ระบบภาพสามมิติ

ระบบภาพสามมิติ หรือ สเตอริโอสโคปี หรือ สเตอริโอสโคปิก หรือ ระบบภาพทรีดี หรือ ระบบภาพสามดี (Stereoscopy หรือ stereoscopic imaging หรือ 3-D imaging) เป็นเทคนิคในการสร้างภาวะลวงตา (จากภาพถ่าย หรือ ภาพยนตร์ ที่อยู่บนระนาบสองมิติ แบนๆ ) ให้ดูมีมิติความตื้นลึก (illusion of depth)

หลักการเบื้องต้นคือ ส่งภาพสองมิติ 2 ภาพสำหรับตาแต่ละข้างโดยมีมุมมองต่างกันเล็กน้อย เสมือนกับที่สองตาของคนเห็นภาพตามธรรมชาติ

การถ่ายภาพ 3 มิติถูกนำมาใช้ในการทำแผนที่ภาพถ่ายทางอากาศ (photogrammetry) และเพื่อความบันเทิง โดยทำเป็นภาพสามมิติ (ภาพสเตอริโอแกรมส์, stereograms) ซึ่งดูด้วยกล้องดูภาพสามมิติ (สเตอริโอสโคป, stereoscope)

การถ่ายภาพสามมิติมีประโยชน์ในการดูภาพเห็นมิติตื้นลึก ภาพถ่ายสามมิติในการอุตสาหกรรมสมัยใหม่อาจใช้เครื่องสแกนภาพ 3 มิติ (3D scanners) สำหรับสแกนและบันทึกข้อมูล 3 มิติ ข้อมูลความลึกสร้างจากภาพ 2 ภาพโดยใช้คอมพิวเตอร์ช่วย ด้วยการใส่จุดภาพสมนัยลงบนภาพซ้ายและภาพขวา

ที่มา

การแสดงผลเป็นภาพ 3 มิติ ส่วนมากใช้เทคนิคภาพคู่ หรือ ภาพสเตอริโอสโคปิก (StereoScopic) ถูกประดิษฐ์ขึ้นครั้งแรกโดย เซอร์ ชาร์ล วีตสโตน (Sir Charles Wheatstone) เมื่อ พ.ศ. 2381 ต่อมาถูกปรับปรุงพัฒนาโดย เซอร์ เดวิด บริวสเตอร์ (Sir David Brewster) และเป็นคนแรกที่สร้างอุปกรณ์ดูภาพสามมิติ แบบพกพา (portable 3D viewing device)

สามมิติแบบสองภาพเคียงกัน (Side-by-Side)

 

แผ่นภาพคู่ หรือ สเตอริโอการ์ด สำหรับดูด้วยกล้องดูภาพสามมิติ หรือ สเตอริโอสโคป (stereoscope)

ระบบภาพสามมิติแบบเบื้องต้นที่สุด คือใช้ภาพ 2 มิติ สองภาพ โดยถ่ายวัตถุสิ่งของสถานที่เดียวกัน แต่เยื้องกล้องขณะถ่ายห่างออกไปเล็กน้อย (ประมาณ 3 นิ้ว) นำสองภาพที่ได้มาวางเคียงกัน แล้วใช้ตาแต่ละข้างมองสองภาพที่ต่างกัน ปรับระยะห่างให้เหมาะสมกับขนาดของภาพ สมองของเราจะนำสองภาพมารวมกัน แล้วแปรผลออกมาเป็นภาพเดียวที่มีมิติตื้นลึก เสมือนกับการที่สองตาของเรามองเห็นวัตถุจริงตามธรรมชาติ

ข้อดีของการใช้สองภาพเคียงกันแบบนี้ คือสะดวกในการผลิต แค่ใช้ภาพสองภาพวางเคียงกัน ก็สามารถดูได้โดยไม่ต้องใช้อุปกรณ์ช่วย (Free Viewing) เพียงแค่ปรับลักษณะการดูของดวงตาสองข้าง และวางระยะห่างของภาพให้เหมาะสม, สามารถใช้ภาพถ่ายแบบสีสันสมจริงได้

ส่วนข้อเสียคือ ภาพที่นำมาใช้ดู จะมีขนาดเล็ก ต้องปรับระยะการวางภาพห่างจากดวงตาให้เหมาะสม ไม่สามารถใช้ภาพวิวทิวทัศน์ขนาดใหญ่ๆ หรือมีรายละเอียดเยอะๆ ได้

ดูโดยไม่ใช้อุปกรณ์ช่วย (Free Viewing)

