Реферат :: Библиотека :: Ссылки :: Отчет о поиске :: Индивидуальный раздел

Стерео и варио изображения

# Введение

Многие из нас понят еще с совтских времен открытки, которые при изменении угла обзора меняли изображение, и открытки, глядя на которые создавалось впечатление, что перед нами действительно находиться объемный объект. И многие задавались вопросом: «Как это работает?».

Стерео варио изобpажения это графические картины, пpи рассмотрении котоpых видны pазличные эффекты. Для просмотра растровых стерео варио изображений не требуется никаких дополнительных устройств или напряжения глаз. Изображение состоит из линзооптического растра и размещенного под ним кодированного изображения, нанесенного на бумажную (или иную) основу. В зависимости от кодирования возможна реализация различных визуальных эффектов. Линзооптический растр представляет собой прозрачную полимерную пластину толщиной около 0,5мм, одна из поверхностей которой состоит из ряда цилиндрических линз. Линзы растра, создавая различные эффекты преобразуют кодированное изображение.

# История

Существует несколько независимых направлений стереоскопии, каждое из которых отличается способом создания изображения и его просмотра человеком.

В одном случае для наблюдения стереоэффекта требуются специальные очки. Первооткрывателем этого метода считается архитектор Чарльз Уэтстон, который в 1833 г. продемонстрировал первый стереоскоп. До изобретения фотографии стереопары были рисованные. Впоследствии наряду со стереоскопами появились цветные анаглифные очки, поляризационные стереоочки и другие способы просмотра стереоизображений.

Второй способ - создание стерео- и вариоизображений с использованием линзовых растров. В этом случае человек видит объем, не прибегая к специальным оптическим приспособлениям.

В конце XVII в. французский живописец Буа-Клэр обнаружил, что может достичь пространственного эффекта, располагая между картиной и зрителем решетку. Два различных изображения расположены на плоской поверхности, перед которой крепится решетка из пластин, позволяющая видеть одно изображение слева, другое - справа. При фронтальном просмотре оба изображения видны одновременно.

В 1896 г. француз Бертье возродил метод Буа-Клэра. Одновременно с Бертье в том же году идею применения решетчатого растра высказал Лизеганг.

В 1940 г. в Москве был сконструирован первый в мире стереоэкран с проволочным светопоглощающим растром. В 1941 г. кинозал открыли и зрители могли видеть стереофильм «Концерт» без очков и каких-либо дополнительных приспособлений.

Габриэлю Липпману (1845-1921 гг.) принадлежит идея использования сначала сферических, а потом и цилиндрических линз для получения стереоэффекта: каждая линза формирует только небольшую часть изображения, и эти части складываются вместе в единое целое. Морис Бонне (1907 г. р.), французский изобретатель и фотограф-любитель, заинтересовался способом получения объемных изображений с помощью гофрированных пленок, описанным Липпманом. Разработанная им схема создания подобных стереоизображений используется и по сей день.

В России научные разработки в области стереоскопии велись в московском НИКФИ (институт кино и фотографии). Уже в начале прошлого века в лаборатории С. П. Иванова разрабатывались технологии изготовления стереоизображений. В 1963 г. был представлен метод получения многоракурсных стереофотографий (до 12 ракурсов) - это был рекорд для того времени. Сейчас с помощью компьютеров и специальных программ можно делать 20–30 и более ракурсов.

В 80-х гг. началось массовое производство стереооткрыток и календариков. [4]

# Классификация стерео и варио изображений

СТЕРЕОИЗОБРАЖЕНИЯ - объёмные (трехмерные) изображения.

Можно выделить 3 основных типа:

3D-cтерео - трехмерное, объёмное изображение обладающее эффектом оглядывания (т.е. объекты можно рассматривать с разных сторон). Изображение может быть получено с помощью специальной стереосъёмки или в программах 3D-моделирования.

Псевдостерео - эффект создающий иллюзию разноудаленности (по глубине) объектов изображения, при этом сами объекты остаются плоскими. Объекты/планы могут быть получены из одного или нескольких обычных изображений с помощью различных графических редакторов.
Подробнее о подготовке стереоракурсов см. здесь.

2D-3D преобразованное стерео - создание стереоизображения из плоской картинки с использованием специальных программ, либо специальных преобразований в обычном граф. редакторе. При качественной работе такое стереоизображение очень сложно отличить от реального 3D.
Подробнее о 2D-3D преобразовании см. здесь. [3]

3D-стерео (стереосъемка)	Стерео (3D моделирование)	Псевдостерео (2D-3D преобразование)

ВАРИОИЗОБРАЖЕНИЯ - несколько изображений, последовательно сменяющие друг друга в зависимости от угла наблюдения.

Вариоэффект имеет множество проявлений из которых принято выделять следующие:

• Флип (Flip) – последовательная смена двух и более сцен/сюжетов
• Зум (Zoom) - плавное увеличение/уменьшение (приближение/удаление) объекта
• Морфинг (Morphing) - плавное «превращение» одного объекта в другой
• Анимация (Animation) - движение одного или нескольких объектов

Флип	Зум	Анимация	Морфинг

Подробнее о варио-эффектах см. здесь.

Возможно совмещение эффектов в одном изображении: объема и анимации, зума и морфинга и т.д. [3]

# Физика линзовых растров

Линзовый растр - это оптическая система, состоящая из множества регулярно расположенных в одной плоскости плосковыпуклых цилиндрических линз (лентикул), имеющих идентичные параметры. Разновидностей линзовых растров великое множество, но именно такой растр наиболее распространенный, причем сориентируем его так, чтобы линзы располагались вертикально.

Преломление через линзовый растр

В основе стереоэффекта лежит способность растра, преломляя световые пучки, отклонять их под разными углами - часть стереоизображения, расположенная в правом полупериоде растра, отклоняется влево и попадает в левый глаз человека, левый полупериод изображения отклоняется и попадает в правый глаз. Такова упрощенная модель работы стереорастра. [1]

Модель работы линзового растра

Аналогично тому, как любое плоское изображение может быть представлено с некоторой точностью набором пикселов, объемное изображение представляется набором объемных точек, вокселов.

Воксел есть множество лучей света (от произвольно удаленных источников), проходящих через точку пространства с заданными координатами.

Объем воспроизведения – ограниченный участок пространства, в любой точке которого может быть воспроизведен с заданной точностью образ воксела, видимый в заданном диапазоне углов.

Зоны воспроизведения через линзовый растр

На рисунке воксел P1 отвечает условию объемного воспроизведения, а воксел P2 – нет, поскольку в секторе обзора, заштрихованном красным, его не будет видно. Самый удаленный воксел P3, для которого еще выполняется условие угловой видимости, будет расположен в вершине треугольника. [2]

# Получение стерео и варио изображений

Первым этапом при получении стерео- и вариоизображений - подготовка стереоракурсов или вариокадров. Существует несколько способов подготовки изображений для получения эффекта объема.

Для стереофотосъемки используются или несколько фотоаппаратов, или многообъективная фотокамера, или одна видео- или фотокамера. Стереосъемку можно выполнять двумя способами:

• Параллельным. Смещать камеру относительно сцены (например, используя специальный штатив) или смещать саму сцену/предмет, зафиксировав камеру. При параллельном способе направление оптической оси объектива постоянно;
  
  
• Направленным. Вращать камеру относительно сцены или вращать сцену/предмет относительно камеры. При направленном способе оптическая ось объектива всегда направлена на центральный объект сцены.

Также для создания последовательности стереоракурсов можно использовать программы трехмерного моделирования. Наиболее популярна 3D Studio Max. Ракурсы получают последовательным «рендерингом» сцены, видимой камерой (или камерами) из разных положений.

На втором этапе из набора подготовленных файлов необходимо создать полосовое изображение (так называемое кодирование). Суть этого процесса в следующем: каждое исходное изображение разрезается на полосы, и затем из этих полос формируется готовое для печати изображение, в котором присутствуют все исходные ракурсы (или кадры). Для реализации этой задачи создано множество программ, например PhotoProjector (автор Е.Вазенмиллер), MrTwister (компания Triaxes) и др.

Третий этап, завершающий, заключается в совмещении закодированного изображения с линзовым растром. Изображение распечатывается на струйном принтере или плоттере, совмещается с растром при помощи прозрачного двухстороннего скотча и ламинируется. Для производства сувенирной продукции или интерьерных панно печать производится на бумаге; если требуется изготовить световой короб со стерео- и вариоизображением, печатают на специальных пленках, предназначенных для работы на просвет (Backlith, Duratrans и др.). Данный способ по производительности и стоимости применим для сувенирной продукции или POS-материалов, выпускаемых небольшими тиражами (от 100 шт. до 10 тыс. шт. в месяц) и хорошо зарекомендовал себя при производстве рекламных постеров и крупноформатных щитов (от единичных тиражей до 200 шт. в месяц).

Другой способ производства - печать закодированного изображения непосредственно по пластику. При производстве малоформатной продукции используется тонкий пластик (до 0,7 мм) и применяется традиционный офсетный способ печати по невпитывающей поверхности (УФ-краски). При печати по линзовому растру необходимо обеспечить не только точность приводки, но и сохранение заданных режимов (в том числе температурных) на весь период печати. Иначе вся продукция пойдет в брак. И это при стоимости двух долларов за один лист растра. Офсетные тиражи становятся экономически выгодными при запечатке 1500 листов пластика. На каждый лист помещается 16 открыток 10x15 см или 36 календариков и тираж составит 24 тыс. открыток или 54 тыс. карманных календариков. Минимальным тиражом для офсетной печати считается 500 листов пластика. В данном случае себестоимость готовой открытки сравнима с печатью по бумаге. При необходимости печати большого количества крупноформатных панно на толстом жестком пластике используют специальные плоттеры. Наиболее известны марки Inca Colambia, Inca Eagle (Англия). Компании-производители стерео- и вариоизображений при необходимости печати по растру обычно пользуются услугами контрагентов, владельцев соответствующего печатного оборудования. Приобретение офсетной машины или специального плоттера стоимостью не менее 500 тыс. долл. с целью печати только стерео- и вариоизображений пока нерентабельно, так как продукция с объемными эффектами среди всей рекламной продукции пока еще занимает доли процента.

# Материалы по теме

1. http://stereoart.ru/paper/p0025.html
Отрывок из книги Н. А. Валюса "Стереоскопия" посвященный формированию изображение через линзовый растр.

2. http://www.trigonal.ru/article_lens_raster/lens_raster.htm
Статья о линзовый растрах. Расчет параметров изображения.

3. http://www.rastr-neva.ru
Изготовление стерео/варио изображений. Основные эффекты и техника применяемая при изготовлении.

4. http://traditio.ru/wiki/Линзовый_растр
История появления линзовых растров. Описание технологии изготовления и формирования изображений.

5. http://www.trigonal.ru/article_calc_par/calc_par.htm
Расчет параметров стереоизображений.

6. http://www.mct.com.ua/raster
Продажа линзовых растров в Украине.

7. http://www.3dmasterkit.ru/products/software
ПО компании Triaxes для изготовления продукции с различными стерео-варио эффектами: стерео (3D), флип (flip), морфинг (morphing), анимация (animation) и масштабирование (zoom).