РАСТРОВЫЙ ЭКРАН

Основой ощущения трехмерности наблюдаемого объекта или сцены является особое свойство бинокулярного зрения человека. Сосредоточив взгляд на точке внимания, оба глаза видят один и тот же участок пространства, но при этом каждый глаз - со "своей" точки зрения. В результате такого наблюдения в двух ракурсах сетчаточные изображения левого и правого глаз незначительно, но все же отличаются друг от друга. Мозг суммируя и обрабатывая информацию поступающую от двух сетчаток, создает качественно новую категорию впечатления - пространственное ощущение, образно выражаясь, ощущение "воздуха" в наблюдаемом пространстве, которое называется стереопсисом.
Чтобы искусственно создать аналогичный эффект восприятия средствами фотографии или кино, необходимо обеспечить раздельное (сепарированное) видение каждым глазом только одного, предназначенного именно ему изображения стереопары: левому глазу - изображение объекта, зафиксированное с левой точки съемки, правому - с правой.
Раздельное, гаплоскопическое предъявление и наблюдение стереопары, является основным условием возникновения стереопсиса. Так, например, раздельное наблюдение даже двух абсолютно идентичных изображений (назовем их одноракурсными) дает ощущение некой "воздушности" картинки, похожее на впечатление стереопсиса. Это явление иногда используется при изготовлении комбинированных кадров в стереофильмах, или в системах так называемого псевдостереокино.
Анализ исторического развития стереокино показывает, что решениия вопросов показа и наблюдения стереоизображения, гораздо более сложны , нежели сама задача регистрации стереоскопического изображения на кинопленке, и самая главная проблема, от решения которой зависит успех развития стереокино - это проблема сепарации - обеспечение раздельного наблюдения изображений стереопары.

По принципу решения проблемы сепарации все системы стереокино делятся на две категории - очковые и безочковые , каждая из которых ,в свою очередь, .разделяется на виды по типу применяемых оптических устройств.

К очковой категории, которая получила такое название по основному принципу - применение инструмента сепарации непосредственно перед глазами зрителя (очки, лорнеты, шлемы), относятся три основных вида - анаглифический, поляроидный и эклипсный.
Анаглифический метод сепарации основан на фильтрации световых потоков проекционных лучей по приниципу поглощения взаимоисключающих цветов, например,
синий - красный.
Поляроидный метод основан на фильтрации световых потоков соответственно по взаимоисключающим направлениям линейной поляризации левого и правого проекционных лучей.
Эклипсный метод основан на поочередной проекции правого и левого изображений при одновременном перекрытии света этих изображений - соответственно - перед левым и правым глазами при наблюдении .

Принципиальным отличием другой категории - безочковой является отказ от применения каких -либо вспомогательных приборов непосредственно перед глазами зрителей. Поэтому такая система называется автостереоскопической. Раздельное наблюдение изображений стереопары в такой системе происходит благодаря применению растра - гораздо более сложного инструмента сепарации, а потому и более сложного в понимании принципа сепарирования.

Растровый экран представляет собой оптическую систему: из двух компонентов:
- собственно растра, т.е. совокупности регулярно расположенных однотипных щелей или положительных линз, расположенных на плоской подложке и
- плоского экрана - отражающей диффузной поверхности, установленной в общей фокальной плоскости линз (щелей).

Рассмотрим, как же осуществляется сепарация для двух кадров стереопары на примере растра с цилиндрическими линзами. (Рис 1-а.)
При проецировании киноизображения одного из кадров стереопары (допустим правого) на растровый экран, каждая линза этого растра вычленяет часть светового потока и формирует, на экране, эту свою часть изображения в виде световой полоски. Таким образом сплошное проекционное изображение одного кадра стереопары как бы нарезается растром на элементарные вертикальные полоски изображений. В результате того, что цилиндрическая линза в свою очередь является положительной оптической системой, сжимающей по горизонтали каждый элемент изображения , мы имеем на зкране за растром своеобразную картинку - совокупность узких элементарных вертикальных изображений, разделенных темными вертикальными полосами (Рис 1-б)
Каким же образом зритель будет видеть изображение правого кадра ? Свет от каждой элементарной полоски изображения, хотя и отражается диффузно во все стороны, но возратиться в предэкранное пространство, к зрителю может только пройдя через те же или другие линзы (Рис 1-в). .Поэтому зритель может видеть световую элементарную полоску изображения на экране только из положения, когда глаз ( в данном случае правый) находится на оси, проходящей через центр линзы. Пересечение оптических осей всех элементарных систем дает такую точку в зале - "фокальную зону", из которой видимы все элементарные полоски изображения правого кадра, и следовательно, поместив глаз в эту точку можно видеть сплошное изображение правого кадра.
Если рассматривать ход лучей не в не сечении, а по всей площади растрового экрана, то отраженный от элементарных изображений свет, можно представить как "световые пластины", расходящиеся от каждой полоски во все стороны. Прошедшие через растр при обратном ходе, пересекаясь, они образуют не точки, а вертикальные световые зоны.( Рис 1г) Из каждой из них глаз видит полное изображение правого кадра стереопары.
Для второго (в данном случае левого) глаза экран будет выглядеть неосвещенным. Для него необходимо создать свое левое растровое изображение, для чего следует спроецировать на растровый экран левый кадр стереопары. со смещенной точки .проекции (Рис 1-д)
Проекционное изображение левого кадра стереопары, пройдя тот же путь растровой фильтрации, так же будет представлять собой на отражающей диффузной поверхности за растром, совокупность уменьшенных элементарных изображений, разместившихся на ранее не освещенной площади экрана, на темных полосах по соседству с правыми элементарными изображениями .
В результате на отражающей поверхности формируются пары элементарных полосок (левая + правая), размещенных раздельно, не смешиваясь. (Рис 1е)
В пространстве перед экраном на некотором расстоянии от него - асположены пары фокальных зон (левая+правая), так называемые зоны стереовидения.. Расположившись в этой зоне, зритель каждым глазом будет видеть только "свой", предназнавшийся ему кадр стереопары. Раздельные позиции восприятия обеспечивают сепарированное наблюдение стереопары.
Именно это и требуется для стереоэффекта, для того, чтобы зритель увидел стереоскопическое пространственное изображение.

