korsas eller divergerar. När bilden inte innehåller något föremål på oändligt avstånd, såsom en horisont eller ett moln, bör bilderna placeras på motsvarande sätt närmare varandra.
Fördelarna med tittare sida vid sida är bristen på minskning av ljusstyrkan, vilket möjliggör presentation av bilder med mycket hög upplösning och i fullspektrumfärger, enkelhet i skapandet och liten eller ingen ytterligare bildbehandling krävs. Under vissa omständigheter, till exempel när ett par bilder presenteras för frivisning, behövs ingen enhet eller extra optisk utrustning.
Den huvudsakliga nackdelen med tittare sida vid sida är att stora bildvisningar inte är praktiska och upplösningen begränsas av det minsta av visningsmediet eller det mänskliga ögat. Detta beror på att när dimensionerna på en bild ökas måste antingen visningsapparaten eller betraktaren själva röra sig proportionellt längre bort från den för att kunna se den bekvämt. Att flytta närmare en bild för att se mer detaljer skulle bara vara möjligt med visningsutrustning som anpassats till skillnaden.
Freeviewing
Freeviewing är att titta på ett bildpar sida vid sida utan att använda en visningsenhet.
Två metoder är tillgängliga för freeview:
- Den parallella visningsmetoden använder ett bildpar med bilden med vänster öga till vänster och bilden med höger öga till höger. Den sammansmälta tredimensionella bilden verkar större och mer avlägsen än de två faktiska bilderna, vilket gör det möjligt att på ett övertygande sätt simulera en scen i naturlig storlek. Betraktaren försöker se genom bilderna med ögonen väsentligen parallella, som om han tittade på den faktiska scenen. Detta kan vara svårt med normal syn eftersom ögonfokus och binokulär konvergens är vanemässigt koordinerade. Ett tillvägagångssätt för att frikoppla de två funktionerna är att se bildparet extremt nära med helt avslappnade ögon, utan att försöka fokusera tydligt utan helt enkelt uppnå bekväm stereoskopisk sammansmältning av de två suddiga bilderna med "look-through"-metoden, och först då anstränga sig för att fokusera dem tydligare, öka betraktningsavståndet vid behov. Oavsett vilket tillvägagångssätt som används eller bildmediet, för bekväm visning och stereoskopisk noggrannhet bör storleken och avståndet mellan bilderna vara sådana att motsvarande punkter på mycket avlägsna objekt i scenen separeras med samma avstånd som betraktarens ögon, men inte Mer; det genomsnittliga interokulära avståndet är cirka 63 mm. Det är möjligt att se mycket mer åtskilda bilder, men eftersom ögonen aldrig skiljer sig åt vid normal användning kräver det vanligtvis en del tidigare träning och tenderar att orsaka ansträngda ögon.
- Den korsögda visningsmetoden byter vänster och höger öga bilder så att de kommer att ses korrekt i korsögda, vänster öga ser bilden till höger och vice versa. Den sammansmälta tredimensionella bilden verkar vara mindre och närmare än de faktiska bilderna, så att stora objekt och scener verkar miniatyriserade. Den här metoden är vanligtvis enklare för nybörjare med freeviewing. Som en hjälp för sammansmältning kan en fingertopp placeras precis under skiljelinjen mellan de två bilderna och sedan långsamt föras rakt mot betraktarens ögon, med ögonen riktade mot fingertoppen; på ett visst avstånd bör en sammansmält tredimensionell bild tyckas sväva precis ovanför fingret. Alternativt kan ett papper med en liten öppning inskuren användas på liknande sätt; när det är korrekt placerat mellan bildparet och betraktarens ögon kommer det att verka rama in en liten tredimensionell bild.
Prismatiska, självmaskerande glasögon används nu av vissa förespråkare för korsögda syn. Dessa minskar graden av konvergens som krävs och gör att stora bilder kan visas. Men alla visningshjälpmedel som använder prismor, speglar eller linser för att underlätta sammansmältning eller fokus är helt enkelt en typ av stereoskop, utesluten av den vanliga definitionen av freeviewing.
Att stereoskopiskt sammanfoga två separata bilder utan hjälp av speglar eller prismor och samtidigt hålla dem i skarpt fokus utan hjälp av lämpliga visningslinser kräver oundvikligen en onaturlig kombination av ögonvergens och ackommodation . Enkel freeviewing kan därför inte exakt återge de fysiologiska djupledarna från den verkliga tittarupplevelsen. Olika individer kan uppleva olika grader av lätthet och komfort i att uppnå fusion och bra fokus, samt olika tendenser till trötthet eller ansträngning i ögonen.
