За счет чего мы видим в 3D?

В этой статье мы попытаемся разобраться в некоторых особенностях строения человеческого лица, понять, почему многим людям не нравится их фотография и что с этим можно сделать. Особенности человеческого лица, о которых пойдет речь в этой статье, заключаются в том, что у большинства людей левая и правая стороны лица не являются абсолютно одинаковыми и расположены несколько симметрично. Асимметрия человеческого лица хорошо иллюстрируется известной фотографией Авраама Линкольна (у него было особенно несимметричное лицо). На самом деле, эта фотография сделана точно под углом к лицу Линкольна, но его торс слегка повернут: на первой фотографии изображен оригинал, на второй – его зеркальное отражение, а на третьей – лицо Линкольна, состоящее из левой и правой половин. Последние две фотографии особенно ярко иллюстрируют описанный эффект. На нижней фотографии показан результат той же манипуляции с лицом женщины. Этот эффект менее очевиден, поскольку макияж скрывает асимметрию лица, но две последние фотографии все равно явно отличаются друг от друга. Люди настолько привыкли к этому явлению, что даже находят его немного неестественным, когда видят идеально симметричные лица других людей. Мы знакомы с асимметрией левой и правой сторон наших лиц, как знакомых, так и незнакомых. Однако этот феномен проявляется весьма интересным образом. Чаще всего люди видят себя в зеркале, где их лицо отражается слева направо, и привыкают к такому “зеркальному” виду. Однако все остальные люди и камеры видят реальных людей, которые не отражаются в зеркале. Поскольку лицо асимметрично, отражение себя в зеркале отличается от того, как видят себя другие люди и камеры. Так, на фотографии люди видят себя настоящих, а в зеркале они видят себя отраженными слева направо. Поскольку отражение себя в зеркале более знакомо человеку, большинство людей бессознательно понимают, что что-то не так, когда смотрят на свою фотографию и чувствуют, что они некрасивы. Поэтому большинству людей не нравится, как они выглядят на фотографиях. На самом деле это просто дело привычки, ведь человек на фотографии, человек в реальной жизни и человек в зеркале одинаково красивы. И на самом деле, без объективных или субъективных причин, им кажется, например, что фигура Линкольна на первой фотографии красивее, чем на второй. Неважно, какая фотография отражается в зеркале, ее красота остается неизменной. Кроме того, для других людей появление знакомой фигуры на фотографии привычно, и поэтому она кажется такой же красивой, как и на самом деле. Это происходит потому, что и другие люди, и камера одинаково правильно видят реального человека. Для незнакомцев нет никакой разницы между тем, что они видят на чужих фотографиях. Например, для тех, кто читает этот текст, первая и вторая фотографии Линкольна одинаковы с эстетической точки зрения, но сам он, привыкший к своему отражению в зеркале (то есть ко второй фотографии), очевидно, воспринимает фотографию своего реального “я” (первую) как очень “уродливое” изображение. Но что делать, если он все же хочет нравиться себе на фотографии? Вот два рецепта: 1- Отразите фотографию слева направо. Вы увидите себя в привычном образе, и фотография вам понравится. Однако у этого способа есть очень большой недостаток: остальным вашим знакомым вы понравитесь только потому, что эта фотография вдруг отразит вас для них, а они в свою очередь подумают “что-то не так” и “некрасиво”, они привыкли видеть вас на фотографии, а на самом деле такими же и настоящими и есть. Именно поэтому лучше сохранять такие фотографии и выкладывать в социальные сети оригинальную версию. 2. Делайте селфи, не глядя в зеркало. В этом случае человек всегда видит себя в настоящем и постепенно привыкает к реальному образу себя и любит картину, на которой снова изображен он сам. Человек полностью осознает расстояние, форму и размер до изображенного объекта, полностью осознает трехмерный мир вплоть до его глубины. Как это достигается? Как известно, то, что человеческий глаз видит непосредственно, – это двухмерная картина. То, что мы видим, например, сфотографировано с помощью фотоаппарата, напечатано на бумаге (то есть на двухмерной плоскости) и повешено на стену. Таким образом, изображение, которое попадает в мозг через глаза, является двухмерным. Однако, когда мы видим реальный объект, фотографию или видео, мы извлекаем из этой двухмерной картинки много информации, благодаря чему она кажется трехмерной. Только с помощью зрения мы можем воспринимать относительное положение объектов в пространстве. Зрение, позволяющее нам различать форму, размер и расстояние до объектов, называется стереопсисом. Люди обладают таким зрением и достигают его благодаря следующим эффектам:

