Научно-исследовательская работа «Стереотехнологии и возможности их применения в школе»

Введение

В нашу жизнь прочно входят новые инновационные технологии, меняющие нашу жизнь и способы ее восприятия. Еще несколько лет назад наше поколение смотрело на черно-белые экраны телевизоров, запечатлевали лучшие события своей жизни на черно-белых фотоснимках. Сегодня мы смотрим видео в высоком разрешении, заполняем свои фотоальбомы красочными и четкими фотоснимками. А особенной популярностью у нынешнего поколения пользуются изображения и фильмы в 3d формате, которые доступны для просмотра в 3d кинотеатрах или на экранах 3d телевизоров.

Что касается учеников, которых я учу, то многие из них занимаются фотографией не один год, и их очень интересуют достижения техники в этой области. Сейчас трудно удивить человека обычным плоским изображением, так как человек с рождения привык видеть мир в объеме.

Я решила узнать о 3D-изображениях подробнее. Безопасны ли они? Возможно, ли создать трехмерные изображения и устройства для их восприятия самостоятельно? Допустимо ли применение стереотехнологий в школе?

Цель: раскрыть возможности применения стереотехнологий в школе.

Задачи:

Изучить особенности стереотехнологий.

Проанализировать пути применения стереотехнологий в школе.

Выявить преимущества 3D перед 2D-технологиями.

Создать 3D-модели и устройство для их восприятия.

Гипотеза: если 3D-технологии безопасны, то было бы целесообразно использовать стереотехнологии в школе.

Методы: теоретические: анализ, сравнение, обобщение;

эмпирический: анкетирование, опрос;

специальный: создание 3D-моделей.

Практическая значимость: материалы исследования могут быть использованы учителями и обучающимися Выксунского района при изучении стереотехнологий и разработке 3D-моделей в рамках школьного объединения или элективного курса.

Ожидаемые результаты:

Изучены стереотехнологии и их влияние на здоровье человека.

Раскрыт процесс создания стереоизображения.

Созданы анаглифические очки и 3D-модели для применения в учебном процессе.

Выявлена заинтересованность обучающихся в применении 3D-технологий в школе.

План:

Поиск информации о стереотехнологиях.

Изучение методов просмотра стереопар.

Создание анаглифических очков.

Создание 3D-изображения.

Проведение анкетирования среди обучающихся шестых, седьмых классов.

Проведение мастер-класса с обучающимися по созданию 3D-моделей с помощью программы Anaglyph Maker

Проведение опроса среди обучающихся после проведения мастер-класса на тему «Преимущество 3D-моделей в образовательном процессе».

Данная тема актуальна в наше время, так как стереотехнологии завоевывают информационное пространство 21 века. Благодаря созданию собственных 3D-изображений, учебные модели на уроках будут изучаться с повышенным интересом, что будет способствовать саморазвитию и самовыражению обучающихся.

Новизной работы стало самостоятельное создание 3D-моделей и устройства для их просмотра.

 

Обзор литературы

В создании своей работы я использовала различные источники. В учебно-методическом журнале «ИнформатикА» №9 (651), 1-31.10.2012 и №1 (654), 1-31.01.2013 подробно изложены основы стереоскопии, а также методы получения стереоизображений.

Научно-популярный журнал «Мир 3D/3D World» знакомит с новейшей 3D-техникой и 3D-технологиями. Также в этом журнале изложена подробная инструкция по съемке стереоизображений как с помощью специализированного фотооборудования, так и с помощью обычного фотоаппарата, которую я использовала при создании своего собственного изображения.

Основные источники информации в моей работе – это интернет ресурсы. Я пользовалась сайтом http://obzor.hi-tech.com.ua , на котором можно найти информацию о современных 3D-технологиях и методах их применения. Также на сайте http://www.kompas.by я нашла очень интересную статью, позволившую мне в своей работе ответить на очень важные вопросы. Как получить стереоизображение? Для чего нужны стереотехнологии? Где именно они применяются? На сайте http://3dskyworld.ucoz.ru можно найти полную и достоверную информацию о современных способах просмотра и создания 3D, а также цены на некоторые из них.

