Литература Приложения - shikardos.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
страница 1
Похожие работы
Название работы Кол-во страниц Размер
Литература 20 приложения 21 1 304.86kb.
Приложения приложения приложение 1 Факторы в оценке эмоциональной... 1 299.79kb.
Закрепление знаний по теме «Банковская система. Кредиты. Депозиты» 1 77.47kb.
Занятие 6: Приложения с несколькими формами 1 54.95kb.
Зарубежная литература и литература страны изучаемого языка учебно-методический... 2 555.09kb.
Зарубежная литература и литература страны изучаемого языка учебно-методический... 2 436.88kb.
Литература для педагога Литература, рекомендуемая обучающимся и родителям 2 610.16kb.
Литература 20 века. Вопросы к семинарам и диспутам 1 62.57kb.
16. приложения 15 1657.5kb.
Жанр полонеза в педагогическом репертуаре детских музыкаьных школ 2 535.01kb.
Мартюкова Ирина Леонидовна учитель русского языка и литературы 1... 1 183.02kb.
А. М. Вербенец, О. В. Солнцева, О. Н. Сомкова «Планирование и организация... 1 185.23kb.
- 4 1234.94kb.
Литература Приложения - страница №1/1

Государственное учреждение образования

«Гимназия № 18 г. Минска»

3D-фотография. Получение стереоскопических изображений

Секция: физика

Лихтарович Андрей Дмитриевич

Гимназия №18, 11 ”А” класс

ул. Маяковского, 100-41

Таразевич Анна Игоревна

Гимназия №18, 11 “А” класс

пр. Независимости, 80-77

Научный руководитель:

Леонец Анна Евгеньевна

Гимназия №18

учитель физики

Минск, 2013

Содержание

Введение


Глава Ι. Секреты стереофотографии

Глава ΙΙ. Физические основы стереоскопического зрения

Глава III. Методы построения стереоизображений и способы стереофотографирования

Глава ΙV. Способы просмотра и классификация

стереофотографий

Глава V. Экспериментальные исследования

Эксперимент 1. Изучение влияния фильмов 3D-формата на здоровье человека (подростка)

Эксперимент 2. Изучение построения стереоизображений с помощью линзового растра

Эксперимент 3. Получение стереопар

Эксперимент 4. Получение анаглифных изображений

Эксперимент 5. Изготовление жидкостных призматических очков

Заключение

Литература

Приложения



Введение

Просмотр изображений в 3D на фундаментальном желании людей – на стремлении к улучшениям. Что касается 3D-видения, то оно помогает наслаждаться красотой реальности, да и просто мечтать.

В наш век бурного развития информационных и мультимедийных технологий у каждого грамотного человека уже имеется вполне сформировавшееся представление о таких понятиях, как трехмерное изображение, 3D-графика, трехмерное моделирование.

Всему этому, в первую очередь, способствует невероятный прорыв современной киноиндустрии в создании реалистичных 3D спецэффектов, которые мы все можем наблюдать в полюбившихся нам фильмах на экранах телевизора, в кинотеатрах и на просторах Интернета. Замечу, что сфера кино далеко не единственная область применения реалистичной трехмерной графики.

Такие направления жизнедеятельности, как архитектура и дизайн, напрямую ассоциируются с миром 3D. А если вспомнить о компьютерных играх последнего поколения? Виртуальные 3D миры настолько поражают своей реалистичностью и правдоподобием, что завоевывают сердца людей всех возрастов и социальных категорий.

Тема проекта актуальна, т.к. 20 век стал эрой цифровых технологий и интернета, скорость развития которых постоянно увеличивается. 3D-технологии с каждым годом все больше утверждаются на своих некогда зыбких позициях, становясь все более доступным приложением для бизнеса или просто развлечения.

Цель работы:

Изучение различных способов получения стереоизображений, исследования принципа создания стереопар и получения объемного изображения.



Задачи:

  1. Изучить методы получения стереофотографий, классифицировать стереофотографии по методам их получения.

  2. Самостоятельно изготовить стереопары и определить, существует ли зависимость значения стереобазиса от расстояния до фотографируемого объекта.

  3. Найти компьютерные программы для создания анаглифных изображений, проанализировать их и выбрать самые удобные в работе, получить анаглифные изображения различных предметов.

  4. Изготовить жидкостные призматические стереочки.

  5. Выяснить, какое влияние на организм человека оказывает просмотр фильмов в 3D-формате.

