Эффект Ван Хэра

Эффект Ван Хэйра — это метод трехмерного стереоскопического просмотра, позволяющий создать или усилить иллюзию глубины изображения с помощью стереопсиса для бинокулярного зрения с использованием психофизических восприятий . Эффект Ван Хэйра создает иллюзию размерности, а не фактическую размерность рассматриваемого объекта. Эффект Ван Хэйра достигается за счет использования техники стереоскопического косоглазого просмотра пары идентичных изображений, расположенных рядом. При этом он искусственно обманывает человеческий мозг и оптический центр, заставляя видеть глубину того, что на самом деле является двумерным, нестереоскопическим изображением. Иллюзия глубины интересна тем, что даже если пара изображений сама по себе изначально не является стереоскопической, мозг воспринимает ее так, как если бы она была стереоскопической.

Никаких специальных устройств для просмотра не требуется, поскольку мозг обманом заставляет создать ложное восприятие трехмерного неподвижного изображения или видео, просто просматривая его с помощью техники косоглазия. В видеороликах или фильмах, просмотренных таким образом, искусственное восприятие глубины может быть уменьшено для некоторых зрителей, возможно, из-за быстро меняющейся визуальной картины, которая, кажется, занимает большую часть мозга.

Большинство людей могут использовать эффект Ван Хэйра, но не все. Причины, по которым некоторые люди не могут заставить эффект Ван Хэйра работать на них, неизвестны и заслуживают дальнейшего научного изучения.

Фон

Эффект Ван Хэйра был открыт в 2003 году теоретиком 3D Томасом Ван Хэром , который также изобрел три дополнительных поля в стереоскопии — гипермерность, переменную размерность и вычислительную размерность, также известную как C3D, которые были разработаны для военных приложений по прямому назначению. создания стереоскопического изображения с дронов с одной камерой для улучшения интерпретации и захвата разведывательных изображений.

Почему работает эффект Ван Хэйра, остается вопросом догадок, хотя очевидно, что сам мозг создает впечатление восприятия глубины даже там, где ее нет в просматриваемой паре изображений. Мозг, как правило, «обучен» просматривать изображения в 3D, даже если стереоскопические данные очень ограничены или вообще отсутствуют. Таким образом, эффект Ван Хэйра создает искусственное впечатление трехмерного просмотра, основанное на собственном прошлом опыте мозга в интерпретации объектов, форм и людей, опираясь на прошлый зрительный опыт и знания о восприятии подобных форм. Техника просмотра косоглазия может быть сигналом, который позволяет мозгу отвергнуть предположение о том, что просматриваемая фотография или видео/фильм является двухмерным, и вместо этого обмануть его, заставив думать, что результаты должны быть трехмерными. Следовательно, если мозг обмануть таким образом, возможно, он будет работать более эффективно, распознавая глубину и размерность существующих двумерных изображений, тем самым создавая у зрителя впечатление размерности даже там, где ее нет.

Эффект Пульфриха также может быть частично объяснено таким же образом, хотя фактические временные изменения от кадра к кадру в фильмах, подготовленных к просмотру с эффектом Пульфриха, на самом деле предоставляют мозгу некоторую пространственную информацию. Однако даже там, где в объектах фильмов, просматриваемых с эффектом Пульфриха, не наблюдается никаких временных изменений, мозг, по-видимому, все равно применяет некоторое восприятие глубины к этим областям фильма, как бы искусственно компенсируя это таким образом, что вставляет размерные данные там, где это невозможно. стереоскопические изменения действительно доступны. Это может быть связано с теми же процессами в мозге, которые вызывают эффект Ван Хэйра.

Эффект Ван Хэйра также может быть частично результатом способности мозга различать информацию о размерах по изменениям размера объектов или различной четкости текстур внутри изображения из-за изменений разрешения на расстоянии. Это также может быть результатом заметной на изображении степени дымки, которая увеличивается с расстоянием и на цветных изображениях может восприниматься как вопрос насыщенности цвета или как тонкий сдвиг в сторону синего конца спектра. Кроме того, некоторое искусственное восприятие глубины может быть результатом восприятия степени перекрытия видимых объектов или появления объектов, которые, как известно, имеют одинаковый размер и которые повторяются на изображении разных размеров из-за задействованных расстояний. Однако все эти последние причины должны позволить восприятию глубины быть столь же очевидным в одном двухмерном изображении, хотя обычно они ускользают от внимания, когда зритель рассматривает одно изображение. Возможно, после применения эффекта Ван Хэйра эти подсказки на изображениях легче распознаются и различаются мозгом и оптическим центром.

Эффект Ван Хэйра также может быть более заметен или усилен для тех, кто в прошлом использовал технику просмотра косоглазием. Если зритель привык смотреть на пары стереоскопических изображений без зрителя и с использованием техники просмотра косоглазием, зритель, возможно, дополнительно тренировал свой мозг таким образом, чтобы усилить эффект Ван Хэйра. Знания о визуальной интерпретации, полученные при помощи техники косоглазия, легче применять при просмотре идентичных пар изображений, а не пар стереоскопических изображений.

Техника

Обычное двухмерное изображение — это все, что нужно. Зритель готовит два отпечатка одного и того же изображения и размещает их рядом, горизонтально и близко друг к другу. Затем пару идентичных изображений просматривают с помощью метода косоглазия, аналогичного тому, который можно использовать при интерпретации пар стереоскопических изображений. Метод косоглазия уходит корнями в аэрофотосъемку и интерпретацию изображений аэроразведки.