Глава 1. Общие сведения о стереотехнологиях

1.1. Стереотехнологии: как и для чего

Известно, что человек от 70 до 90% информации воспринимает при помощи зрения. О важности зрительного восприятия для получения знаний об окружающем мире свидетельствуют многочисленные поговорки (например, “Лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать”) и даже изначальный смысл некоторых слов (например, слова “очевидно”). Однако так дело обстоит, когда мы непосредственно наблюдаем за происходящими вокруг нас событиями и процессами, наблюдаем те или иные объекты реального мира. Что же касается учебной информации, представленной в различных формах — от печатной (учебники, энциклопедии, тесты на экране компьютера и т.д.) до мультимедийной (фотографии и рисунки, анимации, кино и видео), то здесь дело обстоит заметно хуже. Понятно, что даже наиболее современные технические средства и носители данных не способны передать всю полноту информации об объектах и явлениях реального мира. Ведь любая сохраненная тем или иным способом информация представляет собой лишь информационную модель той или иной части окружающего мира. Но мы, при помощи существующих технологий, должны, по крайней мере, стремиться передать читателю или зрителю максимально возможную часть информации! Особенно это важно для информационных ресурсов образовательного назначения, которые учащиеся нередко видят впервые: при недостаточном качестве или полноте материала всегда есть риск формирования искаженного представления об изучаемых явлениях или процессах. Конечно, изучение возможностей максимально полной передачи всех форм информации при помощи технических средств — тема слишком сложная и объемная. Мы же обсудим только одну ее составляющую, но, пожалуй, наиболее важную — представление визуальной информации не только в цвете, но и в объеме (стереоскопия).

Стереоскопия (от греч. stereos... — объёмный, пространственный; + греч. ...skopeo — смотрю, рассматриваю, наблюдаю) — способ получения стереоизображений, при котором обеспечивается условия одновременного рассмотрения объекта двумя глазами, имитирующие естественное бинокулярное зрение. Стереоскопическое зрение обеспечивает наилучшее восприятие структуры объекта, пространственного расположения отдельных его элементов. Стереоизображение может быть записано в виде стереопар, стереофильмов, стереотелевидения или стереоскопических компьютерных игр, и т.п. Устройства для просмотра стереоизображений - стереоскопы, стереокинотеатры, компьютерные программы.

Природа дала человеку достаточно богатые зрительные возможности — наше зрение является не только четким и цветным, но и стереоскопическим — благодаря сложным процессам обработки в мозге информации, которую мы видим левым и правым глазами, мы воспринимаем окружающие объекты трехмерными, можем понять, какие из них расположены ближе, а какие — дальше, а также оценить их протяженность в глубину. Однако при сохранении и воспроизведении визуальной информации человечество долгое время теряло значительную часть этих возможностей. Сначала для представления внешнего вида различных объектов, интерьеров или пейзажей в распоряжении людей были только рисунки, а затем фотографии: статичные (фиксирующие только один какой-то момент) и монохромные. Позже появилось кино, способное передавать изображение в движении, — но тоже монохромное и к тому же “немое” (без звука), хотя этот недостаток довольно быстро был исправлен. Затем в разное время появились цветное фото, цветное кино, цветное телевидение и видео, а также возможность получения на дисплее многоцветных изображений (в настоящее время — до нескольких миллионов цветовых оттенков при четкости (разрешении) изображения, не уступающей хорошей фотографии). Однако до недавних пор читателям, зрителям и пользователям компьютеров оставались практически недоступными возможности объемного видения изображений. И вот, наконец, сегодня мы присутствуем при очередной технической революции: хотя сами технологии и методы получения и воспроизведения стереоскопических изображений были в большинстве своем созданы в прошлом столетии, лишь в последние годы в продаже стали появляться серийно выпускаемые 3D-фото- и видеокамеры, 3D-телевизоры и 3D-дисплеи. Поскольку “3D” и “стерео” — это термины, которые в последнее время, что называется, “на слуху”, очень многих интересует, что это такое, как работают подобные устройства и что они способны показать зрителю. Учителей же, методистов, а также школьников, их родителей и всех, кто так или иначе имеет отношение к сфере образования, не в меньшей мере волнуют вопросы: что 3D-технологии могут дать школе и не вредно ли их использование для детей. Эти проблемы дополнительно усугубляются из-за того, что большинство существующих технических средств, обеспечивающих стереоскопическое воспроизведение фото- и видеоинформации, нынешней школе, увы, пока еще недоступно — из-за их технической сложности (и потому низкой защищенности от намеренных или случайных разрушительных воздействий со стороны школьников), громоздкости и просто из-за слишком высокой цены (хотя в последние год-полтора цены на 3D-устройства начинают очень заметно снижаться и скоро станут доступными большинству граждан). Например, редкая школа может развернуть у себя в актовом зале (не говоря уже об обычных учебных классах) стереокинотеатр IMAX 3D. И тем не менее существует целый ряд технологий, позволяющих при сравнительно невысоких затратах обеспечить возможности реализации трехмерного представления учебного материала как в печатных изданиях, так и в мультимедийных электронных учебных пособиях. 1

