Архивы: по дате | по разделам | по авторам

Солярис своими руками

Архив

автор : Алексей Климов 13.01.2003

Стереограмму лучше один раз увидеть, потому что для описания стереоэффектов на плоской картинке в бытовом языке нет подходящих слов. Для ввода непосвященных в курс дела возможны только аналогии из мира звука: стереограмма — это визуальный эффект, шокирующий, как шокировала бы стереомузыка, услышанная из единственного динамика кухонного радио.

Как увидеть стереограмму?

Стереограмму можно увидеть только двумя глазами. Очки не препятствуют стереовидению. Но около 5% людей с нормальным зрением не способны видеть стереограммы из-за особенностей взаимодействия их полушарий мозга — например, профессиональные спортсмены-стрелки с ярко выраженной доминантой «прицельного» глаза. Расстояние от глаз до стереограммы первоначально должно быть равно ширине рисунка. Желательно держать рисунок перпендикулярно направлению взгляда. Условная линия, соединяющая зрачки ваших глаз, должна быть параллельна верхнему краю стереограммы. Поворот рисунка более чем на 10 градусов исключает возможность восприятия.

Расположившись подходящим образом относительно источника света, обеспечьте равномерное освещение и отсутствие световых бликов на рисунке.
Посмотрите «сквозь» рисунок так, как вы смотрите через ситцевую занавеску на окне, пытаясь разглядеть что-либо на улице.
Медленно изменяйте расстояние до рисунка (дальше/ближе) до проявления эффекта.
Закрепите навык. Для этого несколько раз переведите взгляд на другие предметы, а затем вновь вернитесь к рисунку и восстановите стереоэффект.

Представьте: все остальные слышат голос диктора, а вы в определенной точке пространства, при некоем положении головы, вдруг улавливаете фоновую оркестровую композицию той же громкости, но удивительной чистоты и глубины, физически недоступной источнику звука. Вот, прямо рядом с вами, слышны скрипки и флейта, справа, где холодильник, звучат гобой и кларнет, а сзади — «сурраунд» литавр… Стоит сказать об этом гостям — и вам больше не нальют до конца праздников. Да и не бывает такого — это выдумка только для сравнения. Но, надеюсь, вы прочувствовали, как могли отнестись окружающие к рассказам первооткрывателей стереограмм, выслушав описание «мимолетного видения».

Нерукотворные стереограммы — крайне редкое природное явление. Как следствие, нелепость показаний «стереоочевидцев» долгие века определяла их участь не лучшим образом и исключала какие-либо научные подходы или попытки воспроизвести объемное видение «в лабораторных условиях» иначе как с помощью стереоочков. Но после общественного признания возможности стереовидения плоскости в 1990 (!) году некоторые «галлюцинации» могли бы найти свое объяснение. Их масштабы различны: от «размером с белку» в таежных байках до сказочной Головы «с пятиэтажку» в показаниях летчиков и сказке А. С. Пушкина. Благодаря популярному в нашей стране произведению Станислава Лема «Солярис» эти, вполне вероятные, феномены относят к жанру фантастики или бреду на ее почве: «Я снова поднял машину и летел над самым туманом почти касаясь его шасси… Уже издалека я заметил плавающий предмет… Этот человек, да, это был человек, не имел на себе скафандра… Только немного погодя я понял: он был необыкновенно большим. Гигантским, это еще слабо сказано».

Рисунок 1

Рисунок 2

С помощью некоторых несложных программ вы тоже сможете почувствовать себя героем Соляриса — и поставить в эту ситуацию кого угодно.

Механизм восприятия стереограмм

Как мы воспринимаем объемную информацию? Если между наблюдателем и объектом расположить воображаемую плоскость, удаление точек А и В (Za и Zb) пропорционально расстоянию между проекциями на эту плоскость осей зрения разных глаз (dA и dB). Другими словами, мы получаем объемную информацию из угла сведения глаз. В основе стереографии лежит идея заставить угол сведения глаз при просмотре картинки меняться так, будто за картинкой находится объект, на ней не изображенный.

При наблюдении картинки, заполненной вертикальными полосами с повторяющимся содержанием, можно заставить каждый глаз сфокусироваться на точках, содержащих одинаковый рисунок, но принадлежащих двум соседним полосам. При движении взгляда эффект сохранится, взгляд будет сфокусирован на воображаемой плоскости под или над рисунком. Это простейшая стереограмма.

В реальных стереограммах в период повторения вертикальных полос вносится поправка. Обозначим расчетный период повторения как D. Горизонтальная координата X[n] любой точки n может быть вычислена как
X[n]=X[n–1]+D–Zfactor, или X[n]=X[n+1]–D+Zfactor, где X[n–1] и X[n+1]
есть точки предыдущего и следующего циклов повторения, а Zfactor=f(Z) — поправка, несущая информацию о наличии за плоскостью 3D-объекта. Из-за этой поправки взгляд наблюдателя окажется сфокусированным на поверхности этого объекта.
Как можно классифицировать такое восприятие? Известно, что когда мы видим, мы получаем всю информацию из различий яркости и цвета. Но в случае стереограммы информация о трехмерном объекте не заложена в цвето-яркостных параметрах. Это можно проиллюстрировать на примере того, что две стереограммы, построенные с использованием одной и той же текстуры, но разных трехмерных объектов, выглядят при обычном методе наблюдения практически одинаково. Отсюда можно сделать вывод, что трехмерные объекты, заключенные в стереограммах, мы воспринимаем, но не видим. А восприятие зрительных образов, не связанное с видением, может быть классифицировано как визуализация.
Визуализация образов является отдельной и очень интересной областью.

