РОЗДІЛ 2
МЕТОДИКА ФОРМУВАННЯ ПРОСТОРОВОЇ УЯВИ МАЙБУТНІХ
ІНЖЕНЕРІВ З ВИКОРИСТАННЯМ ДИНАМІЧНИХ
СТЕРЕОСКОПІЧНИХ МОДЕЛЕЙ
2.1. Дидактичні засоби формування просторової уяви у майбутніх інженерів у
процесі навчання нарисної геометрії
2.1.1. Дослідження геометричних і хроматичних параметрів і розробка алгоритму
анагліфних стереоскопічних проекцій. Методи спостереження стереоскопічних
зображень відомі дуже давно й виникли навіть раніше звичайний плоскої
фотографії [103]. Стереоскопія дозволяє при розгляді плоских зображень
створювати ілюзію об’єму. Усі з відомих методів спостереження стереозображень
засновані на особливості людського зору - бінокулярності. Бінокулярний або
стереозір - одне з фізіологічних властивостей людини, завдяки якому ми
адекватно оцінюємо відстані до навколишніх нас об'єктів, їхню форму та відносне
розташування.
Одним з найпростіших методів сепарації зображень (поділ зображень для кожного
ока) є метод кольорових анагліфів. Суть методу полягає у використанні для
сепарації зображень окулярів з стеклами різного кольору [44, 75, 102]. Метод
дозволяє переглядати стереозображення, як на стереоекрані, так і на папері,
екрані телевізора, проектора, комп'ютера. Остання обставина є найціннішою,
оскільки дозволяє розміщати стереозображення в Internet для систем
дистанційного навчання та для методичного забезпечення самостійної роботи
студентів.
Уперше спосіб поділу стереокартинок за допомогою кольорових фільтрів - червоних
і синіх - описав в 1853 році англійський учений В. Ролман. Він показав рисунок,
що складався із червоних і синіх смуг на чорному фоні. При розгляді у
стереоокулярах червоні смуги зникали, якщо дивитися на малюнок через червоний
світофільтр, а сині - якщо дивитися через синій. У 1858 році Д'Альмейда
представив паризькій Академії наук свій спосіб розділення стереозображень за
допомогою кольорових окулярів. Він почав показ анагліфних стереослайдів широкій
аудиторії. Один із слайдів проецирувався через червоний фільтр, другий - через
синій. Глядачам видавалися стереоокуляри із світофільтрами тих же кольорів.
Спосіб розділення стереозображень за допомогою світофільтрів був дороблений Луі
Дюко дю Ороном у 1891 році. Він дав цьому способу ім’я - анагліф, що з грецької
означає “рельєфний”. У 1936 році Луі Люмьєр покращив характеристики
світофільтрів і показав перший анагліфний стереофільм. В 1937 році ця
технологія була придбана американськими кінофірмами M.G.M. и Paramount.
Стереоскопія, заснована на принципі анагліфів, має ряд недоліків у порівнянні з
іншими принципами сепарації стереозображень, тому з 1977 року нові анагліфні
стереофільми не знімалися, однак вони досі із успіхом демонструються у
кінотеатрах.
При розгляданні стереопар через стереоокуляри кожне око бачить тільки “своє”
зображення, що забезпечується підбором хроматичних характеристик світофільтрів.
Для поліпшення умов спостерігання стереозображень і забезпечення сприйняття
обома очима однакової яскравості рекомендується використовувати для стереопар і
світофільтрів додаткові кольори. Метод кольорових анагліфів не достатньо
підходить для спостереження кольорових стереоскопічних зображень. Однак це
обмеження не є перепоною для використання анагліфів у навчальному процесі при
вивченні нарисної геометрії і інженерної графіки з метою підвищення наочності і
кращого засвоєння навчального матеріалу.
Очі людини розташовані у горизонтальній площині на відносній відстані d, яка
має назву стереобази, сприймають зображення, що відрізняються. При цьому, поля
зору правого и лівого очей частково перекриваються, створюючи зону стереозору.
На рис. 2.1 представлена схема проектування об’єктів при бінокулярному зорі.
Зображення проектується кришталиками на сітчатку правого і лівого очей. Під час
спостереження об’єкта, за рахунок рефлекторного повороту очних яблук, оптичні
осі очей розташовуються таким чином, що вони перехрещуються у центрі композиції
– Ц. Цей процес має назву конвергенції, а кут між оптичними осями ч – кутом
конвергенції. На рис. 2.1а Т – відстань конвергенції, точка С – центр
конвергенції, що співпадає із центром композиції Ц.
а) б) в)
Рис. 2.1. Схема бінокулярного зору людини
а) - при розгляді реального об'єкта; б), в) - при розгляді зображення
стереопари на плоскому екрані з різним паралаксом: б) – позитивним; в) –
негативним.
Водночас, за рахунок рефлекторної зміни фокусної відстані кришталиків очей
відбувається фокусировка або акомодація очей на групі об’єктів, розташованих на
відстані t, що має назву дистанції акомодації. Група очних м’язів, що
управляються акомодацією та конвергенцією зорових осей, працюють узгоджено, і
при спостеріганні об’єктів у просторі ступінь акомодації однозначно пов’язана
із ступінню конвергенції, таким чином, що звідки: T = t.
Кут конвергенції і дистанція акомодації є вхідними параметрами мозку для
створення в свідомості просторового образу об’єкта.
Побудова стереоскопічних зображень основана на створенні стереопар, як
центральних проекцій об’єкта на площині стереопроекції, одержаних для двох
центрів проектування – L и R , що моделюють очі глядача. Сепарація зображень
здійснюється за допомогою стереоокулярів. Стереоокуляри - окуляри, лівий і
правий світофільтри яких відрізняються за своїми хроматичними характеристикам
настільки, що кожне око глядача сприймає тільки одне, призначене для нього,
зображення стереопари. Відомі різні принципи сепарації за допомогою
стереоокулярів: комутаційний рідинно-кристаличний, поляроїдний, призменний і
т.п. У даній роботі розглядається метод сепарації зображень за допомогою
анагліфних окулярів. Ан
- Київ+380960830922