Машины для рисования в трехмерном пространстве

Стереопары, в которых правая и левая картины разделены с помощью цвета (анаглифическим способом), можно рисовать по правилам проективной геометрии, но это кропотливая работа. Она облегчается, если пользоваться пантографом, так как его поворотное чертежное устройство обладает необходимым числом степеней свободы. И все же для каждой желаемой сепарации штрихов нужно точно устанавливать осевой шарнир пантографа; поэтому такая система эффективна только в тех случаях, когда в рисунке необходимо и достаточно задать серию планов, находящихся на разных видимых расстояниях.

Хороших книг по стереофотографии нет, как нет и пригодных для научной работы стереофотокамер для съемки на 35-миллиметровую пленку. Не изготавливаются и зеркальные стереофотоаппараты. Снимки, составляющие пару, приходится обрабатывать отдельно - разметка утрачивает точность. Кроме того, аппарат следовало бы снабдить устройством для точной конвергенции осей объективов в соответствии с тем, как конвергируют глаза, рассматривая близкие объекты.

Первая машина для рисования в трехмерном пространстве (ее описание см. на стр. 155) основана на использовании оптики и электролюминесцентных панелей. Основные трудности с оптикой возникают по двум причинам: вследствие малой глубины фокуса системы линз проектора и реверсии системы координат. Чтобы исправить реверсию, приходится ставить дополнительные зеркала - оборачивать изображения рисующего света на переднюю поверхность панелей. Конструкция значительно упростилась бы при рирпроекции, поскольку проекция изображения и рассматривание его осуществлялись бы тогда по одной оси. Если приходится проецировать спереди и рассматривать изображение в отраженном свете, то нужно либо установить большое полупрозрачное зеркало, расщепляющее световой поток, либо (как у нас) сделать так, чтобы оси проекций и обзора были направлены не под прямым углом к экрану. Такая проекция вносит искажения, которые компенсируются рассматриванием под тем же самым углом, только по другую сторону нормали к экрану.

Абсолютно необходимо добиться соответствия между пространственными координатами рисующего света и видимыми координатами стереоизображения, которое возникает после слияния пары реальных изображений, хранящихся на поверхности люминесцентных панелей. В нашем устройстве перемещения рисующего света вдоль осей x и y перевернуты; обратное перевертывание достигается соответствующим устройством окуляров (четырехкратное увеличение последних как раз достаточно для разрешения зерна панелей). Чтобы изображение перевернуть обратно и по оси (в глубину), применяется большое плоское зеркало, лежащее в оптическом пространстве между источниками света и объективами проекторов; такое устройство необходимо потому, что проекция ведется спереди - изображение приближается к панели, когда оно должно отдаляться от нее. Плоское зеркало удлиняет путь света к панели, когда свет отодвигается от наблюдателя, как это было бы при проекций на обратную сторону панели. Но если бы свет в самом деле шел сзади, сквозь панель к линзам окуляров, не было бы перевертывания по оси z.

Конечно, данная оптическая система не единственно возможная. Увеличить полезную площадь панелей легко, добавив отклоняющие призмы или применив уитстоновские стереоскопические зеркала. Но тогда возникают новые трудности, поскольку для увеличения полезной (несущей изображение) площади панелей требуются более длиннофокусные объективы, а это уменьшает диапазон возможных движений рисующего света в глубину. Наше устройство было разработано в основном эмпирически. Мы стремились к тому, чтобы машина была простой, состояла только из стандартных деталей и давала картины, пригодные, по крайней мере на первых порах, для того, чтобы инженеры, архитекторы и другие специалисты, заинтересованные в этом, могли начать работу с ней, стремясь лучше понять и отобразить сложные структуры.