Она считается трудновыполнимой операцией, обладает низкой повторяемостью и слабо изучена. Увидеть трехмерные объекты в стереограммах способны по меньшей мере 70% людей, так что компьютерная стереография может служить инструментом для изучения эффекта визуализации и восприятия в целом. Многие сообщают об интересных психических ощущениях, возникающих при наблюдении стереограмм, — впрочем, у каждого есть возможность самостоятельно поэкспериментировать со своим восприятием скрытых 3D-объектов.

Юрий Крашников
[urry@necromancers.ru]

Из множества утилит и плагинов для Photoshop, появившихся в середине прошлого десятилетия благодаря вспыхнувшему интересу к стереовидению, сегодня поддерживается менее дюжины сколько-нибудь работоспособных программ. Опытным путем установлено, что запрашиваемая за подобный софт цена никак не коррелирует с качеством получаемых картинок. Поэтому не удивляйтесь, что результатом естественного отбора на моем компьютере стала бесплатная немецкая Surface_3D (рис. 1) от Traxxdale_Software (адрес — www.traxxdale.de, требует регистрации в качестве подтверждения мирных намерений пользователя) и 24-долларовая 3DMiracle (рис. 2) с российского сайта www.ixtlan.ru, о секретах устройства которой рассказывает физик и программист Юрий Крашников (см. врезку «Механизм восприятия стереограмм»).

В качестве исходных данных обе программы требуют карту глубин и образец текстуры (рис. 2). Дистрибутив 3DMiracle содержит несколько примеров того и другого в одноименных папках Program Files\USL\3DMiracle\Masks и Program Files\USL\3DMiracle\Textures, а для создания карт глубин на основе реальных 3D-объектов предлагается скачать с www.ixtlan.ru дополнительную утилиту 3DMonster.
Разработчики немецкой Surface_3D не без основания полагают, что у пользователей может не быть 3D Studio Max, поэтому простейший 3D-редактор является неотъемлемой частью программы (рис. 3).
Из сказанного вовсе не следует, что 3D-редакторы абсолютно необходимы для создания карты глубин стереограммы. При наличии объемного мышления многие объекты легко нарисовать в «Фотошопе», в режиме «256 градаций серого», и сохранить файл в формате BMP или JPG.

По приемам дальнейшей работы программы очень похожи. При отсутствие готовой текстуры можно автоматически сгенерировать ее заменитель — в виде мелкозернистой псевдослучайной заливки цветным шумом (рис. 4). Остается только задать размеры и разрешение отпечатка, а также дистанцию обзора и поэкспериментировать с параметрами эффектов псевдообъемности.

Предсказать результат восприятия полученной стереограммы очень трудно. Основные рекомендации из иллюстрированной англоязычной инструкции ¹ сводятся к следующему: шаг стереоэффекта (Repetition Period) желательно выбирать сопоставимым с горизонтальным размером текстурной ячейки. При заданном размере готового отпечатка решается обратная задача: поиск текстуры подходящих размеров по автоматически предлагаемому программой стереопериоду, который в 3DMiracle можно менять по собственному желанию. В некоторых пределах «отклонение от теории» может даже улучшить результат.
Специалисты отмечают оздоровительный эффект, который пользователям ПК, проводящим много времени перед монитором ², дает рассматривание стереограмм. Зрительный аппарат человека «настроен» природой преимущественно на работу в диапазоне, определяющем ареал безопасности: на равнинной местности это 10…500 метров, в лесной — 1…100. Однако офисная деятельность требует непрерывной фокусировки на более близких объектах, а широкое распространение жалюзи препятствует релаксации глазных мышц путем рассматривания удаленных планов (когда оптические оси глаз практически параллельны). Стереограмма «раздвигает» стены офиса как минимум на собственную глубину. Повесив подобную картинку на стене за монитором, вы не только дадите отдых глазам, но и улучшите кровоснабжение участков мозга, отвечающих за согласованную работу полушарий.

Рисунок 3.

Рисунок 4.

Рисунок 5.

Построив дюжину стереограмм, запустите, например, «мастер создания календарей» в Word (меню Файл/Создать/Другие документы/Мастер календарей) — и вопрос новогодних подарков будет решен за полчаса. А напоследок (рис. 5) — небольшой подарок всем, кто делает, и всем, кто читает «Компьютерру».

1 (обратно к тексту) - www.traxxdale.de/english/surface_3d_e/download_e/Manual_e.zip.
2 (обратно к тексту) - www.vision3d.com/VTdocs.html.