Моделирование реалистичного глаза

Как правильно смотреть стереокартинки

Правильно смотреть на стереокартинки можно тремя способами: фокусировка издалека, постоянное отдаление и приближение стереорисунка, а также фокусировка на изображении с ближнего расстояния. Нужно рассмотреть подробно каждый из способов.

Первый способ — фокусировка на изображении издалека, то есть нужно разместить стереокартинку на расстоянии не менее 25 сантиметров от глаз. После этого нужно посмотреть в самый центр изображения, при этом взгляд должен фокусироваться на одной центральной точке. Далее следует попытаться расслабить глаза. Как только глаза расслабятся, начнётся работа мозга, при которой изображение будет собираться воедино. После этого обычно смотрящий сразу понимает, что зашифровано на стереокартинке. Новичка следует начать работу со стереокартинками именно с этого способа, так как он считается самым простым и быстрым.

Второй способ — постепенное приближение и отдаление картинки. Для начала картинку располагают на расстоянии примерно в 30 сантиметров от глаз. При этом глаза фокусируются в центре картинки. После этого картинку начинают медленно приближать до того момента, пока изображение не приблизится к лицу почти вплотную. Тогда изображение нужно держать пред глазами, пока зрение не сфокусируется на центральной точке картинки. Далее картинку нужно постепенно отдалять от глаз, чтобы зрение начало постепенно расслабляться. Когда зрение полностью расфокусируется, смотрящий точно поймёт, что за картинка была зашифрована на изображении. Этот способ тоже вполне подойдёт для новичков, но всё же он немного сложнее первого.

Третий способ — фокусировка на изображении с близкого расстояния. Этот метод самый сложный, поэтому для новичков он не подойдёт. Изображение располагается на расстоянии не более 7 сантиметров от глаз. Надо сфокусировать зрение на изображении, а потом расслабить глаза, это должно произойти не при движении картинки, а только при помощи работы глазных мышц. Те, кто пользуются этим способом, утверждают, что трёхмерное изображение получается более чётким и понятным, чем при использовании двух других способов. Для того, чтобы суметь самостоятельно расфокусировать зрение, нужна определённая тренировка глаз.

Для того, чтобы облегчить смотрящим задачу, художники делают две контрольные точки на изображении, на которых и можно сначала сфокусировать зрение. Иногда на стереокартинке есть только одна такая точка. Изображения можно рассматривать не только с листа бумаги, но и с монитора компьютера. Однако лучше всего рассматривать их всё-таки с бумаги, так как при этом глаза подвергаются меньшему напряжению. При этом лист можно спокойно отдалять от себя, сделать так с монитором компьютера будет гораздо сложнее.

Польза и вред стереокартинок

Стереокартинка представляет собой особый тип графики, который использует два отдельных изображения.  В них используется совокупность различных форм. Это могут быть точки, узоры, фигуры и т.п., в сочетании которых при необходимом угле зрения и фокусировке можно увидеть зашифрованный 3D-рисунок.

Польза стереокартинок для глаз неоспорима. Это чувствуют люди, чьи глаза подвержены регулярным излучениям монитора компьютера или экрана телефона. Некоторые пользователи даже устанавливают стереокартинки на обои рабочего стола, чтобы при утомлении переключаться и тренировать глаза, в то же время получая такие эффекты, как:

• улучшение кровообращения глазных мышц;
• улучшение работы аппарата приспособления и фокусировки;
• улучшение проводимости нервных волокон;
• насыщение тканей глазного яблока кислородом.

Кроме того, офтальмологи заметили, что разглядывание стереокартинок способствует улучшению циркуляции крови внутри глазного яблока, а также тренирует способность точнее фокусировать зрение на произвольных объектах.

Врачи-офтальмологи рекомендуют применять стереокартинки для улучшения зрения.

Поскольку пользователь подолгу находится на одном и том же расстоянии от монитора, сосредотачиваясь на одной точке, глазные мышцы пребывают в состоянии бездействия. Однако напряженное рассматривание стереокартинок способствует сокращению этих мышц. Когда взгляд сосредоточен на такой картинке, цилиарная мышца, что контролирует хрусталик, сначала напрягается, а затем расслабляется. Подобный эффект достигается с помощью вглядывания вдаль.

