STEREOMAAILM

Mary maailmas oli olemas selliseid pilte, mis nägid algul välja nagu juhuslik värvikribu, aga muutusid teataval viisil vaadates äkki kolmemõõtmeliseks, ja siis ilmus paberi kohale puu või nägu või midagi muud üllatavalt reaalset, mida seal enne lihtsalt polnud. See, mida Serafina Maryle praegu õpetas, oli midagi samasugust. Mary pidi vaatama nagu tavaliselt, libisedes samal ajal transitaolisse avasilmi unenäkku, kus ta sai varje näha. Kuid nüüd pidi ta viibima mõlemas korraga, nii igapäevaelus kui transis, nagu pead vaatama korraga kahes suunas, et täppides kolmemõõtmelisi pilte näha. Ja täpselt nii nagu täpipiltidegagi, sai ta ühel hetkel äkki nõksu kätte.
Philip Pullman - The Amber Spyglass (Vaigust kiiker)

SISSEJUHATUS

Sünnist alates õpime maailma vaatama oma tavalist ruumilist nägemist kasutades. Kumbki silm fokuseerub samale objektile, nähes seda ühtses plaanis, kuid väike vahemaa ühest silmast teiseni (umbes 65 mm) toidab aju piisavalt erineva informatsiooniga, et suudaksime tajuda sügavust ja kaugust. Fenomeni nimetuseks on “stereopsis”. Sõna “stereo” tuleneb kreekakeelsest sõnast “stereos”, mis tähendab ruumilisust. Stereonägemise abil näeme kolme mõõdet: kõrgust (X), laiust (Y) ja sügavust (Z).

Inimene on alati püüdnud enda poolt nähtavat maailma kujutada, et seda teistele edasi anda või tuleviku tarbeks säilitada. Veel enne sõna- ja kirjakunsti teket püüti esemeid joonistada, tekitada nende võimalikult täpset kujutist. Ruumilise kujutise - skulptuuri - kõrval arenes tasapinnaline kujutis - maal, joonistus, foto. Ja otsekohe märgati nende ebatäielikkust: kujutisel puudus sügavus. Esimesena allutati perspektiiv. Seda on lihtne paberile panna, tuleb vaid esemed joonistada õige suurusega ning pisut muuta nende kuju. Muljet suurendab ka valguse ja varju kasutamine. Tänu neile kavalustele tajume tasapinnalisel fotol, teleri- või kinoekraanil kujutatut kergesti ruumilisena. Ekraanil tekib tõelisusega sarnanev maailm tänu sellele, et ajul on juba varasemast kogemusi enamiku filmis nähtavate esemete ja objektidega, näiteks majade, inimeste ja autodega. Selle kogemuse põhjal lisame piltidele neil tegelikult puuduva ruumilisuse.

Stereopilt seevastu aga sisaldab ka tegelikult ruumiinfot. Kuid esmalt kõigest järgemööda...

RUUMILINE NÄGEMINE

Inimese ruumitaju põhineb kolmel geomeetrilisel nähtusel:

Perspektiiv tähendab seda, et vaatenurk esemele sõltub eseme kaugusest vaatleja suhtes. Ühesuurused esemed paistavad eri kaugustel erineva nurga alt - mida lähemal ese asub, seda suurem on vaatenurk ning seda suurem paistab ese olevat. Teades esemete tegelikku kuju ja suurust, hindab inimene kolmandat mõõdet näiva suuruse ja kujumuutuste abil.

Parallaks on vaatesuuna muutumine erinevatest ruumipunktidest vaatlemisel. Kui inimene liigub (liigutab pead), muutub vaatesuund esemetele seda rohkem, mida lähemal on ese. Võrreldes vaateväljas olevate esemete omavahelist nihkumist, hindab inimene (kogemustest lähtuvalt) nende ruumilist paiknemist.

Binokulaarne nägemine tähendab esemete vaatlemist üheaegselt kahest erinevast punktist, näiteks kahe silma abil. Asudes teineteisest 6-8 cm kaugusel (interokulaarne distants ehk IOD), näevad silmad ümbritsevat maailma pisut erinevalt (esemed on parallaktilises nihkes). Inimese nägemismeel, tema aju “pilditöötlemiskeskus” muudab need kaks tasapinnalist pilti ühtseks ruumiliseks kujutiseks. Nii toimibki ruumiline nägemine. Ainult ühe silmaga vaadates ei suuda me ruumi hinnata ja näeme tasapinda. Siiski oleme ka kahe silmaga võimelised täpselt määrama vaid teineteisele lähedal asuvaid objekte. Inimese jaoks lõpeb stereomaailm juba mõnekümne meetri kaugusel. Kaugemate objektide parallaktiline erinevus on tühine. Binokli või muu samalaadse optilise abivahendi kasutamine võimaldab siiski neid piire ületada, omades kujutise silmadeni toomiseks laialt lahutatud objektiiviläätsi ja prismasid või peegleid.

Inimaju toimib kui kõrgema taseme simulatsioonitarkvara. Meie silmad ei edasta ajule ümbritsevast tõetruud fotot ega täpset filmi sellest, mis aja kulgedes aset leiab. Aju konstrueerib ise pidevalt uueneva mudeli: seda uuendavad küll optilist närvi mööda liikuvad kodeeritud impulsid, kuid sellegipoolest on tegemist konstrueeritud mudeliga. Elavaks näiteks sellest on optilised illusioonid. Suur osa illusioonidest (näiteks Neckeri kuup) tekivad seetõttu, et meeleandmed, mida aju vastu võtab, klapivad ühtviisi hästi kahe erineva reaalsusemudeliga. Ajul ei ole nende vahel valiku tegemiseks mingit alust, nii jääbki ta neid kahte vaheldama ning meie kogeme seda jätkuva seesmiste mudelite vaheldumisena. Pilt, mida me vaatame, tundub sõna otseses mõttes ümber pöörduvat ning millekski muuks muutuvat.
Richard Dawkins - The God Delusion (Luul jumalast)

RUUMILISE KUJUTISE SALVESTAMINE

Ruumilisuse tasapinnale kandmise moodust kirjeldas 1589. aastal Rooma arhitekt Goicomo della Porta ning meetodi tegi reaalsuseks Charles Wheatstone 1838. aastal. Üht objekti või vaadet tuleb joonistada või pildistada kahest teineteisest 65 mm (IOD) kaugusel asuvast punktist. Nii saadakse kaks peaaegu ühesugust pilti, mis on analoogsed kummagi silma nähtule. Kui need pildid kokku liita, tekib ruumiline stereogramm. Kui pildid on väikesed (kumbki kuni 65 mm lai), saab need kokku liita silmi divergeerides ehk hajutades (pildist "läbi" vaatamine ehk paralleelvaade). Maksimaalne eraldus ei tohi olla üle 65 mm, sest paralleelsus on suurim võimalik kaugus nägemistelgede vahel. Siiski - piisab kui minna pildist lihtsalt veidi kaugemale. Suuremaid pilte saab vaadata silmi kõõritades ehk koondades (pildi ette vaatamine ehk ristvaade), kuid sel juhul tuleb pildipaari omavaheline järjekord vastupidiseks muuta. Algajatele on lihtsaim moodus selliste fotode vaatamiseks stereograafi kasutamine. See liidab pildid kokku sarnaselt silmadele. Selliseid kahest fotost või joonisest koosnevaid stereogramme nimetatakse stereopaarideks. Stereopaare on üldjuhul parem kombineerida ristvaatele, sest see kaotab suuruspiirangu. Universaalne lahendus on pildikolmik stereopaari osadega vasak-parem-vasak, mille vaatamisel saab kasutada nii paralleelvaadet (esimesed kaks) kui ka ristvaadet (viimased kaks pilti).

Seoses värvifilmi leiutamisega töötati 1858. aastal ruumilise pildi salvestamiseks välja mõneti parem moodus - anaglüüf (sõna „anaglüüf“ tuleb kreeka keelest ja tähendab „reljeefi uuristama“). Kaks kujutist trükitakse teineteise peale, et silmad ei peaks harjumatult divergeeruma või konvergeeruma. Kuna kumbki silm tohib näha ainult oma kujutist, tuli leida mingi eraldamismoodus. Lihtsaim viis on trükkida üks poolpilt punase ja teine eelmise peale rohelise või sinise tindiga. Anaglüüf on ruumilisena nähtav siis, kui ühe silma ees on sinine filter (mis avaldab punase kujutise, samas kui sinine sulandub tausta), ja teise silma ees punane filter (mis avaldab sinise kujutise).

Filtritena saab kasutada prilliraamidesse paigutatud värvilisi läbipaistvaid kilesid. Avalduv 3D-kujutis on tavaliselt halltoonides, sest filtrite tõttu värvid eralduvad. Siiski on võimalik teha anaglüüf ka täisvärvilisena, kuid mõned värvid kaovad 3D-kujutisel sellest hoolimata. See, kas pilt on koostatud sinist või rohelist värvi kasutades, või kumma värviga on kasutatavad prillid, ei avalda 3D-efektile olulist mõju, sest roheline ja sinine valgus on lähedase lainepikkusega. Lahknemise põhjustasid trükitehnilised võimalused (varem oli lihtsam trükkida rohe/punast anaglüüfi, samas praegu eelistatakse sini/punast). Põhjus, miks üldse just selliseid värve kasutama hakati, on väga lihtne. Ideaalsel juhul laseb üks filter läbi poole kogu valgusspektrist ja teine filter teise poole. Kuna põhivärve on kolm, aga silmi kaks, tehti nii, et üks silm sai punase ja teine sinise ning kollane jaotati mõlemale võrdselt. Nii saadi oranž ja roheline värv. Nagu öeldud, oleneb tegelik kasutatav toon trükitehnilistest võimalustest ja võib üsna palju varieeruda. Põhimõtteliselt toimiks ka sini/kollane variant.

Anaglüüf, vastupidiselt stereopaarile, mõjub hästi just suureformaadilisena. Prillifiltrid neelavad palju valgust, seetõttu tuleks pilti vaadata võimalikult heledas valguses. Kuna punane värv on nägemistajus väga dominantne, ei ole läbi odavate papp-prillide nähtav 3D-kujutis moonutustevaba - punane kujutis kumab osaliselt läbi mõlema filtri. Kallimad plastikprillid kompenseerivad seda optiliselt +0,5 dioptriga punasel klaasil.

21. sajandi alguses on anaglüüfile lisandunud alternatiiv - ChromaDepth. Chromatek i poolt patenteeritud süsteem kasutab stereoskoopilise efekti loomiseks valguse difraktsiooni läbi prilliraamidesse paigutatud holograafilise prismaatilise kile. ChromaDepthi prillid annavad illusiooni erinevate värvide erineval kaugusel paiknemisest - punane tundub olevat eespool, sinine tagapool (nähtava valguse spektri värvide järjekorras). Efekt toimib eriti hästi siis, kui taustaks on taevas, meri või muru ning esiplaanil punane objekt. Süsteemi tarbeks loodavad pildid tuleb alati spetsiaalselt töödelda, reaalajas fotografeerimine pole võimalik. See-eest on ChromaDepthi pildid kahemõõtmelisena täiesti moonutustevabad ning prillidega muutuvad ruumilisemaks ka paljud täiesti tavalised (eelistatavalt punastest objektidest) pildid.

