|
|
Thế giới của thị giác hai mắt
Một trong số những thuộc tính quan trọng nhất của thế giới vật chất xung quanh ta là sự tồn tại của không gian 3 chiều. Con người có thể trực tiếp cảm nhận không gian 3 chiều thông qua các giác quan (thị giác, xúc giác, các cảm giác bản thể ...), trong đó thị giác thu nhiều thông tin nhất. Khi quan sát xung quanh bằng mắt, có 2 yếu tố làm ta cảm nhận được chiều sâu hay khoảng cách, đó là sự điều tiết của thủy tinh thế và góc chập của 2 mắt. Ấn tượng chìm hay nổi của không gian và các đối tượng có được nhờ sự tổng hợp của não bộ từ các hình ảnh ghi nhận đồng thời từ mắt trái và mắt phải. Hãy thử làm một thí nghiệm nhỏ: Nhắm 1 mắt lại rồi cầm 2 cây bút chì ở 2 tay rồi thử tìm cách chạm 2 đầu chì vào nhau từ nhiều hướng. Bạn sẽ thấy rõ sự khác biệt của thế giới quan cảm thụ bằng một mắt và hai mắt. Nhờ tiếp thu được thông tin từ 2 góc nhìn khác nhau, thị giác hai mắt giúp chúng ta định được khoảng cách xa gần và do đó, nhận thức được tính vô tận và liên tục của 3 chiều không gian.
Mô
phỏng sự chập hình của hai mắt
Để nhìn rõ đối tượng, hai mắt cùng phải hướng về đối tượng. Đó là sự hợp thị Ta có điểm hợp thị và góc hợp thị. Mỗi mắt cũng phải điều tiết hay lấy nét (accommodation) vào vật. Nhờ nhận thức của não bộ đối với góc chập α, ta có thể ước lượng được khoảng cách h tới đối tượng
Nguyên lý căn bản của hầu hết các thể loại hình ảnh nổi là sự mô phỏng thị giác hai mắt đối với đối tượng sự vật. Nói cách khác, hiệu ứng 3D ở các loại ảnh nổi hay phim nổi đều giống nhau ở bản chất: nhằm gửi đến mắt trái và mắt phải người quan sát một cách tách biệt hai hình ảnh tương ứng với góc lệch bên trái và bên phải của đối tượng (nếu tách biệt không tốt sẽ có hiện tượng nhòe hình). Sự chập ảnh vô thức của não bộ sẽ gây nên ấn tượng chìm hay nổi của đối tượng sự vật. Đó là sự khác biệt lớn nhất đối với hình ảnh 2D truyền thống - khi người quan sát dù đứng ở bất kỳ góc nào thì mắt trái và phải cũng chỉ nhìn thấy một khuôn hình giống hệt nhau. Tuy nhiên cần lưu ý rằng 1/4 số người trong số chúng ta không ý thức rõ rệt về độ nổi trong không gian ba chiều, khi đi xem phim nổi, họ cũng không thấy khác gì phim thường.
Khái niệm về Parallax (thị sai) trong việc tái tạo hình ảnh nổi 3D stereo trong điện ảnh và nhiếp ảnh
Theo nguyên lý của thị giác hai mắt, để tạo ra ấn tượng độ sâu cho một ảnh tĩnh 3D hay một bộ phim 3D, ta cần tạo ra sự khác biệt về vị trí (theo phương nằm ngang) của mỗi đối tượng trên cặp ảnh stereo dành cho mắt trái và mắt phải. Nói cách khác, ta cần tạo ra Parallax (thị sai) của ảnh phải (right image) so với ảnh trái (left image)
Parallax , ký hiệu p, là chênh lệch tọa độ ngang (trục x) của cùng một đối tượng trên ảnh phải so với trên ảnh trái.
- p được đo bởi số pixel tuyệt đối, số cm tuyệt đối (tỷ lệ theo độ rộng khuôn hình chiếu trên màn ảnh) hoặc theo % tương đối (so với chiều ngang mỗi ảnh trái hoặc phải).
