KVU / UF3D
3D fotografie a alternativní techniky ve fotografii

Terminologická poznámka: pojmem "3D" budeme zatím poměrně vágně označovat technologie, kdy divák vybavený speciálními brýlemi vidí obraz tak, jako by jeho jednotlivé prvky vystupovaly před promítací plátno (či televizní obrazovku apod.), případně zapadaly za něj. Později pojem "3D" zpřesníme a rozšíříme.

Úvod

V předmětu UF3D se budeme zabývat technikami, které souvisí s fotografií a více či méně souvisí s 3D, čili posíleným vjemem prostorovosti. Hned na úvod je vhodné položit si zásadní otázku: měli bychom se o ně vůbec zajímat?

Podíváme-li se do 90. let 20. století, zjistíme, že technologie 3D byla k vidění jen výjimečně. Zážitek 3D nabízely krátké filmy ve specializovaných kinech zábavních parků, případně filmy - obvykle přírodopisné dokumenty - v kinech IMAX-3D. Po roce 2000 se ale v běžných kinech začaly čím dál častěji objevovat animované či hrané celovečerní filmy, které - bylo-li kino vybaveno příslušnou technikou - mohly být uváděny i v 3D. V roce 2009 měl premiéru film Jamese Camerona "Avatar", který byl primárně určen pro 3D sledování. Jeho značný komerční úspěch nastartoval vlnu 3D; ve formátu 3D se objevily desítky, možná stovky titulů, výrobci televizorů se začali předhánět, kdo nabídne lepší podporu 3D, přidali se výrobci počítačových displejů a počítačových her atd. Mohli bychom proto usoudit, že o technologii 3D by měl mít profesionální fotograf přinejmenším dobrý přehled.

Podíváme-li se na 3D kritičtěji, nemůžeme si nevšimnout, že o několik let později zájem o 3D uvadl. Zatímco kolem roku 2012 byly veletrhy profesionální i spotřební audio-video techniky plné 3D technologií, v roce 2015 už nálepka "3D" nikoho neupoutala; a zdá se, že zájem o 3D je z různých důvodů čím dál menší. Dále snadno zjistíme, že historie se opakuje. Prostorové obrázky byly mimořádně populární na přelomu 19. a 20. století; mírný zájem vzbudily ve 30. letech; velká vlna 3D filmů se objevila v 50. letech; mírný zájem se opět objevil v 80. letech; a jak bylo řečeno, kolem roku 2010 jsme viděli další velkou vlnu. Můžeme proto prohlásit, že 3D je především pouhou marketingovou bublinou objevující se zhruba každých 30 let. Na místě je tedy jistá rezervovanost: o 3D technologiích je asi dobré vědět, ale také se dá předpokládat, že výrazný komerční potenciál teď 3D nemá. Na druhou stranu se 3D zakázky dělají pořád, byť třeba ne příliš často, a zejména profesionál by si měl umět poradit i s neobvyklými požadavky.

O technologii 3D jsme dosud hovořili z pohledu 3D filmů a televize, potažmo reklamy a zábavního průmyslu. Neměli bychom ale zapomínat na jiné oblasti; dostaneme se k nim přes malou odbočku.

Důvodů, proč se zájem o 3D opakovaně objevuje a mizí, je několik. Teď se zmíníme o jednom z nich. Zatímco například na černobílé fotografii není možné odlišit červené oblečení od šedého, "obyčejné" 2D snímky samy o sobě dávají docela dobrou prostorovou představu - bez větších problémů dokážeme říct, co je na snímku vpředu a co vzadu. Mimo jiné proto se stala barevná fotografie standardem, zatímco 3D spíš působí jako efekt, který se brzy okouká.

Přestože je snímek 2D, dokážeme s jistotou určit, který z menhirů je vpředu a který vzadu. Na druhou stranu nedokážeme z černobílé fotografie odhadnout, jakou barvu mají.

Později budeme detailně hovořit o tom, proč i "obyčejná" 2D fotografie dává dobrý prostorový vjem. Zde upozorníme jen na jednu příčinu: 2D fotografie vyjadřuje kvalitně prostorovost zejména tehdy, zobrazuje-li dobře známé prvky - lidi, budovy, krajinu apod. Jakmile fotografie zobrazuje něco neobvyklého nebo zcela neznámého, je "plochost" 2D fotografie okamžitě zjevná. S takovými fotografiemi se setkáváme ve vědeckotechnických aplikacích, v lékařství, kartografii a jinde. Vjem 3D tak zde není pouhým neužitečným efektem; bez 3D je snímek často velmi špatně čitelný, nebo je dokonce téměř nesrozumitelný. Proto zejména fotografové, kteří hledají uplatnění mimo standardní oblasti (fotografie technické, medicínské, vědecké apod.), mohou detailní znalost 3D technologie dobře využít.

