Необходимые условия для получения объемного изображения

Формирование и воспроизведение 3D изображений в электронном цифровом кинематографе

Лекция 8

Объемность предметов и их пространственное расположение не­посредственно может восприниматься нами как при монокулярном зрении (одним глазом), так и при бинокулярном (обоими глазами). В первом случае главную роль играют физиологические факто­ры (зрительная память, ощу­щение различия в напряжении мышц при аккомодации и т. п.) или же необходимость переме­щения глаза наблюдателя. Опи­раться на эти факторы при по­строении телевизионной систе­мы, где глаз заменяется пере­дающей трубкой, очевидно, нельзя. Необходимо прибегнуть к использованию свойств бино­кулярного зрения, где основную роль играет глазной базис — расстояние между зрительными осями при рассматривании уда­ленных предметов (рис. 8.1).

Ве­личина глазного базиса не одинакова, но в среднем составляет 65 мм, эту величину и примем за
постоянную. При проецировании удаленного предмета
на центральное углубление сетчатки F_c (fovea
centr.alis) мы видим данный объект одиночным. Если же предмет
приблизить, то для четкого рассмотрения его глаза непроизвольно поворачиваются в своих орбитах (рис. 8.2), зрительные оси пере­секутся на рассматриваемом объекте Q.

Рис.8.1.

Рис.8.2.

В этом случае предмет Q окажется спроектированным на Fс каждого глаза и представится нам опять одиночным предметом. Угол а при пересечении зрительных осей называется углом конвергенции (сведения в одну точку). Каждому положению объекта соответствует определенный угол конвергенции, что сопровождается некоторой мускульной работой поворачивания глазного яблока. Сравнение в нашем сознании мускульных напряжений, связанных с изменением угла конвергенции, дает представление о том, ближе или дальше расположен наблюдаемый предмет.

При перемещении рассматриваемого объекта происходит не только конвергенция глаз, но и аккомодация, т. е. изменение кри­визны глазного хрусталика. Последнее обеспечивает резкость изображения предметов на сетчатке при различ­ных расстояниях от глаза. Указанным дей­ствиям сопутствует также изменение диа­метра зрачка, который сокращается с при­ближением рассматриваемого предмета. Это также способствует повышению резкости изображения на сетчатке за счет уменьше­ния кружков светорассеяния. Таким образом, с изменением расстояния наблюдения одно­временно и непроизвольно меняется состоя­ние трех родов мышц: управляющих поворо­том глаз, крутизной хрусталика и диаметром зрачка, что уже вошло у нас в привычку. Для дальнейшего требуется подчеркнуть на­личие одновременности двух действий — конвергенции и аккомодации, т. e. соответ­ственно каждому углу конвергенции сопут­ствует определенное напряжение аккомода­ции и наоборот. Стереоскопическое или глубинное, зрение есть способность воспринимать рельефность предметов и их пространственное распо­ложение (глубину пространства).

При бинокулярном восприятии объемности предметов основным фактором является учет в нашем сознании различия в изображениях этих предметов на сетчатках левого и правого глаза. Поскольку правый и левый глаз рассматривают какую-либо деталь с разных точек зрения, из-за наличия глазного базиса, центры проекции изображения этой детали при­ходятся не на идентичные точки сетчаток обоих глаз. Идентичными, или соответствующими, называются такие точки сетчаток, которые удалены на одинаковое расстояние и в одинаковом направлении от их центрального углубления. Прочие точки проекции называются несоответствующими, или диспаратными.

Достаточно малейшего смещения одной из проекций изображения с идентичных точек сет­чатки, как в нашем сознании возникнет пространственное представ­ление о рассматриваемых предметах.

Способность учета глубинного смещения предметов Р и Q (рис. 8.3) оценивается величиной разности параллактических углов P_п и Р_л.

Рис8.3.

Эта разность, соответствующая минимальному кажущемуся смещению двух объектов по глубине, называется порогом глу­бинного зрения. Таким образом, порог глубинного зрения опреде­ляется как минимальная разность двух параллактических углов и равен

8 = Pп-P_л

Величина его зависит от наблюдателя, яркости фона, контраста объектов, горизонтального расстояния между ними и толщины их. В среднем величина глубинного порога оценивается в угловой мере

8= 10" -г 20"

(без учета атмосферных условий).

Величину, обратную порогу, т. е. Л, будем называть остротой глубинного, или стереоскопического, зрения.

Обозначим на рис. 8.3 условно левый и правый глаз через Л и П. Восприятие разного удаления объектов Р и Q опре­делится разной величиной проекций от­резка PQ на сетчатках левого и право­го глаза, выражаемых отрезками рл qn и р qn . При рассматривании и одновре­менном фиксировании внимания, например на точке Р, т. е. при проектировании ее в середину центрального углубления рл и ра обеих сетчаток, точки qn и qa зай­мут положение на разном расстоянии от рл и ра.

Если эта разность невелика, то в нашем сознании возникнет стереоскопи­ческое восприятие, дающее суждение о взаимном удалении объектов Р и Q в глуби­ну. Если точку Q приблизим к глазам на одинаковое расстояние с Р, в этом слу­чае Q\ спроецируется в идентичную точку 4ji с точкой q .

Всякое смещение одного изображения из идентичной точки в область сетчатки, расположенную ближе к носу, вызывает пред­ставление об удалении предмета, а смещение изображения ближе к виску — о приближении предмета. На основе этого мы судим, какой предмет отстоит дальше или ближе относительно другого.