Ugrás a tartalomhoz

3D megjelenítési technikák

Dr. Fekete Róbert Tamás, Dr. Tamás Péter, Dr. Antal Ákos, Décsei-Paróczi Annamária (2014)

BME-MOGI

A háromdimenziós technikákról

A háromdimenziós technikákról

A háromdimenziós megjelenítés történetének első jeles képviselője Charles Wheatstone (1802-1875), aki már 1838-ban publikált a sztereopszisról. Megfigyelte, hogy a két szemünk horizontális pozícióinak következtében kissé eltérő képet szolgáltat az agy számára. Az agy valószínűleg a két kép apró különbségeiből állít elő egy „háromdimenzionális” képet. A külső világ tárgyai szemeink horizontális távolsága miatt eltérő képet mutatnak. Ezzel létrejön binokuláris diszparitás jelensége. Wheatstone azt állította, hogy a háromdimenziós hatás a két dimenziós képek apró eltéréseiből alakulnak ki. A két darab kétdimenziós kép szeparált bemutatásához Wheatstone feltalálta a sztereoszkópot (1832). Ez az eszköz tartalmaz két tükröt, amely 45 fokos szögben áll a felhasználó szemeihez képest (ahogy a 6.8. képen is látható) és a szerkezet két oldalán elhelyezkedő képeket vetíti a szembe. Ebből az agyunk előállítja egy valóságos háromdimenziós tárgy képét. Wheatstone ezt a szerkezetet még a fotográfia felfedezése előtt egy évvel mutatta be, ezért a képek helyett rajzokat használt.

6.7. ábra - Charles Wheatstone arcképe

Charles Wheatstone arcképe


6.8. ábra - Wheatstone-féle sztereoszkóp

Wheatstone-féle sztereoszkóp


A Viktoriánus korban (1837-1901) David Brewster (1781-1868) nevéhez kötődik a prisma sztereoszkóp (1849) felfedezése. Tévesen a közhiedelemben az él, hogy ő találta fel, de valójában egy Jules Duboscq (1817-1886) nevű műszerfejlesztő alkotása volt. Brewster csupán javasolta a lencsék sztereoszkópban való alkalmazását. Neki köszönhetően a sztereopszis nagyon népszerűvé vált. Ez, a fényképezéssel egyesítve, tízezer sztereogram elkészítését tette lehetővé. 1844-ben a Soleil & Dubosq cég támogatásával David Brewster bemutatta a sztereoszkópikus fényképekhez kifejlesztett eszközét. 1851-ben bemutatták Victoria királynő háromdimenziós fotóját a londoni világkiállításon.

6.9. ábra - David Brewster arcképe

David Brewster arcképe


6.10. ábra - David Brewster posztere a kiállításon

David Brewster posztere a kiállításon


6.11. ábra - Jules Duboscq arcképe

Jules Duboscq arcképe


6.12. ábra - Brewster-féle sztereoszkóp

Brewster-féle sztereoszkóp


1850-ben Strelisky Lipót elkészítette az első magyar sztereodagerrotípiát. 1855-ben feltalálták a kinematosztópot (animációs sztereo kamera).

Oliver Wendell Holmes, Sr. (1809-1894) 1861-ben kifejlesztett egy gazdaságosan gyártható, egyszerű, kézi sztereoszkópot, amely fából volt, két lencsét tartalmazott és egy tartót a képeknek. Csaknem egy évszázadig maradt gyártásban. Ugyan amerikai találmány volt, elsősorban mégis „Mexikói sztereoszkóp”-nak nevezték.

6.13. ábra - Oliver Wendell Holmes, Sr. arcképe

Oliver Wendell Holmes, Sr. arcképe


6.14. ábra - „Mexikói sztereoszkóp” képe

„Mexikói sztereoszkóp” képe


1960-ig a sztereopszis az emberi látás határainak és kapcsolatainak kutatásában játszott nagy szerepet. Peter Ludvig Panum, Ewald Hering, Adalbert Ames Jr. és Kenneth N. Ogle is ezt kutatta.

A hatvanas években Julesz Béla feltalálta a véletlen-pont sztereogramot (random dot stereogram). Az eddigi sztereogramokkal ellentétben, amelyekben minden kép felismerhető tárgyat tartalmazott, itt minden mutatott tárgy képe hozzávetőlegesen 10 000 kis pontról mutatott négyzetes mátrixot, és annak, hogy egy pont fekete vagy fehér 50%-os esélye volt. A képek egyikén sem voltak a tárgyak felismerhetők. A pont sztereogramon megjelenő két kép lényegében ugyanaz, kivéve azt, hogy az egyik képen a pontokból álló négyzetes terület vízszintesen eltolva szerepel, létrehozva ezzel a horizontális diszparitást. A rés, amely az eltolódás miatt jött létre, véletlenszerűen, új pontokkal lett kitöltve, eltüntetve az eltolt területet. A véletlens-pont sztereogrammok kiemelik a sztereopszis problémáját. Ez akkor jelentkezik, amikor az egyik kép, egy másik képpel párosítható, a sok azonos színű ponton keresztül. A látórendszer egyszerűen megoldja ezt a problémát, közvetlenül látjuk a mélységet az összeillesztési hibák helyett. Még az 1960-as években Horace Barlow, Colin Blakemore és Jack Pettigrew neuronokat fedeztek fel a macskák vizuális kortexében, amelyeknek külön receptív mezőjük volt a két szemben, különböző horizontális állásokban. Ez a felismerés megteremtette a sztereopszis neurális alapjait. Később David Hubel és Torsten Viesel is találtak hasonló neuronokat majmok agykérgében. Az 1980-as években Gian Poggio is talált neuronokat majmok V2 agykérgi területein, amelyek választ adtak a véletlen-pont sztereogramokon megjelenő mélység észlelésére.

6.15. ábra - Julesz Béla arcképe


6.16. ábra - Julesz-féle random dot stereogram


A 70-es években Christopher Tyler (aki Julesz Bélával dolgozott) feltalálta az autosztereogramot, egy véletlen-pont sztereogramot, ami sztereoszkóp nélkül is jól látható volt. Ez vezetett később a varázsszem képekhez, amelyek a kilencvenes években jöttek divatba. A varázsszem már nem igényelt sztereogramot, arra támaszkodott, hogy a nézők szabadon egyesítik a két szembe érkező eltérő képeket.

6.17. ábra - Autosztereogram