Вред или польза?

С появлением и все более широким распространением 3D-устройств разгораются споры о том, вредно ли ими пользоваться. Одни утверждают, что “3D портит глаза” и даже может приводить к эпилепсии, другие заявляют о безопасности просмотра 3D, поскольку мы с рождения и всегда видим окружающий мир в объеме и ничуть от этого не страдаем.

Истина лежит, как всегда, посередине. Во-первых, все зависит от используемой технологии просмотра. Скашивание глаз, анаглиф и отчасти затворный метод действительно утомляют глаза, так что смотреть таким способом стерео можно только ограниченное время (при скашивании глаз и использовании анаглифических очков — вообще не более 3–5 минут). А вот стереоскоп, растровый метод и особенно поляризационный на утомляемость глаз практически не влияют.

Что же касается индивидуальных проблем при просмотре стереоизображений (например, у некоторых зрителей может начать болеть голова), то здесь, возможно, просмотр 3D лишь выявляет заболевания органов зрения, которые сложно выявить при обычном медосмотре у окулиста, и возникновение проблем при просмотре 3D — это хороший повод обратиться к врачу. Например, специалисты Американской оптометрической ассоциации провели исследование проблемы применения 3D-технологий в сфере образования и подготовили соответствующий доклад под названием “3D in the classroom” (“3D в школе”).2

В рамках этих исследований были сделаны следующие выводы:

• ограничения по времени просмотра 3D не отличаются от таких же ограничений для 2D, но при работе с мобильными устройствами из-за более близкого расстояния просмотра требуются более частые перерывы;

• вредность 3D — это, скорее, миф, а тем, кто испытывает дискомфорт при просмотре 3D-видео, рекомендуется пройти обследование у врача-офтальмолога, так как этот дискомфорт может быть признаком скрытых заболеваний глаз, не проявляющихся при просмотре 2D-изображений;

• у большинства детей бинокулярное зрение формируется к трем годам, и с этого возраста они уже могут безопасно наслаждаться 3D-фильмами, телевидением и играми;

• для больных эпилепсией нет особой разницы между 2D и 3D — в обоих случаях вероятность возникновения приступа одна и та же и требуется соблюдать одинаковую осторожность. Таким образом, применять 3D-технологии в образовательном процессе для повышения наглядности учебных материалов можно начинать уже сегодня.

• Издательства вполне могут начать выпуск для школ дополнительной литературы (альбомов наглядных пособий) с “встроенным” стереоскопом либо включать в печатные издания (учебники, пособия) перекрестные стереопары и анаглифические изображения.

• Учителя и обучающиеся могут самостоятельно создавать стереоматериалы учебного характера и обмениваться ими (например, если кто-либо возьмет на себя труд создать соответствующий сайт).

