Virtual & Really.Ru - Реально о Виртуальном

Виртуальная реальность и 3D Стерео Технологии

Sunday, Apr 23rd

Last update05:38:38 AM GMT

Вы здесь: Статьи 3D Стерео Кино и Фото ТЕЛЕКАНАЛ С ОБЪЁМНЫМ ИЗОБРАЖЕНИЕМ (Основные технические принципы)

ТЕЛЕКАНАЛ С ОБЪЁМНЫМ ИЗОБРАЖЕНИЕМ (Основные технические принципы)

Печать PDF
3D Television

Объёмное изображение
-  Если Вы рассчитываете, купив шлём виртуальной реальности, увидеть объёмное изображение “вокруг”, то будете сильно разочарованы. В современном “шлёмостроении” принята концепция большого виртуального телевизора, стоящего примерно в трёх с половиной метрах от зрителя. Термин “экран” здесь не совсем подходит, это скорее окно в мир виртуальной реальности, и окно это отстоит от зрителя даже дальше, чем обычный телевизор. Одно только утешение, что этот мнимый экран большого размера. 
Объёмное изображение возникает не только за этим мнимым экраном, но и перед. Время от времени из этого “окна” что-то высовывается: то какой-то спрут своё щупальце к зрителю протягивает, то главный герой высовывает руку, предъявляя удостоверение секретного агента. Забавно, впечатляет. Но ведь то же самое можно увидеть на экране обычного 3D телевизора! Размер экрана у современных 3D DLP-телевизоров не такой уж и маленький (65"-70" ), вполне достаточный, чтобы почувствовать полноценную объёмность. Нельзя было создавать стереоскопический кинематограф. И тот, кто в своё время эту систему разрабатывал, прекрасно об этом знал. Там всё неправильно, поэтому обеспечили зрителям максимальный дискомфорт и само слово “стереоскопический” опозорили в глазах населения. Это должен был быть “кинотеатр одного зрителя”. Но была принята концепция коллективного просмотра. Известно, что ощущение объёмности обеспечивается бинокулярностью зрения (рис.1). Чем ближе реальный предмет к человеку, тем сильнее это ощущение. С увеличением дистанции эффект ослабевает. На дистанции 10м и более эффект малозначительный. Представляете себе расстояние от зрителя до киноэкрана? Большой экран, большой зал, большая дистанция наблюдения. Пришлось нарушить все законы пропорциональной съёмки и проекции.
У объёмного изображения есть одна особенность – его нужно просматривать только в определённых условиях. Как ни смешно звучит, именно в кресле перед телевизором, на “малом “экране. По идее, чем ближе экран к зрителю, тем сильнее ощущение объёмности, но… Есть одно “но” – на близких расстояниях мышцам фокусировки глаза приходится постоянно работать, возникает переутомление. На дистанции 2 м и более амплитуда движения мышц незначительная, поэтому незначительно и утомление. Вот почему наука рекомендует расстояние 2 м как оптимальное расстояние от зрителя до экрана телевизора. Таким образом, комфортное наблюдение объёмного изображения на экране возможно в интервале от 2 до 10 метров. Дальше 10 м - эффект объёмности слабый, ближе 2 м – будут утомляться глаза. Есть ещё одна причина сидеть не вплотную к экрану, обусловленная экономикой телевидения: предэкранное пространство необходимо режиссёрам для осуществления трюковой съёмки – эффектного выноса объектов из экрана к зрителю, рекламные ролики будущего будут насыщены подобными трюками.
Именно наблюдение изображения на “малом“ экране, расположенном достаточно близко, даёт возможность осуществить пропорциональную съёмку и проекцию. Съёмка в масштабе 1:1, в результате которой воспринимаемое изображение по своим размерам будет равно реальному, называется съёмкой в пропорциональных пространственных соотношениях. Такая съёмка является максимально приближенной к естественному человеческому восприятию. Строго говоря, пропорциональная съёмка является единственно правильным видом съёмки, когда речь идёт о получении объёмного изображения, а пропорциональная проекция – единственно правильным видом проекции. Конкретные параметры пропорциональной съёмки будут рассмотрены ниже, пока же хотел отметить, что стандарт для проекции уже давно готов: телезрители сидят на расстоянии около 2 м от своих телевизоров – на это расстояние и надо ориентироваться при осуществлении съёмки. Поэтому стандартом для пропорциональной проекции будем считать проекцию на экран размером около 65"-70" по диагонали для зрителя, сидящего на расстоянии 2 м.
Я думаю, что очень скоро можно будет увидеть объёмное изображение на экране телевизора простым нажатием кнопки ДУ и надев телеочки. По своему культурному значению начало вещания такого телеканала можно сравнить только с запуском первого искусственного спутника Земли.

