Stereoskopie
Stereoskopie (auch genannt Stereoskopie, oder Stereo -Bildgebung) ist eine Technik zum Erstellen oder Verbesserung der Illusion der Tiefe in einem Bild mittels Stereopsis zum binokulares Sehen.[2] Das Wort Stereoskopie kommt von griechisch στερεaffen (Stereos)"fest, solide" und σκοπέω (Skopeō)'schauen, zu sehen'.[3][4] Jedes stereoskopisches Bild wird als a genannt Stereogramm. Ursprünglich bezog sich Stereogramm auf ein Paar Stereobilder, die mit a angezeigt werden konnten Stereoskop.
Die meisten stereoskopischen Methoden zeigen zwei Offset -Bilder getrennt zum linken und rechten Auge des Betrachters. Diese zweidimensional Bilder werden dann im Gehirn kombiniert, um die Wahrnehmung von zu geben 3d Tiefe. Diese Technik unterscheidet sich von 3D -Anzeigen das zeigt ein Bild in Drei volle Dimensionen, so Augenbewegungen.
Hintergrund
Die Stereoskopie erzeugt die Illusion einer dreidimensionalen Tiefe aus angegebenen zweidimensionalen Bildern.[5] Das menschliche Sehen, einschließlich der Wahrnehmung der Tiefe, ist ein komplexer Prozess, der nur mit dem Erwerb visueller Informationen beginnt, die durch die Augen aufgenommen wurden. Im Gehirn kommt es zu viel Verarbeitung, da es sich bemüht, die Rohinformationen zu verstehen. Eine der Funktionen, die im Gehirn auftreten, wenn es die Augen interpretiert, ist die Beurteilung der relativen Abstände von Objekten vom Betrachter und die Tiefendimension dieser Objekte. Das Hinweise dass das Gehirn in einer wahrgenommenen Szene relative Entfernungen und Tiefe eingreift[6]
- Stereopsis
- Anpassung des Auges
- Überlappung eines Objekts durch ein anderes
- Untergeendeter visueller Winkel eines Objekts bekannter Größe
- Lineare Perspektive (Konvergenz paralleler Kanten)
- Vertikale Position (Objekte näher am Horizont in der Szene werden tendenziell so weiter wahrgenommen)
- Dunst oder Kontrast, Sättigung und Farbe, größerer Abstand im Allgemeinen mit größerem Dunst, Entsättigung und einer Verschiebung in Richtung Blau verbunden
- Änderung der Größe des strukturierten Musterdetails
(Alle bis auf die ersten beiden oben genannten Hinweise existieren in traditionellen zweidimensionalen Bildern wie Gemälden, Fotografien und Fernsehen.)[7]
Stereoskopie ist die Produktion der Illusion der Tiefe in a Foto, Filmoder ein anderes zweidimensionales Bild durch die Präsentation eines etwas anderen Bildes zu jedem Auge, was den ersten dieser Hinweise hinzufügt (Stereopsis). Die beiden Bilder werden dann im Gehirn kombiniert, um das zu geben Wahrnehmung der Tiefe. Da alle Punkte im Bild, die durch die Stereoskopie auf derselben Ebene erzeugt werden, unabhängig von ihrer Tiefe in der ursprünglichen Szene, ist der zweite Hinweis, der Fokus, nicht dupliziert und daher ist die Illusion der Tiefe unvollständig. Es gibt auch hauptsächlich zwei Effekte der Stereoskopie, die für das menschliche Sehen unnatürlich sind: (1) die Missvereinbarung zwischen Konvergenz und Vorkommen, die durch den Unterschied zwischen der wahrgenommenen Position eines Objekts vor oder hinter dem Display oder Bildschirm und dem realen Ursprung dieses Lichts verursacht wird ; und (2) mögliches Übersprechen zwischen den Augen, verursacht durch unvollkommene Bildtrennung bei einigen Stereoskopmethoden.
Obwohl der Begriff "3D" allgegenwärtig verwendet wird, unterscheidet sich die Darstellung von Dual -2D -Bildern deutlich von der Anzeige eines Bildes in Drei volle Dimensionen. Der bemerkenswerteste Unterschied besteht darin, dass die Kopf- und Augenbewegung des Beobachters im Fall von "3D" -Anstellungen die Informationen über die dreidimensionalen Objekte nicht ändern. Holographische Displays und Volumenanzeige Haben Sie diese Einschränkung nicht. So wie es nicht möglich ist, ein volles 3-dimensionales Klangfeld mit nur zwei stereophonischen Lautsprechern nachzubilden, ist es eine Überbeschäftigung, Dual 2D-Bilder "3D" zu nennen. Der genaue Begriff "stereoskopisch" ist mehr umständlich als die übliche Missbezeichnung "3D", die von vielen Jahrzehnten unbestrittener Missbrauch verankert wurde. Obwohl die meisten stereoskopischen Displays nicht als echtes 3D -Display qualifiziert sind, sind alle realen 3D -Displays auch stereoskopische Displays, da sie auch die niedrigeren Kriterien erfüllen.