Autostereogram
Ett autostereogram är ett enbildsstereogram (SIS), utformat för att skapa en visuell illusion av en tredimensionell ( 3D ) scen i den mänskliga hjärnan från en extern tvådimensionell bild. För att uppfatta 3D-former i dessa autostereogram måste man övervinna den normalt automatiska koordinationen mellan fokusering och vergens .
Stereoskop och stereografiska kort
Stereoskopet är i huvudsak ett instrument där två fotografier av samma objekt, tagna från lite olika vinklar, presenteras samtidigt, ett för varje öga. Ett enkelt stereoskop är begränsat i storleken på bilden som får användas. Ett mer komplext stereoskop använder ett par horisontella periskopliknande enheter, vilket möjliggör användning av större bilder som kan presentera mer detaljerad information i ett bredare synfält. Man kan köpa historiska stereoskop som Holmes stereoskop som antikviteter.
Transparens tittare
Vissa stereoskop är utformade för att se genomskinliga fotografier på film eller glas, så kallade OH-film eller diapositiva och vanligtvis kallade diabilder . Några av de tidigaste stereoskopvyerna, utfärdade på 1850-talet, var på glas. I början av 1900-talet var 45x107 mm och 6x13 cm glasbilder vanliga format för amatörstereofotografering, särskilt i Europa. Under senare år användes flera filmbaserade format. De mest kända formaten för kommersiellt utgivna stereovisningar på film är Tru-Vue , introducerad 1931, och View-Master , introducerad 1939 och fortfarande i produktion. För amatörstereobilder är Stereo Realist- formatet, som introducerades 1947, det absolut vanligaste.
Huvudmonterade displayer
Användaren bär vanligtvis en hjälm eller glasögon med två små LCD- eller OLED- skärmar med förstoringslinser, en för varje öga. Tekniken kan användas för att visa stereofilmer, bilder eller spel, men den kan också användas för att skapa en virtuell skärm. Huvudmonterade skärmar kan också kopplas till head-tracking-enheter, vilket gör att användaren kan "se sig omkring" i den virtuella världen genom att flytta huvudet, vilket eliminerar behovet av en separat styrenhet. Att utföra denna uppdatering tillräckligt snabbt för att undvika illamående hos användaren kräver en stor mängd datorbildbehandling. Om sexaxlig positionsavkänning (riktning och position) används kan bäraren röra sig inom begränsningarna för den använda utrustningen. På grund av snabba framsteg inom datorgrafik och den fortsatta miniatyriseringen av video och annan utrustning börjar dessa enheter att bli tillgängliga till mer rimliga kostnader.
Huvudmonterade eller bärbara glasögon kan användas för att se en genomskinlig bild påtvingad den verkliga världsbilden, vilket skapar vad som kallas förstärkt verklighet . Detta görs genom att reflektera videobilderna genom delvis reflekterande speglar. Den verkliga världsbilden ses genom speglarnas reflekterande yta. Experimentella system har använts för spel, där virtuella motståndare kan kika från riktiga fönster när en spelare rör sig. Denna typ av system förväntas ha bred tillämpning vid underhåll av komplexa system, eftersom det kan ge en tekniker vad som effektivt är "röntgenseende" genom att kombinera datorgrafikåtergivning av dolda element med teknikerns naturliga syn. Dessutom kan tekniska data och schematiska diagram levereras till samma utrustning, vilket eliminerar behovet av att skaffa och bära skrymmande pappersdokument.
Förstärkt stereoskopisk syn förväntas också ha tillämpningar inom kirurgi, eftersom det tillåter kombinationen av röntgendata ( CAT-skanningar och MRI- avbildning) med kirurgens syn.