- Có 4 loại parallax khác nhau đối với cặp hình ảnh stereo
1) Possitive Parallax (p>0 và p<d):
Positive Parallax - Thị sai dương
Mắt người điều tiết (accommodation) tại màn ảnh. Trên màn ảnh, đối tượng ở bên ảnh trái (ảnh dành cho mắt trái) nằm chếch sang bên trái hơn so với bên ảnh phải. Điểm hợp thị sau màn ảnh khiến ta có cảm giác đối tượng đó chìm vào bên trong màn ảnh
2) Divergence Parallax (p>=d)
Divergence Parallax - Thị sai phân kỳ
Mắt người điều tiết (accommodation) tại màn ảnh. Trên màn ảnh, đối tượng ở bên ảnh trái (ảnh dành cho mắt trái) nằm chếch sang bên trái hơn so với bên ảnh phải quá 6cm. Mắt không thể hợp thị được do thị sai dương và lớn hơn khoảng cách giữa hai mắt
3) Zero Parallax (p=0)
Zero Parallax - Không có thị sai
Mắt người điều tiết (accommodation) và hợp thị cùng tại mặt phẳng màn ảnh. Trên màn ảnh, đối tượng bên ảnh trái và bên ảnh phải trùng khít vị trí với nhau. Đối tượng không có parallax, do đó đối tượng không chìm không nổi
4) Negative Parallax (p<0)
Negative Parallax - Thị sai âm
Mắt người điều tiết (accommodation) tại màn ảnh. Trên màn ảnh, đối tượng ở bên ảnh trái (ảnh dành cho mắt trái) nằm chếch sang bên phải hơn so với bên ảnh phải. Điểm hợp thị trước màn ảnh khiến ta có cảm giác đối tượng nổi ra phía trước màn ảnh
| Tại sao
ta có cảm giác chóng mặt khi xem phim 3D? 1) Do chất lượng thiết bị và hệ thống chưa đạt: Màn bạc phân cực kém chất lượng gây hiệu ứng bóng ma, mắt này vẫn nhìn thấy mờ mờ hình ảnh dành cho mắt kia nên não bộ khó hợp thị. Setup hệ thống 3D không chuẩn về vị trí khuôn hình, độ sáng, độ nét, màu sắc cũng gây sự mỏi mệt cho người xem 2) Phim 3D chất lượng kém tiêu chuẩn 3) Do trong cảnh phim, những đối tượng chìm sâu có p > 6cm (đặc biệt khi chiếu lên màn ảnh lớn rất dễ xảy ra), mắt người không hợp thị được đối tượng đó. Cùng một bộ phim khi chiếu trên TV 3D 32" sẽ có thị sai và sự hợp thị khác hẳn như khi chiếu lên màn chiếu 200". 4) Do bản chất của sinh lý thị giác. Sự khác biệt lớn giữa khoảng cách điều tiết (accommodation) tới màn ảnh và khoảng cách hợp thị (convergence) nếu kéo dài sẽ gây mỏi mắt. Do đó những bộ phim 3D dài thường có ít cảnh độ nổi hay độ sâu cao so với phim 3D ngắn. Bên cạnh đó, do khả năng điều tiết và hợp thị của mỗi người là khác nhau, nên khi cùng xem một bộ phim, có người sẽ nhanh thấy chóng mặt hơn
|
Xem tiếp bài Chuyển từ 2D sang 3D
Lược sử các loại ảnh nổi 3D và phim nổi
1) Ảnh stereo nhìn chéo và nhìn song song
Phương pháp sơ khai nhất để quan sát hiệu ứng nổi 3D là đặt hai ảnh trái phải của đối tượng bên cạnh nhau. Mắt trái nhìn vào ảnh bên phải, mắt phải nhìn vào ảnh bên trái (Cross view). Ta sẽ thấy một bức ảnh 3D nổi ra ngoài màn ảnh
|
|
 |
Ngược lại nếu đảo vị trí hai ảnh, rồi mắt trái nhìn vào ảnh bên trái, mắt phải nhìn vào ảnh bên phải (Parallel view), ta sẽ thấy một bức ảnh 3D lõm sâu vào trong màn ảnh.
|
|
 |
Nhược điểm của phương pháp này là phải tập luyện rất nhiều, không phải ai cũng có thể nhìn ra được. Và nhìn nhiều quá cũng gây chóng mặt nhức đầu do sự tập trung và điều tiết mắt quá độ.
