Stereoskopie

Stereoskopie ( starověké řecké στερεός sterea , prostor / prostorově pevné ‚a σκοπέω skopeo zvážit‘) je reprodukce obrazů s prostorovým dojmem hloubky, což není fyzicky přítomen. Hovorově, stereoskopie se nesprávně označuje jako „ 3D “, i když je to jen dvourozměrných obrazů ( 2D ), které přenášejí na prostorový dojem ( „prostorový obraz“). Normální dvourozměrné obrazy bez dojmu hloubky se označují jako monoskopické (řecky: μονος, monos „jedno“ → jednoduché).

Princip je vždy založen na skutečnosti, že lidé, stejně jako všichni primáti a většina predátorů , vidí své okolí svými dvěma očima ze dvou úhlů současně . To umožňuje vašemu mozku efektivně přiřadit vzdálenost ke všem sledovaným objektům a získat prostorový obraz jeho okolí („ prostorové vidění “), aniž byste museli držet hlavu v pohybu. Stereoskopie se proto týká pouze přinášení různých dvourozměrných obrazů ze dvou mírně odlišných pozorovacích úhlů do levého a pravého oka.

Existují různé způsoby, jak toho dosáhnout.

Všechny ostatní vlastnosti dvourozměrného obrazu, jako je zkreslení perspektivy v závislosti na nepřirozené ohniskové vzdálenosti objektivu , barvě a zejména omezeném umístění diváka, zůstanou zachovány. Jsou to právě poslední dvě vlastnosti této metody prostorového obrazu, které značně odlišují holografii , která se týká pokusu zaznamenat a reprodukovat objekty úplně, tj. Trojrozměrně (ve 3D).

Chronologická posloupnost dvou obrazů ve stereogramu ilustruje mírně odlišné úhly obrazů; Jelikož lidé jsou také schopni určit hloubku z těchto nepatrných pohybů, zdá se tento „vratký obraz“ již objemný.

Základy

Při pohledu na objekty zblízka je binokulární ( binokulární ) vidění základním prostředkem správného odhadu vzdáleností. Pravým okem vidíme blízký objekt promítnutý na jinou část fundusu než levým okem a tento rozdíl se stává významnějším, čím blíže se objekt pohybuje (viz laterální disparita ). Pokud nasměrujeme obě oči do jednoho bodu, obě osy očí tvoří úhel, který se zvětšuje, čím blíže je objekt. Objekty v těsné blízkosti jsou vidět trochu více z jedné strany pravým okem a trochu více z druhé levým okem. Tyto dva obrazy, které se kvůli bočně nesourodému posunu nemohou přesně shodovat, ale přesto leží v tzv. Panumově oblasti , jsou spojeny tak, aby vytvořily celkový prostorový dojem (prostorový obraz), který se tedy v zásadě skládá ze dvou informací : Různá perspektiva Obě oči vytvářejí dva různé obrazy a zakřivení čočky se přizpůsobuje vzdálenosti viděného objektu, aby se vytvořil ostrý obraz na sítnici . Velikost pozorovacího úhlu a stupeň přizpůsobení poskytují měřítko vzdálenosti objektů. Prostorové rozlišení je proto v oblasti dosahu obzvláště vysoké. Kromě toho efekty maskování a rozmazání a perspektiva zprostředkovávají prostorový dojem jak binokulárně, tak monokulárně.

Na stereofonní fotografii je do očí nabízena pouze informace vytvořená z různých úhlů. Protože se oko pokouší přizpůsobit refrakční sílu objektivu předpokládané vzdálenosti, ostrý obraz na sítnici vznikne až po určitém zpoždění (v rozsahu milisekund). Rozpor mezi předpokládanou vzdáleností viděného objektu a skutečným zakřivením čočky také způsobuje u některých lidí po dlouhodobé expozici závratě nebo fyzické nepohodlí (nesoulad mezi vergencí a zakřivením čočky ).

Výsledek neskutečně se objevujícího obrazu nastává, když je stereofonní fotografie prezentována ostře ve všech rovinách, aby bylo dosaženo prostorového dojmu v plné hloubce. V přírodě však lze zaostřit pouze na určitou oblast ( hloubku ostrosti oka). Aby nedošlo k přemožení zraku, lze při záznamu záměrně omezit zvládnutelnou oblast (viz níže: Lüscher-Winkel ).

Tyto dvě požadované dílčí obrazy se ukládají současně (synchronně) s stereo kamerou , která má dvě čočky na oko vzdálenosti, které se také označují jako přírodní bázi . Každý jednotlivý obraz se označuje jako stereoskopický dílčí obraz , dvojice obrazů jako stereoskopický obraz . Pokud však požadovaným objektem jsou stále motivy ( zátiší , krajina ), lze požadované dílčí snímky také po sobě (metachronicky) zaznamenávat jednoduchým fotoaparátem.

Zvětšení nebo zmenšení základny při fotografování zvětší nebo zmenší prostorový dojem při prohlížení. Ale i při záznamu na přirozeném základě musíte vzít v úvahu různé limity maximální přípustné odchylky (odchylky). Je zásluhou Luschera, že je na ně upozornil.

