Okładka książki MAGICZNE OKO
31 PAź

Autostereogramy – Magiczne Oko

Pierwsze odkrycie

Pierwszy raz z autostereogramami spotkałem się u mojego kuzyna. Był to chyba środek lat 90., kiedy chodziłem jeszcze do podstawówki. Miał on dwie książki zatytułowane “MAGICZNE OKO” (Wikipedia: Magic Eye).

Rysunek 1. Okładka książki “MAGICZNE OKO”

Bardzo mi się spodobało to, że patrząc w taki abstrakcyjny obraz, można zobaczyć trójwymiarowe kształty. Wydaje się, jakby obraz nie był płaski, tylko wklęsły i wypukły. Jednak początkowo zobaczyć te kształty nie było łatwo. Trzeba patrzeć w taki obraz w specyficzny sposób. Punkt przecięcia wzroku musi się znaleźć za obrazem, natomiast ostrość na obrazie. Przysuwało się więc książkę pod nos i powoli odsuwało. Nie można było skupić wzroku na kartce. Jeśli tak się stało, to zaczynało się od nowa. I tak w kółko, aż w końcu za n-tym razem pojawił się piękny trójwymiarowy obraz. Satysfakcja była ogromna.

 

Powrót do tematu

Od czasu kiedy ostatni raz miałem w rękach książkę “MAGICZNE OKO” minęło bardzo wiele czasu. Teraz gdy ponownie wróciłem do tematu, jestem zaskoczony, jaki jest on rozległy. Wszystko dzięki temu, że zanim się o czymś napisze, wypada zrobić mały research. To powoduje, że chcąc nie chcąc poszerzamy znacząco wiedzę.

Zanim zacząłem pisać tego posta, byłem święcie przekonany, że obrazy z ukrytą zawartością to stereogramy, i faktycznie tak właśnie jest, ale dokładna nazwa tego typu stereogramów to autostereogramy.

Bardzo obszerny artykuł jest na wikipedii, niestety tylko angielskiej, na polskiej jest bida.

W trakcie zgłębiania tematu zamówiłem też książkę. Dobrze, że to zrobiłem, bo mi przypomniała o kilku rzeczach. Pokazałem ją także córce i chyba udało mi się zarazić ją tym tematem.

autostereogram-magic-eye-wyglad
Rysunek 2. Kilka zdjęć książek MAGICZNE OKO i MAGICZNE OKO II.

 

W jaki sposób to działa

Wszystko zawdzięczamy naszemu mózgowi. Potrafi on wykryć niewielkie różnice w obrazie wynikające z tego, że oczy są od siebie oddalone. Dzięki temu mamy wrażenie głębi i jesteśmy w stanie określić, które obiekty znajdują się bliżej, a które dalej (widzenie stereoskopowe).  Efekt ten wykorzystuje się w stereoskopii, technice obrazowania, dzięki której w płaskim obrazie możemy zobaczyć głębię, a obraz w ten sposób przygotowany nazywamy stereogramem lub obrazem stereoskopowym.

Na początku wymyślono stereogramy dwu-obrazowe, czyli dwa zdjęcia obok siebie zrobione podwójnym aparatem, który imituje rozstaw oczu. Następnie takie zdjęcie umieszcza się w stereoskopie i patrząc przez niego, uzyskuje się wrażenie głębi. Pamiętam, jak w dzieciństwie bawiliśmy się podobnym urządzeniem o nazwie stereomat (produkowany był w DDR w latach 70.). Przypomina on lornetkę, do której wkłada się slajdy (rysunek 3).

stereomat
Rysunek 3. Stereomat.

Później wymyślono stereogramy jedno-obrazowe, na których obraz dla każdego oka ukryty jest w jednym obrazie. Widzenie stereoskopowe osiąga się dzięki zastosowaniu dodatkowego urządzenia, np. za pomocą specjalnych okularów polaryzacyjnych. Przykładem tutaj także może być znany z kina anaglif, wymagający założenia okularów anaglifowych czerwono-cyjankowych.

autostereogram-okulary-anaglifowe
Rysunek 4. Okulary anaglifowe (źródło: Wikipedia).

Jednak czy zawsze potrzebne jest dodatkowe urządzanie? Okazuje się, że nie. Wiedza na temat tego, jak mózg wykrywa głębię (binocular disparity), pozwoliła na opracowanie obrazów, w których patrząc w odpowiedni sposób, zobaczymy trójwymiarowe kształty. Obliczenia są na tyle skomplikowane, że pierwsze obrazy powstały dopiero z początkiem pierwszych komputerów osobistych.

To właśnie takie obrazy nazywamy autostereogramami, czyli jedno-obrazowe stereogramy z ukrytą głębią, którą możemy zobaczyć bez dodatkowych urządzeń.

Nie będę tutaj wchodził w szczegóły. Opiszę mniej więcej, jak zbudowany jest obraz i jak to działa.

Wąski pionowy fragment powtarzany jest cyklicznie przez cały obraz (rysunek 5).

autostereogram-zduplikowany-fragment
Rysunek 5. Autostereogram — zduplikowany pionowy fragment obrazu.

Jeśli pozwolimy oczom, żeby się rozeszły, to każde oko zacznie widzieć „ten sam” obraz i soczewka będzie w stanie dostosować ostrość. Każde oko widzi „ten sam” obraz, ale przesunięty o jeden cykl, co sprawia, że w rzeczywistości w danej chwili oczy patrzą na dwa różne obrazy. Okazuje się, że przy odpowiednio spreparowanym obrazie mózg jest w stanie wykryć różnice i zobaczyć w nim głębię. Pewne fragmenty będą wydawały się bliżej, a inne dalej. Najlepszy efekt osiąga się wtedy, gdy rysunek składa się z drobnych różniących się elementów. Łatwiej wtedy mózgowi wychwycić różnice pomiędzy cyklami. Stąd właśnie autostereogramy wyglądają przeważnie jak jakaś mozaika. Jednak nawet przy niewielkiej gęstości punktów nasz mózg daje radę wychwycić różnice, czego przykładem może być ten obrazek: czyste niebo w nocy z gwiazdami.

Taki sposób patrzenia na obraz nazywa się prostogląd (wall-eyed), punkt przecięcia wzroku znajduje się wtedy za obrazem (rysunek 6a). Jest także drugi sposób patrzenia, kiedy punkt przecięcia wzroku znajduje się przed obrazem (rysunek 6b.). Nazywa się to krzyżogląd (cross-eyed).

autostereogram-prostoglad-i-krzyzoglad
Rysunek 6. Punkt przecięcia się wzroku — prostogląd a) i krzyżogląd b).

To, w jaki sposób powinniśmy patrzeć, zależy od obrazu. Każdy autostereogram można zobaczyć na 2 różne sposoby, ale jeśli obraz będzie przygotowany pod wall-eyed, to patrząc na niego w sposób cross-eyed, zobaczymy odwrotną głębię. To, co powinno być wypukłe, będzie wklęsłe. To samo stanie się, jeśli na obraz przygotowany pod croll-eyed, spojrzymy w sposób wall-eyed. Głębia będzie odwrócona.

 

Jak patrzeć, żeby widzieć

Niektórym osobom przychodzi to łatwiej, innym trudniej, ale z tego, co czytałem, to każdy ze zdrowym wzrokiem powinien móc zobaczyć kształty 3D ukryte w stereogramie. Mojej 9-letniej córce zajęło to jakieś 15 min. Sam byłem zaskoczony, że tak szybko to opanowała.

Najlepiej do nauki mieć książkę (wersję papierową), bo wydaje mi się, że rozdzielczość druku jest lepsza w porównaniu z dostępnymi bitmapami w Internecie (ekrany obecnie mają wysoką rozdzielczość, ale nie ma bitmap w takich rozdzielczościach). Dodatkowo ekrany świecą i myślę, że to przeszkadza w skupieniu. Trzeba także dobrać odpowiedni rozmiar. Często w pomniejszonych obrazach łatwiej zobaczyć głębię niż w rozciągniętych na pełny ekran.

Prostogląd (Wall-eyed)

W książce opisane są 2 sposoby, na stronie Hidden 3D Stereograms jest ich aż 7 (How to View Stereograms).

Ja opiszę ten, moim zdaniem najprostszy. Zbliżamy kartkę do twarzy, tak blisko, aby dotknęła nosa. Z takiej odległości oko nie jest w stanie dostosować ostrości i punkt przecięcia wzroku będzie za kartką. Oto nam właśnie chodzi. Teraz bardzo powoli oddalamy kartkę, starając się utrzymać nieruchomo oczy i nie przenosić punktu skupienia na kartkę. Gdy kartka znajdzie się w odległości ok. 20 cm od oczu, to zatrzymujemy i czekamy. Cały czas staramy się nie krzyżować oczu na kartkę. Po jakimś czasie nasz mózg zacznie dopasowywać ostrość do odległości obrazu i zobaczymy trójwymiarowe kształty. Jeśli jednak nie wytrzymamy i oczy skupią się na obrazie, to powtarzamy całość od początku.

autostereogram-wall-eyed
Rysunek 7. Przykład autostereogramu wall-eyed.

Innym sposobem, który może przynieść dobre rezultaty, jest wykorzystanie odbicia. Strony książki są błyszczące. Należy zbliżyć źródło światła tak, aby w okładce było widać np. lampę. Wtedy mimowolnie będziemy skupiać wzrok za obrazem. Ten sam efekt można uzyskać, drukując obraz na przezroczystej foli. Należy wtedy skupić wzrok na obiekcie za folią i czekać, aż mózg zorientuje się, że powinien ustawić ostrość bliżej.

Krzyżogląd (Cross-eyed)

Obrazów przygotowanych pod krzyżogląd jest o wiele mniej, a szkoda, bo moim zdaniem dają przyjemniejsze doznania. Ma się wraże, jakby obraz wychodził z ekranu.

autostereogram-cross-eyed
Rysunek 8. Przykład autostereogramu cross-eyed.

W tym przypadku jest o wiele trudniej złapać odpowiedni kąt, bo nie możemy już przysunąć kartki pod nos. Sami musimy zmusić wzrok, żeby zrobił zeza i jednocześnie ustawił ostrość na obrazie.

Ja to robię tak: wyciągam palec pionowo na środek ekranu i powoli przybliżam go w kierunku wzroku, jednocześnie obserwując tło. Obrazy z obu oczu będą się przesuwać i w końcu nałożą się na siebie. Wtedy zatrzymujemy palec i czekamy, aż mózg przeniesie ostrość widzenia na ekran. Wysunięty palec trochę mi przeszkadza, więc ja go powoli obniżam, starając się nie modyfikować ustawienia oczu. Pomaga też przymrużanie oczu.

Ciekawostka: Istnieją stereogramy dwu-obrazowe przygotowane dla krzyżoglądu — przykład.

 

To nie tylko kolorowe obrazki

Zacząłem pisać tego posta jakieś 4 miesiące temu i od tamtego czasu mega dużo się dowiedziałem. Nie wiedziałem wcześniej, że istnieją autostereogramy zbudowane z losowych punktów, a okazuje się, że to właśnie one powstały jako pierwsze. Utworzył je Christopher Tyler w 1979 z pomocą programisty Maureena Clarke, używając Apple II i języka BASIC. Po angielsku nazywają się one Single Image Random Dot Stereogram (SIRDS). Można to zobaczyć na rysunku 9.

autostereogram-randomdot-rekin
Rysunek 9. Rekin SIRDS. Źródło: wikiepedia

To, co mnie zaskoczyło to to, że ktoś zrobił nawet nakładkę na Quake II, która zamieniała renderer 3D, na renderer generujący SIRDS w czasie rzeczywistym. Nie próbowałem jeszcze tego uruchomić, ale z tego, co podejrzewam, to może być problem, bo strona autora ostatnią aktualizację miała chyba w 2004 roku.

Jeśli jesteśmy przy temacie gier, to autor obszernej strony ze stereogramami zrobił Stereogram Tetris. Jeśli chce się w niego zagrać, trzeba patrzeć tak jak na autostereogram. Jest także gra wąż.

Kolejną ciekawostką, o której nie wiedziałem, są autostereogramy animowane. Jeden jest w artykule wikipedii, a więcej można znaleźć na stronie hidden-3d stereogram video, natomiast na YouTube znalazłem kilka teledysków. Jest także piękna animacja cross-eyed.

Dowiedziałem się także, jak można pokazać albo udowodnić, że faktycznie w obrazie są ukryte kształty. Jeśli skopiujemy warstwę obrazu, a następnie ustawimy tryb mieszania: różnica (diference) to podczas przesuwania, zobaczymy czarne fragmenty w miejscach, gdzie obraz jest wypukły w stosunku do tła. Pokazałem to na rysunku 10 i 11. Rysunek 11 jest skanem jednej ze stron książki MAGICZNE OKO. Na rysunku 12 jest pokazany rekin z rysunku 9.

autostereogram-smok-filter-difference
Rysunek 10. Animacja przesuwania kopii autostereogramu z filtrem różnicy – smok.
autostereogram-ciufcia-filter-difference
Rysunek 11. Animacja przesuwania kopii autostereogramu z filtrem różnicy – ciufcia zeskanowana z książki.
autostereogram-randomdot-rekin2
Rysunek 11. Rekin SIRDS – zastosowanie filtru różnica.

 

Stereogram Paint oraz inne aplikacje

Autor dużej strony poświęconej stereogramom 3Dimka Dmitriy oprócz gier udostępnił także kilka aplikacji. Jest tam generator autostereogramów dla Windowsa oraz wtyczka do PhotoShop’a. Na jego stronie można także utworzyć autostereogram online za pomocą Stereogram Paint (napisany we flashu).

Poszukałem także na GitHub’ie. Znalazło się tam kilka osób zainteresowanych tym tematem. Jest tam parę innych generatorów, a także powstał solwer. Z obrazu potrafi wyciągnąć maskę w odcieniach szarości.

 

Zakończenie

To miał być krótki wpis. Będzie mi potrzebny do wyjaśnienia pewnej rzeczy, o której będę pisał tu (link będzie później). Myślałem, że pójdzie szybko. Napiszę parę zdań i już. Jednak w trakcie pisania wydarzyło się tyle rzeczy, że to moje pisanie przeciągnęło się na kilka miesięcy. W przypisach poniżej można zobaczyć, gdzie moja ciekawość mnie doprowadziła. Jest tego naprawdę sporo, a to tylko niewielka część tego, co można znaleźć w sieci.

To już chyba wszystko, czym chciałem się z Tobą podzielić.
Miłego dnia, wieczoru, nocy życzę i pozdrawiam.

PS. Jaki język programowania ukryłem w rysunku 7?

 

Skróty

SIS – Single Image Stereogram = autostereogram

RDS – Random Dot Stereogram

DIRDS – ang. Dual Image Random Dot Stereogram

SIRDS – Single Image Random Dot Stereogram

SIRTS – Single Image Random Text Stereogram (ASCII stereogram)

Przypisy

Portale

  • Magic Eye Website (en) – strona firmowa Magic Eye Inc. Strona książki “Magic Eye”, “Magiczne Oko”
  • Hidden 3D Stereograms (en) – obszerna strona poświęcona autosteregoramom, której autorem jest 3Dimka Dmitriy. Obszerna galeria, gry, video, software, plakaty, opisy, linki.
  • Magic Eye 3D (en) – strona poświęcona autostereogramom, darmowe obrazy (autor pozwala na rozpowszechnianie)
  • eyeTricks – powiedziałbym, że konkurencja do Magic Eye. Chwalą się, że mają swoje unikalne autostereogramy.

Opisy

Galerie

Aplikacje

  • Stereogram Paint – (online) Aplikacja flash do tworzenia autostereogramu. Rysujemy maskę okrągłym pędzlem, a następnie renderujemy obraz.
  • (działała 15.10.2018) Make your own Stereogram Poster – (online) Aplikacja webowa do tworzenia autostereogramu. Najpierw tworzymy maskę w edytorze, wybieramy tło i renderujemy obraz. Edytor jest rozbudowany, można wstawiać obiekty, a następnie, przesuwać, zmieniać rozmiar i obracać. Można rysować.
  • Build your own 3D Stereogram – (online) Aplikacja webowa do tworzenia autostereogramu, w której wybieramy tło i maskę z galerii i renderujemy obraz. Bardzo dużo tego tam jest. Możemy także upload’ować własne.
  • Sasibak – 3D magic-eye creator online – (online) Aplikacja webowa do tworzenia autostereogramu cross-eyed. Mamy do wyboru kilkanaście masek i teł.
  • Stereogram Lab MTS v1.0 – darmowa aplikacja do tworzenia autostereogramów (autor 3Dimka) – działa na Win10
  • Stereogram Lab Filter v1.0 – wtyczka do PhotoShop’a, na pewno działała w 2008 roku (autor 3Dimka)
  • Message Stereogram Generator – (online) generator autostereogramu z krótką tekstową wiadomością

GitHub

Aplikacje na smartfony

  • Stereogram Fun (Magic Eye)
  • 700 Stereograms Quiz

Gry

Animacje

Ciekawostki

Ciekawe pojedyncze obrazy

Wyzwania

  • Random dot stereogram – przygotowane dla stereomatu, ale na upartego da się w to zajrzeć tak jak w zwykły autostereogram. Taki obrazy muszą być małe aby można było zrobić zeza rozbieżnego.
  • Dwa obrazy korytarza obok siebie – przygotowane dla cross-eyed
  • Łódka na plaży – dwa obrazy obok siebie – jedna wersja przygotowana dla wall-eyed druga do cross-eyed. Bardzo trudno zobaczyć.

Podobne artykuły

 

Post Author: marbel82

Wpisy Powiązane '

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *

Witryna wykorzystuje Akismet, aby ograniczyć spam. Dowiedz się więcej jak przetwarzane są dane komentarzy.