3-D ANAGLYFIKUVIEN TUOTTAMINEN Fotogrammetrian ja kaukokartoituksen laboratorio Teknillinen korkeakoulu Petri Rönnholm Perustyövaiheet: A. Ota stereokuvapari B. Poista vasemmasta kuvasta vihreä ja sininen värikanava C. Poista oikeasta kuvasta punainen värikanava D. Yhdistä kuvat yhdeksi kuvaksi E. Kuva on valmis ja sitä voi katsella värilaseilla 1. STEREOKUVAPARIN OTTAMINEN ANAGLYFIKUVIA VARTEN Stereokuvapari tarkoittaa kahta kuvaa, joista toinen on tarkoitettu tarkasteltavaksi vain vasemmalla silmällä ja toinen oikealla. Näin voidaan simuloida ihmisen luonnollista näkötapahtumaa, jolloin näemme kuvan kolmiulotteisena. Hyvien stereokuvien ottaminen edellyttää kahden perusasian ymmärtämistä. 1. Kuvat on otettava eri paikoista ja sopivalta etäisyydeltä toisistaan Jos kuvat otetaan täsmälleen silmävälin etäisyydeltä toisistaan (ja kuva tulostetaan 1:1), näemme syvyysvaikutelman luonnollisena. Kuvanottoväliä muuttamalla voidaan joko korostaa tai vaimentaa kuvan syvyysvaikutelmaa. Sama ilmiö saadaan aikaan myös muuttamalla kuvien tulostuskokoa. 2. Kuvatasojen tulisi olla mahdollisimman tarkasti samansuuntaisia Vasemman silmän tarvitsema kuva Oikean silmän tarvitsema kuva Kuva 1. Stereonäkymään tarvittavat kuvat saadaan parhaiten, kun kameroiden kuvaussuunnat ovat yhdensuuntaiset.
Ihmisen silmät ja aivot ovat tottuneet siihen, että kaikki kohteet näkyvät verkkokalvolla samalla korkeustasolla (kuva 2). Kuva 2. Jos stereokuvapari on otettu oikein, kohteet ovat pystysuunnassa samalla tasolla sekä vasemmalla että oikealla kuvalla. Jos kuvaussuunnat eivät ole pysyneet yhdensuuntaisina, kohteet eivät välttämättä enää ole samalla korkeustasolla kuvan kaikissa osissa. Kuvan keskellä vaikutus ei ole suuri, mutta reunoilla kohteet joko suurenevat tai pienenevät. Aivot kykenevät korjaamaan virhettä jonkin verran, mutta suuremmat poikkeamat pystysuunnassa aiheuttavat stereonäkymän katoamisen. Kuva 3. Jos kameralla tähdätään samaan kohteeseen, kohteiden keskinäiset mittasuhteet kuvilla muuttuvat. Muutokset voivat estää stereokuvan näkemisen. Älä siis tähtää samaan kohteeseen, vaan pidä kuvaussuunnat yhdensuuntaisina! Jos otat kuvan käsivaralta, saat sopivan etäisyyden kuville vaihtamalla painoa jalalta toiselle kuvanottojen välissä. Jalustaa käyttämällä voidaan kuitenkin paremmin ehkäistä kiertojen syntymistä kuvien välille.
