Автостереограмма
)( ) 
) или стена- ( ) сближение глаз. Автостереограмма — это двумерное (2D) изображение, которое может создать оптическую иллюзию трехмерной (3D) сцены. Автостереограммы используют только одно изображение для достижения эффекта, тогда как обычные стереограммы требуют двух. В отличие от типичных стереограмм, 3D-сцена на автостереограмме часто неузнаваема, пока ее не просмотрят должным образом. Правильный просмотр любой стереограммы может привести к конфликту вергенции и аккомодации .
Оптическая иллюзия автостереограммы связана с восприятием глубины и включает стереопсис : восприятие глубины, возникающее из-за разной точки зрения каждого глаза на трехмерную сцену, называемой бинокулярным параллаксом .
Людям с нарушенным бинокулярным зрением и неспособным воспринимать глубину может потребоваться стереограмма покачивания для достижения аналогичного эффекта.
Самый простой тип автостереограммы представляет собой горизонтально повторяющийся узор с небольшими изменениями по всей длине, похожий на обои . При просмотре с правильной вергенцией повторяющиеся узоры кажутся плавающими над или под фоном. В известных книгах Magic Eye представлен другой тип автостереограммы, называемый автостереограммой со случайными точками. ), аналогично первому примеру выше. В этом типе автостереограммы каждый пиксель изображения вычисляется на основе полосы шаблона и карты глубины . Скрытая 3D-сцена появляется, когда изображение просматривается с правильной вергенцией.
В отличие от обычных стереограмм, автостереограммы не требуют использования стереоскопа . Стереоскоп представляет 2D-изображения одного и того же объекта под немного разными углами для левого и правого глаза, что позволяет зрителю реконструировать исходный объект с помощью бинокулярного несоответствия . При просмотре с правильной вергенцией автостереограмма делает то же самое: бинокулярное несоответствие существует в соседних частях повторяющихся 2D-паттернов.
Есть два способа просмотра автостереограммы: косоглазие и косоглазие . [а] Большинство автостереограмм (в том числе представленных в этой статье) предназначены для просмотра только одним способом, обычно косоглазым. Для просмотра сбоку требуется, чтобы два глаза находились под относительно параллельным углом, тогда как для просмотра косоглазием требуется относительно сходящийся угол. Изображение, предназначенное для просмотра сбоку, при правильном просмотре будет казаться выходящим из фона, тогда как при просмотре косоглазием оно вместо этого будет выглядеть как вырез позади фона, и его может быть трудно полностью сфокусировать. [б]
История
[ редактировать ]В 1593 году Джамбаттиста делла Порта просматривал одну страницу книги одним глазом, а другую — другим. Он смог прочитать одну из страниц, при этом другая была невидимой, и переключить «визуальную силу», чтобы прочитать другую страницу, причем первая стала невидимой. [2] Это ранний пример отделения вергентности от аккомодации — необходимой способности видеть автостереограммы. Однако Порта увидел конкуренцию между изображениями, видимыми двумя глазами, бинокулярное соперничество .
Лишь в 1838 году Чарльз Уитстон опубликовал пример взаимодействия изображений в двух глазах: стереопсис (бинокулярное восприятие глубины). Он объяснил, что глубина возникает из-за различий в горизонтальном положении изображений в двух глазах. Свое объяснение он подкрепил показом плоских, двухмерных картинок с такими горизонтальными перепадами, стереограмм , отдельно левому и правому глазу через изобретенный им стереоскоп на основе зеркал . От таких пар плоских изображений у людей возникала иллюзия глубины. [3] [4]
В 1844 году Дэвид Брюстер открыл «эффект обоев». [5] Он заметил, что, когда он смотрел на повторяющиеся узоры на обоях, изменяя свою вергенцию, он мог видеть их либо за стеной (при косоглазой вергенции), либо перед стеной (при косоглазой вергенции). [6] Это основа автостереограмм в стиле обоев. [3]
В 1939 году Борис Компанейский. [7] опубликовал первую стереограмму со случайными точками, содержащую нарисованное от руки изображение лица Венеры, [8] предназначено для просмотра с помощью устройства.