Die meisten 3D -Anzeigen Verwenden Sie diese stereoskopische Methode, um Bilder zu vermitteln. Es wurde zuerst von erfunden von Sir Charles Wheatstone 1838,[8][9] und verbessert durch Sir David Brewster Wer hat das erste tragbare 3D -Betrachtungsgerät gemacht.[10]
Weizenstein verwendete ursprünglich sein Stereoskop (ein ziemlich sperriges Gerät)[11] Mit Zeichnungen, weil die Fotografie noch nicht verfügbar war, scheint sein ursprüngliches Papier die Entwicklung einer realistischen Bildgebungsmethode vorauszusehen:[12]
Für die Zwecke der Illustration habe ich nur Umrisszahlen verwendet, denn worden entweder Schattierungen oder Färben eingeführt worden dass die gesamte Wirkung der Erleichterung aufgrund der gleichzeitigen Wahrnehmung der beiden monokularen Projektionen auf jede Netzhaut zu verdanken ist. Wenn es jedoch erforderlich ist, die treuesten Ähnlichkeiten von echten Objekten zu erhalten, kann das Schatten und Färben richtig eingesetzt werden, um die Auswirkungen zu erhöhen. Eine sorgfältige Aufmerksamkeit würde es einem Künstler ermöglichen, die beiden Komponentenbilder zu zeichnen und zu malen, um dem Geist des Beobachters in der daraus resultierenden Wahrnehmung eine perfekte Identität mit dem dargelegten Objekt zu präsentieren. Blumen, Kristalle, Büsten, Vasen, Instrumente verschiedener Arten usw. könnten daher dargestellt werden, um nicht durch die Sicht von den wirklichen Objekten selbst zu unterscheiden.[8]
Stereoskopie wird in verwendet Fotogrammetrie und auch zur Unterhaltung durch die Produktion von Stereogrammen. Stereoskopie ist nützlich, um Bilder zu sehen, die von großem Multi-dimensional Datensätze, wie sie durch experimentelle Daten erzeugt werden. Die moderne industrielle dreidimensionale Fotografie kann verwendet werden 3D -Scanner Dreidimensionale Informationen erkennen und aufzeichnen.[13] Die dreidimensionalen Tiefeninformationen können sein rekonstruiert Aus zwei Bildern mit einem Computer durch Korrelation der Pixel in den linken und rechten Bildern.[14] Lösen des Korrespondenzproblem auf dem Gebiet der Computer Vision Ziel ist es, aus zwei Bildern aussagekräftige Tiefeninformationen zu erstellen.
Visuelle Anforderungen
Anatomisch gibt es 3 Ebenen von binokulares Sehen erforderlich, um Stereobilder anzuzeigen:
- Gleichzeitige Wahrnehmung
- Fusion (binokulare 'Single' Vision)
- Stereopsis
Diese Funktionen entwickeln sich in der frühen Kindheit. Einige Leute, die haben Strabismus Stören Sie die Entwicklung von Stereopsis jedoch jedoch Orthoptik Die Behandlung kann verwendet werden, um sich zu verbessern binokulares Sehen. Von einer Person Stereoakuität[15] bestimmt die minimale Bildunterschiede, die sie als Tiefe wahrnehmen können. Es wird angenommen, dass ungefähr 12% der Menschen aufgrund einer Vielzahl von Erkrankungen nicht richtig 3D -Bilder sehen können.[16][17] Laut einem anderen Experiment haben bis zu 30% der Menschen ein sehr schwaches stereoskopisches Sehen, das sie an der Tiefenwahrnehmung aufgrund von Stereounterschieden verhindert. Dies nimmt oder verringert die Eintaucheffekte von Stereo auf sie.[18]
Die stereoskopische Betrachtung kann vom Gehirn des Betrachters künstlich erstellt werden, wie mit dem gezeigt wird Van Hase -Effekt, wo das Gehirn Stereobilder wahrnimmt, auch wenn die gepaarten Fotos identisch sind. Diese "falsche Dimensionalität" ergibt sich aus der entwickelten Stereokublikum im Gehirn, sodass der Betrachter die Tiefeninformationen ausfüllen kann, auch wenn nur wenige, wenn irgendwelche 3D -Hinweise in den gepaarten Bildern tatsächlich verfügbar sind.
Seite an Seite
Die traditionelle stereoskopische Fotografie besteht darin, eine 3D -Illusion aus einem Paar 2D -Bildern, einem Stereogramm, zu erzeugen. Der einfachste Weg zu verbessern Tiefenwahrnehmung Im Gehirn soll die Augen des Betrachters zwei verschiedene Bilder liefern, die zwei darstellen Perspektiven des gleichen Objekts mit einer geringfügigen Abweichung, die gleich oder nahezu den Perspektiven entspricht, die beide Augen auf natürliche Weise erhalten binokulares Sehen.
3D Red Cyan Es werden eine Brille empfohlen, um dieses Bild korrekt anzuzeigen. 
Um Augen und Verzerrungen zu vermeiden, sollte dem Betrachter jedes der beiden 2D -Bilder so präsentiert werden, dass jedes Objekt in unendlicher Entfernung vom Auge als geradeaus wahrgenommen wird, wobei die Augen des Betrachters weder gekreuzt noch abweicht. Wenn das Bild kein Objekt in unendlicher Entfernung wie einem Horizont oder einer Wolke enthält, sollten die Bilder entsprechend näher beieinander geraten.
Die Vorteile von Side-by-Side-Zuschauern sind die mangelnde Verringerung der Helligkeit, die die Darstellung von Bildern bei sehr hoher Auflösung und in voller Spektrumfarbe, Einfachheit in der Schöpfung und wenig oder gar keiner zusätzlichen Bildverarbeitung ermöglicht. Unter bestimmten Umständen, beispielsweise wenn ein Bilderpaar zum Freeviewing dargestellt wird, ist kein Gerät oder zusätzliche optische Geräte erforderlich.
Der Hauptnachteil von Side-by-Side-Zuschauern besteht darin, dass große Bildanzeigen nicht praktisch sind und die Auflösung durch das kleinere des Display-Mediums oder das menschliche Auge begrenzt ist. Dies liegt daran, dass sich entweder der Betrachtungsapparat oder der Betrachter selbst proportional davon entfernt, um ihn bequem zu betrachten, da die Dimension eines Bildes erhöht werden. Wenn Sie näher an einem Bild heranrücken, um mehr Details zu sehen, wäre nur mit Betrachtungsgeräten möglich, die sich an den Unterschied anpassen.
