تصاویر سه بعدی،جادوی گرافیک دو بعدی
تصاویر سه بعدی که اصطلاحا استریوگرام نامیده میشوند، در واقع تصاویر مسطح دوبعدی هستند که بعد سوم آنها در میان دو بعد دیگر پنهان است. شیوه پدیدار ساختن بعد سوم در اینگونه تصاویر به این نحو است که نخست بیننده تصاویر را در نزدیک بینی خود نگاه داشته و سپس با آهستگی از صورت خود دور میکند؛ به این ترتیب با دور شدن تصاویر از چشمان بیننده، بعد سوم تصویر پدیدار میشود. اما چرا بعد سوم؟
اشیایی که در زندگی با آنها سروکار داریم، اشیایی سهبعدی هستند. در واقع جهان ما، جهانی سه بعدیست که همه اشیای درون آن سه بعد طول، عمق و ارتفاع دارند و حجمی را در فضا اشغال میکنند که توسط این سه بعد پدید میآید. در به تصور کشیدن اشیا چه از طریق عکاسی و چه از طریق نقاشی، همواره بعد سوم اشیا که بعد عمق است از میان میرود و بدین ترتیب ما در یک تصویر نقاشی یا یک عکس با بازنمودی دو بعدی از اشیای سه بعدی روبهرو هستیم. اگرچه در قرن بیستم و شکل گرفتن جنبشهای هنری نقاشی مدرن، همواره تلاش نقاشان مدرن چون پل سزان، از پیشگامان نقاشی مدرن این بود که اهمیت بعد عمق را کمرنگ سازند و به بوم نقاشی که تنها دو بعد را در اختیار نقاش قرار میدهد، وفادار بمانند، اما در عصر کلاسیک، نقاشان درپی یافتن تکنیکهایی برای بازنمود بهتر بعد عمق از طریق ایجاد پرسپکتیو، سایه روشنها و کنتراستهای درون نقاشی بودند. برای مثال در عصر کلاسیک برای نقاشی چهره یک شخص، مدتها وقت صرف میشد که پستی بلندیهای صورت، چین و چروکها، پهنا وعمق بینی و... دقیقا" مطابق با واقعیت به تصویر درآید. به طور خلاصه هدف نقاشان کلاسیک، ایجاد بعدی سوم برای تصاویر دو بعدی نگاشته شده روی بوم نقاشی بود.
در عکاسی هم وضع به همین منوال است از آنجا که فیلم عکاسی یا فایل رایانهای در دوربین دیجیتال تنها دو بعد را در اختیار عکاس قرار میدهد، عکاس تلاش میکند با انتخاب زاویه مناسب، کادر بندی، فوکوس و تنظیم عمق میدان، پرسپکتیو لازم را برای پدیدار ساختن بعد سوم ایجاد کند.
تصاویر هزارساله
اما ظاهر شدن بعد سوم در تصاویر استریو گرام داستان دیگری دارد. شاید بتوان برای تصاویر سه بعدی در نظر گرفت اما تاریخچه پیدایش تصاویر سه بعدی و استریوگرام در اصل به سال 1833 میلادی بازمیگردد؛ جایی که چارلز ویتستون دانشمند انگلیسی توانست به طور اتفاقی به پدیده جالبی پی ببرد. وی در خلال آزمایشات خود به طور اتفاقی دریافت از آنجا که چشمان انسان در فاصله اندکی از هم قرار دارند، شی مشاهده شده توسط هر چشم تا اندازه بسیار کمیبا چشم دیگر فرق میکند که این امر سبب پیدایش خطای دید در عمق میشود. پنج سال بعد و با کشف پدیده استروسکوپی (برجستهبینی)، وی دستگاه استروسکوپ -دستگاهی متشکل از آینهها در زوایای خاص - را اختراع کرد که دو تصویر از یک جسم را به چشم منتقل میکرد و بیننده را قادر میساخت اشیا را بهطور برجسته ببیند. تصاویر استریوگرام، مدیون دو اختراع مهم پیش از خود هستند: نخست اختراع دستگاه استریوسکوپ و دوم دوربینهای عکاسی کوچک. استروسکوپ اختراع شده توسط ویتستون به دلایل اشکالات موجود، به طور کامل در استروسکپی به کار گرفته نشد، اما این عمل در سال 1844 با کشف فیزیکدان اسکاتلندی محقق گشت. این فیزیکدان کشف کرد پدیده سه بعدی در موضوعات تکرار شده با تفاوتهای جزئی قابل مشاهده است. وی این پدیده را برای ساختن یک دوربین استریو به کار برد. این دوربین در واقع از ترکیب یک استروسکوپ انکساری با یک دوربین دوقلو متشکل از دو دوربین مجزا که با فاصله اندکی از هم قرار داشتند، ساخته شده بود.