В 1959 году Бела Юлеш [9] [10] ученый-зритель, психолог и научный сотрудник Макартура изобрел стереограммы со случайными точками , работая в Bell Laboratories над распознаванием замаскированных объектов на аэрофотоснимках, сделанных самолетами-шпионами. В то время многие ученые, изучающие зрение, предполагали, что стереопсис требует предварительного анализа видимых контуров изображений в каждом глазу, но Юлеш показал, что это происходит с изображениями без таких видимых контуров в каждом глазу. Контуры объекта глубины становятся видимыми только после того, как стереопсис обработал различия в горизонтальном положении точек на изображениях двух глаз. [11] [12]
Японский дизайнер Масаюки Ито вслед за Юлешем создал стереограмму с одним изображением в 1970 году, а швейцарский художник Альфонс Шиллинг создал стереограмму с одним изображением ручной работы в 1974 году. [8] после создания более одного зрителя и встречи с Юлешем. [13] Имея опыт работы со стереоизображениями в голографии , лентикулярной фотографии и векторографии , он разработал метод случайных точек, основанный на близко расположенных вертикальных линиях в параллаксе. [14]
В 1979 году Кристофер Тайлер из Института Смита-Кеттлуэлла , студент Юлеша и визуальный психофизик , объединил теории, лежащие в основе стереограмм обоев с одним изображением и стереограмм со случайными точками (работы Юлеша и Шиллинга), чтобы создать первые черно-и автостереограмма из белых случайных точек, созданная с помощью программиста Морин Кларк с использованием Apple II и BASIC . [15] Сторк и Рокка опубликовали первую научную статью и предоставили программное обеспечение для создания стереограмм со случайными точками. [16] Этот тип автостереограммы позволяет человеку видеть трехмерные формы из одного двухмерного изображения без помощи оптического оборудования. [17] [18] В 1991 году программист Том Баччеи и художница Чери Смит создали первые цветные автостереограммы со случайными точками, которые позже продавались как Magic Eye . [19]
Компьютерная процедура, которая извлекает скрытую геометрию из изображения автостереограммы, была описана Роном Киммелом . [20] В дополнение к классическому стерео это добавляет плавность как важное условие при реконструкции поверхности.
В конце 90-х во многих детских журналах появлялись автостереограммы. Даже в игровых журналах, таких как Nintendo Power, был раздел, специально посвященный этим иллюзиям. С тех пор было опубликовано несколько книг, среди которых «Волшебный глаз за пределами 3D: Улучшите свое зрение» стала одной из ключевых публикаций, которая сделала эту интригующую иллюзию общедоступной.
Как они работают
[ редактировать ]Простые обои
[ редактировать ]
Стереопсис , или стереозрение, — это визуальное слияние двух похожих, но не идентичных в одно, в результате чего зрительное восприятие солидности изображений и глубины . [21] [22] В человеческом мозге стереопсис возникает в результате сложных механизмов, которые формируют трехмерное впечатление путем сопоставления каждой точки (или набора точек) в поле зрения одного глаза с эквивалентной точкой (или набором точек) в поле зрения другого глаза. Используя бинокулярное неравенство , мозг определяет положение точек на загадочной оси Z (глубина).
Когда мозгу представлен повторяющийся рисунок, например, обои , ему трудно точно сопоставить взгляды двух глаз. Глядя на горизонтально повторяющийся узор, но сближая два глаза в точке позади узора, можно обманом заставить мозг сопоставить один элемент узора, видимый левым глазом, с другим (похожим на вид) элементом. рядом с первым, как видно правым глазом. При типичном просмотре глазами через стену создается иллюзия плоскости с тем же рисунком, но расположенной за настоящей стеной. Расстояние, на котором эта плоскость лежит за стеной, зависит только от расстояния между одинаковыми элементами. [23]
Автостереограммы используют эту зависимость глубины от расстояния для создания трехмерных изображений. Если в какой-то области изображения узор повторяется на меньших расстояниях, эта область будет казаться ближе, чем плоскость фона. Если расстояние повторов в какой-то области больше, то эта область будет казаться более отдаленной (как дыра в плоскости).
) Людям, которые никогда не могли воспринимать трехмерные формы, скрытые внутри автостереограммы, трудно понять такие замечания, как «трехмерное изображение просто выскочит из фона, если вы достаточно долго смотрите на него» или «трехмерные объекты просто выйдет из фона». Это помогает проиллюстрировать, как трехмерные изображения «выходят» из фона с точки зрения второго зрителя. Если бы виртуальные трехмерные объекты, реконструированные мозгом зрителя автостереограммы, были реальными объектами, второй зритель, наблюдающий за сценой сбоку, увидел бы эти объекты, плавающие в воздухе над фоновым изображением.
Трехмерные эффекты в примере автостереограммы создаются путем повторения значков всадника на тигре каждые 140 пикселей на фоновой плоскости, значков наездника на акулах каждые 130 пикселей на второй плоскости и значков тигра каждые 120 пикселей на самой высокой плоскости. Чем ближе набор иконок упакован по горизонтали, тем выше они приподняты от плоскости фона. Это расстояние повторения называется глубиной или значением оси Z конкретного паттерна на автостереограмме. Значение глубины также известно как значение Z-буфера .
 |  |
Мозг способен почти мгновенно сопоставлять сотни паттернов, повторяющихся через разные промежутки времени, чтобы воссоздать правильную информацию о глубине для каждого паттерна. Автостереограмма может содержать около 50 тигров разного размера, повторяющихся через разные промежутки времени на сложном повторяющемся фоне. Тем не менее, несмотря на кажущееся хаотичное расположение паттернов, мозг способен поместить каждую иконку тигра на нужную глубину. [ нейтралитет оспаривается ]
 ) |  |
Карты глубины
[ редактировать ] | ||||
 |  | |||
Автостереограммы, в которых образцы в определенном ряду повторяются по горизонтали с одинаковым интервалом, можно читать либо косоглазо, либо косоглазо. В таких автостереограммах оба типа чтения будут давать одинаковую интерпретацию глубины, за исключением того, что чтение косоглазием меняет глубину на противоположную (изображения, которые когда-то появлялись, теперь вставляются внутрь).