Глава 2. Методы просмотра стереопар

Хотя процессы, происходящие в мозге человека при обработке, поступающей от глаз зрительной информации, еще не изучены во всей их полноте, некоторые основные аспекты уже известны и достаточно просты. Основа стереоскопического восприятия лежит в сравнении мозгом двух изображений, поступающих с левого и правого глаза. Зрительные поля (области зрения) обоих глаз человека частично перекрываются, но видимое изображение имеет некоторые отличия для левого и правого глаза, так как они разнесены по горизонтали на расстояние примерно в 60–70 см (расстояние стереобазиса) и смотрят на более близкие предметы “с разных боков” (приложение 1).

Мозг извлекает из поступающей с обоих глаз информацию (для этого служит имеющееся в мозге особое перекрестье нервных волокон — хиазма) о контурах наблюдаемых объектов и “подстраивает” положение глаз так, чтобы в основном контуры совпадали, — после чего по углам поворота глаз (угол конвергенции) при их фокусировании в одной точке наблюдаемого изображения определяет относительное расстояние до этой точки, а по расхождению отдельных контуров получает информацию о том, что те или иные объекты располагаются ближе или дальше, чем выбранная точка фокусировки.

Конечно, задействовать этот “механизм” для получения стереоизображения мы, не вмешиваясь напрямую в работу мозга, не имеем возможности. Но можно сымитировать условия рассмотрения реальных объектов, выдавая мозгу “правильную входную информацию”!

Наиболее совершенным способом такой “имитации” является голография: лазерное излучение при голографической съемке создает в светочувствительном слое сложную интерференционную картину, при освещении которой таким же по физическим характеристикам лазерным лучом формируется идентичная реальной система световых волн. Ее человек (наблюдатель) воспринимает точно так же, как воспринимал бы реальный объект. Современные компьютерные технологии, кстати, уже позволяют синтезировать “на лету” требуемую интерференционную картину для того или иного сформированного в памяти ПК трехмерного изображения, при освещении которой лазерным лучом можно получить голографическое изображение достаточно высокого качества. Но голографические технологии пока еще слишком сложны и дороги, особенно при попытках создания голографических кинофильмов, поэтому для школы (да и вообще для бытового применения) пока недоступны.

Другой способ, хотя и обеспечивающий не настолько высокое качество восприятия объема, но зато доступный в реальных, не “лабораторных” условиях и потому используемый в подавляющем большинстве современных стереоскопических технологий, — это формирование стереопары. Для этого требуемый объект, интерьер или пейзаж фотографируется (либо снимается на видео) двумя фотокамерами (видеокамерами), расположенными по горизонтали на расстоянии, соответствующем среднему расстоянию между глазами человека (приложение 2). При просмотре отснятого таким способом изображения тем или иным способом на левый глаз подается для рассматривания именно левый отснятый кадр, а на правый глаз — именно правый кадр (синхронизированная во времени пара таких кадров и называется стереопарой). А далее — все зависит от того, как осуществляется такое разделение кадров стереопары между глазами.

Среди существующих методов просмотра стереопар можно назвать следующие: рассматривание через стереоскоп (либо невооруженным глазом), анаглифический метод, растровый, поляризационный и затворный.

Также стоит отметить, что существует еще один метод просмотра обычных “плоских” фото- и видеоизображений с “эффектом стерео”, о котором писал еще Я.И. Перельман в своем двухтомнике “Занимательная физика”. Достаточно при просмотре фотографии или видео зажмурить один глаз, а затем “поварьировать” расстояние от зрителя до просматриваемого изображения (оно зависит от фокусного расстояния объектива при съемке и от масштаба увеличения фотографии или кинокадра), и в какой-то момент просматриваемое изображение если и не приобретет полноценную “глубину”, то его “стереоскопичность” (а значит, и наглядность) заметно возрастет…3

2.1. Стереоскоп

Самый простой способ разделения кадров стереопары — непосредственно расположить левый кадр напротив левого глаза (но так, чтобы этот кадр не было видно правым глазом), а правый кадр — напротив правого глаза. Для этой цели служат различные стереоскопы (приложение 3).