Veel üks edukas tehnika täisvärviliste liitpiltide tootmiseks on läätsstereogrammid. Kummastki poolkujutisest trükitakse peenikesed vertikaaltriibud ja paigutatakse vahelduvalt prismaatilisele soonilisele läbipaistvale materjalile. Kumbki silm näeb sel juhul vaid talle mõeldud kujutise triipe. Selliseid pilte võib hea õnne korral leida postkaardipoest. Sama tehnoloogiat kasutatakse ka vahetuva pildiga taskukalendrite ja seinamärkide puhul, kuid erineb vaatenurk. Mõlemal juhul on materjalil korraga mitu pilti (enamasti kaks, kuid on tehtud ka 35 pildiga läätskujutis). Kui tahame, et pilt vahetuks, siis tuleb teda veidi kallutada. Kui sama pilti vaadata 90kraadise nurga alt, ehk siis nii, et kujutis on külili, on näha kõik pildid korraga (tegelikult näeb üks silm üht ja teine teist kujutist - proovi silmi kordamööda kinni pannes). Kui aga need pildid on stereopaari kaks poolt, ongi tulemiks ruumiline pilt.

Kujuta ette, et seisad tara ees, mis on ehitatud nii, et teivaste vahed on sama laiad kui teibad ise. Aia taga on püsttriipudega sein. Tarast ja seinast mingil kindlal kaugusel olles näed ühe silmaga läbi aia vaid triipe, teise silmaga vaid seina ilma triipudeta. Stereopaari poolpildid pildistatakse läbi rastrite ja kopeeritakse teineteise peale nii, et üks pilt moodustab „seina“ ja teine „triibud“. „Aed“ mida vaatamiseks vaja läheb, pannakse kas ekraani ette või kleebitakse pildi peale teatava paksusega läbipaistvale alusele, et ta oleks parajal kaugusel kujutisest (nagu aed seinast). See kaugus ei pea olema kuigi suur, sest ka stereorastrite „teibavahe“ on kõigest mõni mikromeeter. Taolise pildi vaatamiseks eriprille vaja ei ole.
Kalju Kass - Teeme ise stereopilte

Tehniliselt kõige keerukam ruumilise kujutise salvestamise moodus on hologramm.

Holograafia (kreeka keeles "täielik üleskirjutis") on fotograafia keerukaim vorm, mis lubab kujutist salvestada kolmemõõtmelisena. Holograafia leiutas 1947. aastal Ungari füüsik Dennis Gabor (1900-1979), kes pälvis selle eest 1971. aastal Nobeli füüsikapreemia. Avastus oli elektronmikroskoobi täiustamisuuringu juhuslik tulemus. Siiski ei saavutanud ala täit võimsust enne laseri leiutamist 1960ndal aastal.

Hologramme on palju erinevaid tüüpe. Üks levinumatest on valge valguse hologramm, mis ei vaja kujutise taasesitamiseks laserit ning on nähtav päevavalguses. Selliseid hologramme kasutatakse tihti näiteks krediitkaartide turvaelementidena.

Ühe suurima edasihüppe selle tehnoloogia lühikeses ajaloos põhjustas laserdioodide masstootmine. Need kompaktsed tahkiselaserid vahetasid välja varem hologrammide tegemiseks kasutatud gaasilaserid. Lisaks on nad ka tunduvalt odavamad, mistõttu järjest enam inimesi on hologrammide valmistamise omale hobiks valinud.

Tehniline kirjeldus. Holograafia ja fotograafia erinevusest on hõlpsam aru saada siis, kui teada, mis on foto. See on punktilt-punktile salvestus valguskiirte intensiivsusest, mis moodustab kujutise. Iga punkt fotol salvestab vaid üht - seda kindlat punkti illumineeriva valguslaine intensiivsust (ehk elektrivälja ruutamplituudi). Värvifoto puhul on salvestatud infot veidi rohkem (kujutis salvestatakse kolm korda läbi kolme eri värvi filtri), mis lubab valguse lainepikkuse piiratud rekonstruktsiooni ja seega näidata värvust. Siiski ei ole tõelist stseeni moodustav valgus määratud mitte ainult oma amplituudi ja lainepikkusega, vaid ka faasiga. Foto puhul on originaalstseeni faas kadunud. Hologrammi puhul salvestatakse nii valguse amplituud kui ka faas (tavaliselt ühel kindlal lainepikkusel). Taasesitatud valgusväli on identne sellele, mis lähtus algstseenist, andes täieliku kolmemõõtmelise kujutise (ehkki enamikul juhtudel monokroomse, kuigi ka värvihologrammid on võimalikud).

Hologrammi salvestamisprotsess. Valguse faasi salvestamiseks igas kujutise punktis kasutab holograafia referentskiirt, mis kombineerub valgusega stseenist või objektilt (objektikiir). Optiline interferents referentskiire ja objektikiire vahel põhjustab tänu valguslainete superpositsioonile sarja intensiivsusservi, mida saab salvestada standardsele fotofilmile. Need servad moodustavad filmile teatud tüüpi difraktsioonivõre. Film kujutist iseseisvalt ei näita, vaid omab lihtsalt lainemustrit. Laserkiir suudab selle alusel luua kolmemõõtmelise projektsiooni. Seega salvestatakse holograafias kolm mõõdet kahemõõtmelisele pinnale.

Hologrammi rekonstruktsiooniprotsess. Kui film on töödeldud ja referentskiirega taasvalgustatud, taasloob servamustri difraktsioon algse objektikiire nii intensiivsuse kui faasiga. Kuna taasloodud on nii faas kui intensiivsus, ilmneb kujutis ruumilisena - vaatleja saab vaatepunkti muuta ja näha kujutist igast küljest, täpselt nagu algobjekti. Huvitav on veel see, et kui hologramm pooleks lõigata, saab kummastki poolest taastada tervikliku algse 3D-stseeni.

Referents- ja objektikiire vahelise interferentsi vajaduse tõttu kasutab holograafia tavaliselt laserit. Laseri valgus on jaotatud kahte kiirde - üks moodustab referentskiire ja teine illumineerib objekti, moodustades objektikiire. Laserit kasutatakse põhjusel, et interferentsi võimaldab kiirte koherents, kuigi varajased hologrammid tehti enne laseri leiutamist ning kasutasid teisi (palju vähem mugavaid) koherentseid valgusallikaid, nagu elavhõbekaarlambid.

Kõiki ruumilise kujutise salvestamise mooduseid saab kasutada ka filmi ehk liikuva pildi puhul, mis ei ole sisuliselt muud kui stoppkaadrite jada.

3D-film ei ole viimaste aastate futuristlik tehnoloogiline saavutus, nagu pahatihti ekslikult arvatakse. Esimene raha eest publikule näidatud 3D-film oli The Power of Love. Kuupäev oli 27. september 1922.

Varasemad 3D-kinod kasutasid anaglüüfmeetodit, tänapäevasem lahendus on polaroidmeetod, ent kasutatakse ka katikumeetodit.

3D-kino on õigustatult saanud palju kriitikat. Enamik vihjetest, mis meile ruumitaju annab, on juba olemas ka traditsioonilistes "2D-filmides" (näiteks lähemad ja selgemad objektid varjavad kaugemad ja hägusemad), mistõttu on kõik filmid tegelikult ruumilised. Samuti eemaldub kõigi 3D-meetodite puhul suur osa valgusest, mille tulemusel on filmid tunduvalt tumedamad ja seetõttu sageli raskesti jälgitavad. Lisaks on hõlpsad tulema ka merehaigus ja peavalu. Isegi viimase 3D-kino laine algatanud filmi "Avatar" lavastaja James Cameron on kritiseerinud kehvi filmimisjärgseid 3D-konversioone, samas kui tema filmis oma teose algusest peale ruumiliselt. Filmikriitik Mark Kermode nimetab filmile väga väikest lisaväärtust andvat kallist 3D-tehnoloogiat "mõttetuseks" ning soovitab kasutada kaht vasakut või kaht paremat 3D-prilli läätse, et eemaldada konarlik stereoskoopiline vaade. Säärased "2D-prillid" on juba müügil.

Mainimata ei saa jätta ka kaubandustermineid 4D- ja 5D-kino, mis ei ole sisuliselt midagi muud kui füüsiliste lisaefektidega vürtsitatud 3D-kino. Seejuures tuleb tähele panna ka seda, et 4D ja 5D on üks ja sama toode, lihtsalt 4D on tarbija suhtes vähem eksitav. Kummaski ei kogeta rohkemat kui kolme ruumimõõdet ning mõlemas liigutatakse istmeid ja pritsitakse vett ning puhutakse tuult ja suitsu. Seda lõbustuspargiatraktsiooni oleks korrektne nimetada hoopis "VR-kinoks" ehk virtuaalreaalsuskinoks.

Kõlab veidralt, ent kui tavaline video on filmitud nii, et kaamera liigub vasakule või paremale, või kui objekt pöörleb, saab seda vaadata kolmemõõtmelisena.

Aastal 1922 avastas saksa füüsik Carl Pulfrich, et kui pendel liigub edasi-tagasi, tundub see liikuvat mööda elliptilist trajektoori, kui üks silm on kaetud tumeda filtriga. Pulfrich juhtus seda proovima oma silmakahjustuse tõttu. Katset saab kodus järele teha. Riputa näiteks lusikas uksepiida külge. Kiiguta seda nagu pendlit. Kui tume filter (näiteks päikeseprilliklaas) on parema silma ees, tundub lusikas liikuvat vastupäeva; kui filter on vasaku silma ees, siis päripäeva.

Kujutised jõuavad läbi tumeda filtri vaadatuna ajuni aeglasemalt kui palja silmaga vaadatuna. Nägemiskeskuse närvirakud töötlevad heledat kujutist kiiremini kui tumedat. See põhjustab mõnesajandiksekundilise viivituse kaetud ja katmata silma pildis. Viivitus on siiski piisav, et aju arvaks kaht kujutist olevat erinevas ruumipunktis. Tulemuseks on stereoskoopiline efekt. Nii ongi võimalik tavalist filmi kolmemõõtmelisena näha, kui ühe silma ees on tume klaas. Kaamerale lähemal olevad objektid liiguvad üle teleekraani kiiremini. Tume filter vähendab valguse intensiivsust ühe silma jaoks. Kui filter on parema silma ees, näivad kiiremini paremale liikuvad objektid olevat lähemal. Kuna efekt toimib tänu liikumise olemasolule, muutuvad ruumiliseks vaid liikuvad objektid. Liikumise katkedes kaob ka 3D. Täiesti ruumilisena ilmneb ka pöörlev uisutaja lamedal taustal, samas kui ühes suunas uisutades on nii uisutaja kui taust lamedad, kuid ruumiliselt teineteisest eraldatud (kulissiefekt).

Kõige rohkem külgsuunalist liikumist on spordiüritustel, paraadidel, märulifilmides ja muidugi videomängudes. Spetsiaalselt Pulfrichi efekti arvestades on tehtud episoodid sarjades „Doktor Kes“ (Doctor Who), „Kolmas kivi Päikesest“ (Third Rock from the Sun) ja „Tuvikesed“ (Married with Children). Müüdi isegi spetsiaalseid prille, kus üks kile on tume ja teine hele. Vanad videomängud, nagu R-Type ja Nemesis, annavad samuti hea 3D-illusiooni. Tegelikult ei olegi vaja horisontaalset tegevust. Kui vaadata telerist signaalivaba kanali „lund“ poolpäikeseprillidega, siis võib näha juhuslikke staatilisi punkte liikumas suures 3D-silindris. Huvitava efekti saab ka siis, kui vaadata sõitva sõiduki küljeaknast mööduvat maastikku Pulfrichi prillidega - maailm tundub olevat hüperstereos.

