3D: как устроен обман зрения

Трехмерные технологии буквально ворвались в нашу жизнь. Сейчас, например, всё сложнее становится найти кинотеатр, где очередную новинку покажут в привычном 2D-формате. А еще есть 3D-видеокарты, мониторы, телевизоры, причем подобная техника уже начала появляться в обычных общеобразовательных школах в комплекте с 3D-сканерами и простейшими 3D-принтерами. 

Пожалуй, единственные, кого не очень радует бум трехмерности – медики. Впрочем, врачей хлебом не корми, дай побурчать об опасности очередной технической новинки. А потом оказывается, что это «полезные» антиоксиданты на самом деле провоцируют рак, а к «канцерогенному» излучению мобильников с огромным трудом удается притянуть за уши некоторое увеличение риска развития одной-единственной опухоли. С 3D произойдет то же самое? Не совсем. Есть нюансы.

Природу не догонишь

Человек воспринимает этот мир в объеме и цвете. Спасибо следует говорить нашему зрительному анализатору. В него входит масса структур – от рецепторов сетчатки до высших корковых центров. Именно мозг выстраивает картинку на основе получаемых по проводящим путям электрических импульсов.

За доли секунды, сами того не замечая, мы просчитываем множество характеристик объектов: далеко или близко они расположены, какова их протяженность и положение в пространстве относительно друг друга и т.п. Мы в состоянии это делать из-за того, что мозг умеет анализировать малейшие отклонения зрительной оси, причем ему более чем достаточно небольшой разницы в информации, приходящей от сетчатки правого и левого глаза.

Казалось бы, чего проще: чтобы имитировать объем, достаточно просто изучить и скопировать уже апробированные природой технологии. С «изучить» вроде бы всё сложилось удачно, а вот со «скопировать» возникли проблемы. Выяснилось, что технические возможности человека пока еще очень далеки от совершенства природы, отточенного миллионами лет эволюции. И восприятие глубины, то есть способность оценивать разницу в расстояниях на расстоянии, - штука чрезвычайно сложная и многокомпонентная.

Выяснилось, что из пары десятков техник, которыми пользуется мозг для оценки трехмерной реальности, мы пока что можем воспроизвести только одну – параллакс. С ним сталкивались все, кто когда-нибудь ехал на любом скоростном виде транспорта. Близко расположенные предметы при этом мелькают со страшной скоростью, а далеко расположенные кажутся неподвижными или малоподвижными. Именно по этой разнице скоростей мозг и делает вывод, что далеко, а что близко.

Это явление используется и для создания 3D, или, правильнее было бы сказать, псевдо-3D, в кино и прочих медиа. Простейший пример – так называемые «объемные гифки». Достаточно сделать два снимка одного и того же предмета с небольшим изменением угла, а затем совместить их в анимированном gif-файле, как мы получим ощущение объема. Можно даже не заморачиваться с раздельной съемкой, достаточно чуть изменить, обрезать изображения. И вот она перед нами, сильно упрощенная модель 3D-фильма.