Freeviewing
Das Freeviewing zeigt ein Seite an Seite, ein Bildpaar ohne Verwendung eines Betrachtungsgeräts.[2]
Zwei Methoden sind für die Freigabe verfügbar:[15][19]
- Die parallele Betrachtungsmethode verwendet ein Bildpaar mit dem linken Bild links und dem rechten Auge Bild rechts. Das fusionierte dreidimensionale Bild erscheint größer und ferner als die beiden tatsächlichen Bilder, was es ermöglicht, eine lebensgroße Szene überzeugend zu simulieren. Der Betrachter versucht zu schauen durch Die Bilder mit den Augen wesentlich parallel, als ob sie die tatsächliche Szene betrachten würden. Dies kann bei normalem Sehen schwierig sein, da Augenfokus und binokulare Konvergenz gewohnheitsmäßig koordiniert werden. Ein Ansatz zur Entkopplung der beiden Funktionen besteht darin, das Bildpaar mit völlig entspannten Augen extrem nahe zu sehen und keinen Versuch zu machen, sich klar zu konzentrieren, aber einfach eine bequeme stereoskopische Fusion der beiden verschwommenen Bilder durch den "Look-Through" -Ansatz zu erreichen, und nur dann und nur dann Die Anstrengungen ausüben, um sie klarer zu fokussieren und die Betrachtungsabstand bei Bedarf zu erhöhen. Unabhängig vom verwendeten Ansatz oder des Bildmedium mehr; Der durchschnittliche Interokularabstand beträgt ca. 63 mm. Es ist möglich, viel weit verbreitete Bilder zu betrachten, aber da die Augen nie in der normalen Verwendung abweichen, erfordert dies normalerweise ein früheres Training und verursacht tendenziell eine Augenbelastung.
- Die Zentrum-Augen-Methode tauscht die Bilder des linken und rechten Auges aus, sodass sie korrekt gesehen wurden und die linke Auge das Bild rechts und umgekehrt. Das fusionierte dreidimensionale Bild scheint kleiner und näher als die tatsächlichen Bilder zu sein, so dass große Objekte und Szenen miniaturisiert erscheinen. Diese Methode ist in der Regel einfacher, um Anfänger zu fördern. Als Hilfe zur Fusion kann eine Fingerspitze direkt unter der Trennung zwischen den beiden Bildern platziert werden und dann langsam direkt in Richtung der Augen des Betrachters gebracht werden und die Augen auf die Fingerspitze richten; In einem bestimmten Abstand sollte ein fundiertes dreidimensionales Bild direkt über dem Finger schweben. Alternativ kann ein Stück Papier mit einem kleinen Öffnen auf ähnliche Weise verwendet werden. Wenn es richtig zwischen dem Bildpaar und den Augen des Betrachters positioniert ist, scheint es ein kleines dreidimensionales Bild zu rahmen.
Prismatische, selbstverwalende Brille werden jetzt von einigen Befürwortern von Cross-Eyed-Views verwendet. Diese verringern den erforderlichen Konvergenzgrad und ermöglichen es, dass große Bilder angezeigt werden. Jegliche Betrachtungshilfe, die Prismen, Spiegel oder Linsen verwendet, um Fusion oder Fokus zu unterstützen, ist jedoch einfach eine Art Stereoskop, ausgenommen durch die übliche Definition des Freeviews.
Stereoskopisch zwei getrennte Bilder ohne Hilfe von Spiegeln oder Prismen, während sie gleichzeitig in scharfem Fokus gehalten werden, ohne dass geeignete Betrachtungslinsen unvermeidlich sind Vergence und Unterkunft. Einfaches Freeviewing kann daher die physiologischen Tiefenhinweise der realen Betrachtungserfahrung daher nicht genau reproduzieren. Unterschiedliche Individuen können unterschiedliche Grade der Leichtigkeit und des Komforts bei der Erwirkung von Fusion und guter Fokus sowie unterschiedliche Tendenzen zur Müdigkeit oder Belastung von Augenerwehungen erleben.
Autostereogramm
Ein Autostereogramm ist ein Single-Image-Stereogramm (SIS), das die Erstellung des Erstellens entwickelt hat visuelle Illusion einer Drei-dimensional (3d) Szene innerhalb der menschliches Gehirn von einem äußeren zweidimensional Bild. Um zu wahrnehmen 3D -Formen in diesen Autostereogrammen müssen die normalerweise automatische Koordination zwischen überwinden Fokussierung und Vergence.
Stereoskop- und Stereografiekarten
Das Stereoskop ist im Wesentlichen ein Instrument, in dem zwei Fotos desselben Objekts, die aus leicht unterschiedlichen Winkeln entnommen wurden, gleichzeitig für jedes Auge präsentiert werden. Ein einfaches Stereoskop ist in der Größe des Bildgröße begrenzt, das verwendet werden kann. Ein komplexeres Stereoskop verwendet ein Horizontalpaar Periskop-ähnlich Geräte, die die Verwendung größerer Bilder ermöglichen, die detailliertere Informationen in einem breiteren Sichtfeld enthalten können. Man kann historische Stereoskope wie Holmes -Stereoskope als Antiquitäten kaufen.