Woolfi-Pulfrichi efekt. Ian Woolf Sydneyst väidab, et kogu film (ka liikumatud objektid) on ruumiline Pulfrichi meetodil vaadates, kui film on algselt olnud 3D, kuid näidatud kahemõõtmelisena (näidatakse vaid ühe kaamera pilti). Efekt olevat kinos tugevam kui teleekraanil. Ta katsetas seda ka oma sõprade peal ning see toimis nendegi puhul. Samas tehnikaülikooli arvutiteadlased keeldusid teda uskumast. Woolfi sõber Matthew nimetas avastuse „Woolfi-Pulfrichi efektiks“. Woolf soovitab oma väite tõesust ise proovida, vaadates Alfred Hitchcocki „Vali M nagu mõrv“ (Dial M for Murder), mis algselt filmiti stereokaameraga, kuid mida nüüd näidatakse tavaliselt kahemõõtmelisena.

Harvardi psühhiaater Fredric Schiffer kasutab poolikuid päikeseprille diagnoosi- ja ravivahendina mõnede rahutus- ja depressioonivormide puhul. Mõnede patsientide rahutus ja depressioon süveneb, kui üks lääts on tume, ja väheneb, kui tumendada hoopis teine lääts. Tundub, et üks ajupool omab optimistlikku ja teine pessimistlikku eluvaadet. Schiffer leidis, et patsiendid, kes poolpäikeseprillitesti edukalt läbisid, on head kandidaadid magnetraviks, mis stimuleerib tervet ajupoolkera ülitugevate elektromagnetimpulssidega. 60% masendatud patsientidest tundis end paremini, kui parem silm nägi heledamat kujutist, põhjustades vasaku ajupoole stimulatsiooni.

Virtuaalreaalsus (VR) on raalsimuleeritud keskkond. Enamik virtuaalreaalsusi on peamiselt visuaalsed, kuvatuna kas siis arvutiekraanil või läbi eriliste stereoskoopiliste prillide, kuid mõned simulatsioonid sisaldavad lisatajuinfot, nagu heli läbi kõrvaklappide või puudutamine läbi küberkinnaste. Erikostüüm, nn küberülikond, mis annab infot kõigile viiele meelele, suudab luua peaaegu täiusliku tegelikkuseillusiooni.

Kasutajad saavad VR-keskkonda interaktiivselt manipuleerida, kas siis läbi klaviatuuri või eriseadmete (küberkinnas). Simuleeritud keskkond võib olla pärismaailma sarnane - näiteks piloodi- või lahingtreeningusimulatsioonid - või märgatavalt reaalsusest erineda, nagu molekulisimulatsioonid või VR-mängud. Praktikas on väga raske luua veenvat virtuaalreaalset kogemust, sest suureks piirajaks on protsessori kiirus.

Termini "virtuaalne reaalsus" võttis tõenäoliselt kasutusele Jaron Lanier 1989ndal aastal. Lanier oli üks ala pioneere, asutades firma VPL Research (Virtual Programming Languages), mis ehitas mõned esimesed süsteemid 1980ndatel. Sarnane termin "kunstlik reaalsus" on kasutusel alates 1970ndatest ja "küberruum" 1984. aastast.

Paljud ulmeraamatud ja -filmid on kujutanud tegelasi "virtuaalreaalsuses lõksus olevana". Esimene film, mis seda tegi, oli "Tron", kuulus uuem näide on "The Matrix". Virtuaalreaalsust kujutatakse tihti pärisreaalsusega kattuvana ja sageli sellest eristamatuna. Briti sari "Punane kääbus" (Red Dwarf) käis ühes episoodis välja idee, et elu (või vähemalt elu selles sarjas) on VR-mäng.

Siiski on reaalselt alati lihtne eristada virtuaalreaalsust tegelikkusest: kujutised on vähem kui realistlikud, liikumine teistsugune ning muud meeled, nagu puudutamine ja haistmine, reedavad ees oleva stseeni ebareaalsuse.

Tavalise stereopaari puhul kujutab kumbki pilt sama objekti. Ruumilisuse mulje tekib alles siis, kui üks silm näeb üht ja teine teist pilti. Seepärast uskusidki nägemise uurijad algul, et vaataja peab ühe silmaga leidma pildilt nn võtmefiguuri. Teise silma ja aju võrdlusvõime toel suutvat ta seejärel avastada samu figuure ka teiselt pildilt.

1959. aastal taipas radariinsener Bela Julesz USAst, et ruumiline nägemine ei saa siiski olla seotud eelpoolkirjeldatud võrdlustega. Julesz oli Teise Maailmasõja ajal uurinud aerofotosid ja otsinud neilt vaenlase sõjaväebaase. Ta teadis, et mets on piltidel aina ühetaoline, teatud mustriga ala. Tavaliselt oli sellest pinnast täiesti võimatu eristada näiteks vaenlase laigulise maskeeringuvõrguga kaetud soomusmasinaid - tumedamad ja heledamad laigud tundusid vaatajale täiesti juhuslikena. Kui aga lennukeilt asuti võtma stereopaare - kaks võtet kiiresti teineteise järel - hakkasid maskeeritud ehitised ja sõjamasinad palju paremini silma. Kui sellist pildipaari vaadeldi stereoskoobist, avastati objektide sügavuserinevusi ka siis, kui piltidel ei olnud mingeid selgepiirilisi kujundeid.

Bela Julesz väitis, et pildipaar võib tekitada ruumilisuse mulje isegi siis, kui kummalgi pildil puuduvad äratuntavad figuurid ja objektid. Ta otsustas teooriale laiemat toetust otsida. Julesz alustas oma katseid 1959. aastal pildipaaridega, millel oli mustadest täppidest moodustatud juhuslik kujund valgel taustal. Mõlemad poolpildid olid põhimõtteliselt ühesugused, ainult et ühe pildi keskosas oli teise pildiga võrreldes täppe veidi horisontaalsuunas nihutatud. Kuigi need pildid ei kujutanud midagi konkreetset, nägi neid stereopaarina vaatlev inimene pildi keskosa pildi tasapinnast kõrgema või madalamana.

Kõigepealt loodi ristkülik, mis koosnes juhusliku paigutusega punktidest. Ristküliku sees valiti grupp täppe, mis moodustavad väikese kujundi. Selles näites on kujundiks ring ja valitud punktid on need, mis langevad sinisega tähistatud alasse.

Järgmiseks loodi uus ristkülik, identne algsele ristkülikule, välja arvatud see, et punktid väikese kujundi all olid nihutatud vasakule. Kui esialgne ja muudetud ristkülik asetada kõrvuti stereopaarina, siis ringi kujutis näib tausta kohal hõljuvat. Juhuslikest täppidest koostatud stereopaaridele andis Julesz nimeks RDS - Random Dot Stereogram.

1979. aastal avastas Juleszi õpilane Christopher W. Tyler tapeedimustri abil, et ruumilisusmulje tekitamiseks pole sugugi tarvis kaht pilti. Aitab sellest, kui meil on üks pilt, millel asetsevad kindla süsteemi kohaselt paigutatud täpid. Tyler, kes töötas Apple II arvutil ja kasutas BASIC-keeles kirjutatud programmi, andis oma meetodi alusel tehtud piltidele nimeks SIRDS - Single Image Random Dot Stereogram.

Praeguseks on juhuslikud täpid asendatud korduva mustriga, mis jätab pildist meeldivama üldmulje, on silmale mugavam vaadata ning eemaldab hulga varasematele algoritmidele omaseid probleeme. Mustreid kasutava stereogrammi nimetuseks on SIS - Single Image Stereogram, ning neid tuntakse laiemalt ka nime Magic Eye all.

(Timothy Eckel)

Allikas

LIIGITUS

Stereogramm [stereogram] - Kahemõõtmeline kujutis, mis õigel moel vaadatuna esitab 3D-stseeni. Tuntud ka kui 3D-pilt [3D picture], hol(l)usioon [hol(l)usion], fantogramm [phantogram] ja stereopilt. Sõna „hollusioon“ tuleneb sõnadest „hologramm“ ja „illusioon“.

Stereopaar [stereo pair] - Ruumiline kujutis, mis on esitatud kahe erinevast vaatepunktist tehtud tasapinnalise pildina (üks kummagi silma tarbeks). Stereopaarid on sisuliselt kõigi stereogrammide aluseks (isegi SIRDSi). Neid on fotomaailmas kasutatud juba 1838. aastast. Nüüdisajal võib arvutigraafika abil igale kujutisele stereograafilise efekti lisada. Kuigi alusena kasutatakse alati kujundipaare, võib see kahest enama kujutise puhul märkamatuks jääda. Siintoodud stereopaar koosneb kolmest pildist (vasak, parem, vasak korduses), et vaatamiseks oleks võimalik rakendada nii paralleel- kui ristvaadet.

Anaglüüf [anaglyph] - Ühe pildiväljaga stereogramm, kus stereopaari vasak ja parem poolpilt on teineteise peale trükitud (üks punase, teine rohelise või sinise värviga).

Läätsstereogramm [lenticular] - Ühe pildiväljaga stereogramm, mida saab vaadata abivahenditeta ning mis on trükitud erilise plastikläätssüsteemi abil tüüpiliselt postkaardile, taskukalendrile või hiirematile. Lähedalt vaadates on pilt selgelt klotsiline, kuid on ruumiline ka neile, kes muidu stereopilte vaadata ei oska. Läätsstereogramm on nähtav vaid kindla nurga all, vale koha pealt 3D-kujutist näha ei õnnestu. Taolisi pilte tavaline arvutiekraan näidata ei suuda, seetõttu kasutab enamik tootjaid oma läätsstereogrammide tutvustamiseks GIF-animatsiooni.

Tapeetstereogramm [wallpaper stereogram, floater, object array stereogram] - Mitmekordistatud stereopaarid, ruumiline kujundijada.

(N.E. Mals - Tom Baccei, Cheri Smith, Andy Paraskevas, Ron Labbe & Bill Clark -
Magic Eye: A New Bag of Tricks)

RDS - Kahe pildiväljaga stereogramm (stereopaar), mille kujutis ilmub korduvast juhuslikust punktijadast. Akronüüm tähendab Random Dot Stereogram. SIRDSi eelkäija ja teerajaja, mida tänapäeval väga harva kasutatakse.

Autostereogramm - Palja silmaga (optomehaanilisi abivahendeid kasutamata) vaadatav stereogramm, mis asub ühelainsal pildiväljal ning kasutab ruumilise kujutise esiletoomiseks juhuslikke punkte või korduvat mustrit.

SIRDS - Autostereogramm, mille kujutis ilmub korduvast juhuslikust punktijadast. Punktid võivad olla ka värvilised. Akronüüm tähendab Single Image Random Dot Stereogram.

SIS - Autostereogramm, mille kujutis ilmub korduvast mustrist. Tänapäeval levinuim peidetud kujutisega stereogrammiliik. Akronüüm tähendab Single Image Stereogram. Tuntakse ka nime Magic Eye (Maagiline Silm) all.

Eedeni aed (Garden of Eve - Bohdan Petyhyrycz - Another Dimension)

Sügavuskaart [depth map] - Halltoonides kujutis, mille abil esitatakse arvutiprogrammile autostereogrammi sügavuserinevused. Toonimuutus valgest mustani iseloomustab kasvavat sügavust.

SIRTS - Autostereogramm, mille kujutis ilmub korduvast juhuslikust tähemärgijadast. Akronüüm tähendab Single Image Random Text Stereogram.

SITS - Autostereogramm, mille kujutis ilmub tähemärgimustrist. Akronüüm tähendab Single Image Text Stereogram. Lühendit kasutatakse vahel ekslikult tähenduses Single Image Texture Stereogram, mis on tegelikult lihtsalt SIS.

Hübriidstereogramm [hybrid stereogram] - Mitme erineva valmistamistehnika väljundeid kasutav stereopilt. Kõige levinum kombinatsioon on tapeetstereogramm + SIS, kuid võimalikud on ka paljud teised kombinatsioonid, näiteks RDS-anaglüüf.

