Коротка історія стереограм
У всі часи митці та вчені намагалися винайти методи створення зображень, що відтворюють на площині три виміри простору. Для об'ємного зображення предметів і різних сюжетів використовувалися багато форм, наприклад, скульптура або різьблення по дереву, проте малювання на площині завжди було особливим викликом для художників.
Традиційними способами, які використовуються для передачі відчуття глибини простору, є перспектива, тіні, структура і розмір знайомих об'єктів, а також перекриття одних предметів іншими.
У наші дні зображення, згенеровані комп'ютером із використанням цих способів, мають майже фотографічну якість. Однак крім згаданих способів є й інша група ознак, якими мозок людини визначає відстань до об'єкта.
До цих ознак відноситься, по-перше, ефект бінокулярного зору (binocular disparity). Він виникає внаслідок того, що людина бачить за допомогою двох очей, і зоровий образ, який отримує один з них, трохи відрізняється від образу, який бачить інше око.
Друга ознака відстані - це так звана акомодація (accommodation), тобто сила м'язової напруги для налаштування кришталика ока при фокусуванні погляду на об'єкті в просторі.
І, нарешті, третя ознака - конвергенція (convergence), тобто зміна кута зведення очей при русі об'єкта до спостерігача і назад.
При погляді на плоску картину перша група способів визначення глибини конфліктує з другою, тому зображення виглядає по-справжньому тривимірним.
Стереографія(stereography), абостереографіка(stereographics), займається вирішенням цієї проблеми, змушуючи зображувані наплощині об'єктів виглядають тривимірними.
У 1838 році сер Чарльз Вітстон винайшов стереоскоп.
Уітстон, Чарльз
У 1837 у співпраці з Уїлямом Куком отримав патент на електромагнітний телеграф і створив першу діючу телеграфну лінію в Англії. Це був так званий стрілочний телеграф: стрілка на приймачі показувала літери алфавіту, розташовані по колу на кшталт цифр у годиннику.
Запропонувавмостовий метод електричних вимірів. Так званий міст Вітстона служить основою сучасних гальванометрів. Вітстон мостик балансує вимірювані струми таким чином, що стає можливим вимір коливань цих струмів.
У 1829 році запатентував музичний інструмент Концертіна.
І хоча ще давні греки мали певні знання простереографію(Евклід у своєму трактаті «Оптика» вивчав сприйняття людиною відстані та особливості зору, пов'язані з поглядом на об'єкт двома очима), ця подія практично збіглася за часом з винаходом фотографії (1839 р.), що дуже вплинуло підняття інтересу до стереографії.
У стереоскопі замість намальованих від руки картинок почали використовувати <фотографії . В результаті отримані стереозображення набули реалістичності, чіткості та глибини.Стереограммывиявилися такі популярні, що було налагоджено їх комерційне виробництво, а 1850 року було засновано Лондонське суспільство стереографії (London Stereoscopic Society).
Після появи комп'ютерів розвиток стереографії отримав новий імпульс. З'явилисяголографічні монітори,багатоплощинні монітори(multi planar display), і, нарешті,стереопари(stereo pair). До останнього виду належать, наприклад, сучасні віртуальні шоломи.реальності.
Основна ідеястереопарполягає в тому, що кожне око дивиться на окремий екран, причому одне око бачить зображення, що трохи відрізняється від зображення, видимого іншим оком (ця ж ідея використовувалася при створенні стереоскопа).
В результаті в деяких сценах мозок людини важко «з'єднує» зображення для лівого та правого ока, і спостерігач знову починає бачити дві окремі двовимірні картинки замість однієї тривимірної.
А кілька людей (від 10 % до 20 %) взагаліне здатні розглянути об'ємне зображення на стереопарі.
До голографічних та багатоплощинних зображень цей недолік не відноситься.
Історія стереограмна основі випадкових точок почалася в Bell Labs, коли в 1959 році дослідник Бела Юлєш виявив, що мозок людини здатний сприймати глибину на стереопарі, побудованій на основі випадкових точок. Важливість цього відкриття полягала в тому, що стало ясно, що і без будь-яких явних візуальних образів, що розпізнаються і одним оком (monocular pattern recognition), людський мозок може інтерпретувати видиме на площині як інформацію про третій вимір, тобто як глибину.
Людина з нормальним бінокулярним зором бачить трохи різні картинки для різних очей, оскільки очі у людини розташовані на відстані 6-7 сантиметрів один від одного. Мозок виконує роботу зі злиття цих зображень та отримує інформацію про глибину; цей процес називаєтьсястереопсисом. Юлеш та Міллер (Miller J.E.) показали, що інформація про глибину може бути отримана безпосередньо зі стереопсису, без попереднього розпізнавання контурів об'єктів.
І, нарешті, наступним важливим кроком було відкриття того факту, що для стереопсису необов'язково використовувати два окремі зображення. У 1979 Тайлер і Кларк (Tyler C.W., Clarke M.B.) створили першу стереограму на одному зображенні, побудовану на основі випадкових точок (SIRDS). Їхня ідея була заснована на «ефекті шпалер», виявленому Сером Девідом Брюстером ще 1844 року.
Коротко це можна пояснити так.
Нехай перед спостерігачем знаходиться зображення з однаковими фрагментами, що багаторазово повторюються на ньому (назвемо їх зразками); шпалери являють собою таке зображення. Якщо розвести очі так, щоб дивитися не на поверхню, а за неї (цей метод називається методом розведених очей – wide-eyed), так, що очі дивитися одночасно не на один і той же зразок, а на сусідні, то мозок виявляється. ошуканим», думаючи, що очі все ще дивляться в одне й те саме місце, і тому, хто дивиться здається, що видиме зображення знаходиться трохи далі реальної площині поверхні: мозок оцінює відстань виходячи з конвергенції. Якщо, навпаки, звести очі (метод зведених очей - cross-eyed), то зображення, що сприймається, виявиться ближче.
Далі, якщо зразки, що повторюються, не абсолютно однакові, а трохи різняться (відповідно до представленого тривимірним чином), то мозок інтерпретує цю відмінність як пов'язане з тим, що об'єкт, що спостерігається, — тривимірний, а не зображений на площині. Так виникаєілюзія тривимірності.
Самі фрагменти, що повторюються, можуть мати будь-який малюнок — Тайлер і Кларк почали з фрагментів, що складаються з крапок з випадковими кольорами; вже після цього почали використовуватися відносно довільні малюнки. Існують навіть текстові автостереограми, у яких повторюється певна послідовність літер та символів.
До недоліків стереограм на одномузображенні відноситься та обставина, що не всі люди здатні їх бачити; не для всіх людей конвергенція є фактором визначення відстані, що панує над акомодацією; для деяких конфлікт цих ознак є перешкодою для здатності побачити стереограму. І ще один недолік, який мають RDS і SIS — вони не несуть у собі інформації про кольори об'єктів.