Transparenzzuschauer
Einige Stereoskope sind für die Anzeige transparenter Fotografien auf Film oder Glas konzipiert, bekannt als Transparentiere oder Diapositive und allgemein genannt Folien. Einige der frühesten Stereoskopansichten, die in den 1850er Jahren herausgegeben wurden, waren auf Glas. Im frühen 20. Jahrhundert waren 45x107 mm und 6x13 cm Glasrutschen häufige Formate für die Amateur -Stereofotografie, insbesondere in Europa. In späteren Jahren wurden mehrere filmbasierte Formate verwendet. Die bekanntesten Formate für kommerziell ausgegebene Stereoansichten zum Film sind Tru-Vue, eingeführt 1931 und View-Master1939 eingeführt und immer noch in Produktion. Für Amateur -Stereorutschen die Stereo -Realist Das 1947 eingeführte Format ist bei weitem am häufigsten.
Kopf montierte Displays
Der Benutzer trägt normalerweise einen Helm oder eine Brille mit zwei kleinen LCD oder OLED Zeigt mit Lupen an, eine für jedes Auge. Die Technologie kann verwendet werden, um Stereofilme, Bilder oder Spiele anzuzeigen, kann aber auch zum Erstellen von a verwendet werden virtuell Anzeige. Kopfmontierte Displays können auch mit Kopfverfolgunggeräten gekoppelt sein, sodass der Benutzer die virtuelle Welt "umschauen" kann, indem sie den Kopf bewegen, wodurch die Notwendigkeit eines separaten Controllers beseitigt wird. Durch die schnelle Durchführung dieses Updates müssen Sie nicht mehr Übelkeit im Benutzer induzieren, um eine große Menge an Computerbildverarbeitung zu erhalten. Wenn sechs Achsenpositionserfassungen (Richtung und Position) verwendet werden, kann sich der Träger innerhalb der Einschränkungen der verwendeten Geräte bewegt. Aufgrund rasanter Fortschritte in der Computergrafik und der anhaltenden Miniaturisierung von Videos und anderen Geräten werden diese Geräte zu angemesseneren Kosten verfügbar.
Kopf montierte oder tragbare Brille kann verwendet werden, um ein durchsichtiges Bild zu sehen, das der realen Weltanschauung auferlegt wird, und schafft das, was heißt, erweiterte Realität. Dies geschieht durch Reflexion der Videobilder durch teilweise reflektierende Spiegel. Die reale Weltanschauung wird durch die reflektierende Oberfläche der Spiegel gesehen. Experimentelle Systeme wurden für Gaming verwendet, bei denen virtuelle Gegner von Real Windows schauen können, wenn sich ein Spieler bewegt. Es wird erwartet, dass diese Art von System eine breite Anwendung bei der Aufrechterhaltung komplexer Systeme aufweist, da es einem Techniker das, was effektiv "Röntgenvision" ist, durch Kombination von Computergrafiken versteckter Elemente mit dem natürlichen Sehen des Technikers verleihen kann. Darüber hinaus können technische Daten und schematische Diagramme an dieselbe Geräte geliefert werden, wodurch die Notwendigkeit, sperrige Papierdokumente zu erhalten und zu tragen.
Es wird auch erwartet, dass ein Augmented Stereoscopic Vision Anwendungen in der Operation aufweist, da es die Kombination von radiologischen Daten ermöglicht (Katzenscans und MRT Bildgebung) mit der Vision des Chirurgen.
Virtuelle Netzhautanzeigen
Eine virtuelle Netzhautanzeige (VRD), auch als Netzhaut -Scan -Anzeige (RSD) oder Netzhautprojektor (RP) bezeichnet und nicht mit einem "verwechselt werden"Retina Display", ist eine Display -Technologie, die a zeichnet Raster Bild (wie a Fernsehen Bild) direkt auf die Retina des Auges. Der Benutzer sieht eine herkömmliche Anzeige, die im Raum vor ihnen schwimmt. Für die wahre Stereoskopie muss jedes Auge mit einer eigenen diskreten Anzeige versehen werden. Um ein virtuelles Display zu erzeugen, das einen nützlich großen visuellen Winkel einnimmt, jedoch nicht die Verwendung relativ großer Linsen oder Spiegel beinhaltet, muss die Lichtquelle sehr nahe am Auge liegen. Eine Kontaktlinse mit einer oder mehreren Halbleiter -Lichtquellen ist die am häufigsten vorgeschlagene Form. Ab 2013 ist die Einbeziehung von geeigneten Lichtstrahlen-Scanning-Mitteln in eine Kontaktlinse immer noch sehr problematisch, ebenso wie die Alternative, eine einigermaßen transparente Reihe von Hunderttausenden (oder Millionen, für HD-Auflösung) von genau ausgerichteten Quellen von einzubetten kollimiertes Licht.
3D -Zuschauer
Es gibt zwei Kategorien der 3D -Viewertechnologie, aktiv und passiv. Aktive Zuschauer haben Elektronik, die mit einem Display interagieren. Passive Zuschauer filtern konstante Ströme des binokularen Eingangs in das entsprechende Auge.
Aktiv
Verschlusssysteme
Ein Verschlusssystem arbeitet offen, indem das Bild für das linke Auge offen präsentiert wird, während sie die Ansicht des rechten Auges blockiert, dann das rechte Augenbild präsentiert, während er das linke Auge blockiert, und dies so schnell wiederholt, dass die Unterbrechungen die wahrgenommene Verschmelzung von nicht beeinträchtigen Die beiden Bilder in ein einzelnes 3D -Bild. Es verwendet im Allgemeinen flüssige Kristallverschlussgläser. Jedes Augeglas enthält eine flüssige Kristallschicht, die die Eigenschaft hat, bei der Spannung dunkel zu werden und ansonsten transparent zu sein. Die Gläser werden durch ein Timing -Signal gesteuert, mit dem die Brille abwechselnd über ein Auge und dann das andere synchronisiert werden kann, mit der Aktualisierungsrate des Bildschirms. Der Hauptnachteil von aktiven Fensterläden besteht darin, dass die meisten 3D-Videos und Filme mit gleichzeitigen linken und rechten Ansichten gedreht wurden, so dass es eine "Zeitparallaxe" für alles einführt: Zum Beispiel wird jemand, der mit 3,4 Meilen pro Stunde geht Zu nahe oder zu 25% zu fernen im aktuellsten Fall einer 2x60 -Hz -Projektion.