RDS-anaglüüf. Kui sa pole kunagi autostereogramme vaadata osanud, siis
seda pilti anaglüüfprillidega vaadates saad aimu, millest ilma oled jäänud.

“See peab olema pettus…” ütled, olles oma silmi miljon korda pööritanud. “Siin pole mingit peidetud pilti, see on üks suur kollektiivne enesepettus.” Siiski on stereogrammid tõelised. Ning olles kord juba "nägijaks saanud", soovib enamik neid üha uuesti ja uuesti näha. Umbes 90% inimkonnast on võimeline, omades veidi kannatlikkust ja praktilist kogemust, fokuseerima oma pilku õigesti ning nägema peidetud ruumilist pilti.

Kuigi erinevaid stereogramme on palju, saab neid vaadata vaid kahel moel. Paralleelvaade - Kumbki silm vaatab eri kujutist ning nägemisteljed asuvad paralleelselt (vastupidiselt igapäevasele nägemistelgede koondumisele otse ees asuvatele objektidele). See vaatamismoodus on kõige levinum. Paralleelvaate erijuhuks on peegelvaade, mida saab kasutada peegeldatud stereopaaride puhul. Ristvaade - Kumbki silm vaatab eri kujutist, kuid parem silm vaatab vasakule ja vasak silm paremale. Mõlemad moodused võivad mõnikord toimida sama stereogrammi puhul, kuid enamasti siiski mitte. Tavaliselt on silmadele arusaadav, kuidas vaadata.

Kõigepealt tee kindlaks, kas sina oled võimeline ruumilisi pilte tajuma. Esmalt suuna pilk ülalasuvale pildile silmast. Nüüd aseta sõrm nina ja pildi vahele, kuid samas jätka silma vaatamist. Peaksid nägema kaht sõrme ja üht silma. Nüüd vaata sõrme. Peaksid nägema üht sõrme ja kaht silma.

Kui õnnestus, oled täielikult võimeline stereogramme nägema. Tehes seda harjutust veel mõned korrad (kuni pole enam raske pilku fokuseeritult hoida), peaks stereogrammide vaatamine juba üsna hõlbus olema.

Teine sarnane harjutus on "sõrmevorst". Pane oma nimetissõrmed alloleval pildil näidatud viisil kokku ning vaata sõrmedest kaugemale. Nagu võluväel, ilmub sõrmede vahele vorstike.

Stereogrammide tajumiseks on vaja kaht koostööd tegevat silma. Nende nägemine on raskendatud inimestel, kelle üks silm on tugevalt dominantne. Vähem kui 5% elanikkonnast esineb aga kõõrdsilmsust või haigust, kus ühe silma lihased on teise omadest nõrgemad. Viimast haigust saab harjutuste abil ravida. Nimetatud defektide olemasolul on stereogrammide nägemine raskendatud või hoopis võimatu.

Kõigi 3D-piltide puhul tuleb tähelepanu pöörata kohta, kuhu me parasjagu tegelikult ei vaata. Kui kaht täppi paberil vaadata nii, et parem silm näeb ainult paremat täppi ja vasak silm ainult vasakut täppi, arvab aju, et tegu on ühe ja sama täpiga, mis paikneb hoopis paberi taga. Täppidevahelisest kaugusest sõltub, kui kaugel aju “arvab” selle paberi tasapinnast olevat. See illusioon püsib siiski vaid hetke, sest aju tabab kiiresti, et midagi on viltu, ja annab silmadele käsu uuesti vaadata. Ruumilisuse mulje tekitamiseks peame niisiis tahtlikult “valesti vaatama”. Kui stereopilt on juba silme ees, võib pilku rahulikult suunata pildi eri piirkondadesse, ilma et aju käsiks uuesti vaadata. Siiski on tekkinud illusioon õhkõrn, kui seda teadlikult säilitada ei osata. Piisab näiteks veidi kestvamast silmapilgutusest, et ruumiline mulje kaoks.

Nagu juba mainitud, on olemas kaks vaatamistehnikat - divergeerimine (paralleelvaade) ja konvergeerimine ehk kõõritamine (ristvaade). Divergeerimisel tuleb pilk suunata punkti, mis asub pildi taga, ehk pildist läbi vaadata. Kõõritamisel tuleb suunata pilk pildi ja silmade vahel asuvale punktile ehk vaadata pildist ettepoole. Olenevalt sellest, kumba tehnikat kasutatakse, tulevad pildil olevad kõrguste erinevused esile vastupidiselt. Kui divergentsiefekti kasutades on kavatsetud näidata pilve taustal lendavat lennukit, näed kõõritades pilves lennukikujulist auku. Kui oled ühe meetodi selgeks saanud, proovi ka teist. Kummalisel kombel eelistavad ühed inimesed üht ja teised teist meetodit, ning pahatihti usuvad enda poolt juhuslikult valitud või leitud meetodi olevat ainuõige ja ainuvõimaliku. Ent kõigi stereogrammide õigeks tajumiseks tuleks selgeks saada mõlemad meetodid.

Tavaliselt on stereopilte parem vaadata heledas valguses. Kui kannad prille, proovi vaadata nii nendega kui ilma - mõned nägemishäiretega inimesed näevad stereogramme prillideta paremini (kui nad on pildile piisavalt lähedal). Vaatamata sellele, et tehnika on ohutu ja võib sinu silmadele isegi kasulik olla, ei tohi üle pingutada. Silmade koormamisel need väsivad ning väsinult on pilti väga raske tajuda. Mõned kogevad efekti kohe, teistel kulub üksjagu proovimist. Ära kaota lootust, kui ei suuda kujutist kohemaid näha. See, mida me siin üritame, on ikkagi ülesaamine eluaegsest harjumusest vaadata kõike “normaalse” stereonägemisega, mis annab meile sügavustaju igapäevases maailma vaatamises. Kui 10-30 minuti jooksul midagi ei juhtu, katkesta, ning ürita mõnel teisel päeval uuesti.

Stereopsis on nagu armastus - kui sa pole kindel, kas näed 3D-kujutist, siis sa ei näe seda.
Christopher W. Tyler

3D-efekti nägemiseks pead oma pilku tavalisest rohkem hajutama. Kui vaatame lähedal asuvaid objekte, koonduvad silmad ühte punkti, kaugusse vaadates aga vaatavad mõlemad silmad otse - nägemisteljed ei koondu, vaid asetsevad paralleelselt. Enamik peidetud kujutisega stereogramme, sealhulgas Magic Eye ja Another Dimensioni omad, on valmistatud paralleelvaatele. Selle meetodi puhul tuleb vaadata otse kaugusse isegi siis, kui tahame näha punkti meile tunduvalt lähemal. Seega tuleb pildi nägemiseks sellest „läbi vaadata“. Mõnele on see hõlpsam kui teisele, ent enamik saab hakkama, kui varuda aega ja kannatust. All on stereogramm kahe keskendumispunktiga, mis aitavad alustada, ning erinevad meetodid paralleeltehnika selgeksõppimiseks.

Hoia pilti nii, et see puudutaks nina (või hoia nina ekraani lähedal). Enamik inimesi ei suuda fokuseeruda millelegi, mis asub nii lähedal, ning on sunnitud leppima võimetusega midagi näha. Olles pildi lähedal, teeskle, et vaatad otse kaugusse, otse läbi pildi. Seejärel hakka pilti (või nägu) aeglaselt eemale viima, vaadates endiselt pildist läbi. Ürita silmade asendit mitte muuta! Kui liigud piisavalt aeglaselt, siis ilmub ruumkujutis küllaldase vahemaa (tavaliselt 30-40 cm) saavutamisel. Piisav vahemaa on saavutatud, kui kaks täppi pildil näivad olevat kolmeks teisenenud. Mida kauem vaatad, seda selgemaks ja sügavamaks pilt muutub. Erilist pingutust on vaja hetkel, kui tundub, et midagi nagu hakkaks juba paistma, sest sel momendil tekib instinktiivne soov pilti vaadata, selle asemel, et sellest läbi vaadata, ning soovile järele andes tuleb kõike jälle otsast alustada.

See meetod seisneb pilgu fookusetusel ning sarnaneb joobunud olekule omasele mitmekordsele nägemisele. Ole pildist umbes 30 cm kaugusel ja vaata täppe. Lõdvestu ning lase silmadel sihitult liikuda. Ära keskendu millelegi! Tee seda seni, kuni kahest täpist saab kolm. Siis peaks kujund ilmuma. Mõnedele inimestele on selline seisund tavaline enne hommikukohvis sisalduva kofeiini mõjuma hakkamist. Aidata võib ka see, kui pilti vaadata silmi pilgutamata nii kaua kui võimalik. See põhjustab silmade väsimise ja parimal juhul 3D-efekti nägemise. Proovida võib ka unisena, sest siis ei ole silmad kramplikult kinni tavalisel vaatamisprotsessil.

Hoia pilti (või ekraani) poolel teel enda ja seina vahel. Vaata üle pildi serva seina suunas ning koonda tähelepanu millelegi konkreetsele, nagu uksehaak või pilt seinal. Hoides seda pilku, tõsta pilt kõrgemale või liiguta pead madalamale. Samamoodi võid vaadata ka sõrme pildi taga.

Peegeldava pinna abil on pilti kergem tajuda. Kui pilt on läikiv, koonda tähelepanu pildil olevale peegeldusele (näiteks oma näole) või valguslaigule. Tuhmi pildi puhul aitab peegel (hoia pilti peegli ees, vaata üle selle serva peeglisse, koonda pilk oma näole ning tõsta pilt aeglaselt ülespoole, hoides silmi paigal) või klaasitükk (aseta klaasitükk pildile ning otsi sellelt oma peegeldust).

Kui mõtteline läbivaatamine soovitud efekti ei anna, on siiski võimalik ka otseselt pildist läbi vaadata. Selleks tuleb paberile trükitud stereopildi ülaserva keskosa lähedale lõigata umbes 2 cm läbimõõduga auk (see ei sobi siiski kõigi piltide puhul - on oht oluline koht eemaldada). Hoia pilti enda ees ja aseta sõrm pildist poole kaugemale. Seejärel vaata läbi augu oma sõrme. Vaata kindlasti mõlema silmaga korraga! Kuna auk on liiga väike, on see küllaltki keerukas. Keskendudes sõrmele, näed kaht auku. Liiguta pilti aeglaselt edasi-tagasi, kuni pildile ilmub ruumkujutis. Teine võimalus pildist läbi vaadata on kopeerida või printida pilt läbipaistvale kilele (lüümikule). Hoia pilti enda ees ja suuna pilk läbi pildi millelegi, mis asub poole kaugemal.

Kui paigutad papitüki silmade vahele, ei saa sa normaalselt vaadata. Selle asemel oled sunnitud kasutama paralleelvaadet, täpselt seda, mida enamiku stereogrammide puhul vaja. Võti on silmade lõdvestamises. Allpool on stereopaar. Aseta papitükk täpselt paari keskele, nagu näidatud ülaltoodud joonisel. Nüüd aseta papitüki teine ots silmade vahele. Kui pilgu lõdvaks lased, peaksid kahe asemel nägema vaid üht kujutist. Sellele kujutisele keskendudes avastad, et pilt on ruumiline. Fookust hoida püüdes eemalda papitükk. Nüüd peaksid nägema kolme kujutist, keskmine sisaldamas 3D-efekti. Seda abinõud saab kõige paremini kasutada stereopaaride puhul, autostereogrammi puhul aseta papitükk kahe korduva mustriosa või keskendumispunktide vahele.