Dějiny

Již ve 4. století před naším letopočtem se řecký matematik Euclid zabýval prostorovou geometrií ( stereometrií ) ve svazcích 11–13 svých učebnic matematiky . Nevěděl však, že pro fyziologický prostorový vizuální dojem jsou dvě oči nezbytná.

V roce 1838 Sir Charles Wheatstone (1802–1875) publikoval svůj první výzkum prostorového vidění. Vypočítal a nakreslil páry stereofonních obrazů a zkonstruoval zařízení pro jejich prohlížení, ve kterém byl pohled diváka přesměrován na částečné obrazy zrcadly. Nazval toto zařízení stereoskopem. Wheatstone dosáhl spojení dvou dílčích obrazů prostřednictvím svého zrcadlového stereoskopu skládajícího se ze dvou zrcadel nakloněných k sobě v pravých úhlech , jejichž roviny jsou svislé. Pozorovatel se podíval do levého zrcadla levým okem a do pravého zrcadla pravým okem. Ke straně zrcátek byly připevněny dvě posuvné desky, které nesly obrácené perspektivní kresby objektu. Paprsky vycházející z odpovídajících bodů na dvou výkresech byly zrcadly odráženy takovým způsobem, že se zdálo, že vycházejí z jediného bodu za zrcadly. Každé oko tedy vidělo obraz, který k němu patří, a pozorovatel získal prostorový dojem.

Poté, co Louis Daguerre v roce 1839 na Akademii věd v Paříži oznámil proces výroby fotografických obrazů na vrstvách stříbra , dávalo smysl použít je k výrobě stereoskopických dvojitých obrazů , které byly do té doby dostupné pouze v tažené formě.

V roce 1849 představil Scott David Brewster (1781–1868), skotský fyzik a soukromý vědec, první kameru se dvěma objektivy, pomocí které bylo možné poprvé stereoskopicky zachytit pohyblivé snímky. Do té doby musely být dílčí stereofonní obrazy exponovány jeden po druhém a fotoaparát musel být pohybován mezi dvěma záznamy ve vzdálenosti očí, což mohlo vést k odlišnému obsahu obrazu u pohybujících se objektů, které neumožňovaly prostorový dojem.

Ve stejném roce Brewster zjednodušil stereoskop tím, že nahradil zrcadla lentikulárními hranoly . U těchto nástrojů byla konvergující čočka s ohniskovou vzdáleností asi 180 mm rozřezána na dva půlkruhové kousky a obě poloviny, jejichž kruhové hrany směřovaly k sobě, byly upevněny v rámečku. Při pohledu za čočky byl vložen list papíru obsahující dva výkresy (nebo fotografické obrázky).

Efekt objektivu umožňoval prohlížet obrázky, aniž by se oči musely přizpůsobovat krátké vzdálenosti obrazu ( ubytování ). Efekt hranolu umožnil použít větší boční odsazení, než je přirozená mezipupilární vzdálenost (asi 65 mm) mezi dvěma obrazy, což znamenalo, že obrazy mohly být širší. To zase umožnilo pokrýt širší pozorovací úhel a tisknout nebo kreslit obrázky s vyšším rozlišením .

Stereoskopy tohoto typu s řadou papírových obrazů byly běžně používány v 19. století. Obvykle se však používaly dvě malé čočky, jejichž osy se zhruba shodovaly s osami očí (tj. Bez efektu hranolového klínu) a dvojice obrazů 6 x 6 cm přizpůsobených vzdálenosti očí.

Od této chvíle hordy fotografů pořizují stereoskopické fotografie na svých výletech po celém světě. V Britském muzeu v Londýně jsou dnes historické stereofonní záznamy vykopávek a krajiny zobrazeny v různých sálech, které jsou namontovány na kulatém disku. Tento pohled je předchůdcem populárních zařízení View Master z 50. let.

V roce 1851 francouzský optik Jules Duboscq představil své přístroje veřejnosti na světové výstavě v Londýně . Brewsterovy stereoskopy byly použity k zobrazení stereotypních daguerrotypií . Odezva publika byla ohromující a královna Viktorie byla z prezentace také nadšená. Vítězný postup stereofonních obrazů již nebylo možné zastavit.

Stereoskop byl nejrozšířenější v designu vyvinutém Oliverem Wendellem Holmesem v roce 1861 , stereoskop s úpravou zaostření, který se stal de facto standardem.

Kolem roku 1880 vyvinul August Fuhrmann velký kruhový stereofonní prohlížeč, takzvanou Kaiserpanorama . Kolem roku 1900 se toto stalo populárním masovým médiem ve střední Evropě.

Wilhelm Gruber vynalezl v roce 1938 View-Master, stereofonní prohlížeč s výměnnými obrazovými panely.

Kolem roku 1900 a v padesátých letech zaznamenala stereofotní fotografie rozmach. Domácí stereoskopy se staly populární. Vydavatelé nabízeli stereoskopické karty z celého světa. Vzhledem k vyšší technické složitosti se však stereofotografie dlouhodobě nikdy neosvědčila. Dnes, díky zavedení digitálního fotoaparátu , prožívá mírnou renesanci, protože již není zapotřebí drahý fotografický papír a experimenty jsou levnější.

