Рисование в трехмерном пространстве

Попробуем теперь извлечь пользу из тех сведений, что мы получили при исследовании восприятия объектов, изображен­ных на картинах. Главное, что мы узнали о картинах, сводится к следующему: как перспективные, так и неперспективные про­екции предметов чрезвычайно мало подходят для того, чтобы ясно и недвусмысленно передавать трехмерную структуру объек­тов.

Для художников в этом нет ничего неожиданного, поскольку они слишком хорошо знакомы со всеми трудностями и ограниче­ниями техники изображения трехмерных предметов на плоскости. Леонардо да Винчи писал:

«Натуру, рассматриваемую двумя глазами, невозможно пе­редать на картине так, чтобы и там она видна была с равной выпуклостью, хотя бы линии, свет, тени и цвет переданы были совершенно в точности».

Леонардо, правда, не догадывался о том, что разные позиции наблюдения, занимаемые в пространстве двумя глазами (от чего и возникает так называемая «диспаратность» ретинальных изо­бражений), совмещаются затем в мозгу, после чего и ощущается стереоскопическая глубина. Первый намек на понимание этого появился удивительно поздно — в «Трактате об оптике», изданном Джозефом Гаррисом в 1775 году. Гаррис подошел к пониманию основы стереозрения. Он писал:

155

7. Рисование в трехмерном пространстве

7. Рисование в трехмерном пространстве

«И при помощи параллакса, образующегося за счет рас­стояния между глазами, мы можем различать, помимо передней стороны, еще и разные части боковых сторон предмета ...а это дает нам видимый рельеф такого пред­мета, помогая различить его и отделить от плоскости, в которой он лежит. Так, нос тем более выделяется, чем больше мы видим его с обеих сторон лица одновременно!»

Гаррис явно имеет в виду реальность, а не двойные искусствен­ные картины, поскольку в то время стереоскопа еще не существо­вало; даже в течение следующих пятидесяти лет никто не видел стереокартин.

Стереоскоп был изобретен английским физиком Чарлзом Уит-стоном, скорее всего, в 1833 году; описание стереоскопа автор опубликовал в 1838 году. Идея была прекрасна в своей простоте;

Рис. 101. Стереоэффект, достигаемый скашиванием глаз к носу; усилить конвергенцию помогает булавка

Рис. 102. Зеркальный стереоскоп Уитстона. Картины, составляющие стереопару,

могут быть достаточно большими, так как зеркала делают ненужной сильную

конвергенцию (утомляющую глаза наблюдателя)

берутся две картинки, по-разному изображающие один и тот же предмет: на одной картинке предмет показан так, как его видит правый глаз, на другой — так, как видит левый; затем человеку од­новременно показывают эту пару картинок, но так, чтобы каждую из них видел только один глаз. Результаты, полученные Уитсто-ном, оказались поразительными. Даже обыкновенные штриховые рисунки, без всяких оттенков или иных намеков на глубину, вос­принимались в четком и несомненном рельефе. Линии рисунков ясно выступали из плоскости, как будто совершенно не находились в ней. Говоря современным языком, Уитстон полностью устранил парадокс картин, одним-единственным приемом отделив картину от ее фона.

В середине девятнадцатого столетия было разработано не­сколько типов стереоскопа. Но зачем, собственно, нужен какой бы то ни было аппарат? Почему бы не дать наблюдателю попросту пару соответствующих картин, так чтобы каждая была видна лишь одному глазу? Ответ заключается в следующем: во-первых, боль­шинству людей лишь с очень большим трудом удается сохранять параллельное направление зрительных осей при взгляде на близ-

156

7. Рисование в трехмерном пространстве

7. Рисование в трехмерном пространстве

кие предметы, так как всегда есть сильное стремление свести оси обоих глаз к одной точке — конвергировать к близкому предме­ту; во-вторых, картинки пришлось бы делать очень маленькими. Второе объясняется тем, что трудно усилить аккомодацию бо­лее чем на 4 диоптрии, соответственно расстоянию до рисунков (25 сантиметров)';; учитывая, что расстояние между глазами всего около 6 сантиметров, приходится делать картинки маленькими, иначе они наложатся одна на другую, когда зрительные оси станут параллельными. Некоторым людям удается, однако, видеть стерео-картинки крест-накрест (при резко усиленной конвергенции, как это показано на рис. 101). Так что рассматривание стереокартин без аппаратуры возможно, но это утомительно и не дает хорошего стереоэффекта.