Просмотр стереокартинок – это своего рода физкультура для глаз, а значит, может помочь при близорукости, дальнозоркости и астигматизме, не ухудшая зрения. Офтальмологи рекомендуют людям с близорукостью разглядывать стереокартинки без очков или линз.

Кроме привнесения целебного влияния на здоровье глаз, стереокартинки помогают расслабиться, погрузиться в собственные мысли, что приводит к состоянию, подобному медитативному, поскольку они:

• воздействуют на сознание и подсознание;
• влияют на мозговую деятельность;
• помогают прийти к необходимому решению, выбору;
• способствуют развитию концентрации внимания.

Доказано, что упражнения со стереоизображениями никоим образом не вредят зрению при условии использования качественного монитора, не искажающего изображенные объекты.

Схема проекта

Схема 3D аниматронного глаза на основе платы Arduino представлена на следующем рисунке.

Как видите, она достаточно проста. В оригинальном проекте от Will Cogley управление 6 сервомоторами производилось с помощью микросхемы PCA9685, представляющую собой 16-канальный 12-битный драйвер управления сервомоторами, но мы обошлись без нее поскольку библиотека для управления сервомоторами платы Arduino (Servo Library) прекрасно справляется с управлением 6 сервомоторами. Плата Arduino Nano как раз содержит 6 контактов, на которых возможно формирование ШИМ сигналов, все эти контакты мы и будем использовать для управления сервомоторами.

Для чего нужны

Стереокартинки – это совокупность точек, различных узоров, геометрических фигур и заднего фона, с помощью которых зашифровано трёхмерное изображение. Чтобы его увидеть, нужно сфокусировать на такой картинке взгляд, а затем расслабить его. После этого перед взором человека предстаёт 3D-рисунок.

Иногда стереокартинки состоят не из геометрических фигур, а из других мелких изображений, которые человеческий мозг может скомпилировать в единое целое.

Родом стереокартинки из России. Первые эксперименты со стереоскопическим изображением начал проводить российский фотограф Иван Александровский в середине XIX века. Она накладывал несколько фотографий, сделанных с разных ракурсов, друг на друга, что давало возможность видеть объёмное изображение. Конечно, Александровский не создавал тех стереокартинок, о которых мы говорим, но принцип, положенный в их основу, был открыт именно им. А подобные изображения в современном виде появились в 1979 году. Их создателями стали Кристофер Тайлер и Маурин Кларк, зашифровавшие трёхмерный объект с помощью большого количества разноцветных точек, набранных ими на компьютере «Эпл-2».

Принцип работы стереокартинок заключается в том, что если один глаз получает одно изображение, а другой – другое, мозг способен их объединить в единое целое. На трёхмерных картинках содержится как раз два слоя изображений, которые при расслаблении глазных мышц и расфокусировке зрения поступают в каждый глаз по отдельности, а затем обрабатываются мозгом. Именно поэтому человек, рассматривающий стереокартинку, в конце процесса начинает видеть 3D-рисунок.

Подобные картинки – не только прекрасное развлечение, но и довольно полезное для зрения занятие. Чтобы понять, зачем нужны стереокартинки и каким образом они могут оказывать благотворное влияние на зрение, сначала нужно разобраться, а от чего, собственно, утомляются глаза, и как происходит возникновение нарушений, связанных с этим.

Тестирование и отладка работы проекта

Первая проблема, с которой столкнулся автор данного проекта, заключалась в том, что держатели глаз (eye_place_holders) двигались недостаточно гладко и между ними и веками (eye_lids) было достаточно большое трение.

Решением этой проблемы явилось ослабление (или полный отказ) винтов, которые прикрепляют держатели глаз (Eye-Holder) к основанию устройства. Эти винты выделены красным цветом на следующей картинке.

Следующей проблемой явилось то, как подключить оси серводвигателей к векам (eye_lid) и X- и Y-плечам. Эта проблема оказалась достаточно трудной для решения потому что без правильных прокладок вся конструкция нашего проекта не могла двигаться гладко. На рисунке ниже представлено фото всех осей серводвигателей в нашем проекте.

Все остальное работало отлично и результаты этого процесса вы можете посмотреть в следующем видео.