Od roku 1910 byla stereofonní fotografie stále více nahrazována novým filmovým médiem.

Během první světové války , průzkumná letadla ze všech válčících stran vzal bezpočet fotografií. V roce 1916 už kvůli stále silnější protiletadlové obraně operovali v nadmořských výškách přes 4 000 m. Kamery s vysokým rozlišením a později i sériové snímky poskytovaly důležité pohledy hluboko do zázemí nepřítele. Celé úseky přední strany byly systematicky fotografovány; Na vrchním velení armády byla vytvořena obrazová oddělení zaměstnanců s laboratorními, opravárenskými a archivními prostředky. Speciální fotoaparáty řady s velkými ohniskovými vzdálenostmi vyvinuté společnostmi Zeiss , Görz, Ernemann a Messter byly instalovány vertikálně zavěšené v německých strojích. Prostorově dimenzované obrazové záznamy byly vytvořeny pomocí stereoskopických záznamových technik, které geodeti a kartografové převedli do podrobných předních map pro štáby.

  • Brzy „falešná“ stereoskopie ze dvou fotografií pořízených jeden po druhém v Hannoveru , rozpoznatelná mimo jiné. na různých pozicích osoby vpravo dole

  • Dva stereoskopické dílčí obrazy v jednom obrazu pro křížový pohled

  • Mapa „Raumbild“ z roku 1949

  • "Raumbild" album z roku 1949, v obálce knihy jsou přihrádky pro Raumbildkarten a speciální brýle.

  • Instalace uhlíkové obloukové lampy v Berlíně, 1890, stereoskopická fotografie (dvojitá fotografie) se dvěma kamerami z mírně odlišných perspektiv pro vytvoření prostorovosti na císařských panoramatech Augusta Fuhrmanna

  • Stereoskop v bývalém vídeňském Praterově kině „Kaiserpanorama“ kolem roku 1900

  • Stereoskop kolem roku 1915

  • Kajuty vojáků v první světové válce poblíž Mouronu

  • Katedrála Milan ; Foto G. Brogi, cca 1870

  • Stereofonní fotografie, asi 1906

  • Stejná fotografie připojená jako anaglyphový obrázek
    3D brýle se doporučují pro sledování 3D obrázků. Informace o procesu 3D fotografie

  • Německý dům jako replika zámku Charlottenburg na Světové výstavě v St. Louis jako stereoskopie, 1904

přijetí

Fotoaparát Nimslo

Při záznamu stereografie skutečnou stereokamerou se dvěma objektivy nebo kamerou se světelným polem můžete pořizovat snímky jako obvykle. Při navrhování motivu je třeba věnovat pozornost rozloženému uspořádání popředí a pozadí objektů. To podporuje efekt prostorové hloubky při pozdějším prohlížení fotografie.

Záznamy stereofonní krajiny bez popředí se zřídka objevují trojrozměrně, pokud jsou zaznamenány na běžném stereofonním základě (oční reliéf). Proto pokud chcete nadměrné místo, vytvoří se rozšířená stereofonní základna. Například se běžnou kamerou po sobě pořizují dva záznamy, přičemž se kamera posouvá vodorovně mezi záznamy přibližně o 50 centimetrů, účelně na podložním sklíčku. Nevýhodou této metody je, že se mezitím mohla změnit část objektu (motiv), například let ptáků. Tato změna někdy naruší prostorovou fúzi. Proto je vhodné pořizovat záznamy se širší stereofonní základnou se dvěma pevnými kamerami, které se spouštějí současně pomocí vhodných prostředků, například pomocí kabelového uvolnění.

Jednoduchá technika záznamu pro stereofonní laiky s hledáčkovými kamerami: fotografie prvního objektu s hmotností těla na levé noze, fotografie druhého objektu s hmotností těla na pravé noze. Stereofonní základna ovlivňuje odchylku mezi dvěma fotografiemi.

Základní pravidla stereoskopického záznamu

(na základě)

Cílem dobrého stereofonního záznamu je obvykle reprodukce toho, co bylo vidět, co nejvěrnější pro život. Zachování stejné polohy svazku paprsků při záznamu a prohlížení je základní podmínkou pro geometricky věrnou (tautomorfní) reprodukci. Jinak nebude stereofonní efekt k dispozici z důvodu nadměrných požadavků nebo dojde k prostorovému zkreslení originálu (heteromorfní prostorové obrazy).

