3D成像原理

(一)什么是3D

 3D是相对于2D平面的一个概念。我们人类所生存的世界就是一个三维的空间,我们在现实世界中观察到的物体也都具有三个维度:高度、宽度、深度。我们早已习惯了3D的世界。然而由于技术发展的局限性,在电影、广播电视以及印刷等媒体世界中,我们被局限在了一个二维世界。

(二)3D影像的特点

 立体逼真:3D影像与人类现实生活中习惯的场景达成了一致,更加的逼真; 临场感强:3D影像的立体感、景深,让观者产生身临其境的感觉; 强烈视觉冲击:可以利用3D影像特点制造各种强烈的视觉冲击,如体育比赛直播、演唱会现场直播,以及各种宏大的电影场景。

(三)立体视觉的根源

 人天生具有两只眼睛,而两只眼睛间的距离大体为6~7厘米。正是由于这6~7厘米的距离,当人的双眼注视一个物体时,双眼看到的景象并非一致,而是存在细微的差别。存在细微差别的两幅二维图像,经过大脑的合成最终呈现出立体感。 3D影像技术正是利用了双眼分视原理,在节目拍摄的过程中,摄像机在工作模式上模仿人的双眼,左右镜头分别拍摄一幅具有细微差别的二维图像。
 在观看3D影像时,采用各种技术,以保证让左眼只能看到摄像机的左镜头所拍摄的影像,而右眼只能看到摄像机的右镜头所拍摄的影像。两幅存在细微差别的二维影像经过大脑的合成,产生立体影像。
视差位移视差位移接近于零,所以我们很难判断这个物体的距离,更不会对它产生立体感觉了,夜望星空你会感觉到天上所有的星星似乎都在同一球面上,分不清远近,这就是视差位移为零造成的结果

(四)双目视差

  由于人的两只眼睛存在间距(平均值为6.5cm),因此对于同一景物,左右眼的相对位置是不同的,这就产生了双目视差,即左右眼看到的是有差异的图像。

(五)运动视差

 运动视差是由观察者和景物发生相对运动所产生的,这种运动使景物的尺寸和位置在视网膜的投射发生变化,使产生深度感。

(六)眼睛的调节功能

 人眼的调节功能主要是指眼睛的主动调焦行为,是通过眼睛的晶状体进行精细调节的。焦距的变化使我们可以看清楚远近不同的景物和同一景物的不同部位。晶状体的调节是通过其附属肌肉的收缩和舒张来实现的,肌肉的运动信息反馈给大脑协助立体感形成

(七)视差图像在人脑的融合

 融合,是大脑的高级功能。双眼图像的融合过程,首先要依靠双眼在观察景物的同一会聚机制,即双眼的着眼点在同一点上。这种机制使得人的左右眼和在景物上的着眼点构成了一个三角形。通过这个三角形我们就可以判断出所观察的景物距人眼的距离了。为实现这种机制,人眼肌肉需要牵引眼球转动,肌肉的活动再次反馈到大脑,使双眼得到的视差图像在大脑中融合。
 除了以上的几种机制外,研究表明人的经验和心理作用也对景象的深度感知能力有影响,比如说图像的颜色差异、对比度差异、景物阴影甚至是所观看显示器的尺寸和观察者所处的环境,都影响着我们的立体感觉

(八)注意

 具有双眼不一定就有立体视觉,而单眼也并非就没有立体视觉。前面说到立体盲,凡是造成影响大脑融合功能的眼病和脑病,都可能形成立体盲,比如弱视、斜视、屈光不正、屈光参差等;有人先天缺乏大脑的融合功能,也就没有立体视觉。那么,单眼为什么也会形成立体视觉呢?前面说立体视觉的主要形成机制中,除了双目视差以外,还有运动视差和眼睛的调节功能,当失去了一只眼睛的时候,只要另一只眼睛的功能良好,通过眼睛的调节功能,大脑同样可以接收到不同焦距的视觉信号,这时只要大脑的融合功能完好,就可以将不同焦距的视觉信号融合,同样可以感受完美的立体图像。在失去一只眼睛而失去双眼视差之初,立体视觉会受到影响,但是随即大脑将改变工作习惯,眼睛的调节功能在立体视觉形成中将逐渐发挥更大的作用,加上运动视差和对图像的颜色、对比度、景物阴影的等方面感知能力的提高,以及生活上的适应和经验的积累等,从而逐渐形成与双眼立体视觉相似的单眼立体视觉。大脑的潜能就这样被开发了!

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