SZTEREO (3D-S) FOTÓLABOR AZ INFORMATIKATEREMBEN BESZÁMOLÓ A PROJEKT VÉGREHAJTÁSÁRÓL Az elvégzett tevékenységek, azok dokumentumai és tapasztalatai az alábbiakban foglalhatók össze: 1. A sztereofotózás elméletének és technikájának megbeszélése A térhatású (sztereo v. 3D) fotózásnak több technológiája ismert, iskolánk fizika szakkörében is kísérleteztünk ilyen eszközökkel. Mi hagyományos, papíralapú fényképpárokat készítettünk és azokat tükrös sztereoszkóppal szemléltük. Továbblépést jelent e módszernek digitális kiterjesztése is, amelynek lényege, hogy a megfelelő fényképpárokat digitális fényképezőgéppel állítjuk elő, és azokat két egymás mellett elhelyezett monitoron jelenítjük meg, - a térmodellt, pedig a monitorok elé helyezett, tükrös sztereoszkóppal állítjuk elő. A térhatású fotózás alapjai: A térhatású fotózás a két szemmel való térlátás folyamatát modellezi, amelynek lényege, hogy két szemünk - egymástól való távolságuk miatt - két, kis mértékben különböző képet lát, amelyből agyunk állít elő térhatású modellt. Eljárásunk lényege, hogy az ábrázolni kívánt környezetről két különböző gépállásból fotót készítünk. A két felvételi pont egymástól való távolsága legalább szemtávolságunk kell legyen, azonban a térhatás fokozása érdekében e távolságot növelhetjük is. (A felvételi pontok távolságát bázistávolságnak nevezik). A fényképpár szemlélése úgynevezett sztereoszkóppal történik, amelynek feladata, hogy a bal képet csak a bal szemmel, a jobb képet pedig csak a jobb szemünkkel láttassa. Projektünkben gyári készítésű műszert, MOM gyártmányú tükrös sztereoszkópot is használtunk (1. sz. ábra), azonban négy tükör segítségével, egyszerűbb kivitelben, házilag is elkészíthetjük az eszközt.
1. sz. ábra A fényképfelvételek elkészítésénél az optimális bázistávolság mellett arra is kell ügyelnünk, hogy a két képterület átfedje egymást. Mivel két gépállásból, időeltéréssel készül a két fénykép, ilyen technikával csak nem mozgó objektumok fotózhatók. (Mozgó objektumok sztereofotózása, két fényképezőgépből álló ikerkamerákkal oldható meg, amelyek egyidejűleg készítik a két képet). Ajánlott bázistávolságok: Közeli, 2-5 méterre levő tárgyaknál 10-15 cm, 5-30 méterre levő tárgyaknál 15-50 cm, míg pl. tájképeknél a bázistávolságot akár több m-esre is növelhetjük. Az alábbi (2. sz.) ábra a felvétel készítési módot mutatja.
2. sz. ábra A következő rajz (3. ábra), a képpár szemlélésének, ill. a térhatású kép létrejöttének módját mutatja: 3. sz. ábra Célszerű, ha szemünk elé egy-egy távcsőszerű, belül fekete tubust teszünk, ami kizárja a külső zavaró hatásokat, és könnyebben tudunk a szemlélendő képpárra koncentrálni. Digitális sztereo eljárásunk Házi készítésű, egy tükörpáros sztereoszkóp A felvételkészítés a fentiekben ismertetett módon történik, vagyis két gépállásból elkészítjük a vizsgált területről, v. tárgyról a fényképpárt.
Az elkészült fotókat, két szomszédosan elhelyezett számítógépre tesszük fel, ügyelve arra, hogy méretarányuk és tónusuk megegyezzen. A baloldali monitoron a bal képet, a jobboldalin pedig a jobb gépállásból készült képet jelenítjük meg, így mintegy szétválasztjuk a bal és jobb szem látómezejét. A monitorpár elé helyezzük a sztereoszkópot, amely lényegében két tükörből áll (4. és 5. sz. ábra), és azt biztosítja, hogy bal szemmel csak a bal, jobb szemmel pedig csak a jobb képet lássuk. Szükség esetén a monitorok, ill. a sztereoszkóp mozgatásával, beállításával létrejön a térhatású modell. 4. sz. ábra A fenti ábrán látható elrendezés, (szemben álló monitorok) lehetővé teszi, hogy sztereoszkópunk csak két tükröt igényeljen. Így a képalkotás minősége is javul, és egyszerűbb a szerkezet elkészítése. A szem és a tükrök közé érdemes egy távcsőszerű tokozatot készíteni, amely kizárja a külső zavaró tényezőket. A beállítások és az első képpár megjelenítése után már könnyedén válthatjuk a bemutatandó felvételeket. Ügyelni kell arra, hogy egy szériában csak álló, v. fekvő képeket használjunk, mivel így nem kell minden képnél újra pozícionálnunk eszközeinket. Ennél az egyszerűsített, csak egy tükörpárt tartalmazó sztereoszkópnál, figyelembe kell venni, hogy szemünkhöz a fotók tükörképe jut. A valósághű térmodellhez ennél az eljárásnál a vetítésre szánt képeket előbb tengelyesen tükrözni kell. (Erre a legtöbb képszerkesztő program alkalmas).