Однако значки в ряду не обязательно располагать через одинаковые промежутки. Автостереограмма с различными интервалами между значками в ряду представляет зрителю эти значки в разных плоскостях глубины. Глубина каждого значка вычисляется на основе расстояния между ним и его соседом слева. Эти типы автостереограмм предназначены для чтения только одним способом: косоглазым или косоглазым. Все автостереограммы в этой статье закодированы для просмотра боковым зрением, если не указано иное. Автостереограмма, закодированная для просмотра косоглазым, будет создавать инверсные узоры, если смотреть косоглазым, и наоборот. [б]
Пример автостереограммы карты глубины справа кодирует 3 плоскости по оси x . Фоновая плоскость находится в левой части изображения. Самая высокая плоскость показана в правой части рисунка. В середине оси X имеется узкая средняя плоскость . Начиная с фоновой плоскости, где значки расположены на расстоянии 140 пикселей, можно поднять конкретный значок, сдвинув его на определенное количество пикселей влево. Например, средняя плоскость создается путем смещения значка на 10 пикселей влево, фактически создавая интервал, состоящий из 130 пикселей. Мозг не полагается на понятные значки, обозначающие объекты или концепции. На этой автостереограмме узоры становятся все меньше и меньше по оси Y , пока не станут похожими на случайные точки. Мозг все еще способен сопоставлять эти случайные узоры из точек.
Отношение расстояний между любым пикселем и его аналогом в эквивалентном шаблоне слева может быть выражено в карте глубины . Карта глубины — это просто изображение в оттенках серого , которое представляет расстояние между пикселем и его левым аналогом с использованием значения шкалы серого между черным и белым. [18] По соглашению, чем ближе расстояние, тем ярче становится цвет.
Используя это соглашение, можно создать карту глубины в оттенках серого для примера автостереограммы с черным, серым и белым, представляющими сдвиги на 0 пикселей, 10 пикселей и 20 пикселей, соответственно, как показано на примере автостереограммы в оттенках серого. Карта глубины является ключом к созданию автостереограмм со случайными точками.
Случайная точка
[ редактировать ] |  |
Компьютерная программа может использовать карту глубины и сопровождающее ее изображение узора для создания автостереограммы. Программа размещает изображение узора горизонтально, чтобы покрыть область, размер которой идентичен карте глубины. Концептуально, для каждого пикселя выходного изображения программа ищет значение шкалы серого эквивалентного пикселя в изображении карты глубины и использует это значение для определения величины горизонтального сдвига, необходимого для пикселя.
Один из способов добиться этого — заставить программу сканировать каждую строку выходного изображения попиксельно слева направо. Он берет первую серию пикселей подряд из изображения шаблона. Затем он обращается к карте глубины, чтобы получить соответствующие значения смещения для последующих пикселей. Для каждого пикселя он вычитает сдвиг из ширины изображения шаблона, чтобы получить интервал повторения. Он использует этот интервал повторения для поиска цвета соответствующего пикселя слева и использует его цвет как собственный цвет нового пикселя. [23]
 ) |  |
В отличие от простых плоскостей глубины, созданных простыми автостереограммами обоев, тонкие изменения в интервале, заданном картой глубины, могут создать иллюзию плавных градиентов расстояния. Это возможно, поскольку карта глубины оттенков серого позволяет размещать отдельные пиксели на одном из двух пикселей. н плоскости глубины, где n — количество битов, используемых каждым пикселем карты глубины. На практике общее количество плоскостей глубины определяется количеством пикселей, используемых для ширины изображения узора. Каждое значение оттенков серого должно быть переведено в пространство пикселей, чтобы сдвинуть пиксели в окончательной автостереограмме. В результате количество плоскостей глубины должно быть меньше ширины рисунка.
) 
Для точно настроенного градиента требуется более сложное изображение узора, чем у стандартных обоев с повторяющимся узором, поэтому обычно используется узор, состоящий из повторяющихся случайных точек. Когда автостереограмма просматривается с использованием правильной техники просмотра, появляется скрытая трехмерная сцена. Автостереограммы этой формы известны как автостереограммы со случайными точками.
Плавных градиентов можно добиться и с помощью разборчивого узора, при условии, что узор достаточно сложен и не имеет больших, горизонтальных, монотонных участков. Большая область, окрашенная монотонным цветом без изменения оттенка и яркости , не поддается сдвигу пикселей, поскольку результат горизонтального смещения идентичен исходному патчу. Следующая карта глубины акулы с плавным градиентом дает прекрасно читаемую автостереограмму, хотя 2D-изображение содержит небольшие монотонные области; мозг способен распознавать эти небольшие пробелы и заполнять пробелы ( иллюзорные контуры ). Хотя вместо случайных точек используются понятные повторяющиеся узоры, этот тип автостереограммы до сих пор известен многим как автостереограмма со случайными точками, поскольку она создается с использованием того же процесса.
 |  ) |
Анимированные
[ редактировать ]
) Нажмите здесь, чтобы просмотреть версию 800 × 400. Когда серия автостереограмм показывается одна за другой, точно так же, как показываются движущиеся картинки , мозг воспринимает анимированную автостереограмму. Если все автостереограммы в анимации созданы с использованием одного и того же фонового рисунка, часто можно увидеть слабые очертания частей движущегося трехмерного объекта в двухмерном изображении автостереограммы без пристального просмотра; постоянно смещающиеся пиксели движущегося объекта можно четко отличить от статической фоновой плоскости. Чтобы устранить этот побочный эффект, в анимированных автостереограммах часто используется сдвиг фона, чтобы замаскировать движущиеся части.