Итак, принцип сепарации с помощью растрового экрана заключается в следующем:
- раздельное несмешанное размещение левого и правого изображений на экране в виде двух растровых изображений.
- формирование раздельных точек наблюдения для левого и правого глаз соответственно, левого и правого изображений стереопары, восстановленных по растровым изображениям.

В проекционной системе с растровым экраном можно представить три оптически сопряженные плоскости:
- плоскость растра
- общая фокальная плоскость линз (щелей)
- плоскость зон видения, "фокальных зон".

В практике стереокино и стереофото применяются два варианта взаимного расположения этих плоскостей, в зависимости от того, какой тип растра - параллельный или перспективный - включен в оптическую систему стереоэкрана.

Экран с параллельным растром - когда все три плоскости параллельны. В плоскости растра располагается система идентичных линзовых элементов (или отверстий). Это могут быть цилиндрические или сферические линзы а так же параллельные щели или круглые отверстия. Плоскость фокальных зон видения параллельна плоскости растра и экрана. Зоны, расположенны в той же системе, что и линзы (отверстия) растра, то есть в виде параллельных вертикальных либо круглых световых пятен. Рис 1 г, Рис 2б и Рис 3
Существенно, что чем короче фокус линз, при данном шаге, тем уже элементарная полоска, тем больше точек зрения может раздельно вопроизвести такой растр без потери яркости изображения. Параллельный линзовый растр сравнительно несложен в изготовлении, что позволяет успешно использовать его для стереизображения в виде пано и стереооткрыток. При этом шаг растра выбирается достаточно мелким, чтобы зритель не замечал линий на поверхности, а фокус линз - коротким, что позволяет поверхность экрана или растрового изображения на бумаге вплотную приблизить к растру, а так же уместить достаточно много ракурсов съемки.
Применение параллельно-растрового экрана целесообразно в ограниченой аудитории, в домашних условиях, например, для учебных просмотров и т.д. , так как параллельный растр предполагает размещение наблюдателей в одной вертикальной плоскости, параллельной экрану и не позволяет располагать зрительскую аудиторию по глубине зального пространства .

Экран с перспективным растром - три названные плоскости имеют общую линию пересечения, как корешок тетради из трех листов. (Рис 4а и Рис 4б) Все оптические элементы растра сходятся в одной точке, точке схода, лежащей на линии пересечения плоскостей. Кстати
параллельный растр можно рассматривать как частный случай перспективного с линией пересечения в бесконечности. В перспективном растре цилиндрическая линза превращается в сегмент конуса с вершиной в точке схода.За каждой конической линзой фокусируется элементарное изображение в виде светлой полоски, переменной ширины, уменьшающейся до нуля в точке схода растра. Фокусное расстояние линз пропорционально уменьшается с приближением к точке схода, общая фокальная плоскость, в которой лежат все элементраные полоски, располагаются под некоторым углом к плоскости растра. В случае светопоглощающего растра - щели сужаются к точке схода. Фокальные зоны в пространстве зала, из которых экран виден светящимся, так же располагаются в плоскости, наклоненной по отношению к растру. Центральная зона представляет собой конический световой жгут, опирающийся на источник света с вершиной в точке схода. Все фокальные зоны веерообразно расходятся от точки схода, расстояния между ними и размеры их подчиняются закону перспективы, т.е. увеличиваются пропорционально расстоянию от точки схода.
Понятно, что для реального экрана используется верхняя часть растра, ограниченная, как правило, углом 30 градусов наклона линии растра от вертикальной оси системы, а "отрезанная" точка схода обязательно участвует в проектировании стереопроекции.