Уитстон применил пару зеркал, каждое из которых повернуто под углом 45 градусов к зрительной оси одного глаза, так что картинки располагаются по сторонам (рис. 102). Дэвид Брустер в 1849 году изобрел другую систему стереоскопии — с использова­нием линз. Картинки невелики, линзы их увеличивают; к системе добавлены отклоняющие стекла-призмы, что позволяет раздвинуть центры картинок на расстояние, превышающее базис, но не ме­шает при этом одновременно рассматривать их и сливать воедино (рис. 103). Инструмент Брустера гораздо компактней зеркального стереоскопа и лучше подходит для использования фотографиче­ских изображений. Он вошел в обиход викторианских гостиных в пятидесятых годах XIX века, когда дагерротипы стали широко известны. В сущности, стереоскопия появилась почти одновре­менно с фотографией, и, хотя к концу столетия она утратила свою популярность (за исключением сферы научного использования), сегодня она снова возрождается.

Фотоаппараты для стереосъемки достать не очень трудно. Такой аппарат — это обычная фотокамера в варианте «сиамские близнецы»: две линзы в одном теле с катушкой 35-миллиметровой

'' В оптике используется как линейное, так и диоптрийное исчисление рас­стояний; между обоими имеется простая (обратная) связь: расстоянию 1 метр соответствует 1 диоптрия, расстоянию 0,1 метра — 10 диоптрий и т. д. — Прим. перев.

Рис.103. Линзовый стереоскоп Брустера

пленки. Каждая линза дает такую картинку, какую получил бы глаз, расположенный в той же точке. Рассматривать картинки можно либо в ручном стереоскопе, в основе своей сходном с ап­паратом Брустера (причем картинки так малы, что обыкновенных линз вполне достаточно и призм не требуется), либо способом проекции. В последнем случае проекция ведется (с диапозити­вов) через пару обычных проекторов на посеребренный экран; оба

158

7. Рисование в трехмерном пространстве

7. Рисование в трехмерном пространстве

изображения совмещаются. В одном проекторе свет поляризован под углом 45 градусов, в другом — 135 градусов, а наблюдатель смотрит через очки, состоящие из поляроидных фильтров, каждый из которых тоже ориентирован под углом 45 градусов к горизон­тали и под прямым — к парному фильтру. В итоге правый глаз получает только «правое», а левый — только «левое» изображение. Эффект бывает исключительно реалистическим, особенно при хорошей цветной фотографии, причем движения головы не вызы­вают соответственного параллактического смещения «предметов»: стереокартина смещается в ту же сторону, куда движется голо­ва, как будто предметы переднего плана соединены с головой наблюдателя.

Довольно скоро стало известно, что при перестановке картин стереопары (стереоскопия «навыворот», или псевдоскопия: когда правую картину «показывают» левому глазу, а левую картину — правому) воспринимаемое глубинное расположение деталей сте-реокартины меняется на обратное. Однако это происходит не все­гда, и тут исключения из правил чрезвычайно интересны. Так, например, невозможно увидеть вогнутый рельеф человеческого лица (когда нос и прочие выдающиеся части лица представля­ют собой впадины — рис. 104). А вот статуя, расположенная в глубине ниши, при псевдоскопии будет выглядеть совершен­но нормально, зато ниша вывернется и вместе со статуей будет выпирать из стены, а не восприниматься погруженной в стену (в последнем случае мы говорили бы о полной неэффективности псевдоскопии).

(Читатель может сам получить опыт псевдоскопического вос­приятия, рассматривая стереокартины в этой книге через очки, повернутые так, чтобы правый глаз смотрел через красный фильтр.)

Этот пример показывает, что стереоскопическая информация отвергается, когда она дает в высшей степени маловероятный ответ на вечный вопрос восприятия: если это объект, то что он такое и как он расположен? Это поразительный пример разумности Разумного Глаза.

Вдавленный в глубину нос не такой уж невероятный предмет. Рассматривая настоящую гипсовую маску лица на близком рассто­янии и при хорошем освещении, мы видим ее изнутри как лицо,

Рис. 104. Внутренняя поверхност —юй маски лица. Но видно ли, что это — вогнутая маска? Вероятность того, что лицо «вдавлено», так мала, что восприятие

начисто отвергает истину

160