В работе использовались следующие методы и этапы:

1. Работа с источниками информации (Интернет-ресурсы, литература).

2. Рассмотрение влияния на организм человека 3D-изображения и просмотра фильма в 3D.

3. Эксперимент (монтаж штатива со шкалой для фотокамеры, получение фотопар при различных значениях стереобазиса, выявление зависимости расстояния между положением объектива фотокамеры от расстояния до фотографируемого объекта при изготовлении стереопар).

4. Сравнительный анализ полученных данных (классификация стереофотографии по методам их получения, выбор лучшей фотографии при стереобазисе 2 см, 4 см, 6 см, 8 см, 10 см; составление таблицы, иллюстрирующей зависимость величины стереобазиса от расстояния до фотографируемого объекта).

5. Анализ компьютерных программ для получения анаглифных изображений.

6. Подведение итогов работы.

Глава Ι. Секреты стереофотографии.

21 июня 1833 года Чарльз Уитстон на собрании Королевского общества в Лондоне читал лекцию об исследованиях в области стереоскопии. Он демонстрировал свои работы, используя зеркальное приспособление, которое направляло в левый и правый глаз различные изображения. Это произошло еще до появления фотографии, изобретенной в 1839 году Дагерром. Поэтому неудивительно, что стереофотография появилась одновременно с фотографией.

В 1853 году В. Ролман описал способ разделения стереокартинок с помощью цветных фильтров: красных и синих. Он показал рисунок, состоящий из красных и синих полос на черном фоне. Красные полосы исчезают, если смотреть на них сквозь синий светофильтр, а синие - если смотреть сквозь красный. В 1858 году Шарль Д'Альмейда представил парижской Академии наук свой способ разделения стереоизображений при помощи цветных очков. Он начал показ анаглифных стереослайдов широкой аудитории. Один из слайдов проецировался сквозь красный светофильтр, другой - сквозь синий. Посетителям выдавались стереоочки, сделанные из светофильтров тех же цветов. Способ разделения стереоизображений с помощью светофильтров был окончательно доработан Луи Дюко дю Ороном в 1891 году. Дюко дю Орон дал этому способу имя – анаглиф (от греч. anagliphos - рельефный).

Глава II. Физические основы стереоскопического зрения

В «Книге о живописи» Леонардо да Винчи есть такие строки: «Натуру, рассматриваемую двумя глазами, невозможно передать на картине так, чтобы там она была видна с равной выпуклостью, хотя бы линии, свет, тени и цвет переданы были совершенно в точности». (Вполне возможно, что художники и философы задумывались об этом и раньше, но слова Леонардо — первое письменное свидетельство.) Офтальмологи объясняют это тем, что плоская картина попадает одинаково на одни и те же точки сетчатки в правом и левом глазу. Иное дело, когда предмет объемен и находится недалеко: изображения на сетчатках окажутся несимметричны по отношению к оптической оси каждого глаза.

Глаз человека способен воспринимать свет - одну из форм электромагнитной энергии, характеризующийся длиной волны. Волны диапазона примерно от 300 до 800 нанометров воспринимаются человеком как яркостные и цветовые ощущения. Предметы окружающего мира обладают способностью отражать (а в некоторых случаях и излучать) свет, благодаря этому они видимы для человека.

Еще один фактор, который позволяет нам судить о расположении объектов в пространстве - это их относительное перемещение при изменении точки наблюдения (ближние объекты перемещаются на фоне дальних). Это обстоятельство помогает оценить удаленность объектов при просмотре кино или наблюдении пейзажа из окна поезда. Человек, опираясь на свой жизненный опыт, интерпретирует перечисленные явления, как свидетельства трехмерности пространства при наблюдении реальных объектов и при просмотре рисунков, фотографий или кино. Причем, эффект не зависит от того, одним глазом мы смотрим или двумя.

При наблюдении объектов реального мира играет роль еще один механизм человеческого зрения, называемый аккомодацией. Мозг человека оценивает величину усилий, прилагаемых для фокусировки глаза, и это позволяет получить дополнительные сведения о расположении объектов в пространстве.

Большую роль в глазомере играет зрение двумя глазами, т.е. так называемое бинокулярное зрение, когда совместно двигаются оба глаза, отчего их зрительные оси то сближаются, то расходятся, то перемещаются параллельно. Кроме того, гладя на какой-нибудь предмет двумя глазами, мы видим его правым глазом немного более справа, а левым – немного более слева. От этого получается впечатление глубины, объемности предмета. Такое зрение носит название стереоскопического [1, с. 177].