Snímky rozložení bodů v prostoru a terénu z výšky: dokážete s jistotou určit, co je na snímku vpředu a co vzadu?

Neměli bychom zapomínat na další aspekt. Jedním z problémů současného 3D i minulých pokusů o jeho zavedení jsou různé obtíže spojené s jeho sledováním - obvykle vyžaduje speciální brýle, různí lidé jej vnímají různě dobře (a někteří dokonce vůbec) apod. Technologie zobrazování 3D jde ale rychle dopředu a dá se očekávat, že další vlna zájmu přijde dříve než za 30 let, protože se objeví velmi kvalitní 3D displeje (integrální či holografické). Neměli bychom také zapomínat, že kolem roku 2014 se začaly objevovat cenově dostupné technologie virtuální reality (Oculus Rift, HTC Vive apod.), které na 3D zobrazení spoléhají.

Formát 3D tedy rozhodně není mrtvý, byť v současnosti nepatří do mainstreamu. A protože štěstí přeje připraveným, můžeme si na závěr kapitoly zodpovědět úvodní otázku: ano, o 3D technologie bychom se měli zajímat.

Jak na 3D snímání

K problematice 3D můžeme přistoupit jednoduše, nebo složitě.

Jednoduše: Člověk vnímá svět dvěma očima, tj. taždé vidí trochu jiný obraz. Pořídíme tedy dvě fotografie a nějak zařídíme, aby levé oko vidělo "levou", pravé oko "pravou" fotografii. Takovému páru snímků říkáme "stereoskopický snímek", vjemu hloubky ze dvou mírně odlišných obrazů pak "stereopsie".

Jak už to bývá, ďábel se skrývá v detailech:

  1. Ne každý pár fotografií vytvoří vjem hloubky. Odlišnosti mezi fotografiemi musí být tak velké, aby vjem vznikl. Současně ale musí být odlišnosti tak malé, aby mozek vyhodnotil snímky jako dva pohledy na tutéž scénu.
  2. Asi 3 % lidí nevidí stereoskopicky. Asi 20 % lidí má se stereoskopií problémy. Ve zbytku populace je vnímání značně odlišné, co je pro někoho "akceptovatelně velký vjem", je pro někoho "přehnaný vjem".
  3. U obyčejné fotografie jde spousta věcí zachránit v postprodukci - ořez, barevná korekce, retuš. Spravovat stereoskopický vjem v postprodukci je velmi nevděčné; svou pracností je srovnatelné s kolorováním černobílé fotografie.
  4. Průběžným sledováním stereoskopického obrazu se mozek učí zpracovávat složitější obrázky. Tvůrce, který své dílo před zveřejněním typicky vidí mnohokrát, už proto není schopen posoudit, zda je 3D vjem pro většinu lidí akceptovatelný.

Vyrobit kvalitní pár fotografií, který bude akceptovatelný pro většinu, tedy není samo sebou. Kromě toho je zde ještě jeden aspekt: pozorování špatně udělaného 3D obrazu může vést k nevolnosti, případně navíc 3D vjem vůbec nevznikne. Zatímco chyba v obyčejné fotografii se dá často označit za "umělecký záměr", špatně udělané 3D je jednou provždy špatně.

Z uvedených skutečností plyne jeden nepříjemný závěr: fotograf pořízující 3D snímky nedokáže jednoduše posoudit, zda se mu stereoskopický snímek povedl. Musí se spoléhat na statisticky zjištěné údaje, co je ve stereoskopických snímcích přípustné a co ne. Jak také uvidíme později, 3D snímání se řídí úplně jinými pravidly než klasické 2D snímání; týká se to techniky snímání, kompozice, zpracování i zobrazování. Zatímco na 2D fotografování stačí talent a cit, na dobré 3D snímky to nestačí. V neposlední řadě si musíme uvědomit, jak moc je dnešní fotograf osvobozen od technických detailů. Fotograf v 19. století si často musel postavit fotoaparát sám; musel si připravit světlocitlivé desky; musel umět odhadnout clonu a čas záverky (expozimetry nebyly); musel připravit vyvolávací chemii a desku správně vyvolat; a jakákoliv chyba ho vrátila na začátek. Dnešní fotograf se technickým detailům prakticky nemusí věnovat, protože automatika a digitální zpracování většině technických chyb předejde, nebo umožní jejich korekci. Ve 3D snímání ale obdobně vyspělá automatika neexistuje a veškerá technická rozhodnutí musí učinit fotograf.

Obsahem předmětu bude problematika 3D obrazu "složitě" - proto, abychom uměli vytvořit rozumný 3D snímek lepším způsobem než "pokus-omyl". Budeme se zabývat následujícími tématy:

  1. Jak člověk rozpoznává hloubku? Jak uměle vyvolat vjem hloubky?
  2. Jak pořídit obraz, aby byl vjem hloubky co nejlepší? Co je to "nejlepší"?
  3. Jaké jsou principy 3D displejů?
  4. Jaké je uplatnění 3D obrazu? Jaká je historie 3D obrazu?

Předmět by zajisté šel vybudovat systematicky, tj. šlo by napřed hovořit o technologiích 3D záznamu, o 3D displejích atd. Takové přednášky by ale asi byly krajně nepřehledné a pro začátečníka nepříliš zajímavé. Proto budeme teorii a praxi budovat postupně a koncepty budeme postupně rozvíjet. Program bude asi následující:

  1. Naivní pořízení dvou fotografií, jejich ruční úprava pro základní 3D technologii (anaglyf).
  2. Psychologie a fyziologie vnímání hloubky.
  3. Vliv nastavení kamer na vjem hloubky.
  4. Základní technologie 3D displejů, autostereoskopické displeje. Historie 3D.
  5. Detaily snímání pro autostereoskopické displeje.
  6. Lentikulární displeje a tisk.
  7. Integrální fotografie.
  8. Holografie.
  9. Alternativní 3D a doplňkové technologie.

Jednoduché pořízení a pozorování 3D obrazu

Následující postup použijeme jako odrazový můstek pro pozdější pokročilejší metody. Jde o nejsnadnější metodu nevyžadující žádné zvláštní znalosti ani vybavení; výsledky ale nejsou příliš predikovatelné, ani příliš kvalitní.

  1. Budeme fotografovat nehybnou scénu, několik dm hlubokou ve vzdálenosti cca 1,5 m.
  2. Pořídíme jeden snímek, fotoaparát posuneme o několik cm doprava, pořídíme druhý snímek. Ačkoliv je to jedno, zvykneme si, že jako první budeme pořizovat levý snímek. Ušetří nám to později spoustu času při rozhodování, který snímek je který.
  3. V grafickém editoru (např. Adobe Photoshop) umístíme do spodní vrstvy první (levý) snímek, do vrstvy nad ní druhý (pravý) snímek; vrstvy pojmenujeme L, R.
  4. Volitelně převedeme obě vrstvy snížením sytosti do černobílé podoby; režim obrázku stále RGB!
  5. Nastavíme průhlednost R vrstvy na 50 %.
  6. Vrstvu R posuneme tak, aby splynuly body, které se mají zobrazit v rovině plátna
  7. Vrstvu R pootočíme tak, aby obrazy bodu v jiné vzdálenosti než v rovině plátna ležely vedle sebe (na vodorovném vodítku).
  8. Vrátíme průhlednost vrstvy R na 100 %.
  9. V nabídce "vrstvy" zvolíme, že vrstva R má zobrazovat pouze zelený a modrý kanál; alternativně vytvoříme nový obrázek z červeného kanálu L obrázku a zeleného+modrého kanálu R obrázku
  10. Na výsledek se podíváme červeno-azurovými brýlemi (anaglyfickými), červený filtr na levém oku (mnemotechnická pomůcka: červená barva na straně srdce - nalevo)
    • červený filtr propouští jen červenou (tj. nepropouští zelenou ani modrou)
    • azurový filtr propouští jen zelenou a modrou (tj. nepropouští červenou)
    • ve výsledku levé oko vidí obrázek L, pravé oko obrázek R
    • jelikož červená+zelená+modrá = neutrální, jsou původně neutrální části snímku vidět neutrálně; červeno-azurové anaglyfické kódování obrazu funguje nejlépe pro černobílé obrazy, o něco hůře pro obraz s málo systými barvami, moc nefunguje pro obrazy se sytými barvami
    • Aby postup fungoval dobře, je nutné vypnout správu barev (color management) a displej používat v nativním barevném režimu! Nejste-li si jisti, jak Photoshop či jiný program pracuje se správou barev, prohlédněte si hotový obrázek v co nejjednodušším prohlížeči obrázků.

Zkusíme druhý pokus; kameru mezi snímky ale posuneme o několik decimetrů. Namísto poněkud pracného postupu v běžném grafickém editoru použijeme např. StereoPhoto Maker. Nástroje typu StereoPhoto Maker umí spasovat levý a pravý snímek automaticky, navíc obvykle lépe než ruční prací v obecném grafickém editoru typu Photoshop. Navíc umí se stereoskopickými snímky spoustu dalších věcí. Přesto nebylo od věci si alespoň jednou ruční postup vyzkoušet.

Zatímco pozorování prvního stereoskopického snímku by mělo být v pořádku, pozorování druhého nejspíš v pořádku nebude. V následujících kapitolách proto rozvedeme, co vlastně vytváří vjem prostorovosti a kde leží hranice mezi "plochým" a "prostorovým", respektive mezi "prostorovým" a "nepoužitelným".

Zpět na hlavní stránku.