Человеческое зрение бинокулярно, оно приспособлено к оценке расстояния до предмета и его формы по небольшим отличиям в изображениях, которые получают правый и левый глаз. Естественно, именно такое стереоскопическое зрение для человека наиболее привычно и удобно. Однако к астрономии это имеет весьма отдаленное отношение - любые небесные объекты удалены настолько, что ни о каком стереовосприятии не может быть и речи, даже большие бинокулярные телескопы позволяют комфортнее наблюдать и повысить чувствительность и разрешающую способность глаза, но не дают стереоэффекта.
И все же стереоизображения астрономических объектов получить возможно!
Рассмотрим различные способы просмотра стереоизображений. Их достаточно много и большинство из них применимы в домашнем использовании.
Наверное, многие помнят детские стереоскопы - сдвоенные слайдоскопы, в них каждый глаз видит изображение своего слайда через небольшую положительную линзу. Такой способ наиболее удобен и прост, только придется изготавливать пары слайдов и специальные рамочки для них. Да и стереоскопы для слайдов давно уже не встречаются в продаже - их тоже придется делать самому. В стереоскоп можно рассматривать и напечатанные на бумаге стереопары, только необходимо обеспечить их нормальную освещенность. Такой стереоскоп можно изготовить самостоятельно из картона и пары линз с фокусным расстоянием около 15..20 см. Вместо стереоскопов можно использовать и зеркальные системы типа перископов или призмы - они позволяют обходиться без линз и достаточно удобно рассматривать крупные изображения, напечатанные на бумаге.
Второй вариант - использование проекторов и поляризационных очков. Такой способ применяется в кинотеатрах. При этом на экран проецируется два изображения отдельными проекторами, на каждом из которых установлен поляризационный фильтр, оси поляризации которых перпендикулярны. Изображение рассматривается тоже через поляризационные очки, оси поляризации очков также взаимно перпендикулярны и параллельны осям фильтров проектора - тогда каждый глаз увидит только "свое" изображение, другое же будет практически полностью погашено фильтром. Этот способ обеспечивает, пожалуй, наилучшее качество, однако в домашних условиях воспроизвести эту схему достаточно сложно.
Третий вариант - использование цветных очков и тонированных изображений - анаглифов, именно по такому принципу устроены детские стереокниги. Очки (обычно красно-зеленые) тоже нужны, однако изображение единое и его можно напечатать на бумаге или рассматривать на экране монитора. К сожалению, при этом способе не удается полностью подавить второе изображение для каждого глаза и картинка слегка двоится. Да и цветопередача сильно страдает. Поэтому такой способ не рекомендуется для изображений, содержащих очень контрастные или ярко окрашенные детали.
На экране монитора стереоизображение может быть сформировано и чередованием кадров. В этом случае также требуются специальные очки-затворы, синхронизированные с монитором и попеременно показывающие изображение для левого и правого глаза. Некоторые видеокарты комплектовались такими очками, но широкого распространения эта технология не получила.
И, наконец, последний вариант, не требующий никакого оборудования и позволяющий рассматривать изображения как на экране, так и на бумаге. Он заключается в перекрестном рассматривании картинок стереопары. В подготовленной стереопаре картинка, предназначенная для левого глаза, располагается правее, для правого, соответственно, левее. Для рассматривания такой пары нужно свести глаза так, как будто рассматривается очень близкий предмет, для облегчения можно и на самом деле смотреть на палец, расположенный примерно посередине между глазами и стереопарой. После того, как изображения стереопары раздвоятся, нужно добиться сведения средних изображений и сфокусироваться на них. Еще удобнее рассматривать такие стереопары через небольшую прямоугольную маску, вырезанную в темной бумаге, размер отверстия должен быть немного меньше размера каждой картинки в стереопаре. Этот способ требует некоторой тренировки и вызывает усталость глаз, впрочем, не слишком сильную и не вредную при умеренном времени работы. Кроме того, ограничивается разрешение снимков, так как слишком большой угловой размер фотографий приводит к слишком сильному напряжению глаз при совмещении изображения. Большинство снимков, приведенных в этой статье, рассчитаны именно для такого способа просмотра.