  • Částečné páry obrazu musí mít stejné rozdíly v pozorovacích úhlech (paralaxách) jako ve volném vidění, proto by základna měla odpovídat střední mezipupilární vzdálenosti 65 mm.
  • Při sledování musí být zachovány stejné pozorovací úhly jako při pořizování snímku. Na jedné straně musí být částečné obrazy sledovány ve vzdálenosti od očí, která je stejná jako ohnisková vzdálenost záznamu, a musí být umístěny v jedné rovině. Na druhou stranu by vzdálenost mezi středy obrazu nebo odpovídajícími vzdálenými obrazovými body měla být 65 mm.
  • Osy obrazu dvou dílčích obrazů se musí při sledování ubírat stejným směrem jako při pořizování snímku. Tento požadavek znamená, že jak je již požadováno v bodě (2), dílčí obrazy musí být nejen namontovány ve vzdálenosti od záznamových čoček pro prohlížení, ale také musí být vloženy do prohlížeče, například stereoskopu objektivu, aby osy čoček splňují obrazová centra. Pokud jsou středy čoček posunuty příčně vzhledem k částečným středům obrazu, objeví se prostorový dojem, který přichází, příčně posunut a zkreslen, čím větší je odchylka od normální polohy, tím více je.
  • Podobně, pokud středy obrazu a objektivu nejsou stejné výšky, dojde také ke zkreslení. Pokud výškové zkreslení zůstává v mírných mezích a především je stejné na obou dílčích obrázcích, je to stěží problém. Na druhou stranu má výškový rozdíl mezi levým a pravým částečným obrazem pouhých několika desetin milimetru účinek takzvané „výškové paralaxy“ a ztěžuje prostorové slučování. Proto při sestavování stereofonních obrazů je třeba věnovat zvláštní pozornost tomu, aby se za všech okolností zabránilo odchylkám výšky v dílčích obrazech.
  • Rozdíly v poloze nebo pohledu (paralaxy), ke kterým dochází pouze rovnoběžně s linkou záznamové základny, musí být při pohledu rovnoběžné se spojením středu objektivu. Jinými slovy: Částečné obrazy mají být uspořádány vůči sobě navzájem tak, aby jejich boční hranice byly vzájemně rovnoběžné a nebyly v jejich rovině navzájem nakloněny. Jinak vzniknou nepříjemné výškové paralaxy, které mají rušivý účinek na stereoskopický účinek.
Stereofonní obraz s krátkou ohniskovou vzdáleností
Nahrávky pro View-Master na komerčně dostupném 35mm filmu
  • Obrazy musí být ostré po celé ploše záznamu obrazu, protože lidské oko vidí všechny objekty současně ze vzdálenosti asi tří metrů a na druhé straně okamžitě zaostřuje (přizpůsobuje se) na menší vzdálenosti. „Umělecké rozmazání“ je proto ve stereofonním obrazu nevhodné a je třeba se mu vyhnout. K dosažení dobrého prostorového efektu by měly být použity objektivy s krátkou ohniskovou vzdáleností a vysokou hloubkou ostrosti . Na druhou stranu se na rozdíl od individuální fotografie není třeba obávat „správné perspektivy“. „Skutečné“ stereokamery mají o něco kratší ohniskovou vzdálenost s velkou hloubkou ostrosti.
  • Prostor (hloubková zóna) zobrazený na stereoskopickém obrázku by měl být dimenzován tak, aby mohl být zachycen ostře najednou. Rozdíl v úhlu pohledu mezi nejbližším a nejvzdálenějším bodem nesmí překročit 60 až 70 obloukových minut - „Lüscherův úhel“. Při fotografování na šířku proto musí být nejbližší bod vzdálený jen tři metry. U makrosnímků je třeba věnovat pozornost také udržování hloubkové zóny. Pozadí mimo povolenou oblast by mělo být zakryto nebo rozmazáno.
  • Při sledování stereofonních obrazů nesmí konvergence vizuálních paprsků překročit maximální míru konvergence os oka přibližně o 2 ° a především nesmí být negativní, protože divergence může zabránit jakémukoli prostorovému dojmu vyskytující se.

Při dodržení výše uvedených základních pravidel vždy dosáhnete přirozeného a čistého prostorového efektu. Proto se není třeba bát padajících linií, kterým se při běžném fotografování bojí , že se tak bojí, jako jsou ty, které se vyskytují při fotografování budov nakloněným fotoaparátem.

Způsoby prezentace a prohlížení

Levý a pravý obraz je částečný obraz pro levé oko, prostřední pro pravé oko. To vám umožní podívat se na stereogram s křížovým nebo paralelním pohledem.
3D brýle se doporučují pro sledování 3D obrázků. Informace o procesu 3D fotografie
3D anaglyfový obrázek ze SEM pro červeno-azurové brýle, motiv: včelí oko
3D brýle se doporučují pro sledování 3D obrázků. Informace o procesu 3D fotografie
Starý divák z roku 1893

Stereo obrazový pár

Jednoduchou metodou je zobrazení dvou stereoskopických dílčích obrázků vedle sebe; Pomocí speciální techniky pohledu ( paralelní pohled - za předpokladu, že jejich šířka v každém případě nepřesáhne přibližně 65 mm - nebo křížový pohled ) je lze potom vnímat jako prostorový obraz bez dalších pomůcek.

Naučit se dívat na stereofonní obrazy bez použití nástrojů nejsou nutné žádné zvláštní předpoklady. Aby to bylo jednodušší, existují speciální hranolové brýle. U metody pozorování KMQ se dílčí obrázky nezobrazují vedle sebe, ale nad sebou.

Při archivaci dvojic stereoskopických obrazů na počítačích je běžné ukládat oba dílčí obrazy do jednoho souboru JPEG a určit typ souboru pomocí „.jps“. Tyto dvojice obrázků jsou určeny k prohlížení „šilhavýma očima“.

