Każdy z nas ma pewien sentyment do wybranych zabawek. Ja ze szczególnym sentymentem wspominam „Optik – gabinet 70”, który zapewniał zaplecze mojego laboratorium – „centrum optycznego”. Przy pomocy elementów tam zebranych mogłam zbudować zarówno mikroskop lunetę, jak i specjalną „lornetkę” do oglądania poklatkowej historii misia uszatka. To ostatnie urządzenie, nie tylko zapoznać się z przygodami futrzanego bohatera, ale również pozwalało mi śledzić całą akcję w trójwymiarowym wydaniu!! To tajemnicze urządzenie przypominało lornetkę, z tą różnicą, że na końcu znajdowała się specjalna nasadka, w którą wkładało się „historię misia” w postaci kartonika z 2 kolumnami obrazków. W równorzędnych kolumnach znajdowały się, jak mi się wtedy wydawało, takie same obrazki. Kiedy wkładało się kartonik do nasadki, każde oko nakierowane było na jeden obrazek z pary. I w ten sposób odkryłam stereopary.
Na poniższym rysunku zaprezentowanych jest 5 kół. Proszę patrzeć na nie na wprost w takiej odległości, aby zasłaniać je wszystkie wyciągniętą dłonią. Następnie proszę na zmianę zasłaniać raz jedno raz drugie oko. W zależności od tego, które oko jest zasłonięte, widzimy albo czerwone, albo pomarańczowe koła. To doświadczenie pozwoli uzmysłowić nam, że obraz, który dociera do jednego i drugiego oka nie jest identyczny. Każde oko „widzi” nieco inny obraz, ponieważ patrzy z innego punktu przestrzeni, dzięki czemu obrazy tworzące się na siatkówce są przez nas interpretowane trójwymiarowo. Do mózgu trafiają informację o dwóch obrazach, które zostają przetworzone w jedną interpretację, pozwalającą nam odczuwać głębię przestrzeni. Na przykładzie poniżej rozrysowane zostało, w jaki sposób lewe i prawe oko „widzi” sześcian położony na wprost obserwatora.
Dlatego obrazki prezentujące historię misia były ułożone w dwóch kolumnach. Każda kolumna do osobnego oka. Oglądając pary obrazków – stereopary – nie jesteśmy w stanie postrzegać obrazu trójwymiarowego a dopiero przy użyciu przyrządów rozdzielających widzenie dla prawego i lewego oka. Jednak istnieje metoda, aby obyć się bez dodatkowych elementów, która nawet jest polecana specjalistów zachodnich jako lecznicze ćwiczenie dla mięśni oka. Zainteresowanych zapraszam na stronę: http://www.stereos.com.pl/teor.php?id=b02#swob
To co do tej pory było opisywane fachowo nazywa się:
rozbieżność dwuoczna (ang. binocular disparity), przemieszczenie poziome obrazów na siatkówkach obu oczu względem siebie. (źródło PWN S.A.
Oprócz rozbiezności dwuocznej istnieją jeszcze trzy inne metody, które mózg wykorzystuje do przeprowadzenia procesu postrzegania głębi:
Podczas procesu akomodacji dzięki informacją płynącym z mięśni oczu jesteśmy w stanie określać, w jakiej odległości znajdują się obserwowane obiekty. Praca tych mięśni polega na zmianie kształtu soczewki w taki sposób, aby obraz obserwowanego przedmiotu był ostry. Zmianę kształtu soczewki w zależności od odległości od obiektu prezentuje poniższa animacja
Właściwie, prawie każdy obiekt potrafimy widzieć wyraźnie, jeśli odległość nie jest zbyt duża. A co się dzieje, gdy np. ułożymy dłoń bardzo blisko naszych oczu? Uzyskanie ostrego obrazu jest już trudniejsze i odczuwamy pewnego rodzaju napięcie w oczach. Z czym to jest związane?