Конструкции таких стереоскопов могут быть различными: используются линзы (чтобы сделать изображение четким при его близком размещении перед глазами), зеркала или призмы (чтобы “свести” просматриваемые кадры стереопары в стереоизображение, визуально “накладывая” их друг на друга; такие стереоскопы чаще всего используются сегодня для просмотра стереопар на экране дисплея).

2.2. Анаглифический метод

Если использование стереоскопа (равно как и просмотр перекрестной стереопары скашиванием глаз) основано на пространственном разделении кадров стереопары, то анаглифический метод основан на их цветовом разделении. Для этого используются два цветовых оттенка, взаимодополняющих друг друга, до черного, — обычно красный и голубой (Cyan). Стереопара представляет собой два монохромных кадра, где один кадр (например, левый) выполняется в красном цвете, а второй — в голубом, и эти две картинки накладываются друг на друга. Возможно и получение таких стереокартинок на основе цветных фотографий, в которых цветовые гаммы соответственно искажаются в красный и в голубой цвет (приложение 4).

Соответственно, рассматривать такое изображение нужно через специальные очки, стекла (пленки) в которых тоже окрашены в те же цвета: для приведенного выше примера левое стекло должно быть окрашено в голубой цвет, а правое — в красный. Тогда все красные оттенки на “суммарной” анаглифической картинке будут видны сквозь голубое стекло как оттенки серого соответствующей плотности, а голубые оттенки сквозь голубое же стекло будут восприниматься как белые. Поэтому левый глаз будет видеть черно-белую левую картинку (которая в “смеси” изображений была красной), но не увидит правую (голубую). И наоборот, правый глаз сквозь красное стекло увидит монохромную правую картинку (которая была в “смеси” изображений голубой), но не увидит левую (красную). В итоге наблюдатель будет воспринимать объемное изображение, хотя оно будет или монохромным (хотя полиграфия — цветная!), или по крайней мере иметь сильно искаженные цветовые оттенки (приложение 5). Зато двухцветные анаглифические очки проще, легче и дешевле, чем стереоскоп, их можно надевать поверх обычных очков (хотя это менее удобно), глаза при этом устают заметно меньше, а рассматривать можно стереокартинки любого размера и на любом носителе — на бумаге, настенном экране или дисплее. Купить такие очки сегодня можно во многих местах, а можно и сделать их самому.

2.3. Растровый метод

Этот метод позволяет создавать стереоскопические изображения как в печатном виде, так и на экране телевизора или дисплея, причем для его просмотра не требуется никаких очков или приспособлений.

Существует два варианта растрового метода. В любом из них два кадра стереопары (левый и правый) разрезаются на узкие полоски (обычно вертикальные) толщиной в 1 пиксель, и из них формируется интегральное изображение, в котором полоски чередуются: например, нечетные берутся из левого кадра, а четные — из правого.

А далее в первом случае поверх такой картинки (или на экран дисплея, на который выводится такая картинка) наклеивается специальная ребристая пленка из треугольных призм или цилиндрических линз. Для просмотра такого изображения нужно найти в пространстве “правильную” точку, при взгляде из которой за счет преломления световых лучей в призмах или линзах левый глаз будет видеть только полоски от левого кадра, а правый глаз — только полоски от правого кадра. В результате формируется стереоэффект (приложение 6).

Во втором случае (такая технология носит название “параллаксный барьер” и применяется в электронных устройствах отображения) используются два ЖК-экрана. Первый экран — обычный, цветной, на который можно выводить как обычные растровые изображения (в режиме 2D), так и интегральные, собранные из полосок (как было сказано выше). Второй экран — монохромный, прозрачный, на нем можно выводить (или не выводить) сетку из тонких вертикальных черных полосок. Этот экран может размещаться как перед основным, так и за ним (между основным экраном и осветительной лампой). Тогда если черные (непрозрачные!) полоски выведены, то они (опять-таки при просмотре из “правильной” точки) загораживают от просмотра левым глазом полоски от правого кадра и наоборот, загораживают от правого глаза полоски от левого кадра (приложение 7). В результате левый глаз видит только левый кадр, а правый глаз — только правый, и формируется стереоэффект.