Passiv
Polarisationssysteme
Um stereoskopische Bilder zu präsentieren, werden zwei Bilder auf demselben Bildschirm überlagert Polarisierung Filter oder auf a präsentiert Anzeige mit polarisierten Filtern. Für die Projektion wird eine Leinwand verwendet, damit die Polarisation erhalten bleibt. Bei den meisten passiven Anzeigen wird jede andere Reihe von Pixeln für das eine oder andere Auge polarisiert.[20] Diese Methode wird auch als Verzückung bezeichnet. Der Betrachter trägt kostengünstige Brille, die auch ein Paar entgegengesetzter polarisierender Filter enthalten. Da jeder Filter nur Licht übergeht, das ähnlich polarisiert ist und das entgegengesetzte polarisierte Licht blockiert, sieht jedes Auge nur eines der Bilder und der Effekt wird erreicht.
Interferenzfiltersysteme
Diese Technik verwendet bestimmte Wellenlängen von Rot, Grün und Blau für das rechte Auge und verschiedene Wellenlängen von Rot, Grün und Blau für das linke Auge. Mit Brillen, die die sehr spezifischen Wellenlängen herausfiltern, können der Träger ein 3D -Bild in voller Farbe sehen. Es ist auch als bekannt als als Spektralkammfilterung oder Wellenlängenmultiplexvisualisierung oder Super-Anaglyphe. Dolby 3d Verwendet dieses Prinzip. Der Omega 3D/Panavision 3d System hat auch eine verbesserte Version dieser Technologie verwendet[21] Im Juni 2012 wurde das Omega 3D/Panavision 3D -System von DPVO Theatrical eingestellt, der es im Namen von Panavision vermarktete, unter Berufung auf "herausfordernde globale Wirtschafts- und 3D -Marktbedingungen".
Farbanaglyphensysteme
Anaglyphe 3D ist der Name, der dem stereoskopischen 3D rot und Cyan. Rot-Cyan-Filter können verwendet werden, da unsere Sehverarbeitungssysteme rote und cyanische Vergleiche sowie blau und gelb verwenden, um die Farbe und die Konturen von Objekten zu bestimmen. Anaglyphen 3D -Bilder enthalten zwei unterschiedlich gefilterte farbige Bilder, eines für jedes Auge. Bei Betrachtung durch die "farbcodierte" "Anaglyphengläser" erreicht jedes der beiden Bilder ein Auge und zeigt ein integriertes stereoskopisches Bild. Das visueller Kortex des Gehirns verschmelzen dies in die Wahrnehmung einer dreidimensionalen Szene oder Komposition.[22]
Chromadetastensystem
Das Chromadetptepth -Verfahren der optimalen Papieroptik basiert auf der Tatsache, dass die Farben mit einem Prisma durch unterschiedliche Grade getrennt sind. Die Chromadentitel -Brillen enthalten spezielle Ansichtsfolien, die aus mikroskopisch kleinen Prismen bestehen. Dies führt dazu, dass das Bild eine bestimmte Menge übersetzt wird, die von seiner Farbe abhängt. Wenn man jetzt eine Prismfolie mit einem Auge verwendet, aber nicht auf dem anderen Auge, dann sind die beiden gesehenen Bilder - abhängig von der Farbe - mehr oder weniger weit getrennt. Das Gehirn erzeugt den räumlichen Eindruck aus diesem Unterschied. Der Vorteil dieser Technologie besteht über all der Tatsache, dass man Chromadetpe-Bilder auch ohne Brillen (also zweidimensional) problemfrei betrachten kann (im Gegensatz zu zweifarbigen Anaglyphen). Die Farben sind jedoch nur begrenzt ausgewählt, da sie die Tiefeninformationen des Bildes enthalten. Wenn man die Farbe eines Objekts ändert, wird auch der beobachtete Abstand geändert.
Pulfrich -Methode
Der Pulfricheffekt basiert auf dem Phänomen der menschlichen Augenverarbeitungsbilder, wenn es weniger Licht gibt, als wenn man durch eine dunkle Linse schaut.[23] Da der Pulfricheffekt von der Bewegung in eine bestimmte Richtung abhängt, um die Illusion der Tiefe zu steigern, ist er als allgemeine stereoskopische Technik nicht nützlich. Zum Beispiel kann es nicht verwendet werden, um ein stationäres Objekt anzuzeigen, das sich offenbar in oder aus dem Bildschirm erstreckt. In ähnlicher Weise werden Objekte, die sich vertikal bewegen, nicht als sich bewegend angesehen. Die zufällige Bewegung von Objekten schafft falsche Artefakte, und diese zufälligen Effekte werden als künstliche Tiefe angesehen, die nicht mit der tatsächlichen Tiefe in der Szene zusammenhängt.