Ristvaate puhul peame vaatama punkti, mis asub lähemal kui pilt. Allpool on ristvaatele kohandatud harjutuspilt. Hoia sõrme pildi kohal, pildist silmadele täpselt poole lähemal. Kui keskendud pildile, peaksid märkama, et sõrm on “kahestunud” (kaks hõljuvat kummitussõrme). Kui nüüd fokuseerud sõrmele, peaksid tajuma, et punktid pildi kohal on jagunenud. Liiguta sõrme aeglaselt edasi-tagasi, kuni pildile ilmub 3D-kujutis. Hoia fookust ja tõmba sõrm aeglaselt eemale. Vaata jätkuvalt sõrme endisesse asukohta, nagu oleks see veel seal, siis saad nautida täielikku ruumilisusefekti. Kui tegid õigesti, näed tausta kohal hõljuvat kujundit. Parem silm vaatab vasakpoolset punkti ja vasak silm parempoolset. Kui seda pilti paralleelmeetodil vaadata, näed tausta sees auku. Paralleel- ja ristvaade on teineteise vastandid.

Sa näed kahe eksisteeriva objekti vahel üht, mida pole olemas. See ongi kõigi stereogrammide aluseks. Keskmisel objektil sisaldub 3D-efekt. Kust siis keskmine kujutis tuleb? Ruumitaju leiab aset ajus, mitte silmades. Praegu me lollitame aju. Silmad toidavad seda endiselt nägemisinfoga, aga mitte endisel moel. Aju annab meile keskmise objekti. Kui vaatad kolme objekti nagu stereogrammi, ilmub neli kujutist. Neli kujutist muutuvad viieks jne. Stereogrammi fookusesse toomine on astmeline ja rahustav protsess, kuid lülitumine stereogrammvaatelt tavalisele on järsk ning võib olla ebamugav. Parim viis ebamugavuse vältimiseks on silmade aeglane sulgemine ning seejärel avamine, minnes üle juba tavavaatele.

Enamik stereogramme on koostatud paralleelvaatele - tuleb vaadata pildi tasapinnast kaugemale. Kui ristad nägemisteljed, näed samuti 3D-efekti, kuid pahupidi pööratuna. Sama probleem ilmneb ka siis, kui vaadata ristvaatele koostatud pilti paralleeltehnikat kasutades.

Ma näen palju kõhnu ebaselgeid kolmemõõtmelisi objekte. Mis nüüd lahti on?

Stereogrammid on tavaliselt koostatud nii, et tuleb vaadata pildist kaks korda kaugemale ning divergentsikaugus on võrdne 2D-mustri laiusega. Kui oled divergeerimises osav, võid oma pilku hajutada kaks või rohkem korda enam kui vaja ning vaadata "läbi" ka õigest 3D-kujutisest. See põhjustab paljude moonutatud 3D-objektide nägemise. Proovi uuesti, seekord vaata pilti veidi lähemalt. Antud vaatamisviga on peamiseks põhjuseks, miks mõnedel piltidel kujutatu üle tekib terav vaidlus - igaüks usub, et just tema nähtud ebamäärane kujutis on just see õige ja ainuke ning kõik teised eksivad. Siiski on peaaegu igal stereogrammil ainult üks ja õige kujutis, mida on aga võimalik ka valesti vaadata. Erandiks on siinkohal üsna haruldased "kahekordsed" stereopildid (näiteks Magic Eye Double-decker), kus on tõepoolest mitu erinevat kujutist mitmel erineval sügavusastmel, ent neis on iga kujutis detailne ja terviklik.

Stereogrammide vaatamine tõhustab nägemist. Silmaspetsialistid üle kogu maailma teatavad, et stereogrammide vaatamine on justkui silmaaeroobika. Lisaks on paljud fännid tunnistanud, et nende nägemine on tänu ruumilistele piltidele paranenud. Esita väljakutse oma binokulaarnägemisele ning treeni oma nägemist ja kujutlusvõimet stereogrammide abil!

Muinasjutumaa (Storyland - Tom Baccei, Cheri Smith & Andy Paraskevas - Magic Eye II)

Stereogrammide põhialuseks on paljude objektide kokkuliitmine. Seda võivad häirida väga mitmed tegurid. Näide. Aseta oma pöidlad ja esimesed sõrmed kolmnurgakujuliselt kokku. Nüüd leia mõni kauge objekt ja vaata seda läbi kolmnurga. Objekt peab asuma kauguses! Sule üks silm, siis ava see ja sule teine. Tajud, et nägid tervet objekti ainult ühe silmaga. See nähtus on silmadominants. Vahel lülitab aju ühe silma välja ja toetub dominantsele silmale, kui vaadatav objekt fookusesse ei tule. On palju inimesi, kes vajaksid nägemise korrigeerimist, kuid ei taju seda, sest inimesele on omane kohaneda.

Teine võimalik põhjus on konvergents. Lähedasele vahemaale (30 cm) konvergeeruvad silmad keskmiselt 3 mm. Kuid see pole kõigi puhul nii. Kui sul on dominantne silm kauguse jaoks, on sul dominantne silm ka lähedale vaatamiseks. Pärast aastatepikkust ühele silmale toetumist sõltud sa vähem konvergentsist ja ümberlülitumisest. Inimestel, kel on probleeme silmade kõõritamisega, kasvõi pisut, on suurimad raskused stereogrammide vaatamisel.

Muud olukorrad, nagu esofooria (sissepoole-peitekõõritus), mis põhjustab silma liikumise sissepoole (tavaliselt nimetatakse laisaks silmaks), ja eksofooria (väljapoole-peitekõõritus), tekitavad samuti raskusi. Suurema edulootuse jaoks tuleks muuta stereogrammi vaatamise kaugust. Kaugus, mis sobib enamikule, ei sobi kõigile.

Statistika näitab, et inimese võime näha stereogramme on seotud tema erialaga. See võib viidata analüütilise või kunstilise mõtteviisi olulisusele. Richards tegi 1970. aastal eksperimentaalsete aju-uuringute raames uuringu 150 Massachusettsi Tehnikainstituudi (MIT) õpilase hulgas ning sai teada, et 4% õpilastest ei suuda sügavusvihjeid kasutada ja 10% oli väga raske Bela Juleszi piltidel taustast kõrgemaid kujutisi teadvustada. Ta järeldas, et stereopsise kasutamine on sünnipäraselt välja kujunenud ning seotud kolmepoolilise binokulaarneuronite hüpoteesiga.

Sohitegemiseks kopeeri või prindi stereopilt kahele läbipaistvale materjalile ja aseta need üksteise peale. Nihuta pealmist pilti horisontaalselt 2-3 cm võrra vasakule (korduva kujutise laiuse võrra). Kusagil sellise asetuse juures peaksid tajuma uue kujundi esinemist. Kuigi see on kahemõõtmeline ja hägune, hakkad ehk lõpuks siiski uskuma, et midagi seal kusagil ikkagi on... Petmiseks võib kasutada ka internetiprogrammi Reveal Stereogram.

Kui sa ikkagi ei saa stereogrammide tajumisega hakkama, siis tulevad appi mitmesugused optomehaanilised abivahendid. Algajatele on need suureks abiks, ent inimesed, kes näevad stereogramme mingi abiseadme abil, on ilmselt võimelised neid ka tavapärasel viisil nägema.

Anaglüüfe vaadatakse prillidega, mille üks klaas on punane ja teine roheline või sinine.

Stereopaare on võimalik vaadata stereoskoopidega, millest tänapäeval levinuim on View-Master, kus pilte vaadatakse spetsiaalselt selle tarbeks valmistatud seitsmekaadrilistelt ketastelt. Vanemad versioonid on aga olemas juba 1833. aastast ning varieeruvad üsna suures ulatuses.

Stereopaare saab vaadata ka peegli abil, kui üks poolpilt on trükitud peegeldatud kujul. Mõlema silmaga tuleb sel juhul vaadata samas suunas, kuid kuna peegel on vahel, vaatabki kumbki silm ainult oma pilti. Meetodit nimetatakse ka Pigeoni meetodiks Prantsuse Dijoni ülikooli professori Léon Pigeoni järgi, kes selle vaatamismeetodi 1904. aasta 16. novembril patenteeris.

3D-kujutiste vaatamiseks ekraanilt saab kasutada katikprille. Neil on kiired elektroonilised katikud, mis avanevad ja sulguvad sünkroonis kujutistega ekraanil. Katikutes kasutatakse vedelkristalle, sest elektrooniline signaal suudab kristalli hetkega läbipaistvast läbipaistmatuks muuta. Kui ekraanil on vasak pilt, on vasak katik avatud ja parem suletud, mis tähendab, et kujutis on nähtav vaid vasakule silmale. Kui aga ekraanil on parem kujutis, on avatud parem ja suletud vasak katik. Kui see protsess toimub piisavalt kiiresti, arvab aju nägevat tõelist stereoskoopilist kujutist. Kui katikukiirus ei ole piisav, on kujutis ikkagi ruumiline, kuid samuti võib tajuda mõningast värelust. Katikprillid ühendatakse arvutiga juhtme või infrapunaühenduse kaudu. Meetodit saab kasutada nii foto kui filmi puhul, ning 21. sajandi teise aastakümne alguseks on katikprillid (näiteks XpanD 3D) saanud üheks 3D-kino standardiks polaroidmeetodi kõrval, vahetades välja varem domineerinud anaglüüffilmid.

Kujutisepaari pooli saab kuvada ka teineteise peal või kiiresti teineteise järel erineva polarisatsiooniga. Esimene kujutis kuvatakse vertikaalse polarisatsiooniga ja teine horisontaalsega. Kui kanda vastava polarisatsiooniga prille, näeb kumbki silm vaid oma polarisatsiooniga kujutist. 21. sajandi teise aastakümne alguseks on polaroidprillid (näiteks RealD Cinema) saanud peamiseks 3D-kino standardiks katikumeetodi kõrval, vahetades välja varem domineerinud anaglüüffilmid.

Polaroidmeetod põhineb valguse polarisatsioonil. Tavaline polariseerimata valgus koosneb kiirtest, mis võnguvad võrdselt igas oma teekonnaga risti olevas suunas. Vektorgeomeetrias võib seda lihtsustatult kujutada kui võrdsete komponentide paari, mis võnguvad teineteise suhtes kindla nurga all. Valgus polariseerub, kui üks komponent osaliselt või tervikuna eemaldada. Seda võib saavutada mitmel moel. Üks võimalus on lasta valgus läbi suunatud molekulide kihi, mis neelab ühe komponendi ja laseb teise läbi. Polariseeritud valguse edastamissuunda nimetatakse edastus- või polarisatsiooniteljeks. Kui kaks polariseerijat on ülestatud nii, et nende polarisatsiooniteljed on paralleelsed, edastavad mõlemad sama komponenti ja paar muutub läbipaistvaks. Kui nad aga on ülestatud nii, et teljed on mingi nurga all (näiteks risti), siis kummagi poolt edastatud komponent neelatakse teise poolt ja valgus ei pääse läbi. Polaroidvektograaftrükis on kujutis ise polariseerija. See edastab vabalt üht tavavalguse komponenti ja neelab peaaegu kogu ülejäänud komponendi. Neelamisvõime sõltub kujutise tihedusest. Vaadatuna läbi polariseerija, mille polarisatsioonitelg on kujutise omaga paralleelne, on vektograafkujutis nähtamatu. Vaadatuna läbi polariseerija, mille telg on 90kraadise nurga all, on kujutis nähtav täiskontrastsena.