Teraz możemy przejść do kolejnego punktu: konwergencja. Spójrzmy na poniższą animację: kiedy patrzymy na zbliżający się w naszą stronę obiekt, zmienia się położenie gałek ocznych. Aby uzyskać ostry obraz obiektu, nasze oczy krzyżują się, uzyskując określony kąt konwergencji. Kiedy obserwowana rzecz znajduje się bardzo blisko, kąt wówczas jest bardzo duży, a oczy prawie układają się równolegle w stosunku do siebie. Poprzez takie ułożenie gałek ocznych powstaje niemiłe dla nas napięcie w okolicy czoła. Nasz mózg rejestruje ścieżkę zmian kąta konwergencji oczu i wykorzystuje te informacje do określenia odległości od obserwowanego obiektu.
Jednak te metody odczytywania odległości sprawdzają się jedynie w stosunku do obiektów znajdujących się w miarę blisko nas. Przy dalszych obiektach, zmiana kąt konwergencji jest już bardzo niewielka.
A teraz przenieśmy się do Warszawy do Fotoplastikonu (Keiserpanorama), gdzie znajduje się to kilkumetrowej średnicy cylinder, z 24 wizjerami stereoskopowymi dookoła. Wewnątrz, umieszczona jest okrężną bieżnia, na której znajduje się 48 slajdów stereo dużego formatu. Przed wizjerami przesuwa się skokowo okrąg ze slajdami. Na slajdach znajdowały się fotografie z różnych zakątków świata opracowane w specjalnej technice fotografowania metodą stereoskopową. Dzięki takiemu zabiegowi widz otrzymywał obraz trójwymiarowy, dający iluzję obcowania z rzeczywistością nieraz bardzo oddaloną, egzotyczną. Na przełomie XIX i XX wieku było ich ok. 250, rozsianych po całej Europie. Jednak ich popularność wymarła z chwilą pojawienia się kinematografu braci Lumière.
To magiczne miejsce znajduje się 5 minut spacerkiem od dworca Warszawa Centralna. Myślę, że warto odwiedzić to miejsce, gdzie przy przyćmionym świetle możemy obcować ze starodawną optyką, która nieraz zaskrzypi, ale pozwoli nam oglądać niezwykłe obrazy.
Jest wiele sposobów tworzenia iluzji głębi wykorzystujące to rozbieżność dwuoczną.
Poniższa ilustracja zawiera 2 obrazy krzesła – czerwone i niebieskie – ujęte z nieco innego kąta. Obiekt na tej ilustracji może być widziany trójwymiarowo pod warunkiem, że założymy specjalne okulary z czerwonym i niebieskim filtrem. Dzięki zastosowaniu filtrów każde oko „widzi” tylko jeden obraz krzesła. Obrazy takie nazywane są anaglifami. Jeśli jesteście w domu zaopatrzeni w takie okulary, poniżej znajduje się link do filmu wykorzystującego ten efekt: http://3dstereo.com.pl/video.htm. Chociaż obejrzenie tego filmu bez okularów tez wydaje się bardzo interesujące, bowiem lepiej można sobie uzmysłowić różnicę pomiędzy obrazem docierającym do jednego i drugiego oka.
Innym typem obrazów wykorzystujących rozbieżność dwuoczną są tzw.: "wobbling" (od ang.: kiwać się z boku na bok). Są to dwa stereoskopowe obrazy pokazywane na zmianę przez ok. 100 ms. Jest to na tyle krótki czas, że nasz mózg jest w stanie scalić informację obu pokazywanych obrazów w jeden trójwymiarowy obraz. Podobny efekt można uzyskać oglądając film prezentujący widok z jadącego pojazdu lub samolotu.
Źródło obrazka: http://www.stereos.com.pl/main.php#prenum
Wśród istniejących metod rejestracji obrazów stereo, najwyższą jakość wykazują kolorowe diapozytywy (slajdy) i to nawet te najpopularniejsze małoobrazkowe. Właśnie do tej kategorii zaliczane są moje pierwsze misiowe stereopary, które oglądałam w skonstruowanej przez ze mnie specjalnej stereoprzeglądarce. To jednak jest tylko namiastka efektów uzyskiwanych tą metodą.