Virtuella näthinneskärmar
En virtuell retinal display (VRD), även känd som en retinal scan display (RSD) eller retinal projector (RP), inte att förväxla med en " Retina Display ", är en skärmteknik som ritar en rasterbild (som en TV- bild ) direkt på ögats näthinna . Användaren ser vad som ser ut att vara en konventionell display som svävar i rymden framför sig. För sann stereoskopi måste varje öga förses med sin egen diskreta display. För att producera en virtuell skärm som upptar en användbar stor synvinkel men inte involverar användning av relativt stora linser eller speglar, måste ljuskällan vara mycket nära ögat. En kontaktlins som innehåller en eller flera halvledarljuskällor är den form som oftast föreslagits. Från och med 2013 är införandet av lämpliga ljusstråleskanningsmedel i en kontaktlins fortfarande mycket problematiskt, liksom alternativet att bädda in en någorlunda transparent uppsättning av hundratusentals (eller miljoner, för HD-upplösning) av exakt justerade källor av kollimerat ljus.
3D-tittare
Det finns två kategorier av 3D-visningsteknik, aktiv och passiv. Aktiva tittare har elektronik som interagerar med en display. Passiva tittare filtrerar konstanta strömmar av binokulär input till rätt öga.
Aktiva
Slutarsystem
Ett slutarsystem fungerar genom att öppet presentera bilden avsedd för vänster öga samtidigt som det blockerar det högra ögats sikt, sedan presenterar bilden av höger öga samtidigt som det vänstra ögat blockeras, och upprepar detta så snabbt att avbrotten inte stör den upplevda sammansmältningen av de två bilderna till en enda 3D-bild. Den använder vanligtvis flytande kristallglasögon. Varje ögas glas innehåller ett flytande kristallskikt som har egenskapen att bli mörkt när spänning appliceras, annars är det genomskinligt. Glasögonen styrs av en tidssignal som gör att glasögonen växelvis mörknar över ett öga, och sedan det andra, i synkronisering med skärmens uppdateringsfrekvens. Den största nackdelen med aktiva slutare är att de flesta 3D-videor och filmer spelades in samtidigt med vänster och höger vy, så att det introducerar en "tidsparallax" för allt som rör sig i sidled: till exempel kommer någon som går i 3,4 mph att ses 20 % för nära eller 25 % för avlägset i det mest aktuella fallet med en 2x60 Hz projektion.
Passiv
Polariseringssystem
För att presentera stereoskopiska bilder projiceras två bilder överlagrade på samma skärm genom polariserande filter eller presenteras på en display med polariserade filter. För projektion används en silverduk så att polariseringen bevaras. På de flesta passiva skärmar är varannan rad med pixlar polariserad för det ena eller det andra ögat. Denna metod är också känd som interlaced. Tittaren bär billiga glasögon som också innehåller ett par motsatta polariserande filter. Eftersom varje filter bara passerar ljus som är lika polariserat och blockerar det motsatta polariserade ljuset, ser varje öga bara en av bilderna och effekten uppnås.
Interferensfiltersystem
Denna teknik använder specifika våglängder av rött, grönt och blått för höger öga, och olika våglängder av rött, grönt och blått för vänster öga. Glasögon som filtrerar bort de mycket specifika våglängderna gör att bäraren kan se en 3D-bild i fullfärg. Det är också känt som spektral kamfiltrering eller våglängdsmultiplexvisualisering eller superanaglyph . Dolby 3D använder denna princip. Omega 3D/ Panavision 3D- systemet har också använt en förbättrad version av denna teknik. I juni 2012 upphörde Omega 3D/Panavision 3D-systemet av DPVO Theatrical, som marknadsförde det på uppdrag av Panavision, med hänvisning till ″utmanande globala ekonomiska och 3D-marknadsförhållanden″ .
Färganaglyphsystem
Anaglyph 3D är namnet på den stereoskopiska 3D-effekten som uppnås genom att koda varje ögas bild med filter av olika (vanligtvis kromatiskt motsatta) färger, vanligtvis röda och cyan . Röd-cyan-filter kan användas eftersom våra synbearbetningssystem använder röda och cyan-jämförelser, såväl som blått och gult, för att bestämma färg och konturer på föremål. Anaglyph 3D-bilder innehåller två olika filtrerade färgbilder, en för varje öga. När de ses genom de "färgkodade" "anaglyph-glasögonen" når var och en av de två bilderna ett öga och avslöjar en integrerad stereoskopisk bild. visuella cortex smälter samman detta till uppfattningen av en tredimensionell scen eller komposition.
