Как человек способен по двухмерной картинке составить полное представление о расстоянии до объектов, их форме и размерах, и тем самым полностью воспринять трехмерный мир?
Несмотря на то, что наши глаза видят двухмерную картинку (как фотоаппарат), мы можем «вытянуть» из нее информацию, делающую объекты объемными. Это происходит благодаря стереоскопическому (трехмерному) зрению, основанному на нескольких эффектах:
Бинокулярное зрение
На сетчатке каждого глаза формируется свое двухмерное изображение одной и той же трехмерной сцены. Благодаря жизненному опыту и мощным вычислительным способностям, мозг, сопоставляя эти два немного отличающихся изображения, создает представление о трехмерности картинки.
Наиболее ярко этот эффект проявляется при рассматривании близко расположенных объектов, расстояние до которых сопоставимо с расстоянием между глазами. При фокусировке на удаленных (более 5 метров) предметах эффект бинокулярного зрения практически нивелируется.
Стоит отметить, что бинокулярное зрение – не единственный фактор, обеспечивающий 3D-восприятие, и его действие ограничено расстоянием в несколько метров.
Смещение объектов при движении наблюдателя
При перемещении наблюдателя окружающая его картина постоянно меняется. При этом близкие объекты меняют свое положение на этой картине значительно быстрее, чем далекие, которые медленно «плывут» в поле зрения.
Всё тот же жизненный опыт и вычислительные возможности мозга позволяют по скорости перемещения объектов в поле зрения хорошо оценивать расстояние до них.
Фактически, перемещение одного глаза на расстояние между глазами может заменить бинокулярное зрение. Мозг в итоге сможет сопоставить те же две картинки, что и от двух глаз. Однако этот метод требует больших усилий и постоянного движения. К тому же, картинки будут запечатлены не в один и тот же момент времени, что может привести к их разнице.
Поэтому бинокулярное зрение остается очень полезной опцией, особенно при работе с близкими объектами, чем человек обычно и занимается.
Фото: bigpicture.ru
Жизненный опыт
Большинство людей хорошо представляют себе размеры многих привычных объектов: деревьев, людей, автомобилей, окон, дверей и т.д. Эти знания позволяют нам неплохо оценивать расстояние до одного из таких объектов (а значит, и до тех, что расположены рядом), в зависимости от того, какую часть поля зрения они занимают.
Задымленность далеких объектов
Атмосфера, хоть и прозрачная, не лишена некоторой непрозрачности. Это приводит к тому, что очень удаленные объекты кажутся задымленными.
Степень задымленности позволяет нам судить о том, какой из далеких объектов находится дальше, а какой ближе к наблюдателю. Это очень полезный эффект, ведь для далеких объектов другие методы построения 3D-изображения работают не так хорошо.
Фото: ru.freepik.com
Перспектива, тени и освещение
Мозг, опираясь на огромный жизненный опыт, хорошо воспринимает форму объектов по конфигурации теней и степени освещенности их частей.
Перспектива. Это эффект, при котором две параллельные линии в пространстве сходятся в точку на изображении при удалении от наблюдателя. Мозг отлично воспринимает информацию, полученную благодаря этому эффекту.
Способность глаза фокусироваться на одной дальности
Глаз, подобно любому оптическому прибору, не способен видеть одинаково хорошо всю картину на разных расстояниях. Он может сфокусироваться только на определенной дальности, делая объекты на ней наиболее четкими. При этом более близкие и удаленные объекты кажутся слегка размытыми.
Мозг обладает информацией о том, на каком расстоянии в данный момент сфокусированы глаза. Фокусируя взгляд на разных дальностях, мы как бы «сканируем» пространство, создавая полное представление о его глубине.
Близкие объекты закрывают дальние
Этот простой, на первый взгляд, эффект играет огромную роль в построении 3D-картинки. Ведь нет ничего проще, чем понять, что один объект находится дальше другого, если он им частично закрыт.
3D-кино и эффекты 3D-восприятия
Все перечисленные выше эффекты, за исключением бинокулярного зрения, используются в любом кино. 3D-кино же добавляет бинокулярность за счет специальных технологий.
При просмотре 3D-фильмов очки формируют для каждого глаза слегка отличающееся изображение.
Но, важно отметить, что это не приводит к значительному улучшению картинки. Как уже говорилось, человек, используя другие шесть эффектов, доступных в любом кино, может фактически без потери качества видеть всю глубину изображения.
