Зная биологические механизмы трехмерного видения (см. статью «Как мы видим то, что видим»: журнал «Мир 3D / 3D World» №1/2011 г. – http://mir-3d-world.ipo.spb.ru/2011/3dworld_1_2011.pdf), нетрудно понять, что для получения стереоэффекта нужно обязательно производить фото- или видеосъемку с двух точек, разнесенных на расстояние стереобазиса (т.е. производить съемку двух отдельных кадров для левого и правого глаза, – такая согласованная пара кадров называется стереопарой). Как можно это осуществить?
Стереосъемка обычным фотоаппаратом
Можно отснять стереопару для получения объемной фотографии (для 3D-видеосъемки такой способ, к сожалению, не пригоден) при помощи самого обычного фотоаппарата любой модели. При этом нам не понадобится вообще никакого дополнительного оборудования (специальных приставок, объективов и т.д.).
Для выполнения такой фотосъемки нужно встать, слегка расставив ноги. Сначала (рис. 1), отклонившись влево (встав на левую ногу), нужно сфотографировать левый кадр стереопары. А затем, перенеся свой вес на правую ногу (и отклонившись вправо на расстояние 65 – 70 см), отснять правый кадр, проследив по видоискателю или на ЖК-экране фотоаппарата, чтобы границы этого правого кадра приблизительно (чем точнее, тем лучше!) совпадали с границами ранее отснятого левого кадра. Впрочем, если будет небольшое расхождение или перекосы (ведь трудно удержать в руках фотоаппарат ровно), то это не так страшно, – когда мы перейдем к обработке стереопары для получения из нее стереофотографии, то мы увидим, что компьютерные программы довольно неплохо (и автоматически!) умеют исправлять такие дефекты.
Преимущества такого способа очевидны: он доступен абсолютно любому владельцу любой фотокамеры (даже встроенной в сотовый телефон). Не нужно никаких приставок, не нужно приобретать 3D-фотоаппарат или специальную конструкцию – «спарку», не нужно носить всё такое оборудование с собой (даже если оно у вас есть).
Впрочем, не менее очевидны и недостатки. Во-первых, нужно максимально точно суметь совместить (причем «по памяти») границы левого и правого кадра и постараться если не избежать перекосов, то хотя бы сделать их минимальными. А во-вторых, что самое главное, – между съемкой левого и правого кадров стереопары проходит (естественно) несколько секунд, а за это время в снимаемой картине может многое измениться. Поэтому такой способ хорош для съемки различных зданий, сооружений, памятников и прочих неподвижных объектов. Можно, конечно, фотографировать таким способом и портреты, но тогда потребуется уговорить позирующего (или позирующих) «замереть» на всё время съемки, как это когда-то делалось на заре «фотографической эры». J Но, как показывает практика, это достаточно сложно. Движущиеся же объекты окажутся на левом и правом кадрах в совершенно разных местах. Иногда это тоже порождает «стереоэффект», но искаженный (хотя, например, благодаря этому при правильной съемке удается сделать рельефными облака на небе, что при съемке с обычным стереобазисом невозможно), но чаще просто делает создание стереофотографии невозможной.
Частично устранить указанные недостатки позволяют простые механические приспособления. Закрепив на штативе специальный шарнир-«пантограф» и установив фотоаппарат на его верхнюю пластину, можно «перекидывать» шарнир влево-вправо (рис. 2), обеспечивая требуемое расстояние стереобазиса между точками съемки и вместе с тем сохраняя как строго горизонтальное положение фотоаппарата, так и совмещение границ левого и правого кадров. Однако неодновременность съемки левого и правого кадра в этом случае все равно остается. Данный недостаток для описываемого способа фотосъемки является принципиальным.
Возможны и другие варианты конструкции подобных приспособлений, например, такая, в которой пластина – подставка для фотоаппарата «скользит» вправо-влево в специальных полозьях. Все замечания о преимуществах и недостатках для таких конструкций, конечно же, остаются в силе.
Стереосъемка через призматическую или зеркальную приставку
Другой способ съемки стереопар обычным (однообъективным) фотоаппаратом позволяет фотографировать левый и правый кадры стереопары одновременно. Для этого на объектив надевается специальная приставка-насадка, которая содержит в себе призму или систему зеркал. Принцип ее действия довольно прост: окна на передней стороне насадки разнесены на расстояние стереобазиса и по размеру соответствуют половине обычной площади кадра. Внутри же насадки изображения от левого и правого окон «сближаются» друг с другом и проецируются (уже через обычный, «штатный» объектив фотоаппарата) на половины кадра.
Главное преимущество такого способа – одновременность съемки левого и правого кадров, благодаря чему на стереофотографии можно запечатлеть любые, в том числе движущиеся объекты и даже производить 3D-видеосъемку.
Недостатков же у стереонасадок довольно много, хотя и не настолько существенных. Во-первых, такие насадки существуют далеко не для всех фото- и видеокамер. В основном их можно использовать для «зеркалок», тогда как к обычным цифровым «мыльницам» такие насадки не подходят. Во-вторых, с помощью таких приставок можно делать только стереопары, в которых левый и правый кадр имеют вертикальную ориентацию (и, соответственно, фотокамеру нужно держать только горизонтально), а стереоизображение по размерам получается вдвое меньше, чем обычный фотокадр. И, наконец, в-третьих, прохождение света сквозь дополнительную оптическую систему (призму или зеркала) несколько снижает яркость изображения (а иногда – и его резкость), и, кроме того, граница между левым и правым кадрами не получается достаточно четкой, она всегда немного «размазана».
Что же до примеров таких приставок, то наиболее старой, пожалуй, является призматическая насадка из стереокомплекта, серийно выпускавшегося для «пленочных» зеркальных фотоаппаратов типа «Зенит» или «Зоркий» в 1970-1980-е гг. (рис. 3). Позже, в 1990-е гг. выпускалась аналогичная приставка СКФ-1 с зеркальной конструкцией, которую, если верить объявлениям, периодически появляющимся в Интернете, все еще можно найти в продаже. Наиболее же современной разработкой в этой области являются стереонасадки фирмы Loreo (http://www.loreo.com), выпускаемые в различных вариантах для зеркальных цифровых фотокамер со сменными объективами.
Кстати, подобные зеркальные стереонасадки различные авторы-энтузиасты неоднократно предлагали изготавливать самостоятельно и даже подробно описывали свои конструкции. В качестве примера можно привести самодельную зеркальную стереонасадку В. Гаврилова, Л. Масанина и И. Соложенцева из г. Минска, описанную в их статье «Универсальная стереонасадка» в журнале «Моделист-Конструктор» № 9 за 1980 г. (см. http://hobbyport.ru/ mk_other/zenit/8009_stereonasadka.htm). Другой любопытный пример – зеркальная конструкция С. Величкина, описанная в его статье «Стереоскопическая видеосъемка» в журнале «Наука и жизнь» № 4 за 1998 г. (см. http://www.nkj.ru/archive/articles/10538), которая позволяет получить в кадре сразу перекрестную стереопару.
Существуют также и мини-насадки, которые представляют собой объектив (взамен «штатного» – рис. 4), а также насадки на видеокамеры (рис. 5). Однако такие приспособления обычно предназначены для использования только с конкретными моделями фото- и видеокамер, – хотя можно предполагать, что со временем их ассортимент может несколько увеличиться.
Стереосъемка двумя фотоаппаратами («спаркой»)
Еще один вариант – попросту соединить два обычных фотоаппарата между собой и получить таким образом двухобъективную конструкцию для съемки одновременно левого и правого полноразмерных кадров.
Идея эта, собственно говоря, не нова. Первые такие конструкции пытались сооружать еще в начале XX века из фотоаппаратов, производивших съемку на фотопластинки. Позже фотолюбители сами изготавливали себе стереофотоаппараты, разрезая и соединяя две обычных фотокамеры так, что они имели единый механизм перемотки фотопленки и фотографировали левую и правую картинки «через кадр» (рис. 6).
Сегодня же, с переходом на цифровые фотоаппараты, можно использовать другую (но тоже далеко не новую) идею – просто скрепить два отдельных фотоаппарата между собой, например, при помощи струбцин, закрепленных на плоской пластине обычными штативными винтами, либо даже просто соединенных при помощи куска пластика, через который «продеты» объективы.
При этом, в зависимости от взаимного расположения и ориентации фотоаппаратов, при обработке стереокадров может потребоваться переворачивать их на 180 градусов, а ориентация самих этих кадров будет или горизонтальной, или вертикальной. Однако главная сложность – не в этом. Если при использовании стереонасадки оба кадра (левый и правый) фотографировались строго одновременно, то здесь, когда мы используем два отдельных фотоаппарата, потребуется приложить определенную смекалку, чтобы обеспечить одновременное срабатывание их затворов (в противном случае, как мы это уже упоминали при рассмотрении способов фотографирования одним аппаратом, «переминаясь с ноги на ногу», могут возникнуть проблемы при съемке движущихся объектов).
Самый простой способ – попросту взять всю конструкцию двумя руками так, чтобы обе кнопки фотографирования оказались одновременно – левая под левой рукой, а правая – под правой, и при съемке стараться нажимать их обе одновременно. Однако такой синхронности достичь трудновато, да и расположение фотоаппаратов в «спарке» в большинстве случаев затрудняет такую «хватку».
Другой способ синхронизации – с помощью фототросиков, которые были в ходу во времена пленочных фотокамер, – обеспечивает практически 100%-ную синхронность съемки, но, увы, в цифровых фотоаппаратах использование фототросика предусмотрено лишь в немногих дорогих зеркальных моделях.
И наконец, возможен еще один способ. Умельцы-«хакеры» сумели выяснить, что некоторые модели цифровых «мыльниц» (в частности, достаточно простые и недорогие Canon PowerShot A480) допускают модификацию программной прошивки их встроенного микропроцессора. Причем делается это достаточно «мягко»: вскрывать сам фотоаппарат и даже просто перепрограммировать его вовсе не требуется, достаточно лишь записать специальным образом подготовленные файлы программных «скриптов» на вставленную в фотоаппарат флеш-карточку памяти – ту самую, на которую записываются фотографии (соответственно, не возникает проблем и с фирменной гарантией на фотоаппараты).
Такая прошивка известна под названием Canon Hacker's Development Kit (или, сокращенно, CHDK) и позволяет дополнить фотоаппараты Canon (хотя и не всех моделей) значительным количеством новых функций. Одна из модификаций такой прошивки – под «говорящим» названием StereoData Maker как раз и была создана специально для обеспечения работы «стереоспарки» из фотоаппаратов Canon. Среди обеспечиваемых ею функций – «унаследованная» от исходного CHDK возможность синхронизировать два фотоаппарата через их разъемы USB, подавая на них с батарейки (миниатюрной, от наручных часов) ток через микропереключатель (а также ряд дополнительных функций «тонкой» настройки задержек срабатывания и пр.).
В итоге удавалось получить хотя и несколько громоздкий (по крайней мере, чехол для него приходилось или делать самому, или подбирать подходящую по размеру сумочку-барсетку), но полностью работоспособный стереофотоаппарат, который позволит производить съемку не только стереофотографий любых объектов (в том числе движущихся), но и 3D-видеофильмов.
3D-фотоаппараты
И наконец, можно просто приобрести 3D-фотоаппарат заводского изготовления - если, конечно, удастся найти его в продаже.
Когда-то в СССР некоторое (очень ограниченное) количество заводских моделей пленочных фотоаппаратов тоже выпускалось. Такие фотоаппараты по конструкции не сильно отличались от самодельных, – они располагали двумя объективами и имели единый пленочный тракт (пример – фотоаппарат «ФЭД-стерео», рис. 7).
Более современные образцы цифровых 3D-фотокамер, конечно же, выглядят более компактно, – как, например, фотокамера FujiFilm (рис. 8). Она появилась в продаже в конце 2010-го года и, может быть, еще имеется возможность приобрести ее на «Авито» или другом подобном ресурсе (в продажу она, к сожалению, уже несколько лет как не поставляется).
3D – в World Wide Web
Завершая разговор о стереосъемке, нельзя обойти вниманием и стереоскопические веб-камеры, которые тоже стали в последнее время появляться в продаже.
В принципе, можно, конечно, сделать 3D-вебкамеру и самому, используя ту же идею о «спарке»: установить две обычные веб-камеры рядом на расстоянии стереобазиса, подключить их обе к компьютеру и написать программку, которая будет объединять два поступающих с них видеопотока в одно стереовидеоизображение. Пример такой идеи был когда-то описан, в частности, в блоге по адресу http://www.g0l.ru/states/n2868. Можно было, впрочем, в свое время купить и готовую стереовебкамеру, – например, весьма симпатичную Minoru 3D Webcam (рис. 9). Такие веб-камеры обычно автоматически формируют единый видеопоток с анаглифическим 3D-видео (двухцветные очки для просмотра такого видео прилагались в комплекте поставки).
Таким образом, различных способов и, соответственно, оборудования для стереоскопической фото- и видеосъемки возможно множество. Однако все они, – напомним, – выполняют одну и ту же функцию: обеспечить съемку левого и правого кадра, составляющего стереопару.
(Полную версию статьи см. в журнале "Мир 3D / 3D World" №2/2011 - http://mir-3d-world.ipo.spb.ru/2011/3dworld_2_2011.pdf)