Параметры линзовых растров

В стереоскопических открытках, выпускаемых в нашей стране и за рубежом, встречается большое разнообразие параметров линзовых растров. Какие же из них следует считать лучшими, оптимальными по своим параметрам.

Одним из важных параметров растра является его толщина которая различна по многим причинам, например из-за принятого радиуса кривизны линз или показателя преломления материала растра.

Однако есть различие в толщинах, которое диктуется необходимостью. Имеется в виду различие толщин линзового растра, установленного в фотоаппарате (его называют съемочным растром), и линзового растра, который накладывают на кодированное изображение, чтобы декодировать его и увидеть объемное изображение. Этот растр называют декодирующим. Его шаг должен быть обязательно равным шагу съемочного растра, но толщина может быть различной.

При съемке необходимо выбрать такую толщину растра, чтобы точно сфокусировать снимаемое изображение в плоскости фотопленки, прилегающей к плоской стороне растра (рис. 12, а). Фотосъемка с таким растром обеспечивает регистрацию максимального количества стереопар в кодированном изображении.

Рис. 12. Схема различной настройки линзовых растров за счет толщины: а - съемочный, т. е. кодирующий растр; б - растр декодирующий, т. е. растр, сквозь который рассматривают кодированные изображения

Если этот же растр наложить на кодированное изображение, то стереоэффект наблюдаться будет, но из-за остроты фокусировки малейшее смещение стереоизображения, которое находится в руках у наблюдателя, движение головы (и то и другое практически неизбежно) приводит к изменению его вида, поскольку размеры зон стереовидения относительно малы и на фотопленке нет одинаковых участков изображения стереопары. Непрерывное флюктуационное изменение вида изображения делает его неустойчивым.

Чтобы такие динамические флюктуации не были заметны, а наблюдаемое объемное изображение было более устойчивым и не утомляло зрителя, прибегают к дефокусировке изображения. Толщину растра делают меньше, чем при съемке, при одинаковом фокусном расстоянии линз растра (рис. 12, б). При сдвигах наблюдателя в любую сторону обеспечивается устойчивость видимого изображения, так как размеры зон избирательного видения достаточно велики.

Каково же должно быть оптимальное значение толщины растра? Декодирующий растр должен быть по возможности тонким, так как его обычно наклеивают на стереоизображение и чрезмерная его толщина делает фотоснимок слишком толстым и тяжелым. Мы привыкли к тонким и легким фотоснимкам и желательно, чтобы появление объемных фотографии не сопровождалось ухудшением параметров фотоизображения. Однако сделать произвольно тонкий декодирующий растр невозможно, так как толщина растра зависит от фокусного расстояния линз растра, которое связано с шириной линзы - шагом растра. При заданной ширине линз можно изготовить их с различными фокусными расстояниями. Для этого нужно изменять радиус кривизны линзы. Чрезмерное уменьшение радиуса кривизны приводит к резкому возрастанию аберраций (ведь линзы растра никакой коррекции не имеют), поэтому применяют обычно радиус кривизны больший, чем шаг растра. Если, следовательно, считать соотношение радиуса кривизны и шага растра постоянным, то толщина растра будет зависеть только от шага растра. Эта закономерность приблизительно выдерживается в применяемых растрах, причем чем больше шаг растра, тем больше его толщина. Отметим что для съемочного растра толщина не имеет значения поскольку он размещается в кассете фотоаппарата

Таким образом, толщина растра зависит от его шага, причем первичным является выбор шага, а затем следуют остальные параметры.

Какой же шаг следует выбирать для декодирующего растра? То, что стереофотография или полиграфическая стереооткрытка предназначены для одного зрителя, предопределяет выбор постоянного шага растра. При этом учитывают среднее расстояние, с которого человек рассматривает стереофотографию небольшого размера. Это расстояние обычно равно 25 - 30 см. В идеальном случае шаг декодирующего растра должен быть настолько малым, что-бы его величина была за пределами разрешающей способности глаза. При этом отдельные линзы будут неразличимы, а элементы мозаики, наблюдаемые через растр, сольются в цельное изображение достаточной четкости.

Однако это на первый взгляд необходимое условие противоречит требованиям передачи максимального параллакса, т. е. получению наибольшего стереоэффекта. Чем больше шаг растра, тем больший параллакс может быть передан и тем сильнее наблюдаемый стереоэффект.

В связи с этим желательно всегда увеличивать шаг

Но в каких пределах можно увеличивать шаг? Наиболее достоверный ответ можно получить только экспериментальным путем, однако приближенно можно судить о величине шага на основе следующих соображений. Как известно, основную информацию об объекте несет его контур, выделяемый в изображении объекта. Стереоэффект может быть получен даже на стереопаре, где рисунок дан только контуром.

Следовательно, оценку степени возможного увеличения шага растра следует производить, рассматривая только лишь нарушение контура объекта.

Зрительный аппарат человека наделен большой способностью интегрировать дискретные изображения и дает ощущение слитного изображения. Здесь, по-видимому, играет роль не только ограниченная разрешающая способность глаз, но и неравномерная концентрация внимания наблюдателя на элементах рассматриваемого изображения при сканировании глаз по контурам изображения. По этой причине груболинейчатое изображение на экране телевизора нам кажется сплошным, если мы, например, увлечены содержанием наблюдаемого, хотя, не меняя положения глаз, мы могли бы увидеть линейчатость изображения, если бы усилием воли обратили на это внимание.

Еще больше отвлекает наблюдателя от различения растра ощущение объемности при рассматривании растрового стереоизображения. Сосредоточившись на этом необычном явлении, наблюдатель не замечает вертикальных полос линзового растра. Кроме того, тоновый и цветовой контраст между линиями обычно невелик.

На рис. 13 показаны две схемы образования столбиковой аппроксимации контура, рассматриваемого сквозь линзовый растр. Даже при максимальном контрасте (черное и белое) отклонение от первоначального плавного контура составляет примерно половину шага растра. Это отклонение - либо черный треугольник, выходящий за пределы контура, либо белый треугольник, вырезающий часть контура, - равное в среднем ⁸/₂, и есть та дискретность, которую предстоит сгладить нашему зрению.

Рис. 13. Схема образования ступенчатых контуров в мозаичном изображении

Какова абсолютная величина, доступная сглаживанию? Обратимся к примеру растровых черно-белых изображений в газетах, где применяют линиатуру 20 - 30 лин/см. Эти изображения хотя и грубомозаичны, но способность зрительной системы к сглаживанию дискретности делает их вполне терпимыми.

Следовательно, величину ¹/₂₀см можно считать максимально допустимым отклонением от контура. Если исходить из схемы (см. рис. 13), то можно считать максимально допустимым шагом растра 1 мм.

Для полиграфических открыток применяют шаг растра 0,3÷0,4 мм, что улучшает вид контура, но снижает возможность передачи максимальных параллаксов и ухудшает видимый стереоэффект.

Значительное увеличение шага растра не применяется в открытках и по той причине, что при этом неизбежно возрастает толщина растра.

Растры с большим шагом, по-видимому, более приемлемы для больших стереокартин, типа торговой рекламы или художественных изображений (эстампов), заключенных в раму и размещаемых обычно на стене. В этом случае толщина растра не имеет значения, а рассматривание таких картин с расстояния 1 - 2 м делает линии и вовсе не видимыми, поэтому шаг растра может быть увеличен до 1 мм.