Стереоэкраны с линзовым перспективным растром
размером 3х4 метра. были установлены в нескольких городах СССР и успешно работали в безочковых стереокинотеатрах вместимостью 150-350 мест в 50-60-х годах.
Изготовление оптических перспективных растров - чрезвычайно сложная технологическая проблема, тем более для экранов больших размеров.

Мы рассмотрели принцип устройство отражательного линзо - растрового экрана, когда плоскость зон стереовидения проходит через источник света (проектор) , зрительские места размещаются перед экраном с той эже стороны, где находится проектор.
Принципиально возможно применение растрового экрана "на просвет". В этом случае проектор и зрительские места находятся с разных сторон экрана.
Просветный растровый экран состоит из двух однотипных растров и общего просветного экрана, установленного между ними в фокальной плоскости обоих растров.
Оба растра и просветный экран имеют общую линию пересечения, оба растра имеют общую точку схода. В случае параллельного растра три плосокости параллельны.
Первый растр формирует на просветном экране растровое изображение спроецированного на него кадра стереопары. Второй, такой же растр, установленный с другой стороны экрана,
формирует фокальные зоны ( Рис 5)
Второй растр может иметь другое, отличающееся от первого растра фокусное расстояние, что позволит получить иное распределение фокальных зон .
Применение просветного стереоэкрана определяется расположением аппаратного комплекса и зрительного зала в конкретной проекционой установке.. Например, в музейной экспозиции или многозальном кинотеатре.

Некоторые порактические замечания по опыту работы с растровыми экранами:

Качество стереоэффекта, воспринимаемое зрителем, зависит от двух составляющих:
- объемная и пространственная выразительность предъявляемого стереоизображения
- техническое качество самого изображения стереопары и его показа

Для стереоскопического кинематографа в безочковом способе существенным является как качество сепарации, так и удобство наблюдения из зоны стереовидения.

Напомним, что зону стереовидения составляет пара разноименных фокальных зон - левая и правая, и если поместить глаза соответственно в эти зоны, автоматически обеспечивается стереопсис, то есть раздельное восприятие левого и правого изображений объекта.

Рассмотрим, какие же факторы определяют комфортность наблюдения из зоны стереовидения:

а) Размеры зоны стереовидения допускают некоторую подвижность внутри пары фокалдьных зон. Ширина одинароной фокальной зоны должна быть не больше базиса глаз (65мм), чтобы исключить возможность попадания обоих глаз в одну зону. Высота зон в параллельном растресоставляет 3-4 ширины зоны.Это позволяет позволяет зрителю стереокинотеатра занять удобное положение в кресле.

б) Ритм зон стереовидения (расстояния между осями пары, или между осями одноименных фоклальных зон) должны быть такими, чтобы исключить "обратный стереоэффект", т е . возможность попадания левого глаза в зону правого глаза или наоборот. Для этого темный промежутог между соседними зонами стереовидения должен быть больше базиса глаз.

в) В зоне стереовидения должен быть "баланс света" - одиноковость яркости левого и правого изображений наблюдаемых из пары зон.

Опасения "потерять правильную позицию", " потерять зону" напрасны, так как чувство стереоэффекта настолько безусловно, что возвращение в зону происходит совершенно естественно.

г) Обязательным условием является незаметность растровой структуры. Поэтому шаг растра выбирают таким образом, чтобы с точки наблюдения он не превышал одной угловой минуты. Например, перспективные растры для киноэкрана изготавливались с шагом не првышабщим 3 - 4 мм.

Все названные требования к формированию зон стереовидения уичтываются при проектировании безочковой стереокинопроекции.

Замечательным свойством растрового экрана является его способность воспроизвести раздельно несколько, более двух изображений, составляющих многоракурсное стереоизображение. Эта возможность привлекательна тем, что перемещение в зоне сопровождается "эффектом оглядывания", возможностью рассматривать изображение объекта, снятого с разных точек съемок. Сама зона стереовидения составляется из серии одинарных фокальных зон, плавно переходящих одна в другую.
Для многостереопарного кино выгодно применение линзового, а не щелевого растра, так как он позволяет получать серию растровых изображений без потери информации и света.
Этот эффект может быть успешно использован для научных съемок, а так же для кадров, полученной во время аэросъемки, съемки со спутников и т.п.
Применение многостереопарного кино для игровых фильмов нецелесообразно не только по причине необходимости создания сложной специальной аппаратуры. Дело в том, что эффект оглядывания является впечатляющим в тех случаях, когда объект съемки находиться близко к съемочному аппарату, что не характерно для игровых фильмов.

.Овсянникова Н.А.

Оглавление.                                                      история теория производство стерео 70 новости кинопрокат

меню