Вид на Бостон , гр. 1860 ; ранняя стереоскопическая карта для просмотра сцен с натуры, куда включены фактические данные стереоскопического изображения.

Для использования эффекта Ван Хэйра не требуется никаких специальных очков, фильтров, цветных линз или других устройств. Просто используя технику просмотра косоглазием, полученная пара идентичных изображений видна в трех измерениях, даже если нет стереоскопических различий, основанных на межклеточном расстоянии, включенном в просматриваемое изображение.

Метод косоглазия в традиционной стереоскопии меняет местами изображения для левого и правого глаза так, чтобы они были правильно видны косоглазию, при этом левый глаз просматривает изображение правым, и наоборот. Таким образом, глазу кажется слитное трехмерное изображение, хотя оно также кажется меньше и ближе, чем реальные изображения, так что большие объекты и сцены кажутся миниатюрными.

Для видео с искусственной глубиной, подразумеваемой эффектом Ван Хэра, зритель воспроизводит одно и то же видео рядом, как указано выше, и просматривает его, используя технику просмотра косоглазием.

Два идентичных изображения исторической фотографии полета RAF Hawker Hurricanes помещены рядом, чтобы продемонстрировать эффект Ван Хэйра, при котором 2D-изображение может искусственно восприниматься как стереоскопическое.

В качестве помощи тем, кто хочет научиться использовать метод косоглазого просмотра и тем самым создавать слияние пар изображений, кончик пальца можно поместить чуть ниже границы между двумя изображениями, а затем медленно поднести прямо к глазам зрителя, удерживая взгляд. направлен на кончик пальца; на определенном расстоянии слитное трехмерное изображение должно казаться парящим прямо над пальцем.

Вторая помощь, в качестве альтернативы, включает использование листа бумаги с небольшим отверстием в нем. Это можно использовать аналогичным образом, чтобы, когда бумага правильно располагалась между парой изображений и глазами зрителя, чего можно добиться, перемещая бумагу вперед и назад до тех пор, пока два изображения не окажутся полностью на виду, после чего отверстие в бумага будет казаться обрамлением небольшого трехмерного изображения.

Третья помощь заключается в том, что у зрителя косоглазие, и когда это происходит, два изображения кажутся тремя изображениями из-за линий взгляда при косоглазии. Если зритель сфокусируется на середине трех изображений, оно окажется в фокусе как стереоскопическое, без использования каких-либо устройств просмотра или использования пальца для правильной фокусировки глаз.

Известные применения

Два идентичных изображения знаменитой картины Вермеера «Девушка с жемчужной сережкой», написанной ок. 1665 г., размещены рядом, чтобы продемонстрировать эффект Ван Хэйра и то, как его можно использовать для новой интерпретации произведений искусства. 2D-картину можно искусственно воспринимать как стереоскопическую, придавая искусственную глубину. В данном случае обнаруживается размерная ошибка — шея девушки прорисована неправильно в правильном положении для искусственной глубины. Это ошибка в оригинальной картине, которая до сих пор обычно ускользала от внимания обычного зрителя. Как только ошибка распознается с помощью эффекта Ван Хэйра, ее легко распознать даже при обычном просмотре как одного изображения.

Помимо создания искусственного 3D-эффекта из обычных фотографий, эффект Ван Хэйра можно использовать и по-другому, включая следующие:

Преобразование 2D-изображений в 3D — это первоначальная цель эффекта Ван Хэйра. Двухмерные изображения можно просматривать в искусственном трехмерном формате, что часто приводит к тому, что особенности, ускользнувшие от внимания, становятся очевидными для зрителя, поскольку мозг обеспечивает трехмерную интерпретацию того, что раньше было двухмерным изображением.

Поиск скрытых объектов . Эффект Ван Хэйра предоставляет зрителям быстрый и простой способ найти скрытые объекты, например, в «играх по поиску предметов», где два изображения представлены рядом, и перед зрителем стоит задача найти недостающие предметы. элементы или изменения от одного изображения к другому. Благодаря использованию косоглазого просмотра и эффекта Ван Хэра изменения становятся очевидными мгновенно: они либо проявляются в виде пульсирующих различий, либо выделяются, как будто зависая над верхней частью изображения при просмотре таким образом.

Легкое распознавание изменений изображения . Когда исходное изображение и отредактированное изображение находятся под рукой, эффект Ван Хэйра позволяет обнаружить внесенные изменения, просто сравнивая исходное и отредактированное изображение рядом с исходным. косоглазый просмотр. Изменения изображения сразу бросаются в глаза, обычно это пульсирующие или выделенные области на объединенном «среднем» изображении.

Просмотр произведений искусства в 3D . Живопись и плоские изображения большинства типов можно рассматривать как будто в искусственном 3D, даже если художник не нарисовал никаких существенных указаний на размеры предметов. Используя эффект Ван Хэйра, человеческий мозг просто заполняет искусственную пространственную глубину картины, даже если ее там нет, тем самым позволяя пользователю оценить произведение искусства по-новому.

Раскрытие изображения манипуляции с видео . Часто, когда изображение или видео подвергалось манипуляциям, ретушированию или редактированию, изменения не сразу заметны зрителю. Однако, когда изображение или видео просматривается с применением эффекта Ван Хэра (даже при отсутствии исходного неотредактированного изображения), некоторые манипуляции могут стать очевидными для зрителя и распознаваться как изменения исходного изображения, поскольку человек манипулирует, ретуширует или редактирование изображения или видео производилось только на двухмерном изображении или видео и, как следствие, допустило ошибки, очевидные из эффекта искусственной глубины, созданного при применении эффекта Ван Хэйра.