Chromadepth-system
ChromaDepth-proceduren för American Paper Optics bygger på det faktum att med ett prisma separeras färger i varierande grad. ChromaDepth-glasögonen innehåller speciella synfolier, som består av mikroskopiskt små prismor. Detta gör att bilden översätts en viss mängd som beror på dess färg. Om man använder en prismafolie nu med ena ögat men inte på det andra ögat, så är de två bilderna – beroende på färg – mer eller mindre vitt åtskilda. Hjärnan producerar det rumsliga intrycket från denna skillnad. Fördelen med denna teknik består framför allt av att man kan betrakta ChromaDepth-bilder även utan glasögon (därmed tvådimensionella) problemfritt (till skillnad från tvåfärgsanaglyph). Färgerna är dock endast begränsade valbara, eftersom de innehåller bildens djupinformation. Om man ändrar färgen på ett objekt, kommer dess observerade avstånd också att ändras. [ citat behövs ]
Pulfrich-metoden
Pulfrich-effekten är baserad på fenomenet att det mänskliga ögat bearbetar bilder långsammare när det är mindre ljus, som när man tittar genom en mörk lins. Eftersom Pulfrich-effekten beror på rörelse i en viss riktning för att skapa en illusion av djup, är den inte användbar som en allmän stereoskopisk teknik. Till exempel kan den inte användas för att visa ett stillastående föremål som tydligen sträcker sig in i eller ut ur skärmen; på samma sätt kommer objekt som rör sig vertikalt inte att ses som att de rör sig på djupet. Oavsiktliga rörelser av föremål kommer att skapa falska artefakter, och dessa tillfälliga effekter kommer att ses som artificiellt djup som inte är relaterat till det faktiska djupet i scenen.
Över/under-format
Stereoskopisk visning uppnås genom att placera ett bildpar ovanför varandra. Speciella tittare är gjorda för över/under-format som lutar den högra synen något uppåt och den vänstra synen något nedåt. Den vanligaste med speglar är View Magic. En annan med prismatiska glasögon är KMQ viewer . En ny användning av denna teknik är openKMQ-projektet.
Andra visningsmetoder utan tittare
Autostereoskopi
Autostereoskopisk displayteknik använder optiska komponenter i displayen, snarare än att bäras av användaren, för att göra det möjligt för varje öga att se en annan bild. Eftersom huvudbonader inte krävs kallas det även för "glasögonfri 3D". Optiken delar upp bilderna i betraktarens ögon, så visningsgeometrin på skärmen kräver begränsade huvudpositioner som kommer att uppnå den stereoskopiska effekten. Automultiskopiska skärmar ger flera vyer av samma scen, snarare än bara två. Varje vy är synlig från olika positioner framför skärmen. Detta gör att tittaren kan flytta vänster-höger framför skärmen och se den korrekta vyn från vilken position som helst. Tekniken inkluderar två breda klasser av skärmar: de som använder head-tracking för att säkerställa att var och en av tittarens två ögon ser en annan bild på skärmen, och de som visar flera vyer så att skärmen inte behöver veta var tittarna ' ögonen är riktade. Exempel på autostereoskopisk bildskärmsteknik inkluderar linsformade linser , parallaxbarriär , volymetrisk display , holografi och ljusfältsskärmar .
Holografi
Laserholografi , i sin ursprungliga "rena" form av det fotografiska transmissionshologrammet , är den enda teknologin som ännu skapats som kan återge ett objekt eller en scen med så fullständig realism att återgivningen visuellt inte går att skilja från originalet, givet de ursprungliga ljusförhållandena. [ citat behövs ] Det skapar ett ljusfält som är identiskt med det som utgick från den ursprungliga scenen, med parallax runt alla axlar och en mycket bred betraktningsvinkel. Ögat fokuserar olika objekt på olika avstånd och motivdetaljerna bevaras ner till mikroskopisk nivå. Effekten är precis som att titta genom ett fönster. Tyvärr kräver denna "rena" form att motivet är laserbelyst och helt orörligt - till inom en mindre bråkdel av ljusets våglängd - under fotografisk exponering, och laserljus måste användas för att korrekt se resultaten. De flesta människor har aldrig sett ett laserbelyst sändningshologram. De typer av hologram som vanligtvis förekommer har allvarligt försämrat bildkvaliteten så att vanligt vitt ljus kan användas för visning, och icke-holografiska mellanliggande bildbehandlingsprocesser tillgrips nästan alltid, som ett alternativ till att använda kraftfulla och farliga pulsade lasrar, när levande motiv är fotograferade.
