Что такое объемное изображение
В мире стереограмм
Вы любите рассматривать красивые картинки? Они могут быть совершенно разными: забавными и милыми, смешными и не очень, грустными и даже страшными. У каждого из нас свой вкус, и свое восприятие. Кому-то нравятся цветные картинки, кому-то черно-белые… Но, есть и такие, которые нравятся всем! Стереокартинки, например!
Не верите? А между тем, запрос «Стереокартинки смотреть на весь экран» один из самых популярных на всевозможных развлекательных сайтах. Это похоже на волшебство – казалось бы, смотришь на обычную картинку, на которой нарисованы какие-то непонятные узоры, и вдруг понимаешь, что видишь совершенно другое, объемное изображение, спрятанное за ярким слоем краски. Хочется тут же взять следующую картинку и узнать, что же спрятано там!
Инструкция по просмотру стереограмм: Есть два способа увидеть стереограмму или стереокартинку:
Самый простой способ увидеть 3д картинку: Откройте изображение на весь экран. Приблизьте глаза как можно ближе к монитору. Ваша задача — не фокусировать взгляд и дождаться момента, когда изображение начнёт расплываться. Затем медленно отводите голову от экрана, при этом нельзя моргать или уводить взгляд. Обратите внимание, что некоторые размытые пятна, приобретают очертания и удаляются либо приближаются. Теперь, продолжая отводить голову, можно фокусировать взгляд на тех фрагментах, которые отдаляются. В итоге, на определённом расстоянии вы увидите 3д картинку целиком.
Второй способ увидеть стереокартинку: удобнее и его используют те, кто уже видел стереограммы. На этот раз рассматривать картинку можно с любого удобного расстояния. В этом способе нужно мысленно представить себе стереоизображение, понять, что картина уходит внутрь экрана и, таким образом, перевести свой взгляд вглубь картинки. То есть, если можно так выразиться, нужно сфокусироваться на задней стенке монитора, тогда передняя его часть (сам экран) станет размытой, а картинка превратится в объёмное изображение.
Если у вас не получается увидеть 3д картинку на экране, попробуйте её распечатать и рассмотреть на бумаге. Стереокартинка на бумаге выглядит просто невероятно. И, к слову, есть информация, что стереограммы полезны для зрения. Так что смотрите и тренируйте глаза.
360-фото, 3D-обзоры и 3D-фото: разбираемся с терминологической путаницей
Сегодня одним из самых эффективных способов визуальной презентации товаров в интернет ритейле считается трехмерная визуализация. Есть мнение, что трехмерное изображение или его имитация позволяют получить детальное представление о форме товаров и рассмотреть его с различных ракурсов. Чаще всего приходится слышать о “3D фото”, также используют термин “360 фото” или “360-градусная фотография”, иногда также упоминается словосочетание “3D обзоры”. Нередко все эти типы визуального контента путают, происходит подмена понятий. В отсутствии четкого понимания и терминологической путаницы, те или иные виды трехмерной визуализации до сих пор остаются не слишком востребованными со стороны интернет-магазинов, и ритейлеры предпочитают старые добрые двухмерные фото. Под катом краткий ликбез об отличиях различных типов трехмерной визуализации товаров, а также о том, что к ним вообще не относится. 
3D-фотография из 19-го века
Вопреки распространенному заблуждению — это совсем не то, что мы привыкли видеть на страницах товаров интернет-магазинов. Второе название 3D-фотографии — стереография, и появилась она достаточно давно. Отцом стереофотографии считается профессор Лондонского Королевского колледжа Чарльз Уитстон (Charles Wheatstone). В 1833 году ученый создал стереоскоп — прибор, который позволял видеть объемное изображение, для чего использовались две исходные картины со смещением. Фотография в тот момент ещё не была изобретена, но именно принципы, открытые Уистоном, легли в её основу.
Первый стереофотоаппарат, оснащенный двумя объективами, предназначенный для создания 3D фотографий, появляется уже в 1849 году. Его создает шотландец Дэвид Брюстер (David Brewster). 3D фотография является фактически ровесницей обычной фотографии, а пик её популярности приходится на 20-е годы прошлого столетия. Тогда 3D фото использовались как аттракцион, на котором применяли стереоскопы для просмотра 3D фотографий экзотических стран, туристических объектов и голых натурщиц.