2. STEREOKUVIEN MUUTTAMINEN ANAGLYFIKUVIKSI Kuva 4. Anaglyfilasit (punainen syaani). Punainen linssi on tarkoitettu vasemmalle silmälle ja syaani oikealle silmälle. Anaglyfikuvassa vasen ja oikea stereokuva yhdistetään yhdeksi kuvaksi. Anaglyfikuvaa katsellaan värilasien läpi, jotka suodattavat yhdistetystä kuvasta alkuperäiset kuvat toisistaan erilleen. Yleisesti käytetään linssiyhdistelmää punainen syaani (syaani = vihreä + sininen) (kuva 4). Väriyhdistelmiä on muitakin, mutta värikuvien katselemiseen punainen syaani on sopiva. Suodatus tapahtuu siten, että punainen värilasi näkee kaiken punaisen, mutta ei näe sinistä tai vihreää. Syaani lasi näkee vain vihreää ja sinistä, mutta ei punaista. Jos alkuperäisistä kuvista käytetään vain vastaavat värikanavat, vasen silmä näkee vain vasemmalle silmälle tarkoitetun kuvan ja oikea silmä vain oikealle silmälle tarkoitetun kuvan. Vaikka vasen silmä näkeekin vain punaista ja oikea silmä vihreän ja sinisen sekoitusta, hahmotamme kokonaisuuden normaalivärisenä. Lopputuloksena saadaan kolmiulotteinen värikuva. Värikanavien valinta on esitetty kuvassa 5. Vasen stereokuva Punainen värikanava (R) Vihreä värikanava (G) Sininen värikanava (B) Punainen värikanava (R) Vihreä värikanava (G) Sininen värikanava (B) Oikea stereokuva Anaglyyfistereokuva Kuva 5. Anaglyfikuvan muodostamisen periaate.
Vastaavasti luonnollisella valokuvilla tilanne näyttää seuraavalta: Vasen kuva Oikea kuva Punainen värikanava vihreä ja sininen värikanava Anaglyfikuva Kuva 6. Esimerkki anaglyfikuvien muodostamisesta. Kokeile värilaseja kuviin. Jos suljet oikean silmän, pitäisi syaanin kuvan muuttua mustaksi. Koska et voi nähdä kuin punaista punaisen lasin läpi ja kuvasta on poistettu punainen värikanava, lopputulokseksi saadaan musta kuva. Vastaavasti punainen kuva muuttuu mustaksi, kun vasen silmä suljetaan. Lopullista anaglyfikuvaa katsomalla voi nähdä näkymän värillisenä ja kolmiulotteisena.
3. ANAGLYFIKUVAN MUODOSTAMINEN KUVANKÄSITTELYOHJELMALLA (PHOTOSHOP) Tarvitset kuvankäsittelyohjelman, jolla voi muokata useita kuvatasoja. Sopivia ohjelmia ovat esimerkiksi PhotoShop, Gimp ym. Vasemmasta kuvasta poistetaan vihreän ja sinisen värikanavat (esim. PhotoShop: Image->Adjust->Levels) (kuva 7). Oikeasta kuvasta poistetaan vastaavasti punainen värikanava. Kuva 7. Kuvan värikanavien poisto: valitse haluamasi värikanava ja aseta Output Levels nollaksi. Vasemmasta kuvasta poistetaan sekä vihreä että sininen värikanava. Kopioidaan esim. oikea kuva (Select->All; Edit->Copy) ja liitetään se vasemman kuvan päälle (Edit->Paste). Liitetyn kuvan tulee olla omana tasonaan (PhotoShop tekee automaattisesti). Päälimmäinen kuva peittää alemman kuvan täysin. Jotta saataisiin molemmat kuvat näkyviin, voidaan käyttää uudemmissa Photoshopin versoissa screen operaatiota (kuva 8a). Anaglyfikuva on periaatteessa nyt valmis, mutta sitä kannattaa vielä hienosäätää seuraavan luvun ohjeiden mukaan. A) B) Kuva 8. A) Uudemmissa PhotoShopin versoissa voi saada kuvatasot näkymään yhtä aikaa Screen toiminnolla. B) Jos toiminto ei ole käytettävissä muutetaan päälimmäinen kuvataso läpinäkyväksi (Opacity 50 %). Operaatio aiheuttaa kuvan tummumisen, mikä voidaan korjata lisäämällä kirkkautta ja kontrastia kuvatasoille. Vanhemmissa versioissa ja muissa ohjelmissa ei välttämättä ole mahdollisuutta screen toimintoon. Anaglyfikuva voidaan kuitenkin tehdä asettamalla päälimmäinen taso 50%