Największe wrażenie robią kolorowe slajdy stereo wyświetlane na dużym ekranie, gdzie stosuje się polaryzacyjną separację obrazów. Metoda ta wykorzystywana jest w kinach typu IMAX. Kolorowe, wysokorozdzielcze slajdy rzutowane są z dwuobiektywowego projektora na specjalny, metalizowany ekran (zwykły zmieniałby polaryzację światła i w efekcie - powodował zanik trójwymiarowości). Widzowie natomiast są zaopatrzeni w okulary polaryzacyjne, dzięki czemu mogą cieszyć się niezwykłymi obrazami 3D. Takie kino dostarcza wielu emocji, zwłaszcza, w sytuacji, gdy np. płynie w naszą stronę olbrzymi, wyglądający jak żywy rekin z otwartą paszczą i mamy wrażenie, że zaraz nas połknie. Nieraz widziałam, jak na tego typu seansach ludzie wyciągają ręce, by spróbować „dotknąć” oglądane obrazy. Sytuacja taka potwierdza, że efekt musi być niezwykle wiarygodny.
Również komputer może być środkiem odbioru stereopar a dokładniej dzięki coraz lepszym parametrom monitorów. Obrazy komputerowe można oglądać podobnie jak na innych nośnikach - metodami swoboglądu, przy użyciu stereoskopów do dużych odbitek (bywają specjalnie adaptowane do monitorów komputerowych) albo po przetworzeniu do formy anaglifów.
Powstały nawet specjalne formaty stereoskopowych plików graficznych: JPS (stereo JPEG) oraz PNS (stereo PNG). JPS-y obsługiwane są przez darmową aplikację DepthCharge f-my VRex, umożliwiającą prezentację stereopary zawartej w tym pliku na wiele różnych sposobów np. swobogląd, anaglify achromatyczne i polichromatyczne do różnych kolorów okularów oraz do tej pory jeszcze nie opisywane okulary LCD. W okularach LCD zaciemniają się naprzemiennie płytki LCD, raz przed jednym raz przed drugim okiem. Zaciemnianie to jest zsynchronizowane z pokazywanymi na ekranie obrazami w taki sposób, że kiedy pokazywany jest prawy obraz, to migawka przed prawym okiem jest otwarta a przed lewym - zamknięta. Dzięki bardzo dużej częstotliwości przełączania obrazów (100 do 140 razy na sekundę), oczy nie dostrzegają migotania, tylko stabilny obraz trójwymiarowy. Takie okulary stosuje się do specjalnie przygotowanych obrazów, filmów oraz gier komputerowych, których atrakcyjność bardzo wzrasta przez prezentowane efekty. Gracz może jeszcze bardziej „zagłębić” się w wirtualny świat gry.
Czyli posiadanie przez nas dwojga oczu nie jest tylko uwarunkowane symetrycznością naszego ciała, ale ma bardzo duże znaczenie w postrzeganiu przez nas głębi. Kiedy spróbujemy patrzeć tylko jednym okiem, obraz po jakimś czasie stanie się płaski i będziemy mylnie określać odległości od przedmiotów . Posiadanie dwojga oczu pozwala nam swobodnie poruszać się w przestrzeni i określać nasze położenie względem innych przedmiotów. Dzięki wiedzy na temat tego zjawiska w kinach 3D możemy ulegać iluzji i zanurzyć się np. w głębimy morskie i podziwiać z każdej strony rafę koralową bez potrzeby jechania na Hawaje i zakładania stroju płetwonurka. A może właśnie, takie doświadczenie zachęci nas, aby jednak taką przygodę przeżyć naprawdę...
Powyższy tekst jest wstępem do następnego wykładu, w którym zajmiemy się wirtualną rzeczywistością, która powoli zaczyna wchodzić również na rejony związane z:
interfejsem – komunikacją urządzenie człowiek, oraz komunikacją między ludzką, gdzie świat wirtualny staje się miejscem spotkań ludzi, obszarem pozwalającym obcowania ze sobą...