То, что сегодня нередко называют 3D фотографией и размещают в интернет магазинах в качестве трехмерной визуализации товара, таковой по сути не является. И этот термин некорректно применять для таких изображений.
Сегодня 3D фото существуют скорее как вид искусства и как хобби фотолюбителей, в частности, на хабре есть несколько статей
360 фото
Для того, что сегодня иногда ошибочно называют 3D фото, существует другой, более точный термин — 360 фото. По ним подразумевают технику панорамного фотографирования, которая позволяет создать иллюзию объемного объекта, как правило, вращающегося. Результат такой съемки можно отображать в виде интерактивной анимации, которая показывает объект со всех сторон и позволяет пользователю управлять вращением объекта. Фактически, это обычная панорамная фотография объекта, сделанная с горизонтальным и иногда вертикальным углом обзора 360 градусов.
Можно выделить несколько видов 360-градусных фотографий, они могут состоять из 36 изображений (отклонение очередного ракурса 10 градусов), 72 изображения и более. Чем выше количества кадров, тем более плавным будет вращение трехмерного объекта на фото и тем реалистичнее будет опыт.
В зависимости от техники съемки, выделяют однорядные и двухрядные 360-градусные фотографии. Первый тип допускает съемку и, соответственно, вращение объекта в горизонтальной плоскости. Второй предполагает создание 3-х или 4-х рядов фотографий, каждый по 12-18 снимков, обеспечивающих вращение как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости.
Помимо отображения в виде интерактивной анимации некоторые ритейлеры используют созданные на основе 360-градусных фотографий gif файлы. Зацикленное видео поворачивает объект с заданной скоростью и позволяет пользователю рассмотреть его с разных сторон. На основе принципов, заложенных в 360-градусную панорамную фотографию, был также реализован принцип VR-фото, позволяющий наблюдать VR-панорамы городов.
Если вернуться к реалиям Интернет-торговли и чаяниям пользователей, то 360-фото имеет всего 2 существенных технических недостатка:
— неспособность презентовать товар в действии, как это делает видео и 3D обзоры;
— значительная длительность загрузки (от 20 до 40 сек при скорости 40 мб/сек) по сравнению с двухмерными фотографиями.
3D-обзор
3D-обзор — термин, введенный в обиход компанией Review3 для обозначения трехмерных интерактивных моделей товаров, которые они создают. Для обзора при помощи 3Dmax создается 3D модель, которая объединяется с текстурами и приобретает вид товара, слабо отличимого от фотографии. Обзор позволяет вращать объект в любой плоскости, менять текстуру, цвет, а также добавляет возможность интерактивного использования функций. При наведении на функциональный элемент модели, демонстрационный плеер отображает его название (например, место для крепления штатива камеры, вентиляционное отверстие в ноутбуке и т.п.).
Изначально объекты 3D-обзоров разительно отличались от 360-градусных фото достаточно низким визуальным реализмом, сегодня разработчикам очевидно удалось преодолеть этот недостаток. Загрузка 3D модели происходит намного быстрее, чем панорамных снимков 360, в среднем от 3 до 8 секунд. Основной проблемой массового применения 3D обзоров является их сравнительная малочисленность. Мы знаем только одну компанию, которая занимается их созданием в настоящий момент. На сколько мы могли понять, они занимаются созданием 3D обзоров товаров высокого спроса.
В настоящий момент в базе около 5000 обзоров на популярные товары, т.е. на те, которые есть у большинства ритейлеров. Компания стремится оценивать наиболее востребованные позиции, и делает на них обзоры, включая в крупные коллекции. Такое положение, вероятно, обусловлено сложностью создания таких обзоров и бизнес-моделью, учитывающей этот фактор. Компания практически не берется за заказные разработки, если ей не интересна предложенная продуктовая группа.