Über/unter Format
Die stereoskopische Betrachtung wird erreicht, indem ein Bildpaar übereinander platziert wird. Spezielle Zuschauer sind für Over/Right -Format hergestellt, die das rechte Sehvermögen leicht nach oben und das linke Sehvermögen leicht nach unten neigen. Das häufigste mit Spiegeln ist die Sichtmagie. Ein anderer mit prismatisch Brille ist die KMQ -Betrachter.[24] Eine aktuelle Verwendung dieser Technik ist das OpenKMQ -Projekt.[25]
Andere Anzeigemethoden ohne Zuschauer
Autosteroskopie
Autostereoskopische Anzeigetechnologien verwenden optische Komponenten in der Anzeige, anstatt vom Benutzer getragen zu werden, um jedes Auge ein anderes Bild zu sehen. Da keine Kopfbedeckung erforderlich ist, wird sie auch als "gläserfrei 3D" bezeichnet. Die Optik spaltete die Bilder direkt in die Augen des Betrachters, sodass die Anzeigegeometrie begrenzte Kopfpositionen erfordert, die den stereoskopischen Effekt erzielen. Automatische Displays bieten mehrere Ansichten derselben Szene und nicht nur zwei. Jede Ansicht ist aus einem anderen Positionsbereich vor dem Display sichtbar. Auf diese Weise kann der Betrachter nach links nach dem Display bewegen und die richtige Ansicht von jeder Position aus sehen. Die Technologie umfasst zwei breite Klassen von Displays: solche, die Kopfverfolgung verwenden, um sicherzustellen, dass die beiden Augen des Betrachters ein anderes Bild auf dem Bildschirm sehen, und diejenigen, die mehrere Ansichten anzeigen, damit das Display nicht wissen muss, wo die Zuschauer 'Augen sind gerichtet. Beispiele für autostereoskopische Displays -Technologien umfassen Linsenlinse, Parallaxe Barriere, Volumenanzeige, Holographie und Lichtfeld Anzeigen.
Holographie
Laser Holographie in seiner ursprünglichen "reinen" Form der Fotografie Übertragungshologramm, ist die einzige Technologie, die noch geschaffen wurde, die ein Objekt oder eine Szene mit einem solchen vollständigen Realismus reproduzieren kann, dass die Reproduktion angesichts der ursprünglichen Beleuchtungsbedingungen vom Original nicht zu unterscheiden ist. Es schafft a Lichtfeld identisch mit dem, was aus der ursprünglichen Szene mitging, mit Parallaxe über alle Achsen und einen sehr weiten Betrachtungswinkel. Das Auge fokussiert die Objekte auf unterschiedliche Entfernungen, und das Detail der Subjekte wird bis zum mikroskopischen Niveau erhalten. Der Effekt ist genau wie das Schauen durch ein Fenster. Leider erfordert diese "reine" Form, dass das Subjekt laserbeleuchtet und vollständig bewegungslos ist-zu einem geringfügigen Teil der Wellenlänge des Lichts-die fotografische Belichtung und das Laserlicht muss verwendet werden, um die Ergebnisse richtig anzusehen. Die meisten Menschen haben noch nie ein laserbeleuchtetes Übertragungshologramm gesehen. Die Arten von Hologrammen, die üblicherweise auftreten fotografiert.
Obwohl sich die ursprünglichen fotografischen Prozesse für den allgemeinen Gebrauch als unpraktisch erwiesen haben Fernsehen in eine Realität; Bisher haben die große Berechnung, die erforderlich ist, um nur ein detailliertes Hologramm zu erzeugen, und die riesige Bandbreite, die erforderlich ist, um einen Strom von ihnen zu übertragen, diese Technologie auf das Forschungslabor beschränkt.
Im Jahr 2013 ein Silicon Valley Company, Leia Inc, begann herzustellen Holographische Displays Gut geeignet für mobile Geräte (Uhren, Smartphones oder Tablets) mit einer multidirektionalen Hintergrundbeleuchtung und ein breites Voll-Parallaxe Winkelansicht zu sehen 3d Inhalt ohne Brille.[26]
Volumetrische Anzeigen
Volumetrische Anzeigen verwenden einen physischen Mechanismus, um Lichtpunkte innerhalb eines Volumens anzuzeigen. Solche Anzeigen verwenden Voxel Anstatt von Pixel. Die volumetrischen Anzeigen umfassen multiplanare Displays mit mehreren Anzeigebenen, die rotierende Panel -Anzeigen enthalten, wobei ein rotierendes Panel ein Volumen herausfegt.
Andere Technologien wurden entwickelt, um Lichtpunkte in der Luft über einem Gerät zu projizieren. Ein Infrarotlaser konzentriert sich auf das Ziel im Weltraum und erzeugt eine kleine Plasmablase, die sichtbares Licht ausgibt.
Integrale Bildgebung
Integrale Bildgebung ist eine Technik zur Herstellung von 3D -Displays, die beide sind autostereoskopisch und multiscopischDies bedeutet, dass das 3D -Bild ohne Verwendung von speziellen Brillen und unterschiedlichen Aspekte angesehen wird, wenn es von Positionen betrachtet wird, die sich entweder horizontal oder vertikal unterscheiden. Dies wird durch die Verwendung eines Arrays von erreicht Mikrolensen (Ähnlich wie a Linsenlinse, aber ein X -Y oder "Fly's Eye" -Array, in dem jeder Lenslet bildet normalerweise ein eigenes Bild der Szene ohne Unterstützung von einem größeren Objektivlinse) oder Pinholes Um die Szene als 4D zu erfassen und anzuzeigen Lichtfeldstereoskopische Bilder erzeugen, die realistische Veränderungen von zeigen Parallaxe und Perspektive Wenn der Betrachter nach links, rechts, rauf, runter, näher oder weiter entfernt ist.