คือการดูภาพสามมิติ จากภาพสองมิติ 2 ภาพ โดยไม่ต้องใช้เครื่องมือใดใด แล้วสมองจะรวมเป็นภาพเดียวกันแบบมีมิติตื้นลึก วิธีการดูโดยทั่วไปมีสองแบบ คือ ดูแบบตาขนาน (The parallel viewing) ภาพ 2 ภาพวางขนานตรงกับตาแต่ละข้าง หรือ ดูแบบไขว้ตา (The cross-eyed viewing) คือภาพซ้ายให้ดูด้วยตาขวา และภาพขวาให้ดูด้วยตาซ้าย

ภาพออโต้สเตอริโอแกรม (AutoStereogram)

 

ภาพสเตอริโอแกรม ชนิดใช้จุดมั่ว ดูได้โดยไม่ต้องใช้อุปกรณ์อื่นใด แต่ต้องฝึกปรับดวงตาให้แยกการมองฝั่งซ้าย และฝั่งขวา และวางภาพห่างจากสายตาในระยะที่เหมาะสม ในภาพนี้คือ ปลาฉลาม (คลิกที่รูปเพื่อดูภาพใหญ่)

• ดูเพิ่มเติม ออโตสเตอริโอแกรม

คือภาพสเตอริโอแกรมรวมเป็นภาพเดียว (single-image stereogram (SIS)) หรือภาพสามมิติในตัว มีลักษณะเป็นภาพสองมิติภาพเดียวที่เมื่อดูแบบปกติ จะเห็นเป็นภาพที่ประกอบจุดสีมั่ว (Random Dot) เปรอะๆ ไปทั้งผืน ดูไม่รู้เรื่อง อย่างกับภาพนามธรรม (abstract) หรือเป็นลวดลายแพทเทิร์นสองมิติซ้ำๆ แต่เมื่อมีการฝึกการมองแบบตาขนาน โดยเริ่มจากปรับระยะโฟกัสของสายตาให้มองไปยังจุดที่ไกลที่สุด หรืออินฟินนิตี้ คงตำแหน่งลูกตาไว้ แล้วดูภาพออโต้สเตอริโอแกรม โดยตาซ้ายจะเห็นภาพซีกซ้าย ตาขวาจะเห็นภาพซีกขวา แล้วปรับเลื่อนระยะภาพ จนเริ่มเห็นจุดสีเลอะๆ ผสานรวมตัวกัน แปรเป็นภาพวัตถุบางอย่าง ลอยอยู่ท่ามกลางพื้นหลัง มีมิติตื้นลึก

ภาพสามมิติแบบออโต้สเตอริโอแกรม เคยฮิตมากในเมืองไทยระยะหนึ่ง ราวช่วงปีพ.ศ. 2534-2537 โดยแรกๆ เป็นบทความในนิตยสารด้านวิทยาศาสตร์-ความรู้ และมีพิมพ์เป็นภาพแถมในนิตยสาร และฮิตมากถึงกับมีการพิมพ์ภาพออโต้สเตอริโอแกรมโดยเฉพาะทั้งเล่ม ออกขายเป็นลำดับอย่างต่อเนื่อง คนทั่วไปนิยมซื้อมาเล่นสนุกเพื่อฝึกดูภาพสามมิติปริศนาที่ซ่อนอยู่ภายใต้จุดสีเปรอะๆ เหล่านั้น ในหนังสือรวมภาพออโต้สเตอริโอแกรมหลายๆ เล่มจะพิมพ์ จุดสองจุด ไว้ใต้ล่าง เพื่อให้ฝึกปรับสายตาก่อน แล้วเลื่อนภาพสามมิติลงมาดู จะช่วยให้เร็วขึ้น

ภาพออโต้สเตอริโอแกรม มีสองชนิด คือ แบบตาขนานตรง หรือ วอลล์-อายด์ (wall-eyed) และ แบบไขว้ตา หรือ ครอส-อายด์ (cross-eyed) และต้องดูภาพที่ทำขึ้นมารองรับการดูแต่ละแบบโดยตรง

แผ่นภาพคู่สามมิติ และอุปกรณ์ดูภาพสามมิติ

 

ภาพพระบรมฉายาลักษณ์แบบสเตอริโอสโคปิค หรือ แบบถ้ามอง ในพระบาทสมเด็จพระจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว และสมเด็จพระเทพศิรินทรามาตย์ พร้อมพระราชโอรสอีก 9 พระองค์ ที่ฉายโดย เอฟ. เจเกอร์ พ.ศ. 2404 (คลิกที่รูปเพื่อดูภาพใหญ่)

 

กล้องสเตอริโอสโคปแบบพับเก็บ ของ ไซส์ (Zeiss)

 

กล้องสเตอริโอสโคปยอดนิยมในศตวรรษที่ 19 ของ โฮล์มส (Holmes)