просматривается регулярный повторяющийся узор, Когда на ЭЛТ-мониторе как если бы это была автостереограмма на обоях, обычно можно увидеть рябь глубины. Это также можно увидеть на фоне статической автостереограммы со случайными точками. Они вызваны боковыми сдвигами изображения из-за небольших изменений чувствительности к отклонению (линейности) линейного сканирования, которые затем интерпретируются как глубина. Этот эффект особенно заметен у левого края экрана, где скорость сканирования все еще стабилизируется после фазы обратного хода. На TFT LCD , который функционирует по-другому, этого не происходит и эффекта нет. ЭЛТ-дисплеи более высокого качества также имеют лучшую линейность и меньше или вообще не проявляют этого эффекта.
Механизмы просмотра
[ редактировать ]Существует много советов о том, как увидеть предполагаемое трехмерное изображение на автостереограмме. В то время как некоторые люди могут быстро увидеть трехмерное изображение в автостереограмме без особых усилий, другим необходимо научиться тренировать свои глаза, чтобы отделить конвергенцию глаз от фокусировки линзы.
3D Не каждый человек может увидеть иллюзию на автостереограммах. Поскольку автостереограммы строятся на основе стереозрения , люди с различными нарушениями зрения, даже с поражением только одного глаза, не могут видеть трехмерные изображения.
Люди с амблиопией (также известной как ленивый глаз) не могут видеть трехмерные изображения. Дети с плохим или дисфункциональным зрением в критический период детства могут вырасти стереослепотой , поскольку их мозг не стимулируется стереоизображениями в критический период. Если такую проблему со зрением не исправить в раннем детстве, повреждение становится необратимым, и взрослый человек никогда не сможет видеть автостереограммы. [3] [с] По оценкам, от 1 до 5 процентов населения страдают амблиопией. [25]
3D восприятие
[ редактировать ]Восприятие глубины является результатом множества монокулярных и бинокулярных визуальных подсказок. Для объектов, относительно близких к глазам, бинокулярное зрение играет важную роль в восприятии глубины. Бинокулярное зрение позволяет мозгу создать единое циклопическое изображение и присвоить каждой его точке уровень глубины. [11]
 |  |  |
Мозг использует сдвиг координат (также известный как параллакс) совпадающих объектов, чтобы определить глубину этих объектов. [23] Для удобства читателя уровень глубины каждой точки объединенного изображения может быть представлен пикселем в оттенках серого на 2D-изображении. Чем ближе точка кажется мозгу, тем ярче она окрашивается. Таким образом, то, как мозг воспринимает глубину с помощью бинокулярного зрения, можно отразить с помощью карты глубины (циклопического изображения), нарисованной на основе сдвига координат.
Глаз работает как фотоаппарат. Он имеет регулируемую диафрагму , которая может открываться (или закрываться), чтобы в глаз попадало больше (или меньше) света. Как и в любой камере, кроме камер-обскуры , ей необходимо фокусировать лучи света, проходящие через радужную оболочку (апертуру камеры), так, чтобы они фокусировались в одной точке на сетчатке, чтобы получить четкое изображение. Глаз достигает этой цели, регулируя линзу за роговицей, чтобы соответствующим образом преломлять свет.
Стереозрение, основанное на параллаксе, позволяет мозгу рассчитывать глубину объектов относительно точки схождения. Именно угол конвергенции дает мозгу абсолютное эталонное значение глубины точки конвергенции, на основе которого можно определить абсолютную глубину всех других объектов.
Имитация трехмерного восприятия
[ редактировать ]
Глаза обычно фокусируются и сходятся на одном и том же расстоянии в процессе, известном как аккомодационная конвергенция . То есть, глядя на удаленный объект, мозг автоматически сглаживает линзы и поворачивает два глазных яблока для просмотра глазами. Можно научить мозг разделять эти две операции. Такое разделение не имеет никакой полезной цели в повседневной жизни, поскольку оно мешает мозгу интерпретировать объекты последовательным образом. Однако, чтобы увидеть созданную человеком картину, такую как автостереограмма, где узоры повторяются по горизонтали, решающее значение имеет отделение фокусировки от конвергенции. [3]
Сфокусировав линзы на ближайшей автостереограмме, где повторяются узоры, и сведя глазные яблоки в отдаленной точке за изображением автостереограммы, можно обмануть мозг, заставив его видеть трехмерные изображения. Если образы, полученные двумя глазами, достаточно похожи, мозг сочтет эти два узора совпадающими и воспримет их как исходящие от одного и того же воображаемого объекта. Этот тип визуализации известен как наблюдение сквозь стену , поскольку глазные яблоки принимают косое схождение на дальней плоскости, хотя изображение автостереограммы на самом деле находится ближе к глазам. [23] Поскольку два глазных яблока сходятся в более удаленной плоскости, воспринимаемое местоположение воображаемого объекта находится за автостереограммой. Воображаемый объект также кажется больше, чем узоры на автостереограмме, из- за ракурса .