Anaglyphova metoda

V případě anaglyfových obrazů jsou dva dílčí obrazy vytištěny jeden na druhém, přičemž oba dílčí obrazy jsou barevně doplňovány . „Anaglyph“ je v podstatě jakýkoli stereofonní obraz, ve kterém jsou dva dílčí obrazy zobrazeny současně na stejném povrchu (polarizační projekce je také, přísně vzato, „anaglyphová projekce“), ale „anaglyphic“ obvykle znamená barevné anaglyphic zobrazení: Zur K oddělení dvou jednotlivých obrázků se ve 3D brýlích používají různé barevné filtry , původně červené před pravým okem a zelené před levým okem. Při sledování filmu červený filtr vymaže červený filmový obraz a zelený obraz zčerná - zelený filtr vymaže zelený barevný obraz a červený zčerná. Jelikož obě oči nyní vidí různé obrazy, vytváří se v mozku opět trojrozměrný obraz.

Na konci 70. let Stephen Gibson výrazně vylepšil technologii barevných anaglyfů pomocí svého patentovaného systému „Deep Vision“, který používá různé barvy filtrů: červenou před pravým okem a modrou před levým. Dánská společnost „Color Code“ nyní nabízí také svůj vlastní systém barevných anaglyfů. Barvy filtrů brýlí „ColorCode“ jsou modré před pravým okem a žluté před levým okem. Další metoda barevných anaglyfů („Trio Scopics“) byla představena v Anglii v roce 2008 pro celovečerní film „Cesta do středu Země“, se zeleným před levým okem a purpurovým před pravým.

Zatímco červeno-zelené a červeno-modré brýle používají pouze dva z dostupných tří barevných kanálů barevného prostoru RGB , azurová se skládá ze směsi zelené a modré, která společně s červeným filtrem přináší do hry všechny tři barvy (v případ Totéž platí pro modro-žluté brýle, protože žlutá se vytváří z červeného a zeleného světla).

Proces závěrky

3D systém závěrky používá při reprodukci 3D obrazů takzvané brýle závěrky (známé také jako brýle LCD závěrky). Tyto speciální brýle mají čočky, které se skládají ze dvou povrchů z tekutých krystalů (jeden pro levé a druhé pro pravé oko), které lze elektronicky přepínat mezi průhledným a neprůhledným. Tímto způsobem lze ztmavit levé nebo pravé oko.

3D polarizační systém

3D polarizační systém je metoda zobrazování stereoskopických 3D obrazů. U této metody jsou obrazy dvojice stereofonních obrazů emitovány v opačně polarizovaném světle. Odpovídající ofsetové polarizační filtry jsou umístěny před projekčními čočkami a ve 3D brýlích diváka.

Mřížka objektivu

Pokud lze 3D obraz složený z několika jednotlivých obrazů prostorově prohlížet na běžném fotopapíru, je třeba vyhledat pomoc speciální laboratoře. Jednotlivé obrazy jsou vystaveny v úzkých pásech na nosiči obrazu a na celkový obraz je nanesen lentikulární film , který umožňuje sledování z různých úhlů. Čím více obrázků je pro tento mřížkový film k dispozici, tím menší je úhel pohledu při pohybu obrazu. U tohoto postupu mimo jiné. speciální 3D kamera vyvinutá společností Nimslo, která dokáže pořídit dokonce čtyři fotografie současně na 35 mm film . Od sedmdesátých let 20. století existuje řada pohlednic (a příležitostně i velkoformátových obrázků), které tuto metodu používají.

Prohlížeč snímků

Prohlížeč snímků pro záznamy ve formátu 3D na výšku

Pro prohlížení dvou snímků, které společně vytvářejí 3D fotografii, stačí pro jednu osobu dva jednoduché snímky „peep“, na kterých lze prohlížet levý a pravý obraz bez dalšího technického úsilí.

Náhodné vesmírné obrázky

Během svého výzkumu v roce 1959 Bela Julesz zjistil , že vnímání prostorové hloubky probíhá pouze v mozku. Za tímto účelem experimentoval se zvláštním druhem párů stereofonních obrazů, které obsahovaly pouze náhodně rozložené body ( anglicky random dot ). Prostorový efekt je vytvořen pouze boční nerovností . Kruh je vidět na následujícím obrázku.

Principem prostorových obrazů v náhodných bodech je generování obrazů v náhodných bodech. Prostorové rozdíly jsou generovány jako rozdíl ve druhém obrázku. Rozdíl ve výšce vyplývá z rozdílu mezi bodem na prvním obrázku a jeho změnou polohy na druhém obrázku. To funguje tak dobře, protože mozek se snaží, aby se oba obrazy shodovaly. Stále není zcela jasné, jak mozek rozpoznává dva body na levé a pravé sítnici jako „patřící k sobě“, takzvaný „ problém s korespondencí “.

MH stereogram randomdot.png

SIRDS

Další vývoj následoval Single Image Random Dot Stereogram (SIRDS), což je jediný velký snímek. Tento typ stereogramu vyvinuli Christoper Tyler a Maureen Clarke kolem roku 1979.