Они продают готовые коллекции актуальных обзоров по фиксированной стоимости. Конкретно для нашего каталога из всего, что предложено Review3, подходит коллекция наушников, остальной ассортимент товаров, реализованный в обзорах, не представлен в нашем каталоге. Характерным преимуществом обзоров можно считать стоимость, так как не уникальная, но информативная коллекция обзоров стоит значительно дешевле, чем уникальные фото.
Что такое 3D-графика и как она устроена
Мы каждый день видим 3D-графику, но не задумываемся, как она устроена изнутри. Давайте заглянем за ширму.
Современные компьютеры генерируют графику, которая почти неотличима от того, как видим жизнь мы. И если вам всегда было интересно, как создаются реалистичные шедевры (или вы занимаетесь чем-то похожим), то будет полезно узнать, как вообще работает 3D.
Давайте разберёмся, как обычные точки превращаются в 3D-графику:
Пишет о программировании, в свободное время создает игры. Мечтает открыть свою студию и выпускать ламповые RPG.
Создание 3D-моделей
Кажется, что это просто гладкий шар, но на самом деле он состоит из множества точек — вершин (англ. vertices — вершины):
Чем больше вершин, тем более детализированной выглядит модель и тем больше ресурсов требуется компьютеру, чтобы отрисовать такой объект на экране.
Вершины соединяются друг с другом и образуют рёбра (англ. edge) и грани (англ. face):
Всё это образует полигональную сетку (англ. polygon mesh или просто меш, геометрия) —- совокупность вершин, рёбер и граней (плоскостей), которая определяет форму объекта.
У каждой вершины есть свои координаты по осям X, Y и Z. А то, как грань отображается на мониторе, зависит от её положения относительно камеры и источников света:
Изменяя меш, добавляя вершины и меняя их положение, мы можем создавать любые сложные объекты:
Для создания твёрдых объектов (англ. hard surface) 3D-художники обычно меняют положение граней вручную, как это показано выше.
При работе с персонажами чаще используется скульптинг (англ. sculpting) — напоминает лепку из пластилина:
Но геометрия — не последний этап создания 3D-модели. Например, у моделей, созданных скульптингом, плохая топология (то, как именно устроен меш) — слишком много задействовано вершин:
Чтобы исправить это, используют специальные инструменты для ретопологии — это когда удаляют лишние грани, чтобы оптимизировать модель.
Также нужно подготовить материал — это то, как окрашены разные грани или вся модель. Возможен как и простой цвет, так и изображение или паттерн.
Есть множество других важных моментов: анимирование, запекание текстур, составление карт нормалей и так далее. Всё это стоит вплотную изучить тем, кто собирается моделировать 3D. Сейчас же мы поговорим о более техническом вопросе.
Отображение 3D-моделей на экране
Как на двумерном экране показать трёхмерную модель? В этом вопросе столько математики, что может показаться, будто это какая-то магия.
Пространство, в котором находятся объекты, называется сценой. Всё, что на ней, существует пока только в памяти компьютера в виде данных о геометрии, материалах и прочем.
Чтобы компьютер понял, как это всё отобразить, нужен наблюдатель, чьими глазами он будет смотреть на сцену, — камера. А чтобы мы могли хоть что-то разглядеть, нужен источник света.
Вот тут и начинается магия: компьютеру предстоит определить, как бы выглядела эта сцена с точки зрения камеры. Вот так это устроено:
Мы видим только то, что расположено между областями отсечения. Всё остальное, как можно догадаться, отсекается. Компьютер должен понять, какие цвета отобразить на мониторе в каждом из пикселей. Для этого он отправляет из камеры лучи и смотрит, во что они ударяются.
Если луч попадает в объект, то дальше компьютер проверяет, в какой именно полигон было попадание, какой материал у объекта, как падает свет, на каком расстоянии находится объект от камеры и многие другие переменные.
Всё это транслируется на плоскость проекции (англ. viewport) — двумерный квадрат в трёхмерном пространстве. Эта плоскость уже используется для того, чтобы составить изображение, которое будет показано на мониторе.
Процесс перевода 3D-сцены в 2D-изображение называется рендерингом (англ. rendering) или отрисовкой.
Движение в 3D
Мы узнали, как выводится одно изображение, но ведь 3D бывает ещё и в фильмах и играх, где постоянно происходит какое-то движение. На самом деле мы до сих используем тот же принцип анимации, что и несколько веков назад.