Även om de ursprungliga fotografiska processerna har visat sig opraktiska för allmänt bruk, har kombinationen av datorgenererade hologram (CGH) och optoelektroniska holografiska skärmar, båda under utveckling under många år, potentialen att förvandla den halvsekel gamla drömmen om holografisk 3D TV till verklighet; Hittills har dock den stora mängd beräkningar som krävs för att generera ett detaljerat hologram, och den enorma bandbredd som krävs för att överföra en ström av dem, begränsat denna teknologi till forskningslaboratoriet.
började ett företag i Silicon Valley, LEIA Inc , tillverka holografiska skärmar som är väl lämpade för mobila enheter (klockor, smartphones eller surfplattor) med hjälp av en bakgrundsbelysning i flera riktningar och som tillåter en bred vy i full parallax för att se 3D - innehåll utan behov av glasögon.
Volumetriska displayer
Volumetriska skärmar använder någon fysisk mekanism för att visa ljuspunkter inom en volym. Sådana skärmar använder voxlar istället för pixlar . Volumetriska skärmar inkluderar flerplansskärmar, som har flera skärmplan staplade, och roterande panelskärmar, där en roterande panel sveper ut en volym.
Andra tekniker har utvecklats för att projicera ljusa prickar i luften ovanför en enhet. En infraröd laser är fokuserad på destinationen i rymden och genererar en liten bubbla av plasma som avger synligt ljus.
Integral bildbehandling
Integral bildbehandling är en teknik för att producera 3D-skärmar som är både autostereoskopiska och multiskopiska , vilket innebär att 3D-bilden ses utan användning av speciella glasögon och olika aspekter ses när den ses från positioner som skiljer sig antingen horisontellt eller vertikalt. Detta uppnås genom att använda en uppsättning mikrolinser (liknande en linsformad lins , men en X-Y eller "flugöga"-array där varje linslet vanligtvis bildar sin egen bild av scenen utan hjälp från en större objektivlins ) eller nålhål för att fånga och visa scenen som ett 4D- ljusfält och producera stereoskopiska bilder som uppvisar realistiska förändringar av parallax och perspektiv när tittaren rör sig åt vänster, höger, upp, ner, närmare eller längre bort.
Integral avbildning kanske inte tekniskt sett är en typ av autostereoskopi, eftersom autostereoskopi fortfarande hänvisar till genereringen av två bilder.
Vicka stereoskopi
Wiggle stereoskopi är en bildvisningsteknik som uppnås genom att snabbt alternerande visning av vänster och höger sida av ett stereogram. Hittade i animerat GIF- format på webben, onlineexempel är synliga i New-York Public Librarys stereogramsamling . Tekniken är också känd som "Piku-Piku".
Stereofotograferingstekniker
För stereofotografering för allmänt bruk, där målet är att duplicera naturligt mänskligt seende och ge ett visuellt intryck så nära som möjligt att faktiskt vara där, skulle den korrekta baslinjen (avståndet mellan var höger- och vänsterbilden tas) vara densamma som avståndet mellan ögonen. När bilder tagna med en sådan baslinje visas med en visningsmetod som duplicerar de förhållanden under vilka bilden är tagen, blir resultatet en bild som är ungefär densamma som den som skulle ses på platsen där bilden togs. Detta kan beskrivas som "orto stereo".
Det finns dock situationer där det kan vara önskvärt att använda en längre eller kortare baslinje. Faktorerna att ta hänsyn till inkluderar visningsmetoden som ska användas och målet med att ta bilden. Begreppet baslinje gäller även andra grenar av stereografi, såsom stereoteckningar och datorgenererade stereobilder , men det involverar den valda synvinkeln snarare än faktisk fysisk separation av kameror eller linser.
Stereo fönster
Konceptet med stereofönstret är alltid viktigt, eftersom fönstret är den stereoskopiska bilden av de yttre gränserna för vänster och höger vyer som utgör den stereoskopiska bilden. Om något föremål, som är avskuret av sidosidorna av fönstret, placeras framför det, uppstår en effekt som är onaturlig och oönskad, detta kallas en "fönsterkränkning". Detta kan bäst förstås genom att återgå till analogin med ett verkligt fysiskt fönster. Därför finns det en motsägelse mellan två olika djupled: vissa element i bilden är dolda av fönstret, så att fönstret visas som närmare än dessa element, och samma element i bilden visas som närmare än fönstret. Så att stereofönstret alltid måste justeras för att undvika fönsterbrott.
