Введение
Тип 3D-изображения
Стереограмма случайных точек (RDS) — это стереопара изображений, состоящих из случайных точек, которые при просмотре с помощью стереоскопа или при фокусировке глаз на точке перед или за изображениями создают ощущение глубины благодаря стереопсису, при этом объекты кажутся расположенными перед или за уровнем экрана. Техника стереограммы случайных точек, известная с 1919 года, была усовершенствована Белой Жюльцем и описана в его книге 1971 года «Основы циклопического восприятия». Более поздние концепции, использующие отдельные изображения, не обязательно состоящие из случайных точек и более известные широкой публике, называются автостереограммами.
A random dot stereogram (RDS) is stereo pair of images of random dots that, when viewed with the aid of a stereoscope, or with the eyes focused on a point in front of or behind the images, produces a sensation of depth due to stereopsis, with objects appearing to be in front of or behind the display level. The random dot stereogram technique, known since 1919, was elaborated on by Béla Julesz, described in his 1971 book, Foundations of Cyclopean Perception. Later concepts, involving single images, not necessarily consisting of random dots, and more well known to the general public, are autostereograms.
История
В 1840 году сэр Чарльз Уитстоун разработал стереоскоп. С его помощью можно было просматривать два снимка, сделанных на небольшом горизонтальном расстоянии друг от друга, по одному для каждого глаза, так что объекты на снимках казались трехмерными, создавая ощущение трехмерной сцены. Около 1956 года Бела Жюльц начал проект в лабораториях Bell, целью которого было выявление закономерностей в результатах работы генераторов случайных чисел. Он решил попробовать отобразить эти числа в виде изображений и использовать способность человеческой зрительной системы распознавать паттерны для поиска отклонений от случайности. Жюльц заметил, что два идентичных случайных изображения, просматриваемые через стереоскоп, казались спроецированными на однородную плоскую поверхность. Он экспериментировал с парой изображений, сдвигая квадратную область в центре одного из них на небольшое расстояние. При просмотре этой пары через стереоскоп квадрат казался выступающим из плоскости изображения.
Последствия
Открытие стереограммы случайных точек было интригующим не только благодаря способности создавать ощущение глубины в печатных изображениях, но и из-за его значения для когнитивной науки и изучения восприятия. Стереограмма случайных точек позволила получить представление о том, как стереоскопическое зрение обрабатывается человеческим мозгом. По словам Ральфа Сигеля, Жюльз "однозначно продемонстрировал, что стереоскопическая глубина может быть вычислена даже при отсутствии каких-либо узнаваемых объектов, перспективы и каких-либо сигналов, доступных каждому глазу по отдельности". Стереотест рандота более чувствителен к монокулярному размытию, чем стереотесты, основанные на реальной глубине, такие как "тест Фрисби".
TNO случайный точечный стереотест
Стереотест случайных точек TNO (сокращенно: тест TNO или стереотест TNO) аналогичен стереотесту Рандота, но выполнен в виде анаглифа вместо вектографа; то есть, пациент надевает красно-зеленые очки (вместо поляризационных очков, используемых в стереотесте Рандота). Как и другие стереотесты с использованием случайных точек, тест TNO не содержит монокулярных признаков.
Эффективность
Было установлено, что способность наблюдателей распознавать фигуру в стереограмме при наличии статистического шума выше для стереограммы, состоящей из чёрных и белых точек на сером фоне, чем для аналогичной стереограммы, содержащей только белые (или только чёрные) точки на сером фоне.
Автостереограммы
Название «стереограмма с случайными точками» конкретно относится к парам изображений, основанных на случайном наборе точек. Дальнейшие исследования Кристофера Тайлера и Морин Кларк привели к созданию одиночных изображений, создающих эффект глубины без использования стереоскопа. Они известны как стереограммы с случайными точками из одного изображения (SIRDS) или автостереограммы с случайными точками. Замена базового узора из случайных точек на изображение или текстуру привела к появлению формы, благодаря которой стереограммы из одного изображения стали известны широкой публике, в частности, через серию книг Magic Eye.
Динамические стереограммы случайных точек
Динамические стереограммы случайных точек состоят из движущейся стереоскопической (циклопической) формы, созданной из движущихся случайных точек, замаскированных другими случайными точками. Наблюдателю предлагается оценить форму и/или движение движущейся формы, представленной дихоптически. При предъявлении динамической стереограммы случайных точек со стереоскопическими (циклопическими) стимулами движения, стереоскопическое движение воспринимается людьми с нормальным бинокулярным зрением и, в более общем случае, теми, у кого бинокулярное зрение достаточно для выполнения этой задачи. Динамические стереограммы случайных точек, содержащие стимулы бинокулярного движения, могут быть использованы для проверки наличия хотя бы рудиментарного стереопсиса. Одно исследование показало, что у пациентов со страбизмом динамическая стереограмма случайных точек обеспечивает значительно более высокую частоту обнаружения стереопсии, чем тест Титмуса с мухами.
Иллюстрированный пример
Процесс, использованный для разработки первой случайной точечной стереограммы, иллюстрирован ниже. 1. Создайте изображение подходящего размера. Заполните его случайными точками. Дублируйте изображение. 2. Выберите область в одном изображении, в данном случае, в правом изображении. 3. Сдвиньте эту область по горизонтали на один или два диаметра точки и заполните пустую область новыми случайными точками. Стереограмма завершена. Чтобы просмотреть стереограмму, используйте стереоскоп, чтобы представить левое изображение левому глазу и правое изображение правому глазу, или сфокусируйтесь на точке позади изображения, чтобы достичь того же эффекта. (Как достичь этого "сходящегося" взгляда описано в разделе об автостереограммах). Сдвинутая область случайных точек будет казаться небольшой, центральной, квадратной областью, находящейся ближе к вашим глазам, чем большая, окружающая, прямоугольная область. Сдвиг создает бинокулярную разницу, необходимую для ощущения глубины. Небольшой сдвиг дает небольшую глубину; больший сдвиг – большую глубину. Если сдвиг происходит в противоположном горизонтальном направлении, глубина будет инвертирована: центральная квадратная область будет казаться квадратным отверстием в поверхности, находящейся дальше от глаз, чем большая, окружающая, прямоугольная область. (Простой способ добиться этого с помощью примера стереограммы – принять "перекрестный" взгляд; это представит левое изображение правому глазу и правое изображение левому глазу.)