В 1877 году был изобретён праксиноскоп — барабан, обклеенный изнутри последовательностью изображений. В его центре есть ещё один барабан поменьше, обклеенный зеркалами. Если смотреть в центр устройства, когда оно вертится, можно увидеть иллюзию движения:
Сейчас это выглядит так:
Большинство современных мониторов могут выводить 60 картинок (кадров) в секунду (англ. Frames Per Second, FPS), благодаря чему создаётся ощущение плавности.
В случае с играми все кадры отрисовываются в реальном времени. То есть, пока пользователь играет, положение объектов на сцене меняется, компьютер 60 раз в секунду проверяет, как это всё выглядит, и обновляет изображение на мониторе.
Разумеется, это накладывает ограничения на качество изображения. Например, в играх только недавно появилась технология трассировки лучей (англ. Ray Tracing), которая позволяет программно рассчитывать рассеивание лучей света.
Вот, например, как выглядит сцена из Minecraft без RTX (технология трассировки лучей в видеокартах Nvidia):
Стереокартинки для глаз
Зрение человека, если оно идеально, является бинокулярным, это значит, что человек может разглядеть на плоской картинке объёмное изображение. Для того, чтобы натренировать такую способность видеть объёмное в плоском, нужно использовать стереокартинки, в этих картинках зашифрованы объёмные, то есть трёхмерные изображения. Учёные утверждают, что не все люди могут увидеть изображения на стереокартинках, это способны сделать 90% жителей планеты.
Нередко стереокартинки используются не только для тренировки необычной способности человеческого зрения. Глаза человека часто устают, например, от долгого чтения, работы за компьютером или же просмотра телевизора. Различные заболевания глаз и расстройства зрения появляются именно от усталости глаз Для того, чтобы помочь расслабиться глазам, можно просто закрыть глаза, или использовать стереокартинки. Кроме того, при помощи стереокартинок можно немного улучшить зрение при дальнозоркости или близорукости.
Что такое стереокартинки
Стереокартинки для глаз представляют собой совокупность одинаковых рисунков или точек, геометрических фигур или узоров, шифрующих трёхмерную картинку. При этом используется задний фон. Для того, чтобы понять, что изображено на стереорисунке, нужно напрячь зрение, посмотреть на изображение вблизи или издалека. Картинки разделяются на простые для новичков и сложные для опытных людей.
Есть стереокартинки, которые состоят не из изображений или геометрических фигур, а из специальных мелких рисунков, которые человеческий мозг при помощи зрения может объединить в единое изображение.
Стереокартинки были изобретены в России. Первые эксперименты с подобными изображениями начали проводиться ещё в 19 веке фотографом Иваном Александровским. Фотограф решил наложить несколько фотографий одного и того же объекта, сделанных с разных ракурсов. Таким образом, можно было увидеть объёмное изображение объекта. Этот принцип и лёг в основу создания современных стереокартинок. Первые стереокартинки, похожи на современные, были разработаны в 1979 году, однако их создали уже за пределами России учёные Маурин Кларк и Кристофем Тайлер. На этой картинке был зашифрован объёмный объект при помощи разноцветных точек, которые были нанесены на экран примитивного компьютера.
Один глаз человека видит одно изображение, а другой — другое, в результате мозг объединяет эти изображения в единое. На этом и основывается принцип работы стереокартинок. На таких трёхмерных изображениях содержится два слоя, каждый глаз видит по одному слою, если расфокусировать зрение и расслабить глаза. После этого работа остаётся за мозгом, ему нужно объединить две картинки воедино.
Стереокартинки являются неплохим развлечением, при этом они помогают расслабить, а иногда и улучшить зрение. Глаза постоянно утомляются, поэтому можно попробовать рассматривать стереокартинки, чтобы зрение не ухудшалось.