SIRDS s nápisem „3D“

Postup pro vytvoření SIRDS je podobný postupu pro vytvoření dvojice obrazů náhodných bodů. Rozdíl je v tom, že není generován celý náhodný bodový obraz, ale nejprve pás. Z tohoto proužku se vypočítá rozdílový proužek, který je připevněn přímo k původnímu proužku; kromě rozdílového proužku se počítá další rozdílový proužek atd., dokud není celý obrázek kompletní. Je výhodné umístit původní proužek doprostřed a odlišné proužky nalevo a napravo od něj. To lze pochopit zejména u níže uvedeného SIS.

Pro získání správného prostorového dojmu musí být pohled diváka nasměrován na obraz do nekonečna. Šilhání působí obráceným 3D dojmem: obrazové prvky, které jsou ve skutečnosti v popředí, se zobrazují na pozadí a naopak. Po určité době zvykání se začnou viditelné vložené kontury.

Počítačová hra Magic Carpet na požádání použila metodu SIRDS k prostorovému zobrazení hry v reálném čase. Vzhledem k interaktivitě hry je toto znázornění zvláštním případem animovaného stereogramu.

SIS

V polovině 80. let začaly být náhodné vzory nahrazovány skutečnými obrazy. Single image stereogram (SIS), pak zažilo velký rozmach v roce 1990 poté, co Tom Baccei knižní série The Magic Eye ( English magické oko vyvedl).

  • Si se srdcem

  • Animovaný stereogram

Stereoskopické měření pohybu

6D-Vision Situation.png
Typická dopravní situace: Osoba jede na silnici za vozidlem.
Výsledek 6D-Vision.png
Výsledek stereoskopického postupu. Šipky označují očekávanou pozici za 0,5 sekundy.


Klasická stereoskopie zaznamenává prostorové souřadnice (3D pozice) odpovídajících bodů v obrazovém páru. Mnoho aplikací vyžaduje k vytvoření jednotlivých objektů kombinaci 3D mračen bodů. Tento úkol často nelze vyřešit pouze na základě 3D informací. Například dítě, které vejde do ulice na obrázku vlevo nahoře, může být od svého vozu před sebou odděleno pouze svým pohybem. Za tímto účelem sleduje 6D-Vision body se známou vzdáleností přes dva nebo více po sobě jdoucích párů obrazů a slučuje tato data. Výsledkem je vylepšená 3D pozice a zároveň je možné měřit směr a rychlost pohybu pro každý uvažovaný pixel. Tyto informace (3D poloha + 3D pohyb) umožňují predikovat polohu příslušných objektů a identifikovat potenciální rizika kolize. Výsledek se zobrazí v pravém horním obrázku. Šipky ukazují očekávanou pozici za 0,5 sekundy.

Metoda se také používá při rozpoznávání gest, tj. Pohybu končetin, aniž by bylo nutné modelovat tvar osoby, pouze pomocí pasivní stereokamery.

Další postupy

Pulfrichova metoda

Takzvané „Pulfrichovy brýle“ se světlými / tmavými filtry (např. „Nuoptix“), použijte při sledování snímků ze strany „Pulfrichův efekt“ pro 3D dojem. B. podle televizní show RTL Tutti Frutti na počátku 90. let velmi populární. Metoda Pullfrich není skutečným stereoskopickým zobrazením, protože obraz je zaznamenán pouze jednou kamerou. Dva pohledy pro levé a pravé oko vycházejí skrz zatemněnou brýlovou čočku, která je založena na Pulfrichově principu. Zatemněný pohled se předává do mozku s časovým zpožděním, takže dva pohledy z různých perspektiv (ale posunuté v čase) tvoří dojem místnosti. Tento proces lze použít pouze ve velmi omezené míře, protože je nutné splnit důležité požadavky, aby tento proces vůbec fungoval jako 3D proces. Fotoaparát nebo objekty musí vždy (zásadně a nepřetržitě) provádět neustálý, pomalý, výlučně vodorovný pohyb. Pokud je porušena pouze jedna z těchto podmínek, nedojde k žádnému dalšímu 3D efektu.

Metoda ChromaDepth

Brýle ChromaDepth s hranolovou fólií

Proces ChromaDepth společnosti American Paper Optics je založen na skutečnosti, že barvy se lámou do různých stupňů hranolem . Brýle ChromaDepth obsahují speciální pozorovací fólie, které se skládají z mikroskopických hranolů. Výsledkem je, že světelné paprsky jsou vychýleny do různých stupňů v závislosti na barvě. Světelné paprsky zasáhly oko na různých místech. Protože však mozek předpokládá přímé paprsky světla, vzniká dojem, že různé barvy pocházejí z různých úhlů pohledu. Mozek tak z tohoto rozdílu vytváří prostorový dojem (3D efekt). Hlavní výhodou této technologie je, že si můžete bez problémů prohlížet obrázky ChromaDepth bez brýlí (tj. Dvourozměrné) - neexistují žádné otravné dvojité obrázky. Kromě toho lze obrázky ChromaDepth podle potřeby otáčet bez ztráty 3D efektu. Barvy však lze vybrat pouze v omezené míře, protože obsahují informace o hloubce obrazu. Pokud změníte barvu objektu, změní se také jeho vnímaná vzdálenost. To znamená, že červený objekt vždy přichází před z. B. zelené nebo modré předměty.