5. sz. ábra Tapasztalataink szerint előnyösebb, ha a két tükör hegyes szöget zár be egymással, így nem kell annyira beülnünk a két szembenéző monitor közé. Szintén gyakorlati tanács, hogy a monitorokon levő képet célszerű Word dokumentumba, szabadon mozgatható állapotban elhelyezni, így ugyan a folyamatos képváltás nem oldható meg, de a szemlélő, egérrel a képet megfelelő helyzetbe pozícionálhatja. Mostani projektünkben hagyományos, tükrös szetereoszkóppal dolgoztunk. A sztereoszkópot a Kartográfiai Vállalattól kaptuk, amelyet ők a 70-es évekig használtak. (Ha valakinek ilyen nincs, a házi készítésű szetereoszkópok is megfelelnek a célnak). A két képet egy Word dokumentumba illesztjük be, fekvő lapbeállítással. (Bár e módszer kétségtelenül a legegyszerűbb, azonban nagyméretű képpárokat így nem tanulmányozhatunk). A képek méretét a vonalzóval, vagy menüből beállítjuk. A kellően finom pozícionálást úgy oldjuk meg, hogy a képeket egérrel szabadon mozgathatóvá tesszük. A legcélszerűbb, ha képszerkesztővel egybeszerkesztjük a képpárokat, így mérettartó tárolásuk is biztosítható. A sztereoszkópot kb. 30 cm-rel a monitor elé helyezzük, ezután az egyik kép finom pozíció beállításával létrehozzuk a térmodellt. (6. sz. ábra).
6. sz. ábra A 6.sz képen láthatjuk, ahogy egy fémállványra rögzített sztereoszkóppal tanulónk egy képpárat tanulmányoz. A sztereofotók használatra kész tárolási módja Az elkészült képpárok mérettartó tárolását és legkönnyebb hozzáférését úgy oldottuk meg, hogy fotószerkesztő programmal a bal és jobb képet egy a 10. sz. ábrán látható elrendezésű képpé szerkesztettük egybe, figyelembe véve sztereoszkópunk és monitoraink méretbeli jellemzőit. Figyelni kell arra, hogy a képek elhelyezkedése és méretei minden ábrán azonosak legyenek, így a sztereoszkópot csak egyszer kell beállítani és ezután már vetítésszerűen szemlélhetők a további képek is.
7. sz. ábra Egyik barlangi kiránduláson készült képpárunk. Jól megfigyelhető a két kép között a rálátási szögkülönbségből eredő különböző átfedések alakulása. A kép 4 m-ről, 35 cm-es kameratávolsággal készült, vakus megvilágítással. A képpárt Word dokumentumba ágyazva tároljuk Tantárgyi integráció A fentiekben ismertetett folyamat összetett ismeretek alkalmazását igényli, így természetesen több tantárgyi ismeretet is integrál oktatása és használata során. Fizika terén: A fénytan alapjai A fényvisszaverődés törvényének alkalmazása A térlátás elve Fényképezési technológiák A sztereoszkóp szerkezete és használata Informatika: Digitális fényképezés
Digitális képek feldolgozása, szerkesztése Optikai és digitális eszközök kapcsolódása A 3D-s technológiák alapjai Képek tárolása, használatra való előkészítése Biológia: A szem és működése A térlátás elve Mindezek mellett bármilyen tantárgyi tartalom illusztrálásához felhasználhatók a leírt eljárások. Jól alkalmazhatók a sztereofotók, szobrok, épületek, geológiai képződmények, tájképek, ásványok szemléltetésére is. A jövőben kirándulásokon tovább bővítjük fotóanyagunkat, és egy szetereofotó adattárat fejlesztünk ki, amely bármilyen szakköri, vagy órai munka során az informatikai eszközök bevonásával használható. Eddigi tapasztalataink szerint a diákok körében érdeklődésre tartanak számot kísérleteink, amelyek érdekes és változatos lehetőséget kínálnak a tanórák és szakköri foglalkozások színesítésére. Melléklet: A munka során készült fotódokumentációt bemutató Power Point prezentáció