Польза стереокартинок
Для расслабления мышц глаз нужно менять режим работы глаз, это можно сделать только при помощи стереокартинок. При рассматривании картинок мышца, которая отвечает за работу хрусталика глаза, сначала на мгновение сильно напрягается, но после этого сразу же начинает расслабляться, в результате чего достигает максимальной точки расслабления. Особенно необходимы стереокартинки после долгой работы за компьютером, так как при этом сильно портится зрение. Когда глаза долгое время смотрят на монитор компьютера, именно та мышца, которая отвечает за хрустали, подвергается сильнейшему перенапряжению. Чтобы расслабить эту мышцу, можно посмотреть вдаль, но стереокартинки в данном случае куда более эффективны.
Зачастую польза стереокартинок или стереограмм заключается в том, что они помогают не только расслабить мышцы глаза, но и улучшают зрение или останавливают процесс его ухудшения. Особенно людям с близорукостью стоит использовать эти картинки для улучшения зрения. При близорукости мышца хрусталика постоянно перенапряжена, поэтому хрусталик становится слишком выпуклым, в результате чего человек не может сфокусировать своё зрение на объектах, расположенных вдали. Стереорисунки помогут сделать хрусталик менее выпуклым. Так как мышцы характеризуются наличием памяти, то мышца хрусталика позволит немного разгладить его и, как следствие, близорукость станет менее выраженной. Однако не всегда удаётся достичь таких результатов, но всё же остановить процесс ухудшения зрения — вполне реально.
Даже офтальмологи утверждают, что стереокартинки очень эффективны для улучшения зрения или хотя бы для тренировки глазных мышц. Кроме того, улучшается циркуляция крови в глазных яблоках, а также улучшается способность зрения фокусироваться на объектах разной дальности.
Как правильно смотреть стереокартинки
Правильно смотреть на стереокартинки можно тремя способами: фокусировка издалека, постоянное отдаление и приближение стереорисунка, а также фокусировка на изображении с ближнего расстояния. Нужно рассмотреть подробно каждый из способов.
Первый способ — фокусировка на изображении издалека, то есть нужно разместить стереокартинку на расстоянии не менее 25 сантиметров от глаз. После этого нужно посмотреть в самый центр изображения, при этом взгляд должен фокусироваться на одной центральной точке. Далее следует попытаться расслабить глаза. Как только глаза расслабятся, начнётся работа мозга, при которой изображение будет собираться воедино. После этого обычно смотрящий сразу понимает, что зашифровано на стереокартинке. Новичка следует начать работу со стереокартинками именно с этого способа, так как он считается самым простым и быстрым.
Второй способ — постепенное приближение и отдаление картинки. Для начала картинку располагают на расстоянии примерно в 30 сантиметров от глаз. При этом глаза фокусируются в центре картинки. После этого картинку начинают медленно приближать до того момента, пока изображение не приблизится к лицу почти вплотную. Тогда изображение нужно держать пред глазами, пока зрение не сфокусируется на центральной точке картинки. Далее картинку нужно постепенно отдалять от глаз, чтобы зрение начало постепенно расслабляться. Когда зрение полностью расфокусируется, смотрящий точно поймёт, что за картинка была зашифрована на изображении. Этот способ тоже вполне подойдёт для новичков, но всё же он немного сложнее первого.
Третий способ — фокусировка на изображении с близкого расстояния. Этот метод самый сложный, поэтому для новичков он не подойдёт. Изображение располагается на расстоянии не более 7 сантиметров от глаз. Надо сфокусировать зрение на изображении, а потом расслабить глаза, это должно произойти не при движении картинки, а только при помощи работы глазных мышц. Те, кто пользуются этим способом, утверждают, что трёхмерное изображение получается более чётким и понятным, чем при использовании двух других способов. Для того, чтобы суметь самостоятельно расфокусировать зрение, нужна определённая тренировка глаз.
Для того, чтобы облегчить смотрящим задачу, художники делают две контрольные точки на изображении, на которых и можно сначала сфокусировать зрение. Иногда на стереокартинке есть только одна такая точка. Изображения можно рассматривать не только с листа бумаги, но и с монитора компьютера. Однако лучше всего рассматривать их всё-таки с бумаги, так как при этом глаза подвергаются меньшему напряжению. При этом лист можно спокойно отдалять от себя, сделать так с монитором компьютера будет гораздо сложнее.