Vissa föremål kan ses framför fönstret, så långt de inte når fönstrets sidosidor. Men dessa objekt kan inte ses som för nära, eftersom det alltid finns en gräns för parallaxområdet för bekväm visning.
Om en scen ses genom ett fönster skulle hela scenen normalt vara bakom fönstret, om scenen är avlägsen skulle den vara en bit bakom fönstret, om den är i närheten verkar den vara precis utanför fönstret. Ett föremål som är mindre än själva fönstret kan till och med gå genom fönstret och visas helt eller delvis framför det. Detsamma gäller en del av ett större föremål som är mindre än fönstret. Målet med att ställa in stereofönstret är att duplicera denna effekt.
Därför måste fönstrets placering kontra hela bilden justeras så att större delen av bilden syns bortom fönstret. Vid visning på en 3D-TV är det lättare att placera fönstret framför bilden och att låta fönstret vara i skärmens plan.
Tvärtom, vid projicering på en mycket större skärm är det mycket bättre att ställa in fönstret framför skärmen (det kallas "flytande fönster"), till exempel så att det ses cirka två meter bort av tittarna sitter på första raden. Därför kommer dessa personer normalt sett att se bakgrunden på bilden vid det oändliga. Naturligtvis kommer tittare som sitter bortom att se fönstret mer avlägset, men om bilden är gjord under normala förhållanden, så att första radens tittare ser denna bakgrund vid det oändliga, kommer de andra tittare som sitter bakom också att se denna bakgrund vid oändlig, eftersom parallaxen för denna bakgrund är lika med den genomsnittliga mänskliga interokulära.
Hela scenen, inklusive fönstret, kan flyttas bakåt eller framåt på djupet genom att horisontellt skjuta vänster och höger öga i förhållande till varandra. Om du flyttar ena eller båda bilderna bort från mitten kommer hela scenen bort från betraktaren, medan om du flyttar ena eller båda bilderna mot mitten kommer hela scenen att flyttas mot betraktaren. Detta är möjligt, till exempel om två projektorer används för denna projektion.
Inom stereofotografering åstadkoms fönsterjusteringar genom att flytta/beskära bilderna, i andra former av stereoskopi som ritningar och datorgenererade bilder är fönstret inbyggt i bildernas design när de genereras.
Bilderna kan beskäras kreativt för att skapa ett stereofönster som inte nödvändigtvis är rektangulärt eller som ligger på ett plant plan vinkelrätt mot betraktarens siktlinje. Kanterna på stereoramen kan vara raka eller böjda och, när de ses i 3D, kan de flyta mot eller bort från betraktaren och genom scenen. Dessa designade stereoramar kan hjälpa till att framhäva vissa element i stereobilden eller kan vara en konstnärlig komponent i stereobilden.
Används
_for_cross-eyed_viewing.png)
Även om stereoskopiska bilder vanligtvis har använts för nöjen, inklusive stereografiska kort , 3D-filmer , 3D-tv , stereoskopiska videospel , utskrifter med anaglyf och bilder, affischer och böcker med autostereogram , finns det också andra användningsområden för denna teknologi.
Konst
Salvador Dalí skapade några imponerande stereogram i sin utforskning i en mängd olika optiska illusioner. Andra stereoartister inkluderar Zoe Beloff, Christopher Schneberger, Rebecca Hackemann, William Kentridge och Jim Naughten. Röd-och-cyan anaglyf stereoskopiska bilder har också målats för hand.
Utbildning
På 1800-talet insåg man att stereoskopiska bilder gav en möjlighet för människor att uppleva platser och saker långt borta, och många turnéuppsättningar producerades och böcker publicerades som gjorde det möjligt för människor att lära sig om geografi, vetenskap, historia och andra ämnen. Sådan användning fortsatte till mitten av 1900-talet, med Keystone View Company som producerade kort in på 1960-talet.
Den här bilden, tagen den 8 juni 2004, är ett exempel på en sammansatt anaglyfbild som genereras från stereon Pancam on Spirit , en av Mars Exploration Rovers . Det kan ses stereoskopiskt med ordentliga röda/cyanfilterglasögon. En enda 2D-version finns också tillgänglig . Med tillstånd från NASA/JPL-Caltech. 3D röda cyanglasögon rekommenderas för att se den här bilden korrekt.