Обычно стереоснимок делают, снимая объект одновременно с двух точек, разнесенных на некоторое расстояние, называемое базисом. Он определяется расстоянием до объекта съемки и выбирается обычно такой, чтобы угол схождения оптических осей (угловой стереобазис) составлял около 5 градусов - при этом восприятие стереокартинки наиболее комфортно. Получить таким способом стереоснимки можно только снимая наиболее близкие к нам объекты - серебристые облака, метеоры и их следы, но и для этих объектов понадобится базис порядка нескольких километров. Но уже для стереосъемки Луны расстояние между наблюдателями должно быть сравнимо с диаметром Земли, и даже в этом случае угловой стереобазис (суточная либрация) составит в лучшем случае чуть более 1 градуса. К тому же одновременная съемка с большим базисом связана с серьезными организационными и техническими трудностями, поэтому я остановлюсь на более простом способе.
Для получения астрономических стереоснимков можно воспользоваться тем, что большинство планет вращаются, а Луна слегка поворачивается благодаря либрациям (до 7,5 градусов по долготе в каждую сторону) - этого вполне достаточно для получения стереопар.
Наиболее просто получить стереоизображения вращающихся планет, имеющих какие-то характерные детали на диске (если, конечно, ваше оборудование позволяет получать достаточно качественные снимки планет) - реально этим условиям удовлетворяют Марс и Юпитер. Для получения стереопары достаточно, чтобы планета между моментами съемок повернулась на угол около 5-10 градусов. Зная период вращения планеты, легко вычислить временной интервал между снимками - для Марса он составит около 20-40, а для Юпитера - около 10-20 минут. Впрочем, детали на Марсе часто практически не меняются день ото дня и можно использовать пары снимков, полученные в разные дни. Для Юпитера это невозможно, так как его облачный покров очень изменчив.
Для Луны картина намного сложнее - одновременно меняется не только освещенность деталей поверхности, но и углы либрации по обеим осям а также угловой размер диска.
Труднее всего подобрать освещенность Луны - терминатор должен проходить строго по одним и тем же объектам на поверхности Луны - фаза при этом будет отличаться за счет либрации, поэтому лучше планировать наблюдения с помощью электронных атласов Луны, например Virtual Moon Atlas. Подобрать такие моменты, да еще при подходящих значениях либрации довольно сложно.
Еще одно важное условие получения качественной стереопары Луны (да и планет) - необходимо, чтобы наблюдатель находился в плоскости видимого поворота снимаемого небесного тела. Это значит, что для планет наиболее качественная стереосъемка возможна, когда Земля находится в плоскости экватора планеты. Для Луны ситуация снова несколько сложнее - кроме случая съемки обоих кадров при нулевой либрации по широте (т.е. в этом случае, как и для планет, видимый поворот Луны происходит вдоль экватора) возможен вариант съемки в моменты, когда либрации по широте противоположны по направлению. В этом случае на стереопаре изображение Луны может быть сильно повернуто - вплоть до 90 градусов.
Несколько упростить задачу можно, снимая вблизи моментов полнолуний - в этом случае небольшие несоответствия в освещенности объектов становятся незаметны и нужно подобрать только либрацию.
И еще один вариант представления последней пары снимков - в виде анимированного gif-файла. Такую работу можно сделать, например, в программе Adobe ImageReady. В данном случае два снимка были выровнены в отдельных слоях, подогнаны по уровням и был добавлен один промежуточный слой-кадр, на котором для более плавного перехода между кадрами были совмещены оба изображения с 50% прозрачностью верхнего слоя.
Но нужно учесть, что при изменении направления освещения вид Луны изменяется довольно сильно, поэтому нежелательно в стереопаре использовать снимки, один из которых сделан до полнолуния, а другой - после. Зато вполне допустимо, если только на одном из снимков заметен терминатор - на более повернутом к нам краю диска. Полнолуние предоставляет еще одну возможность для получения стереоснимков - зимой, когда Луна находится высоко над горизонтом, можно сделать два снимка за ночь - вечером и утром, с интервалом около 12 часов. Правда, угловая величина стереобазиса в этом случае обычно не превышает 1 градуса и стереоэффект оказывается слабо выраженным.
Для получения стереоизображений можно использовать и собственные движения объектов на фоне звездного неба (астероиды, кометы) или вращение неба относительно земных предметов - при этом, правда, не удастся получить эффект объемности объекта - будет заметно только его более близкое положение на фоне звезд или, напротив, удаление относительно земных предметов. Именно так был получен снимок прохождения Венеры по диску Солнца - увы, Солнце выглядит совершенно плоским...