Как правильно смотреть на изображение

Чтобы научиться видеть то, что зашифровано в стереокартинке, необходимо наловчиться максимально расфокусировать взгляд, сосредоточившись на центре изображения. Выделяют три несложных способа рассмотреть в стереокартинке объемную форму:

• взгляд на изображение издалека;
• приближение и отдаление изображения;
• фокусировка с близкого расстояния.

Изучив инструкцию по просмотру для начинающих, пользователь сможет научиться расшифровывать стереограммы, которых существует великое множество: от простых до самых сложных.

Приближение к лицу

Этот метод подходит при сильном напряжении глаз, неспособности в достаточной мере расфокусировать зрение. Стереокартинка должна быть размещена на расстоянии 20 см от лица.

Вначале следует как можно медленнее приблизиться к стереограмме настолько, чтобы взгляд не мог сфокусироваться на чем-то одном, а изображение размылось. Приблизившись вплотную и не отводя взгляда от картинки, следует медленно и плавно отдаляться, сохраняя расфокусировку. Самое сложное – научиться правильно смотреть стереокартинки расфокусированным взглядом, и не фокусировать его на изображении. Именно из-за этой концентрации на картинке у новичков ничего и не получается.

Для перекрестных рисунков взор фокусируется перед изображением.

Эти действия можно повторять, пока глаза не расслабятся и взгляд не выделит в изображении трехмерный рисунок. Чем дольше удастся его рассматривать, тем лучше.

Рассматривание издалека

Этот способ достаточно простой и лучше всего подойдет для новичков, интересующихся тем, как рассматривать стереокартинки. Для того чтобы увидеть зашифрованный 3D-рисунок, необходимо расположить картинку на расстоянии вытянутой руки от глаз, а затем начать вглядываться в изображение, фокусируя взгляд в самом его центре. Затем следует как можно сильнее расслабить глаза, продолжая смотреть на стереокартинку, пока в ней не станут различаться объемные фигуры.

Как сфокусироваться с близкого расстояния

Этот метод считается самым сложным, однако он лучше других подходит для тренировки глазных мышц и помогает увидеть как можно более четкое 3D-изображение.

Стереокартинку необходимо разместить на расстоянии 10 см от лица. Взгляд фокусируется на картинке, после чего расслабляются глазные мышцы (для этого необходимо некоторое усилие) – получается смотреть как бы сквозь стереограмму. Как правило, этот метод применяется инстинктивно после достаточных тренировок на первых 2 способах.

https://youtube.com/watch?v=pR_XotPQLDY

Разглядывание изображений, в которых зашифровано 3D-рисунок – это не только занимательное занятие сродни разгадыванию загадок или ребусов, но и отличный способ улучшить показатели своего зрения. Сначала будет сложно научиться смотреть стереокартинки, но как только вы поймете принцип, с каждым разом это будет получаться все быстрее и быстрее.

Сборка механизма аниматронного глаза

Сборку механизма проекта целесообразно начать с закрепления 5 или 6 сервомоторов на модуле Servo_Block как показано на рисунке ниже.

Далее необходимо соединить модуль сервоприводов (Servo_Block) с основной базой проекта (Main_Base) как показано на рисунке ниже. Автор проекта использовал установочные винты 12mm M3 для изготовления ног устройства.

Далее необходимо подсоединить адаптер глаза (Eye-Adaptor) для обоих глаз. После этого к адаптеру необходимо подсоединить держатель глаза (Eye-Holder) и трехточечный коннектор с вилкой. На этом этапе вы должны получить следующую конструкцию:

После того как это будет сделано необходимо подключить последний 6-й сервомотор к базе Sub_Base и потом соединить эту базу с основной базой (Main_Base) с помощью винтов. После этого можно вставлять PlaceHolder Eye в адаптер глаза. X-плечо (X-Arm) и Y-плечо (Y-Arm) также необходимо закрепить с помощью винтов.

Потом необходимо подсоединить коннекторы века глаза к веку – для этого мы также использовали винты M3. Если вы все сделали правильно, то конструкция глаза у вас должна выглядеть как на рисунке ниже: веки должны быть соединены с коннекторами век и скреплены винтами с плечами сервомоторов.