На следующей автостереограмме показаны три ряда повторяющихся шаблонов. Каждый шаблон повторяется с разным интервалом, чтобы разместить его на другой плоскости глубины. Две неповторяющиеся линии можно использовать для проверки правильного просмотра глазами. Когда автостереограмма правильно интерпретируется мозгом при просмотре сквозь стену и человек смотрит на дельфина в середине поля зрения, мозг должен видеть два набора мерцающих линий в результате бинокулярного соперничества . [11]
 |  |
) Хотя на автостереограмме имеется шесть дельфинов, мозг должен видеть семь «видимых» дельфинов на плоскости автостереограммы. Это побочный эффект объединения мозгом одинаковых паттернов. На этом изображении пять пар узоров дельфинов. Это позволяет мозгу создать пять видимых дельфинов. Крайний левый и самый правый паттерны сами по себе не имеют партнера, но мозг пытается ассимилировать эти два паттерна в установленную плоскость глубины соседних дельфинов, несмотря на бинокулярное соперничество. В результате получается семь видимых дельфинов, причем крайний левый и самый правый появляются с легким мерцанием, что мало чем отличается от двух наборов мерцающих линий, наблюдаемых, когда кто-то смотрит на четвертого видимого дельфина.
Из-за ракурса разница в конвергенции, необходимая для просмотра повторяющихся узоров в разных плоскостях, заставляет мозг приписывать разные размеры узорам с одинаковыми двумерными размерами. На автостереограмме трех рядов кубов, хотя все кубы имеют одинаковые физические 2D-размеры, кубы в верхнем ряду кажутся больше, потому что они воспринимаются как более далекие, чем кубы во втором и третьем рядах.
Техники просмотра
[ редактировать ]
) Если у человека два глаза, достаточно здоровое зрение и нет неврологических заболеваний, мешающих восприятию глубины, то он способен научиться видеть изображения в автостереограммах. «Как и в случае с обучением езде на велосипеде или плаванию, некоторые овладевают этим сразу, а другим приходится труднее». [26]
Как и в случае с фотокамерой , глаз легче сфокусировать на объекте при ярком окружающем освещении. При интенсивном освещении глаз может сузить зрачок , но при этом позволить достаточному количеству света достичь сетчатки. Чем больше глаз напоминает камеру-обскуру , тем меньше он зависит от фокусировки через линзу . [д] Другими словами, снижается степень разделения между фокусировкой и конвергенцией, необходимая для визуализации автостереограммы. Это снижает нагрузку на мозг. Таким образом, тем, кто впервые смотрит автостереограммы, может быть легче «увидеть» свои первые 3D-изображения, если они попытаются сделать это при ярком освещении.
Контроль вергенции важен для просмотра 3D-изображений. Таким образом, вместо того, чтобы пытаться увидеть четкое, сфокусированное изображение, вместо того, чтобы пытаться увидеть четкое, сфокусированное изображение, может быть полезно сконцентрироваться на сближении/рассеивании двух глаз, чтобы сместить изображения, попадающие в оба глаза. Хотя хрусталик рефлекторно подстраивается для получения четких, сфокусированных изображений, произвольный контроль над этим процессом возможен. [27] Вместо этого зритель попеременно то сводит, то разводит два глаза, видя при этом «двойные изображения», которые обычно наблюдаются, когда человек пьян или находится в состоянии алкогольного опьянения. В конце концов мозг успешно сопоставит пару паттернов, сообщаемых двумя глазами, и зафиксирует эту конкретную степень конвергенции. Мозг также настраивает глазные линзы, чтобы получить четкое изображение совпадающей пары. Как только это будет сделано, изображения вокруг совпавших шаблонов быстро станут четкими, поскольку мозг сопоставит дополнительные шаблоны, используя примерно ту же степень конвергенции.
) 
) Когда человек перемещает внимание из одной глубинной плоскости в другую (например, из верхнего ряда шахматной доски в нижний ряд), двум глазам необходимо отрегулировать свою конвергенцию, чтобы соответствовать новому повторяющемуся интервалу узоров. Если уровень изменения конвергенции во время этого сдвига слишком высок, иногда мозг может потерять с трудом заработанное разделение между фокусировкой и конвергенцией. Поэтому тем, кто впервые смотрит автостереограмму, возможно, будет легче увидеть автостереограмму, если оба глаза отрепетируют упражнение по конвергенции на автостереограмме, где глубина узоров в определенном ряду остается постоянной.
В автостереограмме случайных точек трехмерное изображение обычно отображается в середине автостереограммы на плоскости глубины фона (см. автостереограмму акулы). Сначала может помочь установить правильную конвергенцию, глядя либо на верхнюю, либо на нижнюю часть автостереограммы, где закономерности обычно повторяются с постоянным интервалом. Как только мозг фиксируется на плоскости глубины фона, он получает эталонную степень конвергенции, исходя из которой он может затем сопоставлять шаблоны на разных уровнях глубины в середине изображения.