2) Ảnh ảo không gian ba chiều (Auto-stereogram)
| Đối tượng ba chiều cần quan sát là ảo và được giấu dưới cấu trúc nền. Nhược điểm là phân giải kém, màu sắc đơn điệu do trùng với màu nền, và cần tập luyện nhiều mới quan sát được. Đây là trò chơi giấu hình được lớp trẻ hưởng ứng một thời. |
|
3) Ảnh toàn phương (Hologram)
Là ảnh không ghi trực tiếp hình ảnh lên phim, mà ghi các mẫu giao thoa bằng laser lên một môi trường nhạy quang. Khi xem ảnh không cần dùng kính mà vẫn thấy nổi. Tuy nhiên, nhược điểm là độ phân giải kém do kết hạt và rất ít màu sắc. Ảnh Hologram đã xuất hiện ở Việt Nam từ cách đây hàng chục năm, dưới dạng đồ chơi của trẻ em.
|
4) Ảnh và phim phân màu Anaglyph
Hai ảnh gốc stereo mỗi ảnh được phân một kênh màu khác nhau rồi lồng vào nhau. Khi quan sát ảnh anaglyph, ta phải đeo kính Red-Cyan. Nhờ mỗi mắt kính có tác dụng lọc màu chỉ cho ảnh tương ứng truyền qua nên mắt trái ta chỉ thấy ảnh trái, mắt phải chỉ thấy ảnh phải. Và do đó, ta sẽ có cảm giác nổi 3D mà không cần nỗ lực điều tiết mắt đặc biệt gì cả. Hạn chế của phương pháp này là bị mất bớt màu sắc khi quan sát ảnh do phải qua kính lọc màu. Công nghệ Anaglyph mà khá phổ biến trong điện ảnh 3D nhưng ít khi được dùng để xem ảnh tĩnh. Xem một số mẫu ảnh Anaglyph tại đây (cần kính Red-Cyan) 5) Ảnh lật (Flip) và ảnh biến hình (Morphing)
6) Ảnh cắt lớp giả 3D (multi-layers 2D to pseudo-3D) Được tạo ra bằng cách đặt các lớp phẳng bẹt chồng lên nhau (từ 2-5 lớp), mỗi lớp là một layer tương ứng với một đối tượng. Cảm giác nổi có được là nhờ hiệu ứng tạo khoảng cách giữa các lớp. Không gian giả 3D là không gian rời rạc và lượng thông tin trong tấm ảnh đó chỉ ngang với một ảnh 2D. Ưu điểm là rất dễ làm nên giá thành rẻ. 7) Ảnh nổi 3D tích hợp (integrated image) Hay còn gọi là ảnh 3D chân thực (real-world 3D) dùng tấm vi thấu kính (lenticular). Đây là công nghệ tiên tiến nhất hiện nay. Bạn có thể tìm hiểu chi tiết về công nghệ này trong mục Nguyên lý của ảnh nổi 3D tích hợp 8) Phim nổi 3D dùng công nghệ phân cực Dùng nguyên lý phân cực ánh sáng để tách hình ảnh mắt trái và mắt phải. Là công nghệ chiếu phim nổi 3D phổ biến nhất hiện nay ở các rạp phim 3D. Một số mẫu TV 3D của các hãng lớn cũng dùng công nghệ này (loại TV 3D dùng kèm kính). Xem thêm phần Màn hình 3D và Máy chiếu 3D 9) Màn hình 3D dùng công nghệ chớp tắt điện tử theo thời gian (shutter) Các hình ảnh trái và phải của phim 3D hay ảnh 3D được tách ra rồi tạo thành các dòng điểm ảnh xen kẽ (dòng chẵn-lẻ tương ứng với ảnh trái-phải). Dùng card đồ họa chuyên dụng có thể điều khiển các dòng chẵn lẻ chớp tắt liên tục và xen kẽ theo thời gian với tần số cực nhanh. Người xem sử dụng một kính điện tử được đồng bộ hóa với tần số đó có thể quan sát thấy hiệu ứng 3D. Công nghệ này cũng được nhiều hãng phát triển dùng để xem phim nổi 3D hoặc chơi game 3D. Nhược điểm do sự chớp tắt liên tục (dù rất nhanh) có thể gây mỏi mắt nếu xem trong thời gian dài. 10) Màn hình 3D dùng vi thấu kính (lenticular) hoặc parallax barrier Cho hiệu ứng 3D tương tự như ảnh 3D tích hợp. Là công nghệ dùng cho TV 3D của tương lai (một số hãng đã bắt đầu phát triển và giới thiệu ở CES '09). Không cần dùng kính để xem hiệu ứng 3D, tuy nhiên có thể bị hạn chế về vị trí quan sát.
|
