3D: как устроен обман зрения

Фильмы в 3D уже стали привычной частью нашей жизни, а еще на подходе 3D-телевидение и компьютерные игры. Взгляд медиков на искусственную трехмерность изучал Алексей Водовозов.
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.

medved_02.gif

medved_02.gif

Подавляющее большинство 3D-медиа сегодня построены именно на параллаксе. Обмануть зрение помогают специальные очки, без которых этот фокус осуществить не удастся. Принцип простой: при помощи различных технологий фильтрации в разные глаза подается чуть отличающееся по углу съемки изображение, что должно внушить мозгу иллюзию объемности. Мозг обмануть сложно, ведь у него в запасе пара десятков критериев помимо параллакса. Но если всё происходит довольно долго, а 3D-фильмы могут длиться и по 3 часа, мозг начинает адаптироваться к новому и непонятному миру. Но так как ему приходится упрощать и пользоваться лишь парой критериев, то и 3D получается каким-то ненастоящим, пластмассовым.

После того, как человек снимает розовые очки и возвращается в реальность, возникает так называемая бинокулярная дисфория, ведь мозг уже перестроился на упрощенную схему мироздания, а тут нужно возвращаться к полноценной работе. Чем дольше человек пребывал в искусственном 3D-пространстве, тем больше времени ему потребуется на возвращение к реальности. В зависимости от возраста и прочих индивидуальных особенностей время обратной адаптации может составлять от минут до часов.

Впрочем, пока это всё касалось лишь кинотеатров, медики особо не вмешивались. Как часто вы ходите в кино? Не каждый же день. Но с появлением домашней 3D-техники позицию пришлось немножко пересмотреть. Отечественных рекомендаций на эту тему встречать не приходилось, учителям, которые обучались работе с 3D-диковинами, посоветовали ориентироваться на санитарно-эпидемиологические правила и нормативы СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 «Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы», где описаны, в том числе, и требования для школьных компьютерных классов.

Логика простая: нагрузка при работе с обычными мониторами нормируется. Связано это в первую очередь с усталостью глаз, формированием, так называемого, синдрома сухого глаза. Другие последствия – головная боль напряжения из-за длительного нахождения в одной позе с напряжением мышц шеи и плечевого пояса. Восприятие 3D-изображение, исходя из особенностей технологии, будет еще более интенсивной нагрузкой на глаза, кроме того, перебор с искусственной трехмерностью может обернуться головокружением и тошнотой, особенно, если ребенка быстро укачивает в транспорте.

Ограничения, которые предлагаются в смысле доступа детей к 3D сводятся к тому, чтобы дети знакомились с этой технологией только после 5 лет. Кроме того, препятствием к 3D может стать эпилепсия или судорожные припадки неясного генеза. Длительность фильма, просматриваемого в очках, не должна превышать 1,5 часов для младших школьников и 2 часов – для старших. А игры с использованием 3D-технологий рекомендуется прерывать на 5-10 минут после каждых 15 минут для младших школьников и каждых 30 минут – для старших.

Зарубежные коллеги в лице Американской оптометрической ассоциации (AOA) уже успели провести несколько исследований на тему и по их результатам сформулировать свою точку зрения. Они признают, что в целом 3D-технологии, используемые в мирных целях, могут приносить пользу, например, выявлять скрытые нарушения бинокулярного зрения у детей, причем по оценке AOA, таких маленьких пациентов - от 3 до 9 миллионов. Но чем реже дети сталкиваются с 3D, тем лучше, уверены американские оптометристы.

Они же сформулировали «тревожные звоночки», когда имеет смысл обратиться к офтальмологу: резь в глазах или головная боль, тошнота или даже рвота во время просмотра 3D-медиа или сразу после него; 2D-фильмы воспринимаются более комфортно, чем 3D; требуется значительное время – от десятков минут до нескольких часов – для восстановления нормального зрения после просмотра 3D-медиа.

В целом же отношение медиков к 3D может быть сформулировано одной короткой фразой: «Только без фанатизма!». Впрочем, это относится и к остальным аспектам жизни.