Перспективное (кажущееся) смещение рассматриваемого объекта, вызванное изменением точки наблюдения, называется параллаксом и является главным фактором в восприятии трехмерности мира (приложение I, рис.2).

При оценке расстояний важную роль играет механизм стереоскопического зрения, называемый конвергенцией или дивергенцией (в зависимости от направленности действия).

Конвергенцией называется сведение зрительных осей при взгляде на близко расположенные объекты. Дивергенция (разведение зрительных осей) происходит при взгляде вдаль[2]. При этом объекты, находящиеся на пересечении оптических осей выглядят четкими, а объекты, расположенные дальше или ближе, двоятся. Это двоение легко увидеть, если внимательно посмотреть на объект, расположенный на расстоянии вытянутой руки от глаз (например, на свой палец), и обратить внимание на то, как при этом выглядят более удаленные предметы. Обычно мы не замечаем двоение, но оно обрабатывается мозгом и помогает судить об удаленности предметов. Кроме того, мозг учитывает и угол схождения зрительных осей (приложение I, рис.1).

Именно этот механизм человеческого зрения задействуется в большинстве способов воспроизведения стереоскопических (объемных) изображений.



Глава III. Методы построения стереоизображений и способы стереофотографирования

На данный момент существует много способов создать иллюзию, что перед вами стереоизображение. Это:

- растровый способ

- "мозаичные картинки"

- "стереопара" (с просмотром при помощи зеркал, стереоскопов и др.)

- поляризационный (с просмотром при помощи поляризационных очков)

- анаглифный метод (с просмотром при помощи светофильтров)



  • Растровый способ, когда "суммарное" изображение состоит из чередующихся полосок правой и левой частей стереопары, рассматриваемых сквозь слой призм (оптический растр), либо цилиндрических линз, обеспечивающих раздельное видение правым и левым глазами соответствующих полос.

  • "Мозаичные картинки" являются разновидностью растрового способа. На первый взгляд, это бессмысленно-пестрый набор точек или мозаика из почти одинаковых квадратиков с каким-нибудь рисунком (цветочками, капельками и т. п.). Но при взгляде под определенным углом, можно увидеть как бы отштампованное на пестром фоне объемное изображение.

  • Метод под названием "стереопара" буквально создаёт два изображения, которые представляют собой две фотографии снятые в одно и тоже время, или восстановленные картины с помощью аналитических вычислений. Их вставляют в стереоскоп - специальную коробку (как для просмотра слайдов на просвет, только сдвоенную и с перегородкой для глаз) или через стереоочки (с двумя ЖК-мониторами). Также возможны просмотры стереопар через системы зеркал, призм, поляризаторов. Этот метод хорош тем, что полностью передаёт цветность и объём, но громоздок: нужно два снимка и нешуточное приспособление для просмотра.

  • Анаглифный метод, основан на свойствах светофильтров, пропускать одни и задерживать другие лучи.

В основе всех методов лежит принцип раздельного просмотра - левому глазу человека демонстрируется левое изображение стереопары, а правому - правое. Различия же методов заключаются в том, каким образом достигается сепарация (разделение) изображений стереопары. Таким образом, для изготовления стереофотографии требуется наличие стереопары. Обычно стереопару получают путем фотосъемки одного и того же объекта с двух точек, по своему положению имитирующих положение глаз человека. Расстояние между точками съемки левого и правого кадра называется базисом стереосъемки или просто стереобазисом [3, с. 136].

Стереосъемку можно выполнять двумя способами: параллельным и направленным. При параллельном способе направление оптической оси объектива камеры не меняется, а при направленном камера поворачивается таким образом, чтобы оптическая ось объектива была всегда направлена на центральный объект фотографируемой сцены.

При направленной стереосъемке полностью обмануть собственное зрение достаточно просто: нужно искусственно задать угол поворота камеры, имитируя направление взгляда каждого глаза. Полезно для такого упражнения начертить схему. Ведь, чем точнее будет повернута камера, тем лучше будет совпадать угол поворота объектива и глаза, а, значит, увидеть стереоизображение будет гораздо легче.

Чем дальше объект от камеры, тем меньше будет угол поворота объектива. А, соответственно, чем дальше от нас находится объект, тем более плоским он выглядит. c:\наука_артем\стерео_2\практика стереофотография своими руками.files\stereogr2.jpg



Глава ΙV. Способы просмотра и классификация стереофотографий

Различают два принципа просмотра стереопар: параллельный и крест - накрест. При параллельном - объёмное изображение формируется за двумя плоскими, при крест-накрест - перед. Для перехода между этими принципами необходимо поменять взаимное расположение плоских рисунков.


pia_11pia_12

принцип параллельной стереопары принцип крест-накрест стереопары

(отрицательный параллакс) (положительный параллакс)

объект за изображением объект перед изображением

Просмотр стереофотографий может осуществляться различными способами:

1. Непосредственным наблюдением на экране монитора, фотографии с поворотом оптических осей глаз от центра таким образом, чтобы получилось три изображения, среднее из которых и будет объемным. Рассматривать фотографии необходимо с расстояния 40-50 см от монитора, фотографии и направлять взгляд вдаль, за плоскость изображения (требует определенной тренировки, сопровождается напряжением глаз). Держите их перед глазами в течение нескольких секунд не сводите взгляда с промежутка между пятнышками; при этом сделайте такое усилие, словно бы желали рассмотреть предмет, расположенный далее, позади рисунка. Вы увидите скоро уже не два, а четыре пятна, - кружки раздвоятся. Но затем крайние точки отплывут далеко, а внутренние сблизятся и сольются [4, с. 176].

В приложении II представлена тестовая стереопара, с помощью которой можно тренировать глаза для просмотра параллельным способом.
При просмотре тестовой картинки маленький круг в центре должен казаться ближе, чем большой. Английский текст должен быть дальше, чем русский. Такой способ получил название "параллельного".

2. С помощью оптических приборов - стереоскопа, зеркал, призм, поляризаторов, дающие гораздо более комфортные условия просмотра без напряжения глаз. Стереоскоп - это самое "древнее" устройство для просмотра стереофотографий. Его принцип заключается в непосредственном размещении перед левым глазом левого изображения стереопары, перед правым - правого (приложение V).

3. Анаглифный метод. Белый свет состоит из смеси электромагнитных волн всех видимых длин, - это впервые было описано Сэром Исааком Ньютоном в "Оптике" (1704 г.). Он нашел, что белый свет расщепляется стеклянной призмой в спектр цветов, а спектр объединяется снова в белый свет.

Анаглифный метод состоит в окрашивании изображений стереопары в дополнительные цвета. Окрашенные изображения демонстрируются (печатаются) "наложенными" друг на друга. Наиболее часто используется красный и сине-зеленый (бирюзовый) цвета. Это удобно тем, что данные цвета находятся на разных концах спектра, что несколько упрощает их сепарацию. Кроме того, красный, синий и зеленый цвета являются основными, т.е. в аддитивной модели синтеза цвета из этих цветов могут быть получены все остальные цвета.

Просматривают анаглифные изображения при помощи очков с красными и сине-зелеными стеклами.

4. Быстроменяющиеся картинки.

Существует еще один способ получить объемное изображение, описанный Я. И. Перельманом в книге «Занимательная физика»[4, с. 182]. Картинки для левого и правого глаз быстро сменяют друг друга и возникает иллюзия объема.

Изучив большое количество информации, мы пришли к выводу, что можно выделить несколько групп, объединенных общим принципом построения изображения.

1. Двойные стереофотографии. Классические стереокартинки, известные еще с XIX века. Два снимка, совместившись, дают стереоэффект.

При просмотре стереопары левому глазу демонстрируется левое изображение стереопары, правому - правое. Таким образом, моделируется ситуация наблюдения реального мира двумя глазами. Однако просмотр стереофотографии имеет одно существенное отличие: аккомодация глаз происходит на поверхности картинки (носителя изображения), и стереоэффект воспринимается лишь за счет конвергенции (конвергенция- это сведение зрительных осей при взгляде на близко расположенные объекты). Такое искусственное разделение механизмов зрения дает неожиданный результат - стереоэффект воспринимается лучше, чем в реальной жизни и производит большее впечатление. Это происходит в результате того, что при наблюдении реального мира человеческий глаз "фокусируется" на том объекте, на котором сосредоточено внимание. При этом дальний план и ближний план воспринимаются расплывчато. При наблюдении же стереофотографии (снятой с большой глубиной резкости) все планы сцены воспроизведены четко.



2. Двухцветные стереофотографии. Снимки, сделанные с применением разных светофильтров (обычно красного и синего или зеленого) либо при обработке фотографий левую фотографию печатают в оттенках бирюзового цвета, а правую - в оттенках красного цвета, а затем совмещают с бирюзовым изображением. Для просмотра применяются специальные двухцветные очки. Для левого глаза, как правило, красный светофильтр, для правого бирюзовый (или синий), но это не обязательно, зависит от того как сделали стереофотографию.

3. Многоэлементные стереофотографии.
Глава V. Экспериментальная часть.

Эксперимент 1. Изучение влияния фильмов 3D-формата на здоровье человека (подростка)

Цель: выяснить, влияет ли просмотр 3D фильмов на самочувствие человека.

В анкетировании участвовали учащиеся 6, 7, 9, 10, 11 классов «Гимназия 18 г. Минска».

Общее количество респондентов - 146 человек.

Учащимся было предложено ответить на вопросы анкеты:



  1. Ваш пол.

  2. Ваш возраст (полных лет).

  3. Смотрели ли вы фильмы или мультфильмы в 3D-формате?

  4. Как часто?

  5. Если у вас заболевания органов зрения, посещали ли вы 3D фильмы или мультфильмы?

  6. Снимали ли вы очки во время сеанса?

  7. Возникала ли головная боль при просмотре?

  8. Появлялись ли у вас проблемы со зрением во время сеанса (помутнение в глазах, изменение цветовосприятия, удвоение изображения)?

  9. Знаете ли вы об отрицательном влиянии 3D на органы зрения и работу головного мозга?

После обработки анкет были получены следующие результаты:




Общее


Мужской

Женский

Кол-во

человек

%


Кол-во

человек

%


Кол-во

человек

%


146

100

79

53

67

47

Возраст:

11 лет


12 лет

13 лет


14 лет

15 лет


16 лет

17 лет

2

33

14



2

54

39



2

1

23



10

1

37



27

1

1

18

11



2

30

16



1

1

23



14

3

38



20

1

1

15

3



-

24

23



1

1

23



4

-

36



35

1


Смотрели ли вы фильмы в 3D-формате:

да

нет


138


8

95

5


74

5


93

7


64

3


95

5



Как часто:

не смотрю

нечасто

все, которые показывают


28

87



31

19

60



21

17

42



16

22

53



25

11

45



15

16

67



17

Если у вас «плохое зрение», посещали ли 3D-фильмы или мультфильмы:

да

нет



хорошее зрение

55

8

83



38

5

57



29

5

46



37

6

57



26

3

37



39

5

56



Снимали ли вы очки во время просмотра:

нет


через 20-30 мин.

ближе к концу фильма


80

26



40

55

18



27

45

17



24

57

22



21

35

9



16

52

13



35

Возникала ли головная боль, если да, то…

во время просмотра

после просмотра

не возникала

не обращал(а) внимание

21

34



69

20

14

23

47



16

13

19



37

12

17

24

47



12

8

15



32

8

12

22

48



18

Появлялись ли у вас проблемы со зрением во время сеанса:

нет


помутнение, изменение цветовосприятия

удвоение

не обращал(а) внимания


70

38

6



32

48

26

4



22

39

21

3



18

49

27

4



20

31

17

3



14

46

25

5



24

Знаете ли вы об отрицательном влиянии 3D фильмов на органы зрения и работу головного мозга:

да

нет


53

93


36

64


27

52


34

66


26

41


39

61



В анкетировании принимали участие 146 подростков от 11 до 17 лет. Из них 79 юношей и 67 девушек.

Из всего числа респондентов по 1% приходится на подростков 11, 14, 17 лет, 33% - 12-13-летних подростков, 37% - 14-летних, 27% - 16-летних (приложение V, рис.1)

95% участников анкетирования смотрели фильмы в 3D-формате. Это составило 93% юношей и 95% девушек. (Приложение V, рис.2)

Из них смотрели 3D-фильмы или мультфильмы все, которые показывают – 21%, нечасто – 60%. Больше любителей объемного кино среди юношей. (Приложение V, рис.3)

83 подростков ответили, что обладают хорошим зрением (57%), а 43% страдают различными заболеваниями органов зрения. 38% юношей и девушек с «плохим зрением» посещают 3D-фильмы. (Приложение V, рис.4)

Из тех, кто посещал киносеансы в 3D-формате, 18% уже через 20-30 минут просмотра снимали очки, а 27% зрителей – ближе к концу фильма. (Приложение V, рис.5)

На вопрос «Возникала ли головная боль» 14% респондентов ответили, что обратили внимание на появление головной боли во время сеанса, у 23% она появилась после просмотра фильма. 47% опрошенных подростков ответили, что, головная боль не возникала, а 16% не обратили внимания на головную боль. (Приложение V, рис.6)

Во время просмотра 3D-фильма у 26% подростков наблюдалось помутнение в глазах, изменение цветовосприятия, у 4% – удвоение изображения, 48% ответили, что все было в норме, а 22% не обратили внимания. (Приложение V, рис.7)

Только 53 подростка из 146 знали об отрицательном влиянии фильмов 3D-формата на органы зрения и работу головного мозга (36%). 66% юношей и 61% девушек ответили, что не знали о вредном воздействии объемного кино. Приложение V, рис.8)

Вывод: Просмотр 3D фильмов оказывает влияние на самочувствие человека, т.к. это большая нагрузка на глаза и головной мозг. Последствия от просмотра зависят от уже имеющихся заболеваний и от продолжительности просмотра фильма.

Эксперимент 2. Изучение построения стереоизображений с помощью линзового растра.

Цель: исследовать принцип создания изображений с помощью растровой технологии.

Ход эксперимента:

Прежде чем говорить о растре, нужно определить его основные параметры:



Параметры растра:



  • t - толщина растра;

  • r - радиус кривизны растра;

  • a - период растра, как правило, равен 2r (верхняя часть растра в поперечном разрезе представляет собой полуокружность);

  • n - показатель преломления материала, из которого сделан растр.

Материалы для изготовления растров - это поликарбонат или полисиликат, поливинилхлорид и другие синтетические полиматериалы. Их показатели преломления лежат в пределах от 1.52 до 1.65.

Это основные характеристики для подобного типа растров. Но нужно ввести еще два параметра, производных от перечисленных выше:



  • фокусное расстояние микролинзы F =;

  • угол охвата = 2arctg()

Алгоритмы создания растровых изображений


Самый простой и чаще всего используемый алгоритм - разрезание и совмещение. Возьмем для простоты два изображения - два стереоракурса или две вариокартинки. Эти изображения разрезаются на полосы толщиной пол периода растра и затем накладываются друг на друга через полосу: полоса одного изображения чередуется с полосой другого изображения. Но таким образом мы теряем половину информации об изображении, ведь картинки перекрывают друг друга наполовину.

А теперь рассмотрим алгоритм, при котором не будет теряться информация об изображении. Это алгоритм разрезания и сжатия. Картинки разрезаются на полосы толщиной в период растра, затем эти полоски сжимаются в два раза и вклиниваются друг в друга, чередуясь. Не забывайте, что линзы переворачивают изображение, поэтому каждую полосу нужно зеркально отразить по горизонтали (приложение V).

С помощью программы 3DMasterKit можно получить растровое изображение (приложение VI)

Вывод: изготовление таким способом 3D изображения позволяют наблюдать стереоэффект и создавать стереоизображения из одного кадра и многослойного шаблона.

Эксперимент 3. Получение стереопар.

Цель: получение стереопар различных предметов, выявление зависимости базиса стереосъемки от расстояния до ближайшего объекта фотографируемой сцены.

Оборудование: ноутбук Lenovo, штатив с подставкой для фотокамеры, рулетка, линейка, фотокамера, фотобумага, цветной принтер.

Ход эксперимента:

Выбор объектов.

Фотографирование объектов в строгой последовательности: первая - правая, вторая – левая.

Фотографирование объектов при разных значениях стереобазиса и при постоянном значении расстояния до фотографируемых объектов.

Фотографирование объектов при разных значениях расстояния до фотографируемого объекта, но при постоянном значении стереобазиса.

Просмотрев полученные стереопары, мы выбрали лучшие из них, результаты свели в таблицу, где L – расстояние до фотографируемого объекта (или до ближайшего объекта фотографируемой сцены), d – величина стереобазиса.

Таблица 1. Зависимость значения стереобазиса от расстояния до фотографируемых объектов.

d, м

0.02-0.03

0. 04-0.05

0.06-0.07

0.08-0.09

0.1-0.11

L, м

1-1.1

1.5-1.7

2-2.2

2.5-2.6

3-3.3

Примеры стереопар представлены в приложении VII.

Вывод: величина стереобазиса играет определяющую роль при создании стереофотографии. Для стереосъемки сцен удаленных от 1 до 3 метров вполне достаточно использовать базис равный 50-90 мм, то есть примерно равный расстоянию между глазами человека. При увеличении расстояния до фотографируемых объектов для того, чтобы получить хороший стереоэффект, требуется увеличить и базис стереосъемки.

Эксперимент 4. Получение анаглифных изображений

Цель: получение анаглифного изображения различных предметов.

Оборудование: ноутбук Lenovo, c выходом в сеть Интернет, штатив с подставкой для фотокамеры, фотокамера, установочный диск Adobe Photoshop CS5, фотобумага, цветной принтер.

Ход эксперимента:


  1. Нашли программы для создания анаглифных изображений: 3D Studio Max, Corel Dream 3D, CorelDRAW, Adobe Photoshop и Z-Anaglyph.

  2. Выбрали из найденных, удовлетворяющие нашим условиям: доступность, простота в обработке стереопар, качественный результат. Это оказались - Z-Anaglyph и Adobe Photoshop CS5. Adobe Photoshop CS5 мы взяли из централизованной поставки программного оборудования в рамках КПМ «Образование» «Первая помощь – 1.0», а пакет Z-Anaglyph бесплатно доступен по адресу http://www.izone.ru/graphics/3d/z-anaglyph-comments.htm

  3. В приложении VIII представлены скриншоты, опираясь на которые можно восстановить порядок обработки фотографий при получении анаглифных изображений в программах Z-Anaglyph и Adobe Photoshop CS5 соответственно.

Программа Z-Anaglyph [5]

Программа Z-Anaglyph имеет две пиктограммы Open: одну для левого изображения, а другую - для правого.В левостороннем диалоговом окне выбираем вариант изображения в оттенках шкалы серого цвета или в цвете, а затем щелкаем по левостороннему изображению очков.

Анаглифное изображение появится в окне предварительного просмотра.

Проверяем получившееся анаглифное изображение с помощью пары красно-синих очков. Если он выглядит хорошо, то сохраняем его в виде файла JPEG или TIFF с помощью левой или правой пиктограммы Save (сохранить).

Общее правило заключается в том, что фотографии, содержащие яркие цветные объекты (в особенности красного цвета) непригодны, так как мы можем видеть эти объекты лишь одним глазом. В этом случае вместо цветного придется создать анаглифное изображение в оттенках шкалы серого.

Программа Adobe Photoshop CS5

Запускаем программу [6], открываем снимки, сделанные для левого и правого глаза (стереопару).

Переходим на снимок для левого глаза, выбираем опцию «Выделение – выделить все» (Ctrl+A). Переходим в палитру «Каналы» и выделяем красный канал. Идем в опцию «Редактирование – копировать» (Ctrl+С) и копируем красный канал в буфер обмена. Операции с кадром для левого глаза закончены, его можно свернуть или закрыть.

Переходим на кадр, снятый для правого глаза, выбираем опцию «Выделение – выделить все» (Ctrl+A). Переходим в палитру «Каналы» и выделяем красный канал. Идем в опцию «Редактирование – вставить» (Ctrl+V) и вставляем красный канал из снимка для левого глаза в снимок для правого глаза. В палитре «Каналы» щелкаем по изображению глаза в строке RGB.

Если изображение получилось двоящимся, то его необходимо свести. Поворачиваем его вокруг оси опцией «Редактирование – Трансформация – поворот».

Вывод: можно сделать два вида анаглифных изображений одной и той же стереопары:

- монохромное анаглифное изображение - при любых исходных цветах обеспечивает хороший стереоэффект;

- цветное анаглифное изображение - начинают "бить по глазам" объекты красного цвета.

Эксперимент 5. Изготовление жидкостных призматических очков

Оборудование: футляр от CD-диска, клей, прилагаемый к детским наборам по сборке моделей, резак для резки пластмассы, шкурка.

Ход эксперимента:

Для изготовления самодельных призматических очков нам понадобились: футляр от CD-диска, клей прилагаемый к детским наборам по сборке моделей. Из инструментов - резак для резки пластмассы и напильник или шкурка. Очки получались почти автоматически, по размерам футляра от CD-диска (рис.1, приложение IX).

Склеив все полученные детали и заделав все трещины, у нас получились очки (рис. 2, приложение IX).

Мы решили провести эксперимент по изучению преломления света в разных средах.

Луч света, переходя из одного вещества в другое, ПРЕЛОМЛЯЕТСЯ - изменяет свое направление. При переходе из воздуха в воду (или стекло) луч света отклоняется в сторону перпендикуляра, проведенного к границе воздуха и воды (стекла)

../стерео_3/страница%203.files/prel2.jpg../стерео_3/страница%203.files/prel1.jpg

При переходе из воды (или стекла) в воздух луч света отклоняется от перпендикуляра, проведенного к границе воздуха и воды (стекла).

Мы пробовали заливать в очки воду, но стереоэффекта не было – преломления оказалось недостаточно. Когда залили глицерин – получился великолепный стереоэффект, так как показатель преломления глицерина больше чем у воды, и, поэтому, призма сильнее сдвигает изображения - можно поближе рассматривать стереокартинку.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Наши исследования показали, что на сегодняшний день задача заключается вовсе не в создании объемных изображений. Проблема создания в принципе решена. Проблема заключается, на наш взгляд, в другом:



  • пришло время разработать более совершенную систему просмотра стереоизображений, чем специальные очки или другие существующие на сегодняшний день приспособления. Отсутствие должных методов просмотра существенно тормозит распространение, использование и применение трехмерных изображений;

  • стереоизображения до тех пор не завоюют мир, пока не будет решена проблема утомляемости глаз. Пользуемся ли мы нашими природными способностями, специальными очками – не важно, вывод один: глаза утомляются очень быстро;

  • необходимо проводить дополнительные научные исследования, связанные с физиологией и психологией восприятия человеком объемного изображения и функциями человеческого глаза.

Мы считаем, что если получится решить эти проблемы, то стереофотография шагнет далеко вперед. Можно создать стереоскопические иллюстрации в учебниках биологии, математики, истории и др., организовать виртуальные экскурсии в музеи мира. Стереоскопические рентгеновские снимки могли бы завоевать популярность в медицине.

В ходе проведения данной исследовательской работы мы заинтересовались созданием объемного изображения и в дальнейшем планируем научиться создавать анимационные фильмы с помощью пакета 3D Max.


ЛИТЕРАТУРА

  1. Благой Д.Д. и др., «Детская энциклопедия, человек» том 6, М: Издательство Академии Педагогических наук РСФСР, 1960 – 520 с

  2. Стенсволд М., «Учимся фотографировать. Популярный самоучитель: просто и понятно» - М: АСТ: Астрель, 2009 – 432с

  3. Перельман Я.И., «Занимательная физика» книга 1, М: Наука, 1979 – 272 с

  4. Топорков С.В., «Креативный самоучитель работы в Photoshop», М: ДМК Пресс, 2009 – 328 с

Интернет-ресурсы

  1. http://slovari-online.ru/word-stereoscopic-vision.htm

  2. http://www.izone.ru/graphics/3d/z-anaglyph-comments.htm

Приложение I.




21







Рис.1 Рис.2

Приложение II.

stereo_test

Тестовая стереопара, с помощью которой можно тренировать глаза для просмотра параллельным способом

Приложение III.

pia_13 pia_14 pia_15


зеркал,

призм,

и стереоскопа.


просмотр с помощью поляризаторов
Схема просмотра стереопар с помощью поляризаторов
Приложение IV

 очки и конструкция \'анаглиф\'
Конструкция "анаглиф" и очки, необходимые для просмотра анаглифа

Приложение V

Рисунок 1

Рисунок 2

Рисунок 3

Рисунок 4

Рисунок 5

Рисунок 6

Рисунок 7

Рисунок 8

Приложение VI

Алгоритм разрезания и сжатия
1

а) две вариокартинки



4

б) разрезание на периоды растра



5

в) совмещение



../стерео/растровые%20стереоизображения.files/6.jpg../стерео/растровые%20стереоизображения.files/7.jpg
г) сжатие по горизонтали или растяжение по вертикали
../стерео/растровые%20стереоизображения.files/8.jpg

д) зеркальное отражение каждой полосы в пределах периода растра

Приложение VI

Растровое изображение, созданное в программе 3DMasterKit

Приложение VII

Получение стереопары Приложение IX

Получение анаглифных изображений в Z-Anaglyph

Получение анаглифных изображений в Adobe Photoshop CS5

Приложение X

рис.1c:\наука_артем\стерео\стереоарт_5.files\p0009.files\p0009_06.jpg



рис.2