Utforskning av rymden
Mars Exploration Rovers , som lanserades av NASA 2003 för att utforska Mars yta, är utrustade med unika kameror som gör det möjligt för forskare att se stereoskopiska bilder av Mars yta.
De två kamerorna som utgör varje rovers Pancam är placerade 1,5 m över markytan och är åtskilda med 30 cm, med 1 grad av toe-in. Detta gör att bildparen kan göras till vetenskapligt användbara stereoskopiska bilder, som kan ses som stereogram, anaglyfer eller bearbetas till 3D-datorbilder.
Möjligheten att skapa realistiska 3D-bilder från ett par kameror på ungefär människohöjd ger forskare ökad insikt om naturen hos de landskap som betraktas. I miljöer utan disig atmosfär eller välbekanta landmärken förlitar sig människor på stereoskopiska ledtrådar för att bedöma avstånd. Enstaka kamerasynpunkter är därför svårare att tolka. Flera kamerastereoskopiska system som Pancam löser detta problem med obemannad rymdutforskning.
Kliniska användningsområden
Stereogramkort och vektorgrafer används av optiker , ögonläkare , ortoptister och synterapeuter vid diagnos och behandling av binokulär syn och ackommodativa störningar.
Matematiska, vetenskapliga och tekniska användningsområden
Stereopairfotografier gav ett sätt för 3-dimensionella (3D) visualiseringar av flygfoton ; sedan omkring 2000 är 3D-flygbilder huvudsakligen baserade på digital stereobildteknik. En fråga relaterad till stereobilder är mängden diskutrymme som behövs för att spara sådana filer. Faktum är att en stereobild vanligtvis kräver dubbelt så mycket utrymme som en vanlig bild. Nyligen försökte forskare inom datorseende hitta tekniker för att attackera den visuella redundansen hos stereopar i syfte att definiera en komprimerad version av stereoparfiler. Kartografer skapar idag stereopar med hjälp av datorprogram för att visualisera topografi i tre dimensioner. Datoriserad stereovisualisering tillämpar stereomatchningsprogram. Inom biologi och kemi återges ofta komplexa molekylära strukturer i stereopar. Samma teknik kan också tillämpas på vilken matematisk (eller vetenskaplig eller teknisk) parameter som helst som är en funktion av två variabler, även om det i dessa fall är vanligare att en tredimensionell effekt skapas med hjälp av ett "förvrängt" nät eller skuggning (som från en avlägsen ljuskälla).
Se även
Bibliografi
- Simmons, Gordon (mars–april 1996). "Clarence G. Henning: Mannen bakom makrot". Stereovärlden . 23 (1): 37–43.
- Willke, Mark A.; Zakowski, Ron (mars–april 1996). "En närmare titt på det realistiska makrostereosystemet". Stereovärlden . 23 (1): 14–35.
- Morgan, Willard D.; Lester, Henry M. (oktober 1954). Stereo realist manual . och 14 bidragsgivare. New York: Morgan & Lester. Bibcode : 1954srm..bok.....M . OCLC 789470 .
Vidare läsning
- Scott B. Steinman, Barbara A. Steinman och Ralph Philip Garzia. (2000). Foundations of Binocular Vision: A Clinical perspective . McGraw-Hill Medical. ISBN 0-8385-2670-5
externa länkar
Arkivsamlingar
- Guide till Edward R. Frank Stereograph Collection. Specialsamlingar och arkiv, UC Irvine Libraries, Irvine, Kalifornien.
- Niagara Falls stereokort RG 541 Brock University Library Digital Repository
Övrig
- Stereoskopi på Curlie
- Durham Visualization Laboratory stereoskopiska avbildningsmetoder och mjukvaruverktyg
- University of Washington Libraries Digital Collections Stereocard Collection
- Stereografiska vyer av Louisville and Beyond, 1850-1930 från University of Louisville Libraries
- Stereoskopi på Flickr
- American University i Kairo Sällsynta böcker och specialsamlingar Digital Library Underwood & Underwood Egypt Stereoviews Collection
- Utsikt över Kalifornien och väst, ca. 1867–1903 , The Bancroft Library
- Museiutställning om stereografernas och stereoskopens historia (1850–1930)
- Två stereoskopiska selfies från 1890