แผ่นการ์ดภาพคู่สามมิติ หรือ สเตอริโอสโคปิกการ์ด (Stereoscopic cards) และ กล้องถ้ำมอง หรือ กล้องดูภาพสามมิติ หรือ สเตอริโอสโคป (Stereoscope)

แผ่นภาพสเตอริโอสโคปิก คือการใช้ภาพถ่ายสองมิติ 2 ภาพ วางชิดเคียงกัน โดยเป็นภาพที่ถ่ายวัตถุสิ่งของสถานที่เดียวกัน แต่ถ่ายด้วยมุมที่เยื้องต่างกันเล็กน้อย ภาพซ้ายดูด้วยตาซ้าย ส่วนภาพขวาดูด้วยตาขวา การดูมักดูผ่านกล้องถ้ำมอง หรือกล้องสเตอริโอสโคป โดยจัดวางภาพให้ห่างจากเลนส์ตาในระยะที่เหมาะสม ตามขนาดของภาพถ่าย กล้องสเตอริโอสโคปรุ่นแรกๆ จะเป็นแบบง่ายๆ ไม่ซับซ้อน ใช้กับภาพคู่ที่มีขนาดเล็ก ไม่ใหญ่มาก หากต้องการดูภาพที่มีขนาดใหญ่ มีรายละเอียดมากขึ้น ต้องใช้กล้องสเตอริโอสโคปแบบสะท้อนภาพด้วยกระจก

กล้องดูสไลด์ (Transparency viewers)

 

กล้องวิว-มาสเตอร์ โมเดล L สีแดง ปุ่มกลม ของบริษัท GAF

คือ กล้องดูแผ่นใส หรือภาพถ่ายบนกระจกใส หรือ ฟิล์มโพสิทีฟ หรือที่นิยมเรียกว่า ฟิล์มสไลด์ กล้องสามมิติชนิดนี้มีมาตั้งแต่ช่วง ค.ศ. 1850 (ราวปี พ.ศ. 2383) ซึ่งใช้ดู ภาพถ่ายบนกระจกใส ต่อมาเมื่อเทคโนโลยีก้าวหน้าขึ้น ก็เปลี่ยนมาใช้แผ่นใส หรือฟิล์มสไลด์ ซึ่งเบา และเหนียวทนทานกว่ากระจก ส่วนยี่ห้อกล้องยอดนิยมเป็นที่รู้จักทั่วไป ได้แก่ ทรู-วิว (Tru-Vue) เริ่มมีในปี พ.ศ. 2474 (ค.ศ. 1931) และ กล้องวิวมาสเตอร์ หรือ วิว-มาสเตอร์ (View-Master) เริ่มมีในปี พ.ศ. 2482 (ค.ศ. 1939)

ชุดอุปกรณ์สวมศีรษะ (Head-mounted displays)

บางครั้งเรียก กล้องวีอาร์ (VR)

ระบบแสดงผลบนประสาทตาแบบเสมือน (Virtual retinal displays)

แว่นตาสามมิติ (3D Viewers)

แว่นตาสามมิติ หรือ สามดีวิวเวอร์ หรือ ทรีดีวิวเวอร์ เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ดูภาพเพื่อให้เห็นเป็นสามมิติ แบ่งเป็น 2 ระบบตามเทคโนโลยี คือ แบบแอ็คทีฟ (active) และ แบบพาสซีฟ (passive)

แบบแอ็คทีฟจะต้องใช้ระบบอิเล็คทรอนิคส์ หรือกระแสไฟฟ้าในการเปิด-ปิด(กระพริบ)รับภาพซึ่งต้องสัมพันธ์กับภาพที่ปรากฏบนจอดิสเพลย์ ส่วนแบบพาสซีฟจะซับซ้อนน้อยกว่า น้ำหนักเบากว่า เพียงแค่ใช้การปรับองศาฟิวเตอร์ในเลนส์แว่น (หรือโพลาไลซ์) เพื่อบังส่วนของภาพสำหรับตาซ้ายกับตาขวา หรืออาจจะเป็นระบบแผ่นใสแดง-ฟ้า

แบบแอ็คทีฟ (active)

ระบบชัตเตอร์ (Shutter systems)

ใช้ระบบไฟฟ้า ในการเปิดปิดชัตเตอร์ภายในเลนส์แว่นตาแต่ละข้างสลับกัน โดยจะสัมพันธ์กับภาพบนจอดิสเพลย์ ซึ่งจะฉายภาพสำหรับตาซ้าย-ตาขวา (หรือกระพริบ)สลับกันไปด้วยความถี่ที่เหมาะสม ข้อดีในกรณีของทีวีสามมิติแบบแอ็คทีฟ คือจะได้ภาพขนาดใหญ่เต็มความละเอียดของจอภาพ ข้อเสียคือแว่นตาต้องใส่ถ่าน มีน้ำหนักมาก และดวงตาอาจจะล้า หรือวิงเวียนอยากอาเจียนได้ เพราะความถี่ของการกระพริบภาพ