Основной недостаток обоих описанных вариантов растрового метода — необходимость искать в пространстве точку наблюдения, в которой реализуются условия просмотра стерео (впрочем, делается это очень легко). Зато отсутствие необходимости в использовании очков — это бесспорное преимущество. Учитывая же, что в устройствах с параллаксным барьером режим 3D (т.е. этот самый параллаксный барьер) можно при желании отключить, и тогда устройство работает как обычный медиаплеер или “электронная книга”, а цена таких устройств может быть весьма невысокой (например, простейший 3D-плеер QUMO Reality 3D китайского производства в августе 2012 г. в Москве можно было приобрести всего за 3500 руб.), данный метод получения стерео можно считать весьма перспективным для применения в школьных “электронных учебниках” (ридерах).

2.4. Поляризационный метод

Здесь получение стереоэффекта основано на физическом эффекте поляризации света. Как вы помните из курса физики, свет (как электромагнитная волна) может быть поляризован (колебания строго в одной плоскости) при помощи поляризационного фильтра. После этого при пропускании такого поляризованного света через еще один такой же поляризационный фильтр свет может проходить через него практически без потери яркости, если этот фильтр имеет такую же ориентацию плоскости поляризации, как и свет (т.е. как фильтр, с помощью которого этот свет был поляризован). И наоборот, поляризованный свет будет полностью поглощен вторым фильтром, если его плоскость поляризации перпендикулярна плоскости поляризации света.

Кроме описанного эффекта плоской поляризации, существует эффект круговой поляризации света, когда световая волна может быть поляризована с вращением плоскости ее поляризации вокруг продольной оси по часовой либо против часовой стрелки (приложение 8). При этом тоже могут быть использованы два вида поляризационных фильтров: если свет поляризован, например, фильтром круговой поляризации по часовой стрелке, то он без потерь пройдет через такой же фильтр, но будет поглощен фильтром с поляризацией против часовой стрелки, и наоборот.

Именно на таком эффекте поляризации (обычно — круговой) и работает поляризационный метод получения стереоизображений (например, он лежит в основе функционирования 3D-телевизоров LG Cinema 3D). Здесь левый и правый кадры стереопары, как и в растровом методе, разрезаются на полоски толщиной в 1 пиксель, но горизонтальные. Далее на ТВ-экране (или экране дисплея) формируется интегральное изображение, в котором, например, четные ТВ-строки взяты из левого кадра, а нечетные ТВ-строки — из правого. Соответственно, на экран нанесено покрытие из поляризационных фильтров: напротив пикселей четных строк, например, с поляризацией по часовой стрелке, а напротив пикселей нечетных строк — с поляризацией против часовой стрелки. Зрители же должны для просмотра стереоизображений надеть очки тоже с поляризационными фильтрами: для левого глаза — с поляризацией по часовой, а для правого глаза — против часовой стрелки. Тогда, очевидно, левый глаз будет видеть только строки из левого кадра, а правый — только из правого кадра.

Стоимость таких стереотелевизоров пока довольно существенна, но за прошедший год уже снизилась и продолжает снижаться, а поляризационные очки не очень дороги и практически не напрягают глаза. Поэтому можно предполагать, что стереотелевизоры типа Cinema 3D вскоре будут широко использоваться в школах как устройство отображения информации для показа всему классу. Тем более что в современных таких телевизорах “встроен” алгоритм (на базе технологий распознавания изображений и элементов искусственного интеллекта), позволяющий достаточно правдоподобно преобразовывать в стереоизображение и обычные “плоские” изображения и видео, так что просмотр в 3D возможен даже для “старых” учебных материалов, снятых в “моно” варианте.