Kui kaks vektograafkujutist on ülestatud teineteise suhtes täisnurga all, saab neid eraldi vaadata, kui kasutada veel üht polariseerijat. Kui see vaatamispolariseerija (nimetatakse ka analüsaatoriks) omab polarisatsioonitelge, mis on kujutise omaga paralleelne, on see kujutis nähtamatu ja teine täiskontrastne. Kui polariseerijat 90 kraadi pöörata, muutub nähtavaks esimene ja nähtamatuks teine kujutis. Kumbki sellise paari kujutis on täielik ning pole muudetud või alla surutud teise kujutise kohalolu tõttu. Kolmemõõtmelise vektograaftrükise puhul esitavad kaks kujutist stereopaari. Vaatleja kannab polarisatsioonifiltritega prille, mille kummagi filtri polarisatsioonitelg on risti nii endale mõeldud kujutise kui teise filtri omaga. Kumbki silm näeb nii vaid talle mõeldud pilti ning paar näib ühe kolmemõõtmelise pildina.

Tõmblusstereoskoopia [wiggle] (ilmselt lihtsaim vaatamistehnika) on vasaku ja parema kujutise vaheldumine ühel pildiväljal. Arvutil on see lihtsalt saavutatav animeeritud GIF-kujutise abil. Enamik inimesi saab sellest tõmblevast pildist tänu parallaksi olemasolule algelise sügavustaju. Et aru saada, miks see töötab, sulge üks silm ja kalluta pead küljelt küljele. Lähemal olevad objektid liiguvad rohkem kui kaugemad. Tõmbleva meetodi eelised seisnevad selles, et see ei vaja mingeid prille ega eritarkvara, enamik inimesi saab vaatamistehnikale koheselt pihta ning samuti on see ainus võimalus stereoskoopiliseks esitluseks inimestele, kel on üks silm väga nõrk või pime.

Ning lõpuks... abivahend on olemas ka tavaliste paralleelvaatele tehtud stereopiltide vaatamiseks. Vist... Pop!Eye prillid firmalt Optrix, Inc. näitavad tootja väitel kõiki paralleelvaatelisi stereopilte. Nende tööpõhimõte, ohutus ja usaldusväärsus jäävad siiski äärmiselt häguseks, samuti ei tööta enam tootele viitavad lingid. Tõenäoliselt ei ole ka prillid ise kunagi töötanud...

Stereopaare on kõige lihtsam teha fotograafiliselt. On olemas spetsiaalsed kahe läätsega fotoaparaadid, mis teevad automaatselt vasaku ja parema silma vaated (sel juhul on kummagi negatiivi suurus pool tavalisest 35 mm raamist). On ka liideseid kaameraläätsedele, mis võimaldavad 35 mm kaameral teha stereopilte samal moel. Alati võib kasutada kaht kõrvuti asetatud kaamerat, mis on ühise päästikuga (soovitatav on kasutada liikuvat raami, et oleks liialdatud perspektiivi saavutamiseks võimalik IOD-d (kaugust läätsede vahel) suurendada). Ning loomulikult saab tavalise aparaadiga võtta objektist kaks järjestikust pilti, ühe vaatepunkt umbes 6,5 cm horisontaalses nihkes. See annab täiesti rahuldava tulemuse, kui pildistatav kahe võtte vahel ei liigu. Allpool viimasest moodusest veidi lähemalt.

Sihtmärgiks vali ükskõik milline objekt, mis püsib kahe võtte vahel liikumatuna. Kui tahad pildistada puid, ei tohi olla tuult, sest siis oleksid lehed teisel pildil erinevad.

1. Vali sihtmärk.
2. Komponeeri kujutis endale meeldival moel. Kujutis võib olla nii horisontaal- kui vertikaalasendis.
3. Kanna keharaskus vasakule jalale, et teha vasaku silma pilt.
4. Enne võtet jäta meelde mõni detail vasakust üla- või alanurgast.
5. Tee võte ning liiguta keharaskus paremale jalale.
6. Komponeeri järgmine pilt nii, et see oleks vertikaalselt samas asendis, kuid horisontaalsuunas veidi nihutatud.
7. Tee foto paremale silmale.

Valmis poolpilte kõrvutades märkad kohe, kui nad on vales järjekorras. Ka tuleb ilmselt üla- või alaservi veidi lõigata, sest pildid kipuvad ka vertikaalselt mõningases nihkes olema.

Kui vähegi võimalik, tuleks luua kolm plaani - esi-, kesk- ja üldplaan. See tähendab, et midagi huvitavat võiks olla nii lähedal, kaugemal kui ka päris kaugel. Hea stereofoto pole mitte ainult ruumiline, vaid ka kunstiline foto. Ruumilisus pole mitte eesmärk omaette, vaid üksnes vahend, mis muudab läbimõeldud sündmustiku ja väljenduslaadiga foto veel mõjuvamaks.

Teravustatud peaks olema kogu stseen korraga, sest pilku ühel plaanil peatades muutuvad teised iseenesest häguseks, kuid juba pildistamisel hägustatut enam hiljem teravustada ei õnnestu. Liiga pikk säriaeg liikuvate objektide puhul ei jäta stereopildil muljet mitte kiirest liikumisest, vaid paigal vibreerimisest.

Parema pildi vaate nihutamine on vajalik selleks, et paigutada 3D-kujutis raami taha (nagu vaadataks aknast välja). Vaid lähimad objektid võivad sihilikult veidi raamist ettepoole paigutatud olla. Mida rohkem kaamerat horisontaalsuunas nihutada, seda silmnähtavam on lõplik ruumkujutis. Liigutades keharaskust ühelt jalalt teisele tuleb vahemaa arvatavasti veidi suurem kui tegelik silmade vahekaugus. Siiski tuleb märkida, et 3D-kujutis on originaalist enamasti tublisti väiksem. Pärast esimeste stereofotode tegemist suudad juba otsustada, kas tahad lisada rohkem või vähem sügavust. Juhul, kui tahad liialdatud sügavust, ei ole kaalu ühelt jalalt teisele kandmine enam piisav. Siis pead kahe võtte vahel terve sammu tegema. Mida kaugemal sihtmärk kaamerast asub, seda väiksem on stereoskoopiline efekt. Kui tahad tugevat ruumilisust kaugvõttesse, pead „silmade vahekaugust“ tublisti liialdama. Kui näiteks pildistada horisonti (lähemaid objekte lisamata), on vägagi õige liikuda isegi meetri jagu (või rohkemgi) paremale. Lihtne valem ütleb, et objektiivide vahekaugus (stereobaas) peaks olema 50 korda väiksem kui kaugus lähima objektini. Liiga suure stereobaasi tõttu võib tekkida maketi- või kulissiefekt. Maketiefekt tähendab seda, et kujutised tunduvad tegelikust väiksemad. Kulissiefekti puhul tunduvad objektid olevat lamedad, kuigi teineteisest eraldatud. Selle põhjustab sügavuserinevuste väiksus. Kui see erinevus on resolutsioonist väiksem, siis ta pildil ei kajastu ning nii jääbki ala pildil lamedaks. Stereobaasi tuleb muuta ka väga lähedalt või väga väikeseid objekte pildistades.

Kui parallaksi piisavalt vähendada, võib kujutise raami ette tuua, see aga ei toimi kõigil juhtudel. Raami ette ei tule objektid, mida kaadri serv lõikab, isegi kui nad teoreetiliselt peaksid tulema. Põhjus on psühholoogiline. Raam on ju aken. Aju teab, mis saab ja mis mitte olla aknast sees. Objekt, mis paistab poolikuna, ei saa kuidagi olla ligemal kui kaadriserv. Ta lihtsalt peab olema raami taga. Niisiis omab raam teatavatel juhtudel stseeni kaugemale lükkavat mõju. Seda ei tohiks tähelepanuta jätta. Paremini on vaadatav objekt, mis algab kaugusest ja ulatub ettepoole raamist välja, kui objekt, mis on üleni raami ees.

Pildi suurendamisel suureneb ka parallaks pildil, seega ruumilisuse mulje, kuigi konvergents jääb samaks. Ruumilisuse muljet suurendab ka objektide osaline kattumine (monokulaarne stereoefekt - see, mis on osaliselt teise varjus, peab olema kaugemal). Monokulaarsele stereoefektile aitavad kaasa ka varjud ja perspektiiv. Kui vaates on pilvi, pead võtted tegema nii kiiresti kui võimalik, et pilvedel poleks aega liiga palju liikuda (see sõltub loomulikult tuule tugevusest).

Ka tavalise kahemõõtmelise pildi saab vastava programmi ja vilumusega kolmemõõtmeliseks muuta, see aga nõuab pildi põhjalikku läbitöötamist.

Anaglüüfe tehakse poolpilte erinevate värvidega üksteise peale trükkides. Värvifiltreid saab kasutada kohe pildistamise ajal või ka kopeerimisel. Lihtsaim moodus on aga kasutada mõnd arvutiprogrammi (näiteks Anaglyph Maker), mis tavalise stereopaari anaglüüfiks liidab.

Autostereogramm SIS koosneb kahest osast: 3D-kujutis seespool ning muster, mida kasutatakse selle ettekandmiseks. 3D-kujutis võib põhineda paljudel raalformaatidel, kuid kuni üheks osaliseks on stereogrammiprogramm, peab see teadma pildi sügavust, mida kujutise iga pikseli kaudu esitada. Kõige mugavam on 3D-infot stereogrammitarkvarasse kanda kahemõõtmelise sügavusväljapanekuna, mis on tuntud kui sügavuskaart [depth map]. See on enamasti halltoonides pilt, kus toonimuutused valgest mustani näitavad kasvavat sügavust. 3D halltoonides mudeli loomine on ülimalt keeruline. Nagu arvata võib, ongi just see stereogrammi koostamise raskeim ja põhilisim punkt. Täiusliku graafikatarkvara ning kogenud kasutaja käteta on hea tulemuse saavutamine küsitav.

Siiski võib alustada ka väga lihtsatest stereogrammidest, kasutades vaid kaht-kolme sügavusastet. Enamik meist oskaks suvalise joonistamisprogrammiga koostada pildi, kus taust on must ja kujund ise valge. Lisaks võib vahepealne sügavusaste olla hall. Saadud stereopilt on küll äärmiselt lihtne, kuid heaks alguseks siiski.

Sügavuskaart saab peidetud kujutise allikaks. Järgmine samm on 2D-mustri loomine, mis maskeerib ja ühtlasi ka esitab peidetud 3D-kujutise. Parima pildi puhul võiks taustamuster seostuda ruumkujutise temaatikaga. Näiteks ruumiline sfinks võiks olla peidetud hieroglüüfmustrisse.

Vanemate piltide puhul kasutati mustrite asemel juhuslikke punkte. See meetod on loomulikult kasutatav ka praegu, kuid toob kaasa täiendavaid probleeme, millest täpsemalt allpool. 2D-muster annab üldise väljanägemise ja kujutise tunnetuse. Sellesse saab põimida ka firmalogosid, värve ja muid disainielemente.

Veel vajame arvutiprogrammi, mis halltoonides pildi ning mustri alusel stereogrammi kujundaks. Selleks sobib hästi näiteks 3D Miracle. Stereopilt ehitatakse üles mustrilõikude omavahelist kaugust varieerides - mida väiksem on kahe korduva mustriosa vahe, seda lähemal asub ruumiline „koondpunkt“.

Kord koostatuna on stereogramm prinditav ning trükitav kõigi tavapäraste tehnoloogiatega ning vaadatav erivarustuseta. Olgu veel mainitud, et peidetud kujutisega stereogrammide puhul pole oluline, kas prinditakse mustvalgelt või värviliselt. Kuid see pole kõik. On võimalik veel elemente lisada. Stereogrammi külge võib kleepida kahemõõtmelise pildi, mis on lihtsalt kaunistuseks ja ei muutu ruumiliseks. Lisada võib ka tapeetstereogrammi elemente, mis on nähtavad nii kahe- kui kolmemõõtmelisena. Võimaluste arv on piiratud vaid kujutlusvõime poolt.