هنگامیکه ازطریق استروسکوپ به تصویری نگریسته میشد، دوربینهای دوقلو، اثری سه بعدی را در منظر بیننده خلق میکردند. اگرچه این محصول در نمایشگاه بزرگ کریستال پالاس در لندن به سال 1851 عرضه شد و مورد توجه عموم قرار گرفت اما نتوانست وجهه همگانی پیدا کند. در سالهای بعد و با اختراعات متعدد گامهای دیگری در پیشبرد صنعت ساخت دوربینهای سه بعدی برداشته شد تا سرانجام علم هولوگرافی پدید آمد. علم هولوگرافی که در واقع دانش مربوط به ثبت تصاویر در سه بعد هولو گرام است، در1947 به طور تصادفی توسط فیزیکدان مجارستانی کشف شد. وی در حالی که سرگرم مطالعه بهبود میکروسکوپهای الکترونی بود، موفق به تولید و ایجاد تصاویر سه بعدی شد؛ او این تصاویر را هولوگرام نامید که متشکل از دو کلمه یونانی هولو به معنای «تمام و کمال» و گرام به معنای «پیام» است. اما این اختراع هم پایان راه تصاویر سه بعدی نبود. سال 1959، روانشناسی به نام بلا جولز در ضمن مطالعه روی الگوشناسی و ادراک عمق موفق شد تصاویر استریویی را - یعنی تصاویری که از توزیع نقاط همشکل بهطور تصادفی تشکیل شدهاند - ایجاد کند. با تحقیقات این روانشناس مشخص شد تصاویر سه بعدی در مغز تولید میشود نه در شبکیه و به این ترتیب بر باور پیشینیان در محل تشکیل تصاویر سه بعدی خط بطلان کشیده شد. در این بین برخی محققین در فکر ابداع روشی برای دیدن استریوگرام بدون استفاده از ادوات جانبی بودند به طوریکه بیننده با تغییر و حرکت نگاه خود بتواند به تصویر سه بعدی دست یابد.
سالها گذشت تا سرانجام گروهی از دانشمندان توانستند با ادغام دو استریو گرام در یک تصویر، یک اتواستریوگرام پدید آورند که تماشای آن به هیچ وسیلهای نیاز نداشت و بدینسان بود که آنها توانستند برای نخستین بار در طول تاریخ، تصاویر استریوگرامی را که از نقاط تصادفی سیاه و سفید تشکیل شده بود، با به کارگیری کامپیوتر اپل -2 تولید نمایند. در این کامپیوتر به وسیله برنامه نویسی به زبان بیسیک، تصاویری بر اساس نقاط تصادفی و گاها" غیر تصادفی خلق میشد. از این زمان بود که عملا" رایانه و نرمافزارهای رایانهای و برنامه نویسی توانست جایگزین دستگاههای فیزیکی برای ایجاد استریوگرام شود، شاید ورود رایانه به حوزه تصاویر سه بعدی را بتوان نقطه عطفی در تاریخ استریوگرام دانست. با پیشرفت رایانه و تلاشهای متخصصین سرانجام سال 1991 نخستین استریو گرام تمام رنگی با استفاده از نرمافزارهای کامپیوتری مدلسازی سه بعدی و تکنیکهای رایانهای ایجاد شد و از آن به بعد بود که استریوگرام به گونه تجاری و در قالب کتب و مجلات مختلف به بازار عرضه شد، ورود تصاویر استریوگرام در سالهای نخست دهه 70 شمسی به کشورمان هم با استقبال نسبتا" خوبی مواجه شد و مجلات و کتب متعددی که در این زمینه و حاوی تصاویر استریوگرام مختلف به بازار آمد.
از ابتدا تا...