Wackelstereoskopie
Die Wackelstereoskopie ist eine Bildanzeigeechnik, die durch schnell abwechselnde Anzeige der linken und rechten Seiten eines Stereogramms erreicht wird. Gefunden in Animiertes GIF Format im Web, Online -Beispiele sind in der sichtbar New York Public Library Stereogrammsammlung. Die Technik ist auch als "Piku-Piku" bekannt.[27]
Stereofotografie -Techniken
Für die Stereofotografie für allgemeine Zwecke, bei der das Ziel darin besteht, das natürliche menschliche Sehen zu duplizieren und einen visuellen Eindruck so nah wie möglich zu vermitteln, um tatsächlich dort zu sein Abstand zwischen den Augen.[28] Wenn Bilder mit einer solchen Basislinie unter Verwendung einer Betrachtungsmethode angesehen werden, die die Bedingungen, unter denen das Bild aufgenommen wird, dupliziert, wäre das Ergebnis ein Bild, das genau das ist wie das, was an der Stelle zu sehen ist, auf der das Foto aufgenommen wurde. Dies könnte als "Ortho Stereo" bezeichnet werden.
Es gibt jedoch Situationen, in denen es wünschenswert ist, eine längere oder kürzere Grundlinie zu verwenden. Zu den zu berücksichtigenden Faktoren gehören die zu verwendende Betrachtungsmethode und das Ziel bei der Aufnahme des Bildes. Das Konzept der Basislinie gilt auch für andere Stereografiezweige, wie Stereozeichnungen und computergenerierte Stereobilder, aber es beinhaltet eher die Sichtweise und eher die tatsächliche physikalische Trennung von Kameras oder Objektiven.
Stereofenster
Das Konzept des Stereofensters ist immer wichtig, da das Fenster das stereoskopische Bild der externen Grenzen der linken und rechten Ansichten ist, die das stereoskopische Bild darstellen. Wenn ein Objekt, das von lateralen Seiten des Fensters abgeschnitten wird, vor dem Fenster platziert wird, ist ein unnatürlich und unerwünschter Effekt, der als "Fensterverletzung" bezeichnet wird. Dies kann am besten verstanden werden, indem Sie zur Analogie eines tatsächlichen physischen Fensters zurückkehren. Daher gibt es einen Widerspruch zwischen zwei verschiedenen Tiefenhinweisen: Einige Elemente des Bildes werden vom Fenster verborgen, so dass das Fenster näher als diese Elemente erscheint und dieselben Elemente des Bildes so näher erscheinen als das Fenster. Damit das Stereofenster immer angepasst werden muss, um Verstöße gegen Fenster zu vermeiden.
Einige Objekte sind vor dem Fenster zu sehen, soweit sie nicht die seitlichen Seiten des Fensters erreichen. Diese Objekte können jedoch nicht als zu nahe angesehen werden, da es immer eine Grenze für die Parallaxe für eine komfortable Anzeige gibt.
Wenn eine Szene durch ein Fenster betrachtet wird, wäre die gesamte Szene normalerweise hinter dem Fenster, wenn die Szene weit entfernt ist, wäre sie einiger Entfernung hinter dem Fenster, wenn sie in der Nähe ist, scheint sie direkt hinter dem Fenster zu sein. Ein Objekt, das kleiner als das Fenster selbst ist, könnte sogar durch das Fenster gehen und teilweise oder vollständig vor ihm erscheinen. Gleiches gilt für einen Teil eines größeren Objekts, das kleiner als das Fenster ist. Das Ziel, das Stereofenster festzulegen, besteht darin, diesen Effekt zu duplizieren.
Daher muss die Position des Fensters im Vergleich zum gesamten Bild so eingestellt werden, dass das meiste Bild jenseits des Fensters zu sehen ist. Bei Betrachtung eines 3D -Fernsehgeräts ist es einfacher, das Fenster vor das Bild zu platzieren und das Fenster in der Ebene des Bildschirms zu lassen.
Im Gegenteil, im Fall einer Projektion auf einem viel größeren Bildschirm ist es viel besser, das Fenster vor dem Bildschirm zu stellen (es wird als "schwimmendes Fenster" bezeichnet) Die Zuschauer sitzen in der ersten Reihe. Daher sehen diese Menschen normalerweise den Hintergrund des Bildes am Unendlichen. Natürlich sehen die Zuschauer, die darüber hinaus sitzen Infinite, da die Parallax dieses Hintergrunds gleich dem durchschnittlichen menschlichen Interokular ist.
Die gesamte Szene, einschließlich des Fensters, kann eingehend nach hinten oder vorwärts bewegt werden, indem der linke und rechte Auge horizontal relativ zueinander überzeugt wird. Wenn Sie eine oder beide Bilder von der Mitte wegbewegen, werden die gesamte Szene vom Betrachter weggebracht, wohingegen sie die gesamte Szene in die Mitte in Richtung des Betrachters bewegen. Dies ist beispielsweise möglich, wenn zwei Projektoren für diese Projektion verwendet werden.
Bei Stereo -Fotografie -Fensteranpassungen werden die Anpassungen durch Verschieben/Anschneiden der Bilder in anderen Formen der Stereoskopie wie Zeichnungen und computergenerierten Bildern erreicht, das das Fenster in das Design der Bilder integriert ist, während sie erzeugt werden.
Die Bilder können kreativ beschnitten werden, um ein Stereofenster zu erstellen, das nicht unbedingt rechteckig ist oder auf einer flachen Ebene senkrecht zur Sichtlinie des Betrachters liegt. Die Kanten des Stereorahmens können gerade oder gekrümmt sein und, wenn sie in 3D betrachtet werden, zum Betrachter und durch die Szene fließen oder weg fließen. Diese entworfenen Stereorahmen können dazu beitragen, bestimmte Elemente im Stereobild zu betonen oder eine künstlerische Komponente des Stereobilds sein.