Tekstistereogramme saab teha ka ilma vastava programmita. Piisab tavalisest tekstiredaktorist või isegi trükimasinast. Tuleb lihtsalt meeles pidada, et mida pikem on korduv mustriosa, seda kaugemal see 3D-pildil asub. Mina kasutasin taustana tähejada YUP ning kujundi osana UP. Võimalusi pole eriti palju, kuid meetod on väga lihtne. Koostasin sel moel 20 erinevat stereopilti. Üks näide on toodud siinsamas, ülejäänud leiad lisapeatükist.

YUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUP
YUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUP
YUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUP
UPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPUPYUPYUPYUPYUPYUPYU
UPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPUPUPYUPYUPYUPYUPYUP
UPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPUPUPUPYUPYUPYUPYUPY
UPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPUPUPUPUPYUPYUPYUPYU
PYUPYUPUPUPUPUPUPUPUPUPUPUPUPUPUPUPUPUPUPUPUPYUPYUPYUP
PYUPYUPUPUPUPUPUPUPUPUPUPUPUPUPUPUPUPUPUPUPUPUPYUPYUPY
PYUPYUPUPUPUPUPUPUPUPUPUPUPUPUPUPUPUPUPUPUPUPYUPYUPYUP
UPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPUPUPUPUPYUPYUPYUPYU
UPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPUPUPUPYUPYUPYUPYUPY
UPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPUPUPYUPYUPYUPYUPYUP
UPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPUPYUPYUPYUPYUPYUPYU
YUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUP
YUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUP
YUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUPYUP

Autostereogrammide geomeetria ning algoritmide ja programmide tehnilise kirjelduse elemente

Kujutle läbipaistvat ekraani paigutatuna vaatleja ja kolmemõõtmelise objekti vahele. Kui vaatleja vaatab kindlale punktile objektil, saab objektist tõmmata kaks kiirt, üks kummagi silmani. Parema ja vasaku silma kiired läbivad selgelt ekraani eri punkte. Ekraanile lähemal asuvate objektiosade puhul on eraldatus suurem kui kaugete punktide korral.

See „stereoeraldatus“ ekraanil on suurendatav, kui lisada sarnaseid kolmnurki ja eeldada, et objekti osa on otse vaataja ees. Kaks sarnast punkti ekraanil võivad esitada virtuaalse punkti ekraani taga. Sel viisil on võimalik luua stereogramm, mis silmade divergeerudes paljastab 3D-kujutise.

Heaks alguspunktiks on maksimaalse sügavuse võrdsustamine vaatleja kaugusega. See annab suurima stereoeraldatuse poole silmaeraldatuse korral ning muudab silmade ebakonvergentsi peaaegu võimatuks. Samuti võimaldab see algajatel kasutada abimaterjalina oma peegeldust. Loomulikult ei pea väikseim kasutatud sügavus olema absoluutne võimalik miinimum.

Mõned allikad (näide) väidavad tungivalt, et stereogrammi põhiline erinevus reaalsest 3D-stseenist seisneb selles, et pildil on kõik sügavused korraga fookuses. See on õige ainult väikeste sügavuserinevustega stereopildi puhul, vähegi sügavama kujutise puhul fikseerub pilk korraga siiski ainult ühele kindlale sügavusvahemikule, jättes ülejäänud vaate uduseks - nagu pärismaailmas. Tõsi, stereogrammkujutist saab erinevalt reaalsest objektist vaadata ainult ühe nurga alt, ent sama kehtib ometi ka tasapinnaliste piltide kohta.

Loodud stereogramm võib sisaldada tehiskujutisi, kui vastav sügavuskaart omab „astmeid“ – järske sügavusmuutusi üle pildi liikudes. Iga astme, mis muutub paremale liikudes sügavamaks, paremal poolel ripub peenike (olenevalt astme suurusest) „rant“ lähimal sügavusel. See tehiskujutis kordub kajana parempoolse suunaga üle terve pildi. (Tegelikult moonutub iga kallak, mis on nii järsk, et on nähtav vaid paremale silmale, kuid see on vähem märgatav.)

Probleemi põhjustab see, et seosed luuakse ka punktidele, mis on nähtavad vaid ühele silmale. Sedasi võib juhtuda, et mõni vasak punkt on seotud kahe parempoolse punktiga. Sellised topeltseosed muudavad sügavuse ebaselgeks (rant), ning kuna stereogramm toetab korralikult vaid üksiksügavusi, kordub rant üle terve pildi ja rikub selle.

Lollikindel lahendus on vältida ühele silmale nähtavate punktide jaoks seoste loomist - peitepinnaeemaldus [hidden surface removal]. Varasemad vastavad algoritmid jälgivad tavaliselt üht silma ja objekti vahelist kiirt ning kontrollivad, kas see ulatub kusagilt objekti pinna taha. Kui ulatub, arvatakse kiir murduvat, punkti nägemine on ebaselge ja seost ei moodustata. Siiski on see meetod väga aeglane.

Seega lähimad objektid varjavad kaugemad ning stereoeraldatus suureneb koos sügavusega. Võime järeldada, et lühikestel seostel peaks alati olema eelisõigus pikemate ees. Seda algoritmi on lihtne programmeerida ning kood jookseb palju kiiremini.

Traditsiooniliste peitepinna-algoritmide puhul on alati võimalus, et ringlevad vead lubavad mõnel topeltseosel läbi lipsata. Sügavus on määratud Z-väärtuste reana Z(X,Y). Varasema peitepinnaeemaldusmeetodi programmeerimise juures oli tavaline oletada, et stseen ulatub määratletud punktidest lõpmatusse. Ekstreemsetel geomeetrilistel juhtudel (nt. objekt on alla poole cm lai ja asub 15 cm taustast eespool) on võimalik vaadata tausta objekti mõlemast küljest, ja ühe silma kiir läheb objekti taha. Otse objekti taga olev taust, kuigi tehniliselt mõlemale silmale nähtav, määratakse algoritmi poolt ebaselgeks sügavuseks ja võib näida auguna taustas. See olukord on haruldane ja ei põhjusta siiski objektile muid moonutusi.

Lihtsate juhuslikke täppe kasutavate stereogrammide sügavus ei ole sile. Kallakud ilmnevad kaldobjektide astmetena ja tunduvad koosnevat lamedate plaanide kuhjast. Sügavuse puhul, mis on pool vaataja kaugusest, on Z-resolutsioon X-resolutsioonist 7 kuni 10 korda teralisem. Siledamad stereogrammid on palju ilusamad ja veenvamad. Kõrgema resolutsiooniga ekraani kasutamine on kärsitu lahendus ning arvatavasti hoomatav vaid laserprinteritele. Kuid muster, kus igal tollil on 600 punkti, tundub ühtlase halli massina ning stereogrammi on väga raske näha, sest puudub igasugune suurem detail. On võimalik teha mitmeid trikke, nagu paigutada suuremad punktid paremale resolutsioonile, kuid rahuldavam moodus on mustri või pildi kasutamine (punktide asemel) stereogrammi alusena. Õnneks võimaldavad resolutsioonirikastamistehnikad selliseid mustreid kasutada ning lubavad luua siledaid pilte isegi tavalisel monitoril. Resolutsioonirikastust saab kasutada ka RDS-tehnika puhul, kuid tulemus on suurema detaili puudumise tõttu siiski keskpärane.

Tavaliselt on stereogrammil lai vertikaalriba, mis sisaldab määratlemata punkte, enamasti vasakpoolsel serval. Piirangutega arvestavate muunduste abil korratakse riba efektiivselt üle terve pildi. Huvi äratamiseks ja vaatamise lihtsustamiseks on hea alustada pildiga või mustriga juhuslike punktide asemel.

Muster peab olema vähemalt maksimaalse stereoeralduse laiune, vastasel juhul tekib probleeme. Ei saa lihtsalt mustrit suvaliselt uuesti alustada, sest kordus tõlgendatakse vaatleja poolt 3D-infona ning tekivad tehisobjektid – 3D-pindade nähtavad jupid, mis ei tohiks seal olla. Kui valitud muster on määratud plaatidena katma, siis tuleb stereogrammi parameetrite paigutuse optimeerimiseks parameetreid kohandada või mustri suurust muuta. Lõpuks peab mustri laius võrduma maksimaalse stereoeraldusega.

Rakendades mustrit vasakult paremale tuleb vahele paigutada uusi pikseleid kohtadesse, mis on nähtavad vaid ühele silmale. Need alad pildil omavad määratlemata sügavust, kuid kui muud infot ei anta, seostab aju neid tihti kaugema sügavusega (see ilmneb RDSi juures). Siiski tekib ka musterstereogrammidega probleeme, kui uus muster ei lähe enam kokku: üksikud eraldatud pikselid hõljuvad ja vilguvad; kauged osad ilmuvad „auguna“ kujutises. „Augu“ probleemile ei ole ühtki lihtsat lahendust, kuigi selle tugevus sõltub kasutatavast mustrist ning probleem tekib ainult siis, kui seda otsida.

Tegelikkuses on vaikselt langev kallak nähtav mõlemale silmale, kuid kumbki silm näeb seda teisega võrreldes kergelt venitatuna. Stereogrammil, kus siledad kallakud on kujutatud paljude lamedate plaanide järgnevusena, on iga astme serval vaid ühele silmale nähtav üksik piksel. Just need võivad vilkuda, kui kasutatakse uusi värve, sest aju ootab mõlemat silma nägevat sama asja. Ilmneb väike moonutus ja retinaalrivaalsus. Lahenduseks tuleb kopeerida üksikuile piksleile nendega külgneva pikseli värv.

Tõelisteks sügavusekatkenditeks 3D-kujutisel on vajalik sisestada uusi mustriosi. Siiski ei tohi need korrata samal real juba kasutatud mustrit, muidu ilmuvad 3D-stseenile tehiskujundid, sarnased peitepinnaeemaldusega eemaldatuile. Kasutatakse mustrit, mis võetud teatud arv ridu kõrgemalt või madalamalt. See meetod on küllaltki tõhus ega lase ajul valesid seoseid teha, ja järelikult eemaldab tehiskujundid.

Tehti eksperiment, kus kasutati erinevaid mustreid, skaneeritud pilte ja fotosid. Neil oli stereogrammi välimusele dramaatiline mõju. Üldiselt saab siledate ja tajutavate 3D-kujutiste tegemisel kasutada paljusid mustritüüpe, kuid siiski on õrnade kujundite või sügavusmuutuste loomiseks vaja kasutada detailseid mustreid.

Lihtsaim viis resolutsiooni rikastada on luua iga stereogrammi rida mitu korda suurema resolutsiooniga kui kuvaseadmel ning seejärel sulatada „virtuaalpikslite“ arv igasse füüsilisse ekraanipikselisse. Nii võtab iga füüsiline piksel endaga seostatud „virtuaalpikselite“ keskmise värvingu. Ilmselt aeglustab see protsessi, kuid tulemus on seda väärt. Arvutus (või lihtne praktiline eksperiment) näitab, et inimsilma resolutsioon tavalisel lugemiskaugusel (30 cm) ei ületa 300 dpi. Järelikult on üleliigne arvutada stereogramm tõelise või virtuaalresolutsiooniga, mis selle piiri ületab. Oletades, et stereogrammi stereoeraldus ei muutu üle tolli, on inimlikult võimatu saavutada 300 sügavust selles reastuses. Arvutuslikult on mõistlik seada piir 256 sügavusele.