در زیر به طور مختصر به انواع روش تولید استریو گرام از سطح ابتدایی تا پیشرفته اشاره میشود:
1- از طریق جفت-استریو: این استریو گرام از دو تصویر تشکیل یافته و هنگامیکه از طریق استروسکوپ مشاهده شود، تصاویر سه بعدی خلق میکند. این استریو گرام پایه و اساس همه استریو گرامها است.
2- از طریق تصاویر استریو: دو تصویر که از دو زاویه متفاوت از شیی گرفته شود هم میتوانند یک استریو گرام پدید آورند. این شیوه با ابداع دوربینهای عکاسی کوچک به وجود آمد.
3- استریو گرام از طریق نقاط تصادفی: این استریو گرام از طریق توزیع تصادفی نقاط در یک صفحه ایجاد میشود. این استریو گرام توسط دکتر بلا جولز که پیش از این درباره وی صحبت شد پدید آمد، او نخست مستطیلی متشکل از نقاط تصادفی ایجاد کرد به نحوی که گروهی از نقاط درون این مستطیل شکل ساده ای را پدید میآوردند. سپس او مستطیل دوم را ایجاد کرد، مستطیل دوم همانند مستطیل نخست بود با این تفاوت که شکل درون آن به مقدار کمیبه یک سو، شیفت (حرکت) داده شده بود. بدین ترتیب هنگامی که شخصی به این تصاویر به عنوان یک جفت مینگریست، شکل درون مستطیل بالاتر و برجسته تر از نقاط تصادفی پیش زمینه دیده میشد و این سرآغاز پدیدآمدن استریو گرامهای امروزی بود.
4- استریو گرام از طریق شاتر: در این روش از دستگاهی استفاده میشود که قادر است تصاویری را برای دو چشم راست و چپ به طور مجزا ایجاد نماید و دو چشم را به وسیله چشمیهای عینک از هم جدا سازد. در این روش هنگامیکه شاتر عینک جلوی دید یک چشم را میگیرد، چشم دیگر تصویر فرستاده شده از دستگاه را دریافت میکند، اما از آنجا که دوره زمانی تغییر تصاویر و بسته شدن شاتر سریع است، بیننده متوجه این تغییر نمیشود، بدین ترتیب با تغییر تصویر در دو چشم تصاویر سه بعدی پدید میآید.
5 - استریو گرام از طریق روش آناگلیف: در این روش دو تصویر یکسان در دو رنگ متفاوت- به طور نمونه سبز و قرمز- به کار گرفته میشود. سپس بیننده به این عکس از طریق عینکی با دو فیلتر سبز و قرمز نگاه میکند و مسلما" فیلتر قرمز رنگ عینک تنها تصویر سبز و فیلتر سبز تنها تصویر قرمز را از خود عبور میدهد. سپس مغز با ترکیب این دو تصویر رنگی، تصویری سه بعدی را در ذهن ایجاد میکند.
6- استریو گرام از طریق تصویر تک: این روش که اصلاح شده روش دکتر بلا جولز است، دو تصویر را در هم ادغام کرده و تنها از یک تصویر برای ایجاد استریو گرام بهره میبرد. این روش اکنون متداول ترین روش برای ایجاد استریو گرام است.
7- استریو گرام از طریق نقاشی: سالوادور دالی نقاش سوررئالیست اسپانیایی سالها پیش توانسته بود از طریق نقاشی و بهره گیری از خطای دید، تعدادی تصویر استریوگرام خلق کند، و اینگونه نقاشی هم به دنیای استریوگرام وارد شد. اگرچه روشهای دیگری برای ایجاد استریوگرام وجود دارد اما اصلی ترین و ساده ترین روش ممکن برای ایجاد یک استریوگرام، به کار بردن نرمافزارهای رایانه ای است. امروزه نرمافزارهای متعددی برای ایجاد استریوگرام وجود دارد؛ یکی از آنها، نرمافزار 3DMiracle است که نه تنها برای افراد حرفه ای کاربرد دارد، بلکه میتواند مبتدیان را هم در ایجاد و خلق یک استریوگرام یاری نماید.
از مشخصههای نرمافزار 3DMiracle میتوان به مواردی چون: تصاویر خروجی با 8 color bit rate و 24، کیفیت و رزولوشن مناسب، حذف اعوجاج هندسی، تنظیم خودکار عمق برای متناسب کردن استریو گرام با اندازه دلخواه، ایجاد استریوگرام به شکل پویانمایی در قالب AVI ، پشتیبانی از دو نوع استریو گرام: واگرا و همگرا، امکان ارسال مستقیم استریو گرام به چاپگر و.... اشاره کرد.