แบบพาสซีฟ (passive)

ระบบโพลาร์ไลเซชั่น (Polarization systems)

ระบบฟิวเตอร์กรองสัญญาน (Interference filter systems)

ระบบภาพซ้อนเหลื่อมสี (Color anaglyph systems)

 

ภาพสามมิติแบบซ้อนเหลื่อม ต้องใส่แว่นแดง-ฟ้า

ดูเพิ่ม ภาพสามมิติแบบซ้อนเหลื่อม หรือ สามมิติแอนะกลิ๊ป (Anaglyph 3D)

Chromadepth system

เป็นชื่อทางการค้าของบริษัท Chromatek

Pulfrich method

Over/under format

วิธีแสดงผลภาพสามมิติแบบอื่นๆ โดยไม่พึ่งพาแว่น

สามมิติในตัวเอง (Autostereoscopy)

 

เครื่องเล่นเกมพกพา นินเท็นโด 3ดีเอส เห็นภาพสามมิติ

ดูเพิ่ม นินเท็นโด 3ดีเอส

เทคโนโลยีการแสดงผลภาพออโต้สเตอริโอสโคปิก โดยทั่วไปใช้ออพติคอลคอมโพเน้นท์ซึ่งอยู่ในจอดิสเพลย์คอยจับตำแหน่งของดวงตาผู้ดู จากนั้นจะแสดงภาพแยกซ้ายขวาส่งตรงไปยังตำแหน่งดวงตาแต่ละข้าง เห็นเป็นภาพสามมิติที่พอจะแสดงรายละเอียดด้านข้างได้บ้าง แม้จะสามารถขยับมุมมองของผู้ดูได้ แต่ก็จำกัดการเคลื่อนศีรษะได้ในระยะแคบๆ เทคโนโลยีนี้ไม่ต้องพึ่งพา แว่นตาดูภาพสามมิติ หรือชุดอุปกรณ์สวมศีรษะใดใด

ตัวอย่างของ เทคโนโลยีอุปกรณ์แสดงผลแบบออโต้สเตอริโอสโคปิก (autostereoscopic) อาทิเช่น เลนส์ เล็นติคูลาร์ (lenticular lens), แผ่นกั้นพาราแล็ก (parallax barrier), volumetric display, โฮโลแกรม holography, Integral imaging และ light field displays

Wiggle stereoscopy

แหล่งข้อมูลอื่น

• ภาพถ้ำมอง ของรัชกาลที่ 4 ภาพพระบรมฉายาลักษณ์แบบสเตอริโอสโคปิค หรือ แบบถ้ามอง ในพระบาทสมเด็จพระจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว และสมเด็จพระเทพศิรินทรามาตย์ พร้อมพระราชโอรสอีก 9 พระองค์ ที่ฉายโดย เอฟ. เจเกอร์ พ.ศ. 2404
• การถ่ายภาพสามมิติ สทอภ. (จิสด้า) กระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี
• Thai3DWorld.com เว็บ Community คนรัก Stereoscopic 3D ในประเทศไทย
• CubiCute 3-D game
• 3D Center of Art and Photography 3D Museum and Art Gallery
• 3-D Review Online Magazine 3-D products and services are reviewed monthly
• 3dStereoviewPhotography.com : A Window to Wonder
• TRIDAKT studio 3D foto gallery anaglyph, stereofoto
• Training image and further tips for viewing stereographs
• 3-D Filmmaking from Script to Screen (from video to 35 mm, 1923 to 2023)
• Exhibition The Subtle Charm of Three Dimensions – From the Stereoscope to View Master (1850 – 1950)
• Rural Iowa in 3D
• Cross-view and anaglyph video clips
• Free Stereoscopic/3D Gallery, for use with Anaglyph-Glasses.
• Luminous Shadows Stereoscopic pinups using crossed, parallel and wiggle methods.
• Volkan Yuksel's Cross Eyed 3D Stereo Pair Collection from Planet Earth
• Volkan Yuksel's Cross Eyed and geotagged 3D Stereo Pair Collection for Google Earth
• University of Washington Libraries Digital Collections Stereocard Collection
• University of Washington Freshwater and Marine Image Bank
• 20th Century Stereo Viewer Reference site
• Stereoscopy.com
• italian reference for 3D photo and movies
• Explora Museum in Frankfurt/Main - Germany - Europe
• 3D Museum in Dinkelsbühl - Germany - Europe
• Modern Stereoscope
• 3d Stereoview Photography A Window to Wonder
• 3-D stereo equipment 3D photo equipment in 3D
• Antique Stereoview Information and Resources
• A large collection of Stereoviews from several World's Fairs.