Пропорциональная съёмка

При наблюдении реального объекта двумя глазами мозг человека делает вывод о размере этого объекта и расстоянии до него, сопоставляя три фактора:
1) Какую часть поля зрения занимает изображение объекта,
2) Насколько сильно двоится изображение (анализ стереопары),
3) Каков угол схождения оптических осей глаз.
Эти три фактора жёстко связаны между собой константой реальности. Практическое применение зрительного аппарата в реальной жизни постоянно убеждает человека в том, что определённому расстоянию до объекта соответствует определённая крупность его изображения, определённый угол схождения оптических осей глаз и определённое двоение изображения. Только пропорциональная съёмка, которая обеспечивает одновременное совпадение значений всех трёх факторов, даёт ощущение естественности при последующем наблюдении объёмного изображения. Все остальные виды стереосъёмки нарушают алгоритм работы зрения, создают ощущение сильного дискомфорта. До сих пор не удавалось осуществить пропорциональную съёмку потому, что не был утверждён стандарт на пропорциональную проекцию. А без соответствующей проекции вся работа пропадёт зря. Неужели так трудно признать, что зритель сидит на расстоянии 2 м перед телевизором с размером экрана около 65"-70" ? Да, очень трудно. Потому что это определяет самое главное условие пропорциональной съёмки - угол схождения оптических осей съёмочного стереотелевизионного аппарата. Зная дистанцию, его можно без труда рассчитать (рис. 2). Дальше очень важная информация. Даже точно рассчитав угол схождения, Вы никогда не узнаете одной очень маленькой тайны. Если Вы считаете, что стереотелевизионный съёмочный аппарат в своей динамике должен действовать аналогично зрительному аппарату человека, то глубоко заблуждаетесь (я и сам раньше так считал), он должен иметь фиксированный угол схождения оптических осей. И устроен он очень просто. Стереотелевизионный съёмочный аппарат представляет собой две миниатюрные телекамеры, зафиксированные под определённым углом. Угол схождения двух телекамер таков, что “луч зрения” нацелен на 2 метра. При съёмке объекты не должны быть ближе, иначе при просмотре они окажутся перед телевизором. Расстояние стереобазы должно быть равно расстоянию между глазами – 6.5 см.

3D Television

Плоскость в снимаемом пространстве, соответствующая плоскости экрана, называется плоскостью рампы. Если не можете представить себе мысленно, то возьмите большой лист фанеры, пропилите в нём окно размером немного больше, чем 1.5м по диагонали, и установите его на дистанции 2 м от съёмочного аппарата. Поснимайте через это реальное окно, потренируйтесь. Потом очень легко будет представить себе виртуальное окно на расстоянии 2 м, через которое производится съёмка. При пропорциональной стереосъёмке расстояние от съёмочного аппарата до плоскости рампы равно расстоянию от зрителя до экрана телевизора.

В результате стереосъёмки возникает стереопара. Это пара изображений одного и того же объекта с двух разных точек зрения. В этой небольшой разнице ракурсов съёмки зашифрована вся информация о пространственной глубине изображения. Рассмотрим рис. 3. Изображение объекта, находящегося вне рампы (например Х2) возникает на разных участках двух идентичных матриц ПЗС. Если представить себе эти матрицы в виде двух фотослайдов, то при наложении их друг на друга изображение объекта Х2 будет двоиться. При последующей проекции этих двух изображений попеременно на один экран возникает подобная ситуация, но при наблюдении в телеочках каждый глаз видит только своё изображение, никакого двоения нет! Из двух плоских изображений мозг синтезирует объём. Без очков конечно, изображение будет двоиться. Поэтому сначала надевай очки, а потом переключай каналы. Ещё хочется так же отметить, что углы γ2 и γ3, которые при съёмке являются мнимыми углами схождения оптических осей стереотелекамеры, при просмотре становятся реальными углами схождения оптических осей глаз. Так идеальное превращается в реальное, а реальное в идеальное…

3D Television
Практическое занятие № 2

Отменяется. Потому что нет ничего сложного в том, чтобы зафиксировать две миниатюрные телекамеры под определённым углом. Берёте лист ватмана, вырезаете из него прямоугольник с пропорциями экрана телевизора и размером около 1.5м по диагонали, наклеиваете на ровную стену. Потом устанавливаете ровно напротив этого бумажного экрана на расстоянии 2 м штатив с закреплённой на нём установочной площадкой. На этой площад-ке на расстоянии 6.5 см друг от друга закрепляете телекамеры. Подключаете их к компьютеру и, наблюдая изображение на мониторе, постепенно поворачиваете камеры на нужный угол, чтобы изображение бумажного экрана совпало по своим размерам и границам и перестало двоиться.
Если изображение бумажного прямоугольника не влезает в телевизор или наоборот, слишком маленькое, то это означает, что фокусное расстояние объектива больше или меньше положенного. Теоретически, зная рас-стояние до плоскости рампы, размер экрана телевизора и размер матрицы ПЗС, можно рассчитать фокусное расстояние объектива.
f = Lp/K , где К – коэффициент проекционного увеличения

К = Аэ/Ам , где Аэ - размер экрана по диагонали, Ам – размер матрицы по диагонали. Соотношение сторон экрана и матрицы должно быть одинаковым (например 16 : 9).

Например : если размер экрана телевизора 70" , а размер матрицы телекамеры 1/3", то К = 212, f = 200см/212 = 0.94см = 9.4мм.

Вывод: немного округлив это значение, получаем фокусное расстояние объектива 9 мм (при этом объектив должен соответствовать размеру матрицы 1/3" ).


Конечно, всегда лучше покупать уже настроенную и скомплектованную аппаратуру – это главный вывод, который обязательно должен возникнуть после проведения этого практического занятия.


Только телевидение является дорогой в будущее для 3D, а не кинематограф. Концептуально это 3D домашний кинотеатр. Это кинотеатр для одного зрителя (владельца домашнего кинотеатра). Это удобство, это комфорт! А комфорт, как известно, превыше всего!
AddThis Social Bookmark Button