眼睛明明只能看到二維,為什麼會有立體感?教你自己製作一張3D圖

2021-01-17 星宇飄零

本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。

我們的每一隻眼睛,都只能看到二維的圖像,就是說我們眼睛看到的畫面只是一個平面,但是每一個兩種眼睛都視力正常,並且沒有內斜視或外斜視的人都感覺自己能看到立體的圖案,這種感覺在電影院看3D電影時尤為強烈,這是為什麼呢?

我們先來看看人的眼睛是怎麼看到畫面的,下圖:

當外界光線經過約2-5mm直徑的瞳孔後,在視網膜形成一個倒像,這個倒像是與外界的圖像一一對應的,也就是外界的圖像的每一個位置只在視網膜的特定位置形成畫面。以上面那隻怪獸角為例,它在現實中是在畫面上面,而在視網膜裡它就只會出現在視網膜下面,這就是墨子發現的光沿直線傳播的小孔成像原理。

既然畫面與視網膜成像時是一一對應的,眼睛自然就感受不到立體感了,所以當我們閉起一隻眼睛的時候,只用一隻眼睛去看是看不到立體圖案的,如果你在電影院裡戴著3D眼鏡看3D電影時,閉起其中一隻眼睛,立體感馬上就會消失。

那麼為什麼用兩隻眼睛看就會產生立體感呢?這是因為我們兩個眼睛之間有一定的距離,這個距離稱為瞳距,近視患者去配眼鏡的時候都要測量瞳距,一般正常人的瞳距大約65mm左右,即6.5cm。而正是這大約65mm,使我們左眼和右眼所看到的畫面產生差異。由於凸出物體的遮擋,導致其左後方的某些細節被遮