3D jak żywe

Paweł Brągoszewski

Grafika 3D na ekranie monitora daje tylko złudzenie trójwymiarowości. Prawdziwy trzeci wymiar uzyskasz dopiero za pomocą nietypowych technik i specjalnych urządzeń.

Różnorodne metody generowania obrazów dające złudzenie trzeciego wymiaru są znane od ponad 100 lat. Jednak dopiero od niedawna można rozkoszować się prawdziwie trójwymiarową, wysokiej jakości grafiką na ekranach zwykłych komputerów. Wielu czytelników pamięta zapewne czasy trójwymiarowych pokazów kinowych i specjalnych czerwono-niebieskich okularów. Za ich pomocą również dziś możesz oglądać stereograficzną grafikę w najnowszych grach. Znacznie lepsze efekty uzyskasz jednak za pomocą okularów migawkowych (obecnie kosztują niecałe 300 zł). Wciąż pojawiają się nowe techniki generowania obrazów dających wrażenie zanurzenia w wirtualnym świecie - pisze o nich Jarek Chrostowski w artykule "Nowe oblicza wizualizacji". My zajmiemy się tworzeniem stereograficznych (generowanych oddzielnie dla każdego oka, dających złudzenie trójwymiarowości) obrazów za pomocą zwykłego PCi mało kosztownych dodatków.

W tym miejscu należy wspomnieć o jeszcze jednym aspekcie. Większość opisanych tu metod wymaga treningu i wiąże się z przyzwyczajeniem wzroku do bardzo nietypowych warunków. Długotrwała zabawa ze stereogramami nie powinna męczyć oczu bardziej, niż zwykła praca przy monitorze.

Urządzenia takie, jak okulary migawkowe, a nawet niektóre zaawansowane gogle 3D, działają przy stosunkowo niskiej częstotliwości odświeżania. Efekt migotania jest nie tylko męczący, ale w skrajnych przypadkach może też powodować poważne schorzenia.

Wystarczy poćwiczyć

Jeśli poświęcisz trochę czasu i poćwiczysz swój wzrok, będziesz w stanie oglądać trójwymiarowe obrazy bez pomocy dodatkowych przyrządów. Wystarczy, że umieścisz obok siebie odpowiednio przygotowane dwa zdjęcia (dla lewego i prawego oka) i spojrzysz na nie w specjalny sposób. Nie zrażaj się, jeśli efekty nie będą widoczne od razu. Na wielu stronach internetowych możesz znaleźć pary zdjęć przeznaczone do oglądania za pomocą tzw. krzyżoglądu i prostoglądu, sporą kolekcję możesz znaleźć także na naszym krążku CD.

Krzyżogląd

Ten sposób oglądania obrazków wymaga wykonania zeza. Zobaczysz wtedy nie dwa, a cztery obrazki, przy odpowiednim ustawieniu wzroku dwa środkowe zdjęcia nałożą się i po krótkiej chwili zobaczysz ostry, trójwymiarowy obraz. Pary obrazów do oglądania metodą krzyżoglądu często oznaczane są symbolem dwóch krzyżujących się strzałek.

Prostogląd

Ten sposób oglądania trójwymiarowych obrazków jest podobny do poprzedniego. Tym razem jednak przenieś wzrok na parę obrazków i popatrz na jakiś odległy obiekt (np. za oknem). Możesz także przybliżyć oczy do obrazków, a później oddalać twarz, nie zmieniając ustawienia oczu. Ten sposób patrzenia przypomina metodę oglądania popularnych "magicznych obrazków", na których pośród bezładnej mozaiki nagle pojawia się trójwymiarowy kształt. Pary obrazów do oglądania za pomocą prostoglądu często oznaczane są symbolem dwóch równoległych strzałek.

Program do tworzenia anaglifów

Kolejny anaglif, tym razem przykład stereoskopowej makrofotografii.

Najprostsze anaglify, trójwymiarowe obrazy widoczne po włożeniu okularów czerwono-niebieskich, można bez większego problemu przygotować samodzielnie. Najlepiej w tym celu posłużyć się aparatem cyfrowym, który daje możliwość wielokrotnego powtarzania zdjęć i sprawdzania efektów na bieżąco. Część aparatów cyfrowych ma wbudowaną opcję robienia zdjęć trójwymiarowych, my jednak opiszemy metodę wykorzystującą najprostsze wersje aparatów cyfrowych. Efekt trójwymiarowości można również osiągnąć za pomocą kamery internetowej - należy tylko pamiętać, aby zdjęcia nie były zapisywane jako JPG. Kompresja stratna, używana w formacie JPG może spowodować powstanie na trójwymiarowym obrazie drobnych graficznych śmieci. Problemy może sprawiać także niskiej jakości matryca w tańszych aparatach cyfrowych, ale na potrzeby domowych eksperymentów kamery internetowe powinny okazać się wystarczające.

Jak wykonać zdjęcia, z których powstanie trójwymiarowy obraz? Sfotografuj scenę, a następnie wykonaj drugie zdjęcie, przesuwając aparat w poziomie, w prawo o ok. 6,5 cm (tyle wynosi średnio odległość między źrenicami człowieka). Pobierz te dwa zdjęcia z aparatu i zapisz na twardym dysku.

Dalszą obróbkę możesz wykonać w każdym programie graficznym albo wykorzystać aplikacje, które znajdziesz na naszych krążkach. Cała operacja nie jest skomplikowana: polega na utworzeniu nowego obrazka, który składać się będzie z kanałów zielonego i niebieskiego pierwszego obrazka oraz kanału czerwonego drugiego obrazka. Zakładamy, że okulary, których używasz, mają lewe szkiełko niebieskie lub zielone, a prawe - czerwone. Cały algorytm tworzenia trójwymiarowego zdjęcia można zapisać następująco:

// lewy - pierwsze zdjęcie o wymiarach n x m
// prawy - drugie zdjęcie o wymiarach n x m
// wynik - wynikowy trójwymiarowy obrazek
// czerwony, zielony, niebieski - składowe RGB
// każdego piksela obrazków
for i:=1 to n do
for j:=1 to m do
begin
wynik[i,j].zielony:= lewy[i,j].zielony;
wynik[i,j].niebieski:= lewy[i,j].niebieski;
wynik[i,j].czerwony:= prawy[i,j].czerwony;
end;

Jak widać, tworzenie anaglifów nie jest skomplikowaną operacją. Na naszym krążku znajdziesz dodatkowe programy służące do tworzenia anaglifów ze zdjęć, a także do rendrerowania anaglifów na postawie scen 3D.

Pierwsze stereogramy

Przykład anaglifu - do jego obejrzenia użyj okularów czerwono-niebieskich.

Pierwsze stereogramy (trójwymiarowe obrazy) i urządzenia do ich oglądania powstały w XIX wieku, chociaż teoria tworzenia iluzji trójwymiarowości znana była od wieku XVI. Jednymi z najbardziej niezwykłych stereogramów były odręczne rysunki Salvadora Dali, które dzięki widzeniu krzyżowemu (patrz dalej) stawały się w pełni trójwymiarowe. Na przełomie wieków XIX i XX popularną rozrywką był tzw. fotoplastykon, w którym można było oglądać czarno-białe stereogramy za pomocą specjalnych wizjerów. Fotoplastykon w Warszawie, który przetrwał obie wojny światowe, wciąż działa!

Taka tematyka często pojawiała się we wczesnych stereogramach...