1. Бинокулярное зрение. У людей два глаза. На сетчатке каждого глаза формируются немного разные двухмерные изображения одной и той же трехмерной сцены. Мозг, опираясь на жизненный опыт и огромные вычислительные мощности, сравнивает эти два немного отличающихся изображения и формирует представление о трехмерности картинки. Этот эффект лучше всего работает при взгляде на близкие объекты, сопоставимые с расстоянием между глазами; при взгляде на объекты, находящиеся на расстоянии более пяти метров, этот эффект практически не проявляется. Следует также отметить, что бинокулярное зрение – не единственный фактор, делающий возможным стереоскопическое зрение, и его применение ограничено несколькими метрами, поэтому отсутствие обоих глаз не является катастрофой для человека. Мы по-прежнему можем видеть в 3D, просто нам нужно больше жизненного опыта и времени, чтобы научиться применять другие эффекты. Это можно легко продемонстрировать. Просто закройте один глаз. Значит, вы больше не видите в 3D? Нет, нет.

2. смещение объекта при движении наблюдателя. Когда наблюдатель движется, картина, которую он видит, постоянно меняется, и объекты, находящиеся рядом, меняют свое положение в этой картине гораздо быстрее, чем объекты, находящиеся дальше, которые медленно меняют положение в поле зрения наблюдателя. Но, опять же, большой жизненный опыт и вычислительные возможности мозга позволяют нам успешно распознавать расстояние до них по скорости перемещения объектов в поле зрения. Кстати, бинокулярное зрение можно заменить, переместив один глаз на расстояние, равное расстоянию между глазами. Однако этот метод требует больших усилий и постоянного движения, а снимки делаются не в один и тот же момент. Поэтому бинокулярное зрение все еще остается очень полезной опцией и может оказать большую помощь при работе с близкими объектами, как это обычно делают люди.

3. жизненный опыт. Большинство людей знакомы с размерами многих привычных объектов, таких как деревья, незнакомые люди, автомобили, окна и двери. Обладая этими знаниями, они могут достаточно хорошо оценить расстояние до этих объектов (и, соответственно, до близлежащих) в зависимости от того, какую часть поля зрения они занимают. Например, девочка на картинке ниже быстро догадается, что она находится гораздо ближе к наблюдателю, чем вершина башни, к которой она должна тянуться.

4. дым от удаленных объектов. В атмосфере все еще сохраняется некоторая непрозрачность. Поэтому очень удаленные объекты выглядят как дым. По степени дымки можно определить, какой из удаленных объектов находится дальше, а какой – ближе к наблюдателю. Это очень полезный эффект, поскольку другие методы построения стереоскопических изображений не очень хорошо работают с удаленными объектами.

5. перспектива, тени и освещение. Форма тени объекта и освещенность в этой области позволяют мозгу распознать форму объекта. Перспектива – это эффект, когда, например, две параллельные линии в пространстве сходятся в одной точке изображения, находящейся далеко от наблюдателя. Этот эффект позволяет мозгу лучше воспринимать поступающую в него информацию.

6. способность глаза фокусироваться только на определенном диапазоне. Как и другие оптические приборы, глаз не способен видеть всю глубину одинаково, а может сфокусироваться только на определенном расстоянии. В результате мы видим наиболее четко тот объект, на котором фокусируемся в данный момент, а ближние и дальние предметы кажутся слегка размытыми. Мозг обладает информацией о расстоянии, на котором в данный момент сфокусирован глаз. Поэтому, фокусируя взгляд на разных расстояниях, мы можем видеть глубину всего пространства. 7. объекты вблизи превосходят объекты вдали. Этот очевидный эффект кажется довольно простым, но, тем не менее, вносит значительный вклад в построение 3D-изображений. Ведь если объект частично скрыт другим объектом, то не так-то просто заметить, что он находится дальше, чем другой объект. Обсудив все эффекты зрения, влияющие на восприятие стереоскопических изображений, давайте немного поговорим о 3D-кино. Если вкратце, то все вышеперечисленные эффекты используются во всех кинотеатрах. Другими словами, в 3D-фильмах бинокулярное зрение добавляется с помощью специальной техники: при просмотре фильма в 3D-очках для каждого глаза формируется немного разное изображение. Однако стоит отметить, что это не сильно улучшает изображение. Ведь, как уже говорилось, с помощью одного глаза, имеющего больший жизненный опыт, действительно можно увидеть всю глубину изображения без ущерба для качества картинки (из-за остальных шести эффектов, используемых в любом фильме). Кроме того, бинокулярное зрение эффективно на близком расстоянии, но в фильмах этот эффект часто вообще не заметен.