Способ получения стереоизображения

 

Изобретение относится к кинотелевизионной технике и предназначено для применения в массовом кино и телевидении. Сущность изобретения: способ включает киносъемку с нескольких чередующихся точек при относительном угловом перемещении камеры и объекта и проекцию изображения на экран. Способ определяет угол поворота камеры или объекта и необходимое расстояние между соответствующими точками изображения объекта на соседних кадрах. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к телевизионной технике и обеспечивает получение объемного стереоизображения.

Известен способ получения стереоизображения/ основанный на получении стереопары и последующей ее проекции с применением средств сепарации кадров для каждого глаза наблюдателя.

Однако при этом способе необходимо применять сложную аппаратуру как при съемке/ так и при проекции изображения на экран.

Известен также способ получения объемного изображения/ при котором съемку производят движущейся камерой при неподвижном объекте или неподвижной камерой при поворачивающемся объекте/ а проекцию осуществляют обычным проектором.

Однако качество стереоизображения получается недостаточным/ а часто и вовсе отсутствующим.

Целью изобретения является получение стабильного и качественного стереоизображения.

Для достижения этой цели киносъемку производят с нескольких чередующихся точек/ перемещая камеру влево-вправо и разворачивая ее оптическую ось на объект на угол Θ/ определяемый ниже.

Возможен колебательный разворот объекта на тот же угол при неподвижной камере. При произвольном движении объекта в горизонтальной плоскости камеру предпочтительно перемещать вертикально.

Условия получения полноценного качественного стереоизображения следующие.

Сдвиг соответствующих точек на соседних по времени кадрах не должен превышать Дм = 2/7 стс/стс - стандартная телевизионная строка/ единица измерения удобная для описания условий съемки/ 1 стс = 1/600 высоты объектов переданного плана или 1/600 высоты кадра на пленке/.

Вторым условием является требование к аппаратной неустойчивости кадра Да/ главным образом в кинопроекторе. Да должно быть значительно меньше Дм(Да≪Дм)/иначе она подавит полезный сигнал Д. Для этого должно выполняться условие Да ≅ 1/5 стс. Такую неустойчивость кадра имеют проекторы/ находящиеся в эксплуатации небольшой срок.

Сдвиг соответствующих точек передних деталей Дп объекта должен быть Дп ≅Дм/ а сдвиг соответствующих точек на заднем плане объекта Дз ≥Да. Угол съемки Θ= ≅ 0,006рад/ где Г_o- глубина объекта/ которую надо передать объемно/ обеспечивает выполнение этих условий 1/5 стс ≥ Да ≅ Дз ≪ Дп ≅ Дм = 2/7 стс.

На фиг .1 показана схема съемки/ где 1 - точка пересечения главных оптических осей камеры; Θ - угол пересечения; Да - неустойчивость кадра в проекторе; Дм - предельно допустимый сдвиг соответствующих точек; П - передняя граница пластинки; З - задняя граница; Г_a - общая глубина площадки; Г_x - глубина минус зоны; Г_o - глубина плюс зоны.

Главные оптические оси камеры в каждой чередующейся точке съемки пересекаются за объектом в точке 1. Объект съемки располагают в плюс-зоне передней границе пластинки П и задней границы З. Сдвиг соответствующих точек на передней границе-пластики не должен превышать Дм = 2/7 стс/ иначе объект будет дрожать и колебаться/ а объемность будет снижена.

По мере приближения к точке пересечения оптических осей/ сдвиг соответствующих точек на соседних кадрах уменьшается/ а на задней границе пластики 3 становится соизмеримым с аппаратной неустойчивостью кадра. Да/ но он не должен быть меньше нее/ иначе паразитная неустойчивость заглушит полезный сигнал и объект будет наблюдаться плоско/ как в обычном кино.

Угол охвата Θ и глубина объекта Г_o/ а также величина Дм и Да позволяют организовать сценическую площадку так/ чтобы удовлетворить всем требованиям съемки. По углу Θ находят расстояние между передней границей пластики и точкой пересечения главных оптических осей камеры Г_a=Дм/Θ. Находят глубину минус-зоны Г_x= Да/Θ/ в которой стереоэффект подавлен аппаратной неустойчивостью кадра в кинопроекторе. Объекты/ расположенные в минус-зоне/ будут наблюдаться четко/ но не объемно/ как в обычном кино. Если смириться с этим/ то часть объектов можно располагать и в минус зоне/ но объект/ который надо передать объемно/ следует располагать в плюс-зоне/ глубина которой равна глубине объекта Г_o.

Если угол Θ получился больше 0/006 рад/ то надо увеличить глубину плюс зоны и взять Г_o больше/ чем нужно/ так/ чтобы угол Θ стал меньше 0/006 рад/ иначе будет дрожать и колебаться объект.

Базис съемки - расстояние/ на которое надо перемещать камеру при чередовании точек съемки/ равен Б = Н·Θ/ где Н - расстояние между камерой и точкой пересечения ее главных оптических осей.

Перемещение камеры из точки в точку должно совершаться плавно без толчков и рывков/ так чтобы паразитные колебания самой камеры при ее перемещении были меньше аппаратной неустойчивости кадра/ причем главные оптические оси камеры должны пересекаться в точке 1.

Необходимо также обеспечить достаточно высокую четкость изображения (не менее 600 строк)/ чтобы сдвиг мелких деталей был хорошо заметен и мозг зрителя по этому сдвигу построил объемное изображение.

Таким способом можно снимать как неподвижные/ так и подвижные объекты. Но при этом следует иметь ввиду/ что когда объект и камера при переходе из одной точки съемки в другую перемещаются в противоположные стороны/ то сдвиг соответствующих точек может превзойти допустимый. Поэтому при горизонтальном перемещении объектов/ камеру при чередовании точек МО съемки лучше перемещать вертикально. При этом не требуется согласования между перемещением камеры и движением объектов.

Если на сценической площадке нет неподвижных объектов и все объекты без каких-либо остановок перемещаются/ то максимально допустимый сдвиг соответствующих точек можно увеличить до Дм = 6-8 стс. Соответственно с этим можно увеличить допустимую аппаратную неустойчивость кадра в кинопроекторе до Да ≅ 3 стс/ что позволяет применять при проекции таких стереофильмов обычные кинопроекторы/ длительное время находившиеся в эксплуатации/ и демонстрировать эти фильмы в любом кинотеатре. Но при съемке подвижных объектов вместе с неподвижным/ т.е. при такой съемке/ которая сделает монокулярное кино полноценным/ максимально допустимый сдвиг соответствующих точек должен быть Дм = 2/7 стс/ т.е. такой/ какой нужен для съемки неподвижных объектов/ но подвижные объекты могут при этом выходить за переднюю границу пластики. А для демонстрации такого фильма надо применять кинопроекторы/ которые очень недолго находились в эксплуатации/ у которых неустойчивость кадра близка к той/ с которой они были выпущены с завода. А эта неустойчивость в 2-3 раза меньше неустойчивости кинопроектора/ длительное время находившихся в эксплуатации.

Так/ например/ у нового/ не бывшего еще в эксплуатации 35 мм проектора Да = 1 стс/ у нового 16 мм проектора Да = 1/2 стс и у нового 8 мм кинопроектора Да = 1/5 стс. У всех этих проекторов при длительной эксплуатации Да достигает предельно допустимой величины Да = 3 стс/ после чего кадр начинает заметно дрожать.

Пример. Необходимо отснять на 16 мм пленку букет из 10-12 цветков.

1. Пленка должна иметь четкость П ≅ 1 стс. Это значит/ что на всю высоту кадра 7/5 мм должно уложиться не менее 600 линий. 600/7/5 = 80 линий на мм. Такую разрешающую способность должна иметь пленка.

Желательно иметь цветную пленку с обращением.

2. Диафрагма. Стандартный кружок рассеивания К = 0/02 мм дает на высоту кадра 7/5/0/02 = 375 линий/ что недостаточно для хорошего эффекта. Поэтому надо применять диафрагмирование. Для гарантии берут диафрагму 16 и подбирают под нее необходимое освещение.

3. Кинопроектор берут новый/ не бывший еще в эксплуатации/ где аппаратная неустойчивость кадра невелика. У нового 16 мм кинопроектора Да = 0/015 мм. Выражают ее в стс. Для этого находят толщину 1 стс при высоте кадра 7/5 мм: 7/5/600 = 0/0125 мм. Тогда аппаратная неустойчивость выраженная в стс/ будет: Да = 0/015/0/0125 = 1/2 стс.

4. Зона подавленного объемного эффекта (см. фиг.2) обозначена знаком "минус"/ а зона хорошего - знаком "плюс". На поверхности 1/ разделяющей эти зоны/ Д = Да = 1/2 стс. Полезный сигнал Д соизмерим с аппаратной неустойчивостью Да. Поверхность 3 - это передняя граница пластики/ на ней полезное отклонение равно 3 стс (Д = 3 стс). Точка 2 - точка пересечения оптических осей камеры в двух крайних положениях; Θ - угол/ под которым пересекаются оптические оси в точке 2.

На чертеже видно/ что "минус" - зона Х/Г_a= 1/2 стс/3 стс = 0/4 или 40% всей глубины пластики Г_a. На полезную зону с хорошим стереоэффектом (плюс-зону) оставляется 60% глубины пластики. Эту зону можно использовать для съемки.

5. Объект съемки. Букет вместе с вазой имеет высоту 50 см и такую же глубину. Глубину плюс-зоны надо взять с некоторым запасом/ так как на передней границе пластики Д = 3 стс и детали объекта не должны ее касаться/ а быть от нее на некотором расстоянии. Глубину плюс-зоны берут с запасом 10 см/ так что всего она будет иметь длину 50+10=60 см. Это составляет 60% от всей глубины пластики Г_a и/ следовательно/ минус-зона будет иметь длину 40 см (40% от всей глубины пластики Г_a).

Располагают букет в плюс-зоне так/ чтобы ни один цветок не касался передней границы пластики/ и между нею и деталями объекта был зазор 1-2 см.

6. Угол Θ. Выражают глубину пластики Г_aв стс. Г_a= 100 см = 2 Вк = 2×600 стс = 120 стс. Тогда Θ = 3 стс/1200 стс = 0/0025 рад. - меньше предельного угла 0/006/ значит съемка возможна.

7. Базис съемки. Пусть камера установлена на расстоянии Н = 300 см от точки пересечения ее оптических осей/ т.е. на расстоянии 200 см от объекта. Тогда базис МО съемки будет Б = О×Н = 0/0025×300 = 0/75 ≈ 7 мм.

На такое расстояние надо передвигать вправо-влево камеру при покадровой съемке/ но так/ чтобы ее оптические оси пересекались в точке 2. Вместо камеры можно поворачивать сам объект на угол Θ вокруг точки 2.

Если угол Θ мал/ то эффект объемности будет невелик/ но хорошо будет видна стереоскопичность расположения цветов в пространстве.

Изобретение позволяет получать стереоизображение без использования сложной аппаратуры/ а именно обычным киносъемочным и кинопроекционным аппаратом/ а зрителям наблюдать стереоэффект без индивидуальных сепарирующих средств/ что позволяет широко использовать предложенный способ в стереокино и телевидении.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СТЕРЕОИЗОБРАЖЕНИЯ, включающий киносъемку с нескольких чередующихся точек при относительном угловом колебательном перемещении камеры и объекта и проекцию изображения на экран кинопроекционным аппаратом, отличающийся тем, что угол Θ поворота камеры или объекта устанавливают из соотношения Θ = ≅ 0,006 рад, а расстояние Г_о между соответствующими точками изображения на двух соседних кадрах определяют согласно условию D_а ≅ D_з ≅ D_п ≅ D_м, где D_м - максимально допустимое расстояние между двумя соответствующими точками изображения на двух соседних кадрах, равное 2,7 стс при съемке неподвижных объектов и 6 - 8 стс при съемке подвижных объектов; D_а - неустойчивость кадра в кинопроекторе, при этом D_а ≅ 1,5 стс при съемке неподвижных или подвижных и неподвижных объектов, D_а ≅ 3 стс при съемке подвижных объектов; Г_о - глубина объекта; D_з - расстояние между соответствующими точками изображения на заднем плане;
D_п - расстояние между соответствующими точками изображения на переднем плане;
стс - стандартная телевизионная строка, равная 1/600 высоты объекта на переднем плане или 1/600 высоты кадра на пленке.

2.Способ по п.1, отличающийся тем, что при съемке объекта, движущегося в горизонтальной плоскости, камеру перемещают вертикально.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2