Большинство автостереограмм, в том числе представленных в этой статье, предназначены для дивергентного (косоглазого) просмотра. Один из способов помочь мозгу сконцентрироваться на расхождении, а не на фокусировке, — это держать изображение перед лицом так, чтобы нос касался изображения. Поскольку изображение находится так близко к глазам, большинство людей не могут сфокусироваться на нем. Мозг может отказаться от попыток пошевелить глазными мышцами, чтобы получить четкое изображение. Если медленно отодвинуть картинку от лица, воздерживаясь при этом от фокусировки и вращения глаз, в какой-то момент мозг зафиксируется на паре паттернов, когда расстояние между ними будет соответствовать текущей степени сближения двух глазных яблок. [17]
Другой способ — смотреть на объект позади изображения, пытаясь установить правильное расхождение, удерживая при этом часть зрения фиксированной на изображении, чтобы убедить мозг сфокусироваться на изображении. Модифицированный метод позволяет зрителю сосредоточиться на своем отражении на отражающей поверхности изображения, которая, по мнению мозга, находится в два раза дальше, чем само изображение. Это может помочь убедить мозг принять необходимое расхождение, сосредоточившись на соседней картинке.
Те, кто носит очки с так называемыми «прогрессивными» линзами, в которых фокусное расстояние постепенно меняется, чтобы облегчить рассмотрение близких объектов с помощью нижней части линзы, могут обнаружить, что просмотр стереограммы легче, если сдвинуть очки. немного вверх, чтобы стереограмма просматривалась через часть объектива, оптимизированную для изображений, находящихся ближе, чем фактическое расстояние до стереограммы. Когда глаза расходятся из-за взгляда (или притворства, что смотрят) на далекий объект, чрезмерная коррекция из-за просмотра стереограммы через «неправильную» часть хрусталика может привести стереограмму в фокус без необходимости преодолевать тенденцию к фокусировке. на дальний объект, пытаясь сфокусироваться на стереограмме.
Для косоглазых автостереограмм необходимо применить другой подход. Зритель может держать один палец между глазами и медленно перемещать его по направлению к изображению, постоянно сохраняя фокус на пальце, пока он не сфокусируется правильно на том месте, которое позволит ему увидеть иллюзию.
стереослепота Однако неизвестно, что позволяет использовать какой-либо из этих методов, особенно для людей, у которых она может быть или является постоянной.
Терминология
[ редактировать ]- Стереограмма и автостереограмма
- Первоначально стереограмма использовалась для описания пары 2D-изображений, используемых в стереоскопе для представления зрителям 3D-изображения. «Авто» в автостереограмме описывает изображение, не требующее стереоскопа. Термин «стереограмма» теперь часто используется как синоним автостереограммы . [28] Доктор Кристофер Тайлер, изобретатель автостереограммы, постоянно называет стереограммы с одним изображением автостереограммами, чтобы отличить их от других форм стереограмм. [18] [ нужна цитата для проверки ]
- Стереограмма со случайными точками описывает пару 2D-изображений, содержащих случайные точки, которые при просмотре в стереоскопе создают 3D-изображение. Этот термин теперь часто используется как синоним автостереограммы случайных точек. [17] [23]
- Стереограмма одного изображения (SIS)
- Стереограмма одного изображения (SIS). SIS отличается от более ранних стереограмм тем, что вместо стереопары используется одно 2D-изображение и просматривается без устройства. Таким образом, этот термин часто используется как синоним автостереограммы . Когда одно 2D-изображение просматривается с правильной конвергенцией глаз, это заставляет мозг объединять различные паттерны, воспринимаемые двумя глазами, в виртуальное 3D-изображение без помощи какого-либо оптического оборудования, скрытого внутри 2D-изображения. Изображения SIS создаются с использованием повторяющегося рисунка. [18] [29] К программам для их создания относится Mathematica . [30] [31]
- Автостереограмма случайных точек/стереограмма скрытого изображения
- Также известна как стереограмма со случайными точками одного изображения ( SIRDS ). Этот термин также относится к автостереограммам, где скрытое трехмерное изображение создается с использованием случайного набора точек внутри одного изображения. [29] формируется с помощью карты глубины в специальной программе рендеринга стереограмм. [32]
- Автостереограмма обоев/стереограмма массива объектов/стереограмма смещения текстуры
- Автостереограмма обоев — это одно 2D-изображение, в котором узнаваемые узоры повторяются с различными интервалами, чтобы повысить или понизить воспринимаемое трехмерное местоположение каждого узора по отношению к поверхности дисплея. Несмотря на повторение, это разновидность автостереограммы одного изображения.
- Стереограмма случайного текста ASCII с одним изображением является альтернативой SIRDS, использующей случайный текст ASCII вместо точек для создания трехмерной формы изображения ASCII .
- Карта текстурированная стереограмма
- В стереограмме с текстурой карты «подогнанная текстура накладывается на изображение глубины и повторяется несколько раз», в результате чего получается шаблон, в котором результирующее трехмерное изображение часто частично или полностью видно перед просмотром. [32]
См. также
[ редактировать ]Примечания
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Термины «косоглазие» и «косоглазие» заимствованы из синонимов различных форм косоглазия — состояния, при котором глаза смотрят не в одном направлении при взгляде на объект. Просмотр сбоку неофициально известен как параллельный просмотр.