 

 

2.5. Затворный, или активный, метод

Наконец, еще один метод получения стерео, применяемый в большинстве современных 3D-телевизоров, а также часто используемый на компьютере, основан на простом загораживании “ненужных” кадров от просмотра. При этом на экран попеременно выводятся то левый, то правый кадр, а зритель должен надеть специальные очки со стеклами из прозрачных ЖК-экранов. Когда на экране телевизора отображается левый кадр стереопары, в очках левое стекло прозрачно, а правое затемняется до непрозрачности. И наоборот, при показе на экране правого кадра правое стекло становится прозрачным, а левое затемняется. (За этим попеременным миганием стекол очков следит встроенная в них электронная схема, синхронизированная с сигналом смены кадров в телевизоре.)

Такой метод при его кажущейся простоте менее удобен, чем поляризационный или чем параллаксный барьер. Во-первых, телевизор или дисплей должен обеспечивать высокую частоту смены кадров (вдвое выше, чем обычный). Во-вторых, при просмотре может возникать мерцание, утомляющее глаза. Наконец, в-третьих, очки для просмотра стерео в этом случае содержат электронную схему (что сильно удорожает их по сравнению с поляризационными) и аккумулятор (который надо периодически заряжать), и к тому же они заметно тяжелее. Поэтому в школах этот метод вряд ли будет использоваться широко4.

Глава 3. Практическая часть

3.1. Создание анаглифических очков

Просмотр анаглифических стереоскопических изображений с использованием цветных очков-светофильтров можно легко реализовать в домашних условиях. Главный вопрос, возникающий в этом случае, — где же взять очки для просмотра стереопары? Конечно, в книжных магазинах и на лотках с периодической печатью часто встречаются детские журналы с 3D-картинками, а также журналы с компакт-дисками, на которых записаны стереофильмы, и к ним прилагаются анаглифические очки. Но, оказывается, такие очки можно изготовить и самостоятельно (приложение 9).

Для начала я взяла кусок пластика, оставшийся у меня от коробки из-под конфет. Вырезала два небольших кусочка, примерно под размер глаз. Один кусочек раскрасила красным, а другой синим перманентным маркером. Далее на листе картона нарисовала выкройку для очков и вырезала две картонные «оправы». Затем я приклеила частички пластика на «оправу» таким образом, что слева оказался красный кусочек пластика, а справа синий. Потом наклеила вторую деталь «оправы» на внутреннюю сторону очков, чтобы скрыть все «швы». Таким образом, анаглифические очки были получены.

3.2. Создание стереоизображения

Технология 3D позволяет превратить обычный фотоснимок в трехмерную фотографию несколькими способами. Например, используя специальный стереоаппарат. Однако пока цифровые фотоаппараты, предназначенные для съемки 3д фото/видео (такие, например, как FujiFilm FinePix REAL 3D W1) дороговаты (около 10 тыс. рублей) – несмотря на то, что недавно цены на них упали раза в полтора по сравнению с прошлогодними. Но есть и другой способ, можно отснять стереопару для получения объемной фотографии при помощи самого обычного фотоаппарата любой модели. При этом не нужно использовать никакого дополнительного оборудования5.

Я попробовала сама создать стереоизображение. Для этого я выбрала неподвижный объект съемки, например, кружку. Отклонившись слегка влево, я сфотографировала левый кадр стереопары (приложение 11, а), а затем, отклонившись вправо на 65-70 см, отсняла правый кадр (приложение 11, б). Здесь нужно очень внимательно проследить, чтобы границы этого правого кадра приблизительно, но чем точнее, тем лучше, совпадали с границами ранее отснятого левого кадра. Но даже если будет небольшое расхождение или перекосы, то эти дефекты можно будет впоследствии устранить при обработке изображений. Далее я использовала бесплатную, свободно распространяемую программу Anaglyph Maker.6 Данная программа очень проста в своем использовании. Мне стоило только загрузить левое и правое изображения, а далее программа сама начала обработку стереопары (приложение 11, в). Задание было выполнено, 3D картинка была получена, и действительно, через анаглифические очки изображение на экране монитора смотрелось как настоящее.