برای ایجاد یک استریو گرام از طریق نرمافزار فوق باید نخست « »Depth mask مناسب را انتخاب کرد «. »Depth mask در واقع همان اشیا سه بعدی تصویر است. این « Depth mask »ها میتوانند از طریق نرمافزار دیگری بهنام3DMonster ایجاد شوند. همچنین برای ایجاد استریوگرام به « »texture نیاز است که همان زمینه تصویرهای سه بعدی را تشکیل میدهد، این «texture »ها را میتوان به وسیله نرم افزار گرافیکی چون فتوشاپ به وجود آورد. «»Depth maskها معمولا" در قالب فایلهای Bitmaps یا Jpg و «texture»ها در قالب فایلهای BMP, JPG وGIF هستند. همچنین استریوگرام تولید شده معمولا در قالب فایلbitmap or jpg ذخیره میگردد. نرمافزار 3DMiracle شیء سه بعدی ایجاد شده توسط نرمافزار 3 DMonster را بر روی « texture »دلخواه کاربر سوار میکند و تصویری استریو گرام را به عنوان خروجی در اختیار کاربر قرار میدهد. تصویر استریو گرام ایجاد شده را میتوان در قالب همان فایلهای رایانه ای یا با چاپ روی کاغذ از طریق چاپگر مشاهده کرد. شایان ذکر است نرمافزار فوق آنچنان گران قیمت نبوده و حتی نسخه آزمایشی آن از طریق اینترنت برای کاربران قابل دسترسی است، به علاوه میتوان این نرمافزار را حتی روی یک رایانه شخصی با حداقل مشخصات یعنی Pentium661 MMX ، فضای خالی HDD حداقل 3MB ، کارتگرافیکی حداقل 2 MB با سیستمعامل /2000 Windows59/89/NT/Win نصب کرد.
مطالب فوق نشان میدهد که نرمافزارهای رایانه ای توانسته همه ادوات فیزیکی پیشین تولید استریو گرام را حذف کند و خلق استریو گرام را در کمتر از چند دقیقه ممکن سازد. شاید در آینده و با پیشرفت تراشهها و نرمافزارهای رایانهای، ایجاد استریو گرام با کیفیت بالاتر و همچنین گونههای مهیج و واقعی تر امکانپذیر باشد. اما از مطالب فوق که بگذریم، به این سوال میرسیم که چرا انسان در پی ایجاد تصاویر استریو گرام بوده و هست؟
شاید نتوان به طور قاطع به این پرسش پاسخ داد. اما بشر همواره در پی افزودن بعد سوم به تصاویر برای زنده ساختن و همسان سازی آنها با طبیعت بوده است. در نقاشی کلاسیک و عکاسی این بعد سوم از طریق پرسپکتیو کنتراست و تکنیکهای هنری ایجاد میشود و در نقاشی مدرن این عنصر انتزاع و ذهن است که به عنوان بعد سوم با طول و ارتفاع تصویر در هم میآمیزد و تصویر سه بعدی پدید میآورد. در استریو گرام هم عنصری به نام خطای ذهنی است که به همراه طول و ارتفاع، تصاویر سه بعدی ایجاد میکند. اما آیا تصاویر استریو گرام تنها برای تفریح و سرگرمیبه کار میرود؟
پاسخ منفی است زیرا استریو گرام در زمینههای مختلفی کاربرد دارد که میتوان به مواردی چون عکسبرداری سه بعدی از سیاره مریخ در سال 2004، درمان بیماریها و مشکلات چشمی در کلینیکهای چشم، ترسیم نمودارهای هندسی در علوم ریاضی و مهندسی و غیره اشاره کرد.
اگر تاکنون با تصاویر استریوگرام برخورد نداشتهاید، مشاهده آن برای یک بار هم که شده به شما توصیه میشود؛ پیدا کردن تصاویر استریو گرام کار سختی نیست، تنهاکافی است واژگانی کلیدی 3D Image یاStereogram را در اینترنت جستجو کنید تا فضای مجازی دهکده کوچک جهانی، صدها نمونه از این تصاویر را در اختیار شما قرار دهد.
رضا صادقی