Prism brýle brýle

Stereofonní zobrazovací zařízení KMQ s otevřenými držáky KMQ

Řada metod také využívá efekt, že hranoly odkloňují cestu paprsku. Například, B. stereofonní zobrazovací zařízení SSG1b, známé také pod názvem KMQ od 80. let, tento efekt. Především pro knihy a plakáty, kde je důležitá přesnost a jednoduchost barev. Lze jej však použít dříve na obrazovce nebo pro projekci s několika diváky. Uživatel však musí udržovat odpovídající vzdálenost od obrázku a udržovat hlavu trvale vodorovně. Jinak se zorné čáry obou očí nebudou shodovat se dvěma dílčími obrazy, které jsou uspořádány pod sebou. Odtud pochází anglický název procesu: Over-Under . Tato omezení má v budoucnu zrušit otevřený hardware nebo projekt open source s názvem openKMQ pro práci na počítačích.

oblasti použití

Struktura ATP syntázy ve stereoskopickém zobrazení

Kromě zábavy se stereoskopie používá také k ilustraci stereometrie a trigonometrie v učebnicích matematiky a ke studiu zákonů binokulárního vidění.

Dove demonstroval vytvoření lesku pomocí stereoskopu. Pokud je povrch kresby namalován modře a odpovídající jeden je namalován žlutě, můžete jej vidět s kovovým leskem, když se na něj díváte ve stereoskopu přes fialové sklo. Bílá a černá činí obraz ještě živějším. Dove také použil stereoskop k rozlišení skutečných cenných papírů od falešných. Pokud se podíváte na papíry, které mají být porovnány s nástrojem, jsou okamžitě patrné nejmenší rozdíly. Jednotlivé znaky, které přesně neodpovídají originálu, se neshodují a vypadají, že jsou v různých rovinách.

Horizontální odchylku odpovídajících obrazových bodů na spárovaných stereoskopických dílčích obrazech lze také technicky vyhodnotit za účelem stanovení hloubky. Zde fyziologické nadměrné požadavky nehrají roli a člověk využívá efekt v astronomii , přičemž není nutná spárovaná montáž obrázků. Pokud naopak chcete pohodlné a přirozené sledování, možná i bez větších technických pomůcek, pak je párové sestavení stereoskopických dílčích obrazů k vytvoření 3D fotografií praktické a běžné.

V technologii vozidel a robotů se k měření vzdáleností a vzdáleností používají stereofonní video senzory.

Stereoskopické vyhodnocení leteckých snímků lze použít k mapování terénních útvarů a vytváření 3D modelů měst. To bylo také používáno v aerotriangulaci a fotogrammetrii až do 90. let .

Ve specializovaných publikacích strukturní biologie , proteinové krystalografie a NMR spektroskopie se stereoskopické obrazy používají k reprezentaci trojrozměrných molekulárních struktur. Tyto stereofonní obrazové páry lze prohlížet v paralelním zobrazení bez použití nástrojů. Pro tento typ obrazu existují také lupy. Je snadné zobrazit molekulární struktury stereoskopicky: zobrazí se molekula, otočí se o 6 ° ve svislé ose a znovu se zobrazí. Tyto dva obrázky se zobrazují vedle sebe.

V dnešní době počítačové hry většinou fungují s trojrozměrnými modely, které lze s vhodnou softwarovou podporou zobrazit nejen na běžném monitoru, ale také na speciálních stereofonních 3D monitorech s hloubkovým efektem. S pomocí 3D clonových brýlí (synchronizovaných pomocí kabelu nebo infračervených impulsů) jsou dvě pozice kamery vypočítané ve stereofonním softwaru střídavě správně bočně k dispozici pro oči diváka, takže ve vizuálním centru je vytvořen prostorový dojem scény mozku. Stereo 3D animované filmy pro digitální 3D kina se vyrábějí podle stejného vzoru, pouze s mnohem vyšším rozlišením.

V případě skutečných scén 3D filmu nebo 3D televizních záznamů jsou dnes v blízkosti očí namontovány dvě videokamery s vysokým rozlišením vedle sebe (často je to možné pouze pomocí „zrcadlového zařízení“) a „stereografa“ (odborníka na stereoskopii) na Monitorování 3D obrazu.

Individuální důkazy

  1. ↑ http://www.perseus.tufts.edu/cgi-bin/ptext?doc=Perseus%3Atext%3A1999.04.0057%3Aentry%3D%2396561
  2. ↑ http://www.perseus.tufts.edu/cgi-bin/ptext?doc=Perseus%3Atext%3A1999.04.0057%3Aentry%3D%2395112
  3. ↑ Dvojité zmatení: Fuji Real 3D W1. on: heise.de , 22. července 2009. (Příklad: heiseFoto představuje novou 3D kameru)
  4. ↑ Hermann Lüscher: Volba nejlevnějšího základu pro stereofonní záběry z dálky a zblízka. In: Stereoskopista. Č. 7, 1930.
  5. ↑ Werner Pietsch: Cvičení stereofonních detailů. Knapp, Halle (Saale) 1957, DNB 453777589 .
  6. ^ Werner Pietsch: stereofonní fotografie. Fotokinoverlag, Halle (Saale) 1959, DNB 453777597 .
  7. ↑ 3D kamera z Nimsla ( Memento ze 7. března 2006 v internetovém archivu ) (odkaz v angličtině)
  8. ↑ springerlink.com: „6D-Vision: Fusion of Stereo and Motion for Robust Environment Perception“, Uwe Franke, Clemens Rabe, Hernán Badino, Stefan Gehrig, Daimler Chrysler AG, DAGM Symposium 2005
  9. ↑ 6D-Vision.com
  10. ↑ A. Suppes et al.: Stereofonní video senzory využívající stochastickou analýzu spolehlivosti (PDF)
  11. ↑ Příklady v: Duncan E. McRee: Praktická proteinová krystalografie. Academic Press, San Diego 1993, ISBN 0-12-486050-8 .