Это был лишь простейший пример. Но в реальной жизни мы можем использовать стереотехнологии более широко, например, на различных уроках (приложения 12, 13, 14).

Таким образом, мы сами можем создавать 3D изображения (приложение 10), стоит только захотеть! И преимущества такого способа получения стереоизображений очевиден: он доступен абсолютно любому владельцу любой фотокамеры, не нужно приобретать дорогостоящий 3D фотоаппарат. Но также очевидны и некоторые недостатки. Во-первых, нужно максимально точно суметь совместить границы правого и левого кадров и постараться избежать перекосов. А во-вторых, что самое главное, – между съемкой левого и правого кадров проходит несколько секунд, а за это время в снимаемой картине может многое измениться. Поэтому такой способ хорош для съемки различных зданий, сооружений, памятников и прочих неподвижных объектов.

Глава 4. Исследование

4.1. Исследование отношения к стереотехнологиям учащихся шестых классов

Мною были составлены анкеты, направленные на определение отношения учащихся к современным 3D-технологиям и их знаний о стереотехнологиях (приложение 15). Было опрошено 20 учеников шестых классов.

Результаты анкетирования показали, что большинство учащихся предпочли бы посмотреть новый фильм в 3D. Они аргументировали свое решение тем, что фильмы в 3D более красочные, реальные, создается впечатление присутствия в фильме.

На вопрос «Вредит ли 3D глазам?» 10 человек дали утвердительный ответ, а семеро считают, что 3D опасно лишь отчасти.

80% учеников считают, что 3D-технологии необходимы и в школе, что они обеспечат наглядность и лучшее усвоение материала.

Что касается знаний о стереотехнологиях, то лишь порядка 30% учеников имеют представление о методах передачи стереоизображений и о принципах отображения 3D (приложение 16).

4.2. Исследование отношения к стереотехнологиям учащихся седьмых классов

Всего было опрошено 15 учеников седьмых классов. Большинство семиклассников предпочли бы посмотреть фильм в 3D, нежели в 2D.

12 учеников из 15 считают, что 3D-технологии следует применять в школе на уроках, это поднимет заинтересованность учащихся в процессе обучения.

Около 80% семиклассников считает 3D отчасти вредным для зрения.

Большинство учеников не имеет представление о методах передачи стереоизображений (приложение 17).

Выводы

Из проведенного мною исследования можно сделать вывод, что применение 3D-технологий в школе повысит заинтересованность учащихся в учебном процессе, особенно в изучении предметов с использованием натурных и информационных моделей. Я считаю, что уроки будут намного интереснее, увлекательнее, ярче, если учитель будет сопровождать свой рассказ 3D-изображениями или 3D-видео.

Стереотехнологии являются полностью безопасными для тех, кто не имеет проблем со зрением. Дети же могут смотреть 3D уже с трех лет, когда у них сформировано бинокулярное зрение, и в школе стереотехнологии могут быть использованы без вреда для здоровья.

Таким образом, цель данной работы достигнута, ожидаемые результаты оправданы.

Список литературы

Википедия – свободная энциклопедия//- Режим доступа: http://ru.wikipedia.org

3D – ГРАФИКА//-Режим доступа: http://3dskyworld.ucoz.ru

Научно-популярный журнал "Мир 3D / 3D World"//- Режим доступа: http://rusere.ru/edutech-prod/obrazovatelnye-mediaresursy/nauchno-populyarnyy-zhurnal-mir-3d-3d-world/

Научный журнал КОМПАС//- Режим доступа: http://www.kompas.by

Новости и обзоры.//- Режим доступа: http://obzor.hi-tech.com.ua

Полезные программы и советы// - Режим доступа: http://unsofted.ru

Учебно-методический журнал «ИнформатикА»//-Режим доступа: http://nashol.com/2013033170476/uchebno-metodicheskii-jurnal-informatika-n-1-2013.html

YOUTUBE – видеохостинг// - Режим доступа: https://www.youtube.com/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение