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.

Mechanismus stereopsie

Věnujme se nyní detailněji rozpoznání vjemu hloubky ze dvou mírně odlišných obrazů, čili stereopsii. Jak konkrétně funguje rozpoznání hloubky prostřednictvím binokulárního vidění?

Ukázka stereoSim - body, 3D objekt

Terminologické poznámky

Omezení stereoskopie

Řekli jsme si o omezení stereoskopie: disparita nesmí být moc velká. Prozkoumejme proto mechanismus vidění podrobněji a pokusme se odhadnout, co znamená "moc velká".

Začněme tvrzením, že zásadní vlastností odlišující 2D a 3D fotografii je zapojení vergence. Vergence patří spolu s akomodací mezi fyziologické vjemy; a standardně jsou úzce provázány. Jestliže se oči dívají na vzdálený bod, úhel optických os očí je malý a oči akomodují "na nekonečno". Jestliže se dívají na blízký bod, úhel os je velký a oči akomodují "na blízko".

Obě činnosti si navzájem pomáhají - jedním okem sice můžeme akomodovat na blízko i na dálku, ale mozku trvá přeostření déle, pokud mu "nenapovídá" stav vergence.

Vergenci si dokážeme představit docela snadno: oči se natáčejí tak, aby byl sledovaný objekt uprostřed zorného pole obou očí. K pochopení, proč je stereoskopie omezena maximální velikostí disparity, ale musíme detailně rozumět i mechanismu akomodace. Jakmile ji pochopíme, snadno přijdeme na to, jaký je rozdíl mezi sledováním 3D fotografie a skutečného světa.

Jak vlastně funguje akomodace?

Srovnání pozorování 2D snímku, 3D světa a 3D snímku

Jak jsme si slíbili, po vysvětlení akomodace můžeme přikročit ke srovnání, co se děje při sledování obyčejné fotografie, 3D fotografie a skutečného světa.

Při pozorování 2D snímku jsou akomodace i vergence v souladu, osy očí se protínají v rovině snímku, kam také oči ostří. Proto je sledování 2D fotografie pohodlné a bezproblémové

Při pozorování 3D scény se osy očí kříží ve vergenční vzdálenosti, tam také ostří. Obrazy bodu v této vzdálenosti mají nulovou disparitu. Mozek pak z těchto informací odhadne jeho vzdálenost.

Obrazy bodu v jiné vzdálenosti budou mít nenulovou disparitu. Pokud jsou ale obrazy bodu ostré, tj. bod ležel v oblasti ostrosti, dokáže mozek disparátní obrazy bodu sloučit a vzdálenost bodu odhadnout.

Pokud bod leží mimo oblast ostrosti, je disparita obrazů příliš velká a obrazy jsou navíc rozmazané. Mozek už si s nastalou situací neumí poradit a dochází k jevu dvojitého vidění (diplopii).

Pokud se dvojité vidění mozku "nelíbí", změnou vergence sníží disparitu a změnou akomodace zvýší ostrost pro jinou vzdálenost od očí, čímž diplopie zmizí. Mozek tak získá hloubkovou informaci o jiné části scény, kterou nyní vidí perfektně.

Takto mozek v součinnosti s očima prozkoumává viditelný svět; výsledný vjem je souhrnem všeho, čili člověk vnímá svět kolem sebe celý ostrý, prostorový, nerozdvojený.

Při pozorování 3D snímku je situace výrazně odlišná.

Pokud je ve 3D snímku bod s nulovou snímkovou disparitou, je akomodační i vergenční vzdálenost rovna vzdálenosti očí od plátna; bod proto vnímáme v rovině plátna. Pokud je v 3D snímku bod s nenulovou snímkovou disparitou, ale tato je dostatečně malá, nemusí oči měnit vergenci ani akomodaci a mozek nenulovou disparitu interpretuje jako vzdálenost rozdílnou od vzdálenosti plátna.

Pokud se přesto mozek rozhodne, že změní vergenci očí a sníží sítnicovou disparitu na nulovou, mimoděk také změní akomodaci očí. Oči tedy budou ostřit jinam, než na rovinu plátna. Pokud ale rovina plátna leží v oblasti hloubky ostrosti oka, nijak se to na obrazovém vjemu neprojeví.

Zkusme popsat situaci v případě velké obrazové disparity:

Z analýzy pozorování 3D snímku jsme zjistili, že

Konflikty mezi mechnismy rozpoznávání hloubky obecně vadí, a to nejenom mezi akomodací a vergencí. Výsledkem nemusí být fatální selhání 3D vjemu nebo nevolnost jako v případě konfliktu akomodace/vergence, ale jen "divný 3D vjem".

Příklady jiných konfliktů:

Uvedené příklady cíleně matou vnímání hloubky; ve 3D snímání nám ale obvykle jde o opak, tj. o přirozené vnímání hloubky. Pro přirozený 3D vjem tedy musí jednotlivé mechanismy rozpoznání hloubky spolupracovat, nebo alespoň nesmí jít "proti sobě". Binokulární vjem hloubky musí korespondovat např. s:

Konfliktům samozřejmě zamezíme pečlivou rozvahou 3D snímání. Nejprve se budeme zabývat tzv. ortostereoskopií, což je snaha o maximálně věrný 3D vjem, pokud možno nerozeznatelý od skutečnosti. Uvidíme, že ortostereoskopie je sice teoreticky zajímavá, ale v praxi málo použitelná - podobně jako v klasické fotografii je jistě zajímavé využívat výhradně přirozené osvětlení, ale v praxi musíme často sáhnout po osvětlení nepřirozeném, umělém. Proto se později začneme zabývat nepřirozeným 3D vjemem, ale takovým, který působí uvěřitelně. Podobně jako v příkladu s osvětlením zjistíme, že pečlivou prací s "nepřirozeným" 3D vjemem dokážeme mnohem víc, než umíněným trváním na ortostereoskopii. Nicméně přesto se jí budeme zabývat - kdo chce porušovat pravidla, musí je napřed pečlivě poznat.

Zpět na hlavní stránku.