Verwendet
Während stereoskopische Bilder typischerweise zum Vergnügen verwendet wurden, einschließlich Stereografische Karten, 3D -Filme, 3D -Fernseher, Stereoskopische Videospiele,[29] Drucke verwenden Anaglyphe und Bilder, Poster und Bücher von AutostereogrammeEs gibt auch andere Verwendungen dieser Technologie.
Kunst
Salvador Dalí In seiner Erkundung in einer Vielzahl von optischen Täuschungen wurden einige beeindruckende Stereogramme geschaffen. Weitere Stereo -Künstler sind Zoe Beloff, Christopher Schneberger, Rebecca Hackemann, William Kentridge und Jim Naughten.[30] Stereoskopische Bilder von rot-kyanischen Anaglyphen wurden ebenfalls von Hand gemalt.[31]
Ausbildung
Im 19. Jahrhundert wurde erkannt, dass stereoskopische Bilder den Menschen die Möglichkeit boten, Orte und Dinge in weitem zu erleben, und viele Tour -Sets wurden veröffentlicht, und Bücher wurden veröffentlicht, mit denen Menschen über Geografie, Wissenschaft, Geschichte und andere Fächer lernen konnten.[32] Solche Verwendungen wurden bis Mitte des 20. Jahrhunderts mit dem fortgesetzt Keystone View Company Karten in den 1960er Jahren produzieren.
3D Red Cyan Es werden eine Brille empfohlen, um dieses Bild korrekt anzuzeigen. Weltraumforschung
Das Mars Exploration Rovers, gestartet von NASA im Jahr 2003, um die Oberfläche von zu erkunden Mars, sind mit einzigartigen Kameras ausgestattet, mit denen Forscher stereoskopische Bilder der Oberfläche des Mars betrachten können.
Die beiden Kameras, aus denen sich jedes Rover zusammensetzt Pancam befinden sich 1,5 m über der Bodenoberfläche und sind durch 30 cm mit 1 Grad Zehen getrennt. Auf diese Weise können die Bildpaare zu wissenschaftlich nützlichen stereoskopischen Bildern verarbeitet werden, die als Stereogramm, Anaglyphen oder in 3D -Computerbilder verarbeitet werden können.[33]
Die Fähigkeit, realistische 3D-Bilder aus einem Paar Kameras in groben Menschenhöhen zu erstellen, gibt Forschern erhöhte Einblicke in die Art der angesehenen Landschaften. In Umgebungen ohne dunstige Atmosphären oder vertraute Sehenswürdigkeiten stützen sich Menschen auf stereoskopische Hinweise, um die Entfernung zu beurteilen. Einzelkamerasansichten sind daher schwieriger zu interpretieren. Mehrere stereoskopische Kamera -Systeme wie die Pancam Behandeln Sie dieses Problem mit unbemannten Raum -Erkundungen.
Klinische Anwendungen
Stereogrammkarten und Vectographs werden von Optiker, Augenärzte, Orthoptisten und Visionstherapeuten in der Diagnose und Behandlung von binokulares Sehen und Akkommodativ Störungen.[34]
Mathematische, wissenschaftliche und technische Verwendung
Stereopair-Fotografien boten eine Möglichkeit für 3-dimensionale (3D) Visualisierungen von Luftaufnahmen; Seit etwa 2000 basieren die 3D -Luftaufnahmen hauptsächlich auf digitalen Stereo -Bildgebungstechnologien. Ein Problem im Zusammenhang mit Stereo -Bildern ist die Menge an Speicherplatz, die zum Speichern solcher Dateien erforderlich sind. In der Tat erfordert ein Stereobild normalerweise doppelt so viel Platz wie ein normales Bild. Kürzlich versuchten Computer Vision -Wissenschaftler, Techniken zu finden, um die visuelle Redundanz von Stereopairs anzugreifen, um die komprimierte Version von Stereopair -Dateien zu definieren.[35][36] Kartographen generieren heute Stereopairs mit Computerprogrammen, um die Topographie in drei Dimensionen zu visualisieren.[37] Die computergestützte Stereo -Visualisierung wendet Stereo -Matching -Programme an.[38] In Biologie und Chemie werden komplexe molekulare Strukturen häufig in Stereopairs gerendert. Die gleiche Technik kann auch auf einen mathematischen (oder wissenschaftlichen oder technischen) Parameter angewendet werden Schattierung (wie aus einer entfernten Lichtquelle).
Siehe auch
Verweise
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Weitere Lektüre
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Externe Links
Archivsammlungen
- Leitfaden zur Edward R. Frank Stereographie -Sammlung. Spezialsammlungen und Archive, UC Irvine Libraries, Irvine, Kalifornien.
- Niagara Falls Stereo -Karten RG 541 Digitales Repository der Brock University Library
Sonstiges
- Stereoskopie bei Curlie
- Durham Visualisierung Laborstereoskopische Bildgebungsmethoden und Softwaretools
- Digitale Sammlungen der Universität Washington Bibliotheken Stereokardsammlung
- Stereografische Ansichten von Louisville und darüber hinaus, 1850 bis 1930 von der University of Louisville Libraries
- Stereoskopie an Flickr
- American University in Kairo Rare Bücher und Spezialkollektionen Digital Library Underwood & Underwood Ägypten Stereoviews Sammlung
- Ansichten von Kalifornien und West, CA.1867–1903, Die Bancroft -Bibliothek
- Museumsausstellung über die Geschichte der Stereografien und Stereoskope (1850–1930)
- Zwei stereoskopische Selfies aus 1890