literatura

teorie

  • David Brewster: Stereoskop: jeho historie, teorie a konstrukce. Londýn 1856.
  • Stereoskop v „Die Gartenlaube“ z roku 1855
  • Christian Georg Theodor Ruete: Stereoskop: Populární zastoupení. 2. vydání. Teubner, Lipsko 1867.
  • Fritz G. Waack : Stereofonní fotografie. 4. rozšířené vydání. Self-publishing, Berlin 1985, also in English translation due to strong dopyt from the USA.
  • Jean Pütz: Kniha Hobbythek 3. vgs Verlagsgesellschaft , Kolín nad Rýnem 1979, ISBN 3-8025-6102-3 .
  • Fritz Waack, Gerhard Kemner: Úvod do technologie a manipulace s 3D fotografií. Muzeum dopravy a technologie, Berlín 1989.
  • Alexander Klein, Franz Weiland, Rainer Bode: 3D - ale jak! Od magických obrázků až po 3D fotografie. Bode Verlag, Haltern 1994, ISBN 3-925094-64-4 .
  • Thomas Abé: Základní kurz 3D obrazů. VfV-Verlag, Gilching 1997, ISBN 3-88955-099-1 .
  • Holger Tauer: Stereo 3D. Schiele & Schön, Berlin 2010, ISBN 978-3-7949-0791-5 .
  • Leo H. Bräutigam: Stereofotografie s 35mm fotoaparátem: Praktický úvod do analogové a digitální 3D fotografie. Wittig Fachbuchverlag, Hückelhoven 2004, 2. dodatek „Digital Stereo 3D Photography“ 2014, včetně prohlížeče a datového snímku, ISBN 978-3-930359-31-8 .
  • Leo H. Bräutigam: eBook, 3D photography - 3D video , Civitas Imperii Verlag Esslingen, 2014, ISBN 978-3-939300-28-1

Ilustrované knihy

  • Achim Bahr: stereoskopie. Místnosti, obrázky, prostorové obrázky. Thales Verlag, 1991, ISBN 3-88908-549-0 .
  • Tom Baccei, Cheri Smith: The Magic Eye. Vydání Ars, ISBN 3-7607-2264-4 .
  • Marc Grossman: The Magic Eye, Volume I od NE Thing Enterprises. Andrews & Mcmeel, ISBN 0-8362-7006-1 .
  • Arthur G. Haisch: Hotel Morbid / Morbid Rooms, obrazy stereofonních pokojů. 3-D-World Verlag, Basel 1983, ISBN 3-905450-02-X .
  • Matthias Henrici, Christian Neubauer: Fantastické okamžiky I. Lingen Verlag
  • Hartmut Wettmann: Porýní na historických stereofonních fotografiích. Dr. Gebhardt + Hilden, 1999, ISBN 3-932515-15-3 .
  • Ulli Siebenborn: Interactive Pictures, svazek I. Taschen Verlag, 1994, ISBN 3-8228-9211-4 .
  • Roland Bartl, Klaus Bartl, Andreas Ernstberger, Peter Schwartzkopff: Pep Art. 3-D obrázky nového druhu. Südwest Verlag, Mnichov 1994, ISBN 3-517-01632-2 .
  • Katja Lembke , Arnulf Siebeneicker (eds.); Hannes Wirth: Hildesheim ve 3D. Muzeum Roemer and Pelizaeus, Hildesheim 2009, ISBN 978-3-938385-29-6 .
  • Yuki Inoue, Masahira Oga (ed.): Stereogram. ISBN 3-7607-1106-5 .
  • Andrew A. Kinsman: Random Dot Stereograms. ISBN 0-9630142-1-8 .

Nezařazeno

  • Steinhauser: O geometrické konstrukci stereoskopických obrazů. Štýrský Hradec 1870.
  • Rolf Sander, Martin Simeth: Malý hobit a autostereogram In: Spectrum of science . Č. 1, 1995, s. 10-15.
  • Imre Pál: Térláttalós ábrázoló mértan. Budapešť 1959.
    • Německy: Deskriptivní geometrie v prostorových obrazech. z maďarštiny N. Miklós Marosszéki. Německé nakladatelství věd, Berlín 1961, DNB 575340851 .

webové odkazy

Commons : Stereoscopy  - sbírka obrázků, videí a zvukových souborů

Viz také