läpinäkyväksi (Opacity: 50%) (kuva 8b), jolloin nähdään yhtä aikaa alemmalla ja ylemmällä tasolla olevat kuvat. Päälimmäisen kuvatason asettaminen läpinäkyväksi aiheuttaa sen, että anaglyfikuvan sävyt ovat haalistuneet ja tummentuneet. Värit saadaan normaaleiksi säätämällä kuvan kirkkaus ja kontrasti sopivaksi (Image->Adjust-> Brightness/Contrast). Säätö tulee tehdä erikseen molemmille kuvatasoille ellei kuvatasoja ole yhdistetty (Layer->Flatten Image). HUOMAA: ennenkuin yhdistät tasot, hienosäädä anaglyfikuva seuraavan luvun mukaisesti! 4. ANAGLYFIKUVAN HIENOSÄÄTÄMINEN Ensimmäiseksi tulee varmistaa, ettei kuvilla ole pystysiirtymää. Havaittu siirtymä on poistettava (kuva 9). Kuva 9. Päälimmäistä tasoa voi siirtää nuolinäppäimillä tai hiirellä, kun siirtotyökalu (Move Tool) on valittuna. Mahdollinen pystysiirtymä poistetaan kuvilta. Jos stereokuvaus on onnistunut, pystysiirtymän poisto yhdestä paikasta poistaa sen kaikkialta. Lopuksi säädetään kohteiden etäisyys katsojasta. Säätö tapahtuu siirtämällä kuvia vaakasuunnassa, jolloin katsojasta näkymän kohteet näyttävät tulevan lähemmäksi tai kauemmaksi. Siirto on yksinkertaisinta tehdä nuolinäppäimillä siirtotyökalu toiminnon ollessa päällä. Hiirtä voi myös käyttää, mutta silloin syntyy helposti vahingossa myös pystysiirtymää. Etäisyyssäädön voi tehdä myös ilman stereolaseja. Kun kohde vasemmalla ja oikealla kuvalla ovat täsmälleen päällekkäin (kuva 10), nähdään kohde paperin tai muun tarkastelutason pinnassa. Jos on nähtävissä sivuttaissiirtymää, kohde on joko pinnan alla tai päällä. Yleensä kannattaa kuvat säätää siten, että kovin suuria sivuttaissiirtymiä ei esiinny, koska katsojalle voi muuten tulla vaikeuksia sopeuttaa silmiään ja aivojaan stereonäkymään.
Vasen kuva Oikea kuva Paperin alapuolella Paperin pinnassa Paperin yläpuolella Kuva 10. Siirtämällä kuvatasoja toistensa suhteen voidaan vaikuttaa kohteiden etäisyyteen kuvatasosta. Kohteiden keskinäiseen syvyysvaikutelmaan muutos ei vaikuta. 5. TUNNETTUJA ONGELMIA ANAGLYFIKUVISSA Punaiset kohteet mustalla tai tummalla pohjalla saattavat muodostua ongelmallisiksi. Oikeanpuoleisesta stereokuvasta punaisen värikanavan poistaminen voi kadottaa alueen tekstuurin. Jos silmät eivät löydä vastinpiirteitä molemmilta kuvilta, stereonäkymää ei synny. Joskus punainen saattaa tulla katsojan silmissä vallitsevaksi värisävyksi. Jotkut voivat jopa kokea, että punainen ja normaalit värisävyt vilkkuvat vuoron perään. Erityisesti näin voi käydä, jos kuvakanta on ollut liian suuri anaglyfikuvan esityskokoon nähden ja aivoilla on vaikeuksia yhdistää näkymiä kolmiulotteiseksi kuvaksi (liian suuret vaakasiirtymät) tai jos stereokuvissa on jotain vikaa (pystysiirtymää). Punaiseen väriin liittyviä ongelmia voidaan jonkin verran vähentää muuttamalla kuvan värikylläisyyttä (Image->Adjust->Saturation).