Интересный объемный эффект можно получить, снимая спутники Юпитера, но будет довольно трудно обеспечить достоверность таких снимков - ведь быстрее всего, как правило, сдвигаться будут спутники, ближайшие к планете, а не к нам, как хотелось бы. Придется подбирать моменты, когда более удаленные спутники движутся под небольшим углом вдоль луча зрения, или просто не включать в кадр "неподходящие" спутники.
Если подходящая пара снимков сделана (или подобрана в вашем фотоархиве), можно приступать к сборке стереопары. Для этого можно воспользоваться бесплатной программой Stereo Photo Maker, которая позволяет скорректировать и выровнять снимки и подготовить их для любого варианта просмотра. Программа довольно легка в освоении, но для понимания сути операций проделаем работу в обычном графическом редакторе, например, в Adobe Photoshop. К тому же, если снимки получены в разных условиях, предварительную подгонку изображений в графическом редакторе делать удобнее.
Наиболее сложна обработка снимков Луны, так как они делаются с большим интервалом, часто полгода или больше, в разных условиях, а иногда и на разных инструментах, кроме того, изображения Луны наверняка будут иметь разный размер и ориентацию. Рассмотрим именно такой случай.
Сначала оба снимка необходимо привести к одному размеру. Для этого легче всего измерить инструментом "линейка" диаметры дисков и найти их отношение, затем уменьшить большее изображение в соответствии с найденным коэффициентом. Эту операцию в любом случае лучше сделать не "на глазок", а ориентируясь на результаты измерений, так как даже небольшая ошибка в масштабе будет сильно мешать восприятию стереоизображения. Далее изображения нужно разместить на отдельных слоях и совместить изображения дисков, наклоняя один относительно другого. Легче всего это сделать, установив прозрачность верхнего слоя в 50%. При этом будет заметно, что детали на поверхности не совпадают, они сдвинуты (что и дает стереоэффект) но сдвиг этот должен быть горизонтальным, поэтому необходимо повернуть холст - инструментом "линейка" проводим линию, соединяющую какую-то характерные детали обоих изображений, после этого в меню "изображение - повернуть холст - произвольно" будет сразу подставлено нужное значение угла поворота. Теперь возвращаем непрозрачность верхнего слоя на 100% - осталось подкоррекрировать яркость, контраст и цвет снимков; сравнивать их удобнее всего включая/выключая видимость верхнего слоя.
Оба изображения можно сохранить в разные файлы и окончательную сборку пары продолжить в программе Stereo Photo Maker - она позволит очень легко и быстро подготовить стереопару любого типа.
Для получения стереопары, предназначенной для "перекрестного" просмотра в графическом редакторе слои сдвигаются горизонтально, так, чтобы слева было изображение для правого глаза, лишние части слоев обрезаются, чтобы оба изображения были нормально видны, выполняется окончательная коррекция четкости, контраста и цветовой насыщенности... В результате получится стереопара, подобная показанным на рисунках.
Подготовка стереоизображения, предназначенного для рассматривания через красно-зеленые очки, несколько сложнее. Выравнивание снимков выполняется так же, как описано выше, снимки сохраняются в отдельных файлах. Теперь необходимо отредактировать каждое изображение так, чтобы его было видно только через соответствующий светофильтр. Для этого в изображении, предназначенном для просмотра через сине-зеленый светофильтр (обычно для правого глаза) нужно удалить всю информацию красного канала (переходим в режим поканального просмотра - окно "Каналы", выделяем для редактирования красный канал и заливаем его полностью черным), во втором изображении, напротив, оставляем только красный канал, зачерняя зеленый и синий. В результате должны получиться изображения, по тону примерно соответствующие цвету светофильтров очков. Затем изображения совмещаются в отдельном файле и для верхнего слоя устанавливается прозрачность 50%. Обычно приходится уже на готовом стереоизображении повысить контрастность и скорректировать уровни зеленого и красного, установив (инструмент "Уровни") метки максимумов на срезы гистограмм в соответствующих каналах. Ниже показано изображение, полученное таким способом.
Такие снимки могут стать интересным и необычным пособием по астрономии, прекрасной и очень наглядной иллюстрацией подвижного мира небесных тел.
- обновлено