Resolutsioonirikastus muudab stereogrammid vastuvõetavaks tavalisel, keskmise resolutsiooniga monitoril, eemaldades järsud sügavusastmed. Suurima veenvuse saamiseks on siiski vaja parema resolutsiooniga kuvaseadmeid.

Kui mustrit rakendatakse töötades ühest servast teiseni (näiteks vasakult paremale), moondub muster kaugeimas servas väga palju. Kuigi 3D-efekt ei ole kahjustatud, omab pilt ebasümmeetrilist välimust. Moondust saab vähendada, kasutades keskelt äärepoole lähenemist: alustatakse algse vertikaalse mustritriibuga keskel ja moonutatakse seda servade suunas. See annab tööle parema, „tasakaalustatud“ välimuse, kuid nõuab vasaku ja parema poole eraldi kodeerimist.

AJALUGU

1589 - Rooma arhitekt Goicomo della Porta tõestas, et mõlema silma pildid liituvad teadvuses, ja kirjeldas stereopaare.

1838 - Inglise füüsik Charles Wheatstone konstrueeris stereoskoobi, aasta enne täielikult toimiva fotograafia leiutamist.

1839 - Lisaks tavafotograafia ametlikule algusele tuli välja ka esimene stereokaamera.

1851 - London Society of Arts korraldas Kristallpalee Näituse, kus 6 miljonit inimest oli tunnistajaks Sir David Brewsteri stereoskoobiesitlusele. Tulemiks oli stereoskoobi populaarsus.

1922 - 27. septembril näidati publikule esimest korda raha eest 3D-filmi - The Power of Love. Seda võib pidada 3D-kino ametlikuks alguseks (kuigi katsetusi tehti varemgi). Samal aastal avastati ka Pulfrichi efekt.

1940 - Esimene RDS oli juhuslikult võetud Spitfire’i foto, mis lendas üle Cologne’i 1940ndal aastal. Pilt sisaldas linnakvartaleid, silda ja jääga kaetud Rhine’i jõge. Jää allavoolu liikumise tõttu olid jäämustrid erineval ajal tehtud piltidel veidi erinevad. See tekitas kahe pildi vahele parallaksi - stereoskoobis vaadatuna tundus jõe keskel olevat sügav org. See põhjustas sõjaaegses Royal Air Force'is suurt segadust, kuid keegi ei suutnud fenomenile selgitust anda, sest sel ajal ei teatud midagi monokulaarsest ruumitajust sõltumatust stereoskoopiast.

1960 - Esimene artikkel kus mainitakse RDS-e. Julesz, B. Binokulaarne sügavustaju raalgenereeritud mustrites. Bell Systems Technical Journal 39, 1125-1162.

1963 - Esimene artikkel, mis võeti vastu juhtivasse USA ajakirja. Julesz, B. Stereopsis ja binokulaarsete kontuuride võitlus. Journal of Optical Society of America 53, 994-999.

1964 - Esimene lugu juhtivas rahvusvahelises ajakirjas. Julesz, B. Binokulaarne sügavustaju tuttavlike vihjeteta. Science 145, 356-363.

1992 - Loodi stereogrammide koostamisega tegelevad firmad NVision Graphics ja Magic Eye.

Teeme ise stereopilte. Kalju Kass. Tallinn, Valgus 1986. 88 lk. Rohkete illustratsioonidega raamat tutvustab noorele lugejale stereofotograafia põhialuseid ning sisaldab hulgaliselt praktilisi nõuandeid stereopiltide tegemisel vajalike vahendite valmistamiseks kodusel teel. Mõeldud fotohuvilistele alates 12. eluaastast.

Stereoprojektsioon. Kalju Kass. Tallinn, Valgus 1988. 128 lk. Kuidas tavaliste fotoaparaatidega teha ruumilisi pilte? Kuidas valmistada ise stereoprojektorit? Kuidas tuua kujutis ekraani ette? Nendele ja paljudele teistele küsimustele leiad vastuse sellest raamatust, mis on järjeks eelmisele „Teeme ise stereopilte“. Raamat on mõeldud kõigile fotohuvilistele.

Maagiline silm. Hotger 1997. 32 lk. Esimene „Magic Eye“ sarja raamat. Kogumik autostereogramme.

3M Putukad ja 3M Taimed. John Akeroyd. Koolibri 1999. 56 lk. Nende raamatute igal faktirohkel leheküljel saab loodusesõber teada palju uut ja huvitavat. Kirkad värvifotod ja ainulaadne peegelaparaat, mis muudab pildid ruumiliseks, avavad loodusmaailma hämmastavalt üksikasjalikult ja hoopis uue nurga alt. Raamatud sisaldavad hulgaliselt peegelstereogramme ning harivat sisuteksti.

Aafrika loomad 3D-fotodel. Benny Rebel. Tänapäev 2009. 80 lk. Kaasas anaglüüfprillid. Kogenud loodusfotograafi Benny Rebeli raamat “Aafrika loomad 3D-fotodel” viib loomasõbra erilisele fotosafarile. Raamatuga kaasas olevate prillide abil muutuvad loomad fotodel peaaegu elavaks - lõvid järgnevad su liigutustele ning elevandid tunduvad raamatust lausa välja kerkivat! Lisaks piltidele tutvustab Aafrika loomi eesti- ja ingliskeelne paralleeltekst.

Miriami lood. Leelo Tungal, Peep Pedmanson. Eesti Päevaleht 2009. 88 lk. Kaasas anaflüüfprillid. Miriam on väike isepäine tüdruk, kelle fantaasialend ja iseolemise soov tekitavad igasuguseid humoorikaid situatsioone ja seiklusi. Tal on lapselikud fantaasiad ja probleemid. Siit kaante vahelt leiad neli erinevat lugu Miriami pere (6-aastane Miriam, tema väike vend ning ema ja isa) ja nende sõbra kana igapäevatoimetustest. Jah, Miriami sõbraks on inimlike iseloomujoontega kana, keda võib pidada asjaliku Miriami iseloomu peegelduseks. Raamatu lugudes pole miskit üleloomulikku. On vaid tavaline neljast inimesest ja kanast koosnev perekond oma juhtumiste ja toimetamistega. "Miriami lood" näitab, kuidas ootamatud ja segadusi külvavad sündmused leiavad lahenduse, kui olla ümbritseva ning kaaslaste suhtes tähelepanelik ja hoolitsev. Raamatus on kokku 140 illustratsiooni, millest 60 on 3D-pildid! Nende vaatamiseks on raamatukaante vahele kaasa pandud stereoprillid. Lisaks on raamatuga kaasas DVD maailma esimese 3D nukufilmiga "Miriami piknik"!

Koletised tulnukate vastu. 3D-filmiraamat. DreamWorks. Egmont Estonia 2009. 32 lk. Kaasas ChromaDepth prillid. Susan Murphy ootab kirikus laulatust, aga äkki langeb taevast meteoriit ja muudab ta HIIGLASEKS! Ta püütakse kinni ja pannakse salavanglasse, kus on juba luku taga mitu kummalist tegelast - putukpäine doktor Prussakas, poolahv-poolkala Puuduv Lüli, hiidlimukas B.O.B. ja 100 meetri pikkune putukas Insectosaurus. Kui Maad tabab tulnukate sissetung, lastakse Susan ja koletised planeeti kaitsma. Kas kummaline sõpruskond suudab suure õnnetuse ära hoida? DreamWorksi animafilm on leidnud tee raamatukülgedele, kusjuures kaasas on ka 3D-prillid, mis annavad piltidele kolmanda mõõtme.

Autod. 3D mänguraamat. Disney/Pixar. Egmont Estonia 2011. 86 lk. Terve kaustatäis tegevust ja lahedat ajaveetmist kõikidele Autode fännidele! Pane 3D-prillid ette ja uuri lähemalt uhkeid pilte, loe juttu ja lahenda nuputamisülesandeid. Lisaks leiad hulganisti värvimist ja joonistamist, lahedaid mänge ning ka papist autod ja kleepsud, millega päris oma mänge välja mõelda!

Disney Printsess. 3D mänguraamat. Disney. Egmont Estonia 2011. 86 lk. Terve kaustatäis tegevust ja ilusat ajaveetmist kõikidele väikestele printsessidele! Pane 3D-prillid ette ja uuri lähemalt uhkeid pilte, loe juttu ja lahenda nuputamisülesandeid. Lisaks leiad hulganisti värvimist ja joonistamist, maitsvate roogade retsepte ning ka papist Aurora koos uhkete rõivastega. Kausta lõpust leiad terve poognatäie Tuhkatriinu kleepse!

Ben 10. Alien Force. 3D. Cartoon Network. Egmont Estonia 2011. 16+8 lk. Ben 10'l tuleb rinda pista selle maailma kõige koledamate koletistega. Siia raamatusse oleme kokku kogunud ülevaate tema pearivaalidest ning andnud neile ka 3D-mõõtme. Pane prillid pähe ja tule vaata neid lähemalt!

Autod 2. 3D

Autod 2. 3D. Disney/Pixar. Egmont Estonia 2011. 16+8 lk. Vaata kaasasolevate 3D-prillide abil kuidas Pikne McQueen ja tema tiim üle maailma võistlevad! 3D-pildid ja lahtivolditav panoraam.

3D Dinosaurused

3D Eelajaloolised dinosaurused. John Starke. Egmont Estonia 2011. 16+8 lk. Selles raamatus kohtud tõetruude 3D-piltide kaudu paljude kõige koletumate olenditega, kes kunagi maakeral elanud! Üle 180 miljoni aasta tagasi võimutsesid meie planeedil koletislik allosaurus, kuri türannosaurus, hiigelsuur brahhiosaurus ja tohutud lendsisalikud. Nüüd saad ette võtta reisi ajas tagasi, et vaadata, kus ja kuidas need olendid elasid…

Spider-Man 3D

Spider-Man 3D. Marvel. Egmont Estonia 2012. 16+8 lk. Ämblikmees pillub võrguniite, sööstes läbi linna, et tabada oma vastaseid. Vaata 3D- prillidega, kuidas tegelased lehekülgedel elustuvad!

Konkurentsitult muljetavaldavaimad ja detailirohkeimad pildid on Another Dimensioni raamatutes, paremuselt järgmiseks võib pidada 5-D sarja. Magic Eye on küll kõige tuntum, ent kahjuks on neis tihtipeale eelistatud kvantiteeti kvaliteedile. Kõik siintoodud albumid on väärt nägemist ning kuna põhirõhk on pildimaterjalil, ei ole inglise keele oskus oluline. Kas kasutatute või uutena on kõik raamatud endiselt saadaval näiteks Amazoni vahendusel ning lingid nende ja mõnede teiste stereogrammiraamatute ostuinfole leiad siit. Ainsaks pettumuseks osutus neist Eye Illusionsi sari, mille pildid on üpris amatöörlikud. Väga kiita ei saa ka raamatut "Boris Vallejo's 3D Magic", mis jääb samuti teistele väga kõvasti alla.

Head asjad juhtuvad nendega, kes jätkavad vaatamist, kuigi tundub, et lahendus puudub.

Mina olen stereopiltide tegemiseks kasutanud vana trükimasinat. Võimalusi ei olnud just palju, kuid tegin sel moel valmis 20 erinevat kujutist, mida kõiki saab siin lehel ka näha. Stereogrammi vaatamiseks kliki allolevatel sügavuskaartidel, mis näitavad pildi sügavuserinevusi hallskaala abil (must taga, valge ees, hall vahepeal). Õige kujutis ilmub siis, kui kaks kõrvutiasetsevat tähejada (tavaliselt YUP) kattuvad.