- ^ Jump up to: а б Если стереограмма с двумя изображениями, обои или автостереограмма со случайными точками, предназначенная для просмотра сквозь стену, просматривается косоглазо или наоборот, все детали на оси Z будут перевернуты – объекты, которые должны были быть видны, поднимутся. над фоном будет казаться, что он погружается в него. Однако из-за перекрытия может возникнуть некоторая бессвязность (объект, изначально предназначенный для проецирования перед другим объектом, теперь будет проецироваться за ним). Например, черные линии в File:Stereogram Tut Simple.png .
- ^ Обычно считается, что амблиопия является постоянным состоянием, но NPR сообщает о случае, когда у пациента с амблиопией восстанавливается стереозрение ( Сьюзан Р. Барри ). [24]
- ^ См . Апертуру о сходстве апертуры и зрачка. См. глубину резкости , чтобы узнать взаимосвязь между диафрагмой и объективом.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с Стивен М. Кослин, Дэниел Н. Ошерсон (1995). Приглашение к когнитивной науке, 2-е издание - Том. 2: Визуальное познание , с. 65 рис. 1.49. ISBN 978-0-262-15042-2 .
- ^ Уэйд, Николас (1996). «Описания зрительных явлений от Аристотеля до Уитстона». Восприятие . 25 (10): 1137–1175. дои : 10.1068/p251137 . ПМИД 9027920 . S2CID 21480863 .
- ^ Jump up to: а б с д Пинкер, С. (1997). «Взгляд разума», Как работает разум , стр. 211–233. ISBN 0-393-31848-6 .
- ^ Уитстон, Чарльз (1838). «Вклад в физиологию зрения. Часть первая. О некоторых замечательных и до сих пор не наблюдавшихся явлениях бинокулярного зрения» . Философские труды Лондонского королевского общества . 128 : 371–394. Бибкод : 1838RSPT..128..371W – через стереоскопию.com.
- ^ Брюстер, Дэвид (1844). «О познании расстояния, даваемого бинокулярным зрением» (PDF) . Труды Королевского общества Эдинбурга . 15 : 663–674, фото 17. doi : 10.1017/S0080456800030246 . S2CID 121080550 .
- ^ Тайлер, Кристофер (2014). «Автостереограмма» . Схоларпедия . 9 (4): 9229. Бибкод : 2014SchpJ...9.9229T . doi : 10.4249/scholarpedia.9229 .
- ^ Компанейский, Борис Н. (1939). «Ощущения глубины: анализ теории моделирования неточно соответствующими точками», Вестник офтальмологии (СССР) 14, стр. 90–105. (на русском языке)
- ^ Jump up to: а б Вайбель, Питер (2005). За пределами искусства: третья культура: сравнительное исследование культур, искусства и науки в Австрии и Венгрии XX века , с. 29. ISBN 978-3-211-24562-0 .
- ^ Юлеш, Бела (сентябрь 1960 г.). «Бинокулярное восприятие глубины компьютерных моделей» . Технический журнал Bell System . 39 (5): 1125–1162. дои : 10.1002/j.1538-7305.1960.tb03954.x .
- ^ Юлеш, Бела (24 июля 1964 г.). «Бинокулярное восприятие глубины без признаков знакомства: стереоизображения со случайными точками и контролируемыми пространственными и временными свойствами проясняют проблемы стереопсиса» . Наука . 145 (3630): 356–362. дои : 10.1126/science.145.3630.356 . ISSN 0036-8075 .
- ^ Jump up to: а б с Юлеш, Б. (1971). Основы циклопического восприятия , [ нужна страница ] . Чикаго: Издательство Чикагского университета. ISBN 0-226-41527-9 .
- ^ Шимой, С. (1994). Интервью с Белой Юлешем. В Хорибучи, С. (ред.), Super Stereogram , стр. 85–93. Сан-Франциско: Cadence Books. ISBN 1-56931-025-4 .
- ^ Вайбель (2005), с. 125.
- ^ Сакана, Ицуо (1994). Стереограмма , стр. 75–76. Эд. Сейджи Хорибучи и Юки Инонуэ. Сан-Франциско: Cadence Books. ISBN 978-0-929279-85-5
- ^ Тайлер, Кристофер В. (1983). «Сенсорная обработка бинокулярного неравенства», Вергентные движения глаз, основные и клинические аспекты , [ нужна страница ] . изд. Л. М. Шор и К. Дж. Чуффреда. Лондон. 0409950327.
- ^ Сторк, Дэвид Г.; Рокка, Крис (сентябрь 1989 г.). «Программное обеспечение для создания стереограмм с автоматически произвольными точками» . Методы, инструменты и компьютеры исследования поведения . 21 (5): 525–534. дои : 10.3758/BF03202884 . ISSN 0743-3808 .
- ^ Jump up to: а б с Magic Eye Inc. (2004). Волшебный глаз: За пределами 3D , [ нужна страница ] . Канзас-Сити: Издательство Эндрюса МакМила. ISBN 0-7407-4527-1 .
- ^ Jump up to: а б с д Тайлер, CW (1994). «Рождение компьютерных стереограмм для стереовидения без посторонней помощи». В Хорибучи, С. (ред.), Стереограмма (стр. 83–89). Сан-Франциско: Cadence Books. ISBN 0-929279-85-9 .
- ^ Ионе, Эми (2005). Инновации и визуализация: траектории, стратегии и мифы . Родопи. п. 211. ИСБН 90-420-1675-2 . Проверено 2 июля 2013 г.
- ^ Р. Киммел. (2002) Трехмерная реконструкция формы на основе автостереограмм и стерео . Журнал визуальной коммуникации и представления изображений, 13:324–333.
- ^ Кассин Б. и Соломон С. (1990). Словарь глазной терминологии , [ нужна страница ] . Гейнсвилл, Флорида: Издательская компания Triad. ISBN 978-0-937404-33-1
- ^ Тайлер, Кристофер В.; Баргут, Лорен; Концевич, Леонид Л. (17 марта 1994 г.). Компьютерная реконструкция механизмов стереопсиса человека (Доклад). стр. 52–68. дои : 10.1117/12.171143 .
- ^ Jump up to: а б с д и Эндрю А. Кинсман (1992). Случайные точечные стереограммы , [ нужна страница ] . Рочестер: Физика Кинсмана. ISBN 0-9630142-1-8 .
- ^ Крулвич, Роберт (26 июня 2006 г.). «Крулвич о науке: работа в бинокль: первый снегопад Сьюзен» . ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ЯДЕРНЫЙ РЕАКТОР . Архивировано из оригинала 14 июля 2006 г.
- ^ Уэббер, Энн; Вуд, Джоанна (ноябрь 2005 г.). «Амблиопия – распространенность, естественное течение, функциональные эффекты и лечение» . Клиническая и экспериментальная оптометрия . 88 (6): 365–375. дои : 10.1111/j.1444-0938.2005.tb05102.x . ПМИД 16329744 . S2CID 39141527 .
- ^ Косслин и Ошерсон (1995), с. 64.
- ^ Маклин, Леон Н. младший; Шор, Клифтон М. (1988). «Добровольное усилие как стимул к аккомодации и вергенции». Исследовательская офтальмология и визуальные науки . 29 (11): 1739–1746. ПМИД 3182206 .
- ^ Хорибучи, С. (1994). Стереограмма , стр. 8–10, 22, 32, 36. Сан-Франциско: Cadence Books. ISBN 0-929279-85-9 . Термин «стереограмма» используется на протяжении всей книги как синоним стереопары, автостереограммы и автостереограммы случайных точек.
- ^ Jump up to: а б Курсовая группа Открытого университета (2008) «Наука чувств» , с. 183. Открытый университет. ISBN 0-7492-1450-3 .
- ^ Дональд Роу, Талмейдж Джеймс Рид (2011). Геометрия, перспективный рисунок и механизмы , с. 142. ISBN 978-981-4343-82-4 .
- ^ Хейкки Рускипаа (2009). Mathematica Navigator: Математика, статистика и графика , с. 146. ISBN 978-0-12-374164-6 . [1] Архивировано 1 августа 2013 г. в Wayback Machine .
- ^ Jump up to: а б Джин Левин, Гэри В. Пристер (2008). Скрытые сокровища: 3-D стереограммы , [ нужна страница ] . ISBN 978-1-4027-5145-5 .
Библиография
[ редактировать ]- NE Thing Enterprises (1993). Волшебный глаз: новый взгляд на мир . Канзас-Сити: Эндрюс и МакМил. ISBN 0-8362-7006-1
- Тайлер, К.В. и Кларк, М.Б. (1990) « Автостереограмма ». Стереоскопические дисплеи и приложения , Учеб. ШПИОН Том. 1258:182–196.
- Марр Д. и Поджо Т. (1976). «Совместное вычисление стереодиспаратности». Наука , 194:283–287; 15 октября.
- Юлеш, Б. (1964). «Бинокулярное восприятие глубины без намеков на знакомство». Наука , 145:356–363.
- Юлеш, Б. (1963). «Стереопсис и бинокулярная 3D-стереограмма: соперничество контуров». Журнал Оптического общества Америки , 53:994–999.
- Юлеш Б. и Дж. Э. Миллер. (1962). «Автоматическое стереоскопическое представление функций двух переменных». Технический журнал Bell System , 41:663–676; Маршировать.
- Скотт Б. Стейнман, Барбара А. Стейнман и Ральф Филип Гарсия. (2000). Основы бинокулярного зрения: Клиническая перспектива . МакГроу-Хилл Медикал. ISBN 0-8385-2670-5
- Рон Киммел. (2002) Трехмерная реконструкция формы на основе автостереограмм и стерео . Журнал визуальной коммуникации и представления изображений, 13:324–333.
Внешние ссылки
[ редактировать ]
СМИ, связанные с автостереограммами, на Викискладе? - Статья в Scholarpedia об автостереограммах Рецензируемая статья Кристофера Тайлера об автостереограммах
- Stereograma — бесплатный кроссплатформенный генератор стереограмм с открытым исходным кодом
- Автостереограммы - 3D Magic Eye, SIRDS - Галерея изображений
- Choppy Doge AI - Бесплатная игра на основе стереограмм на Android
- Анимированная автостереограмма двух торов в Wayback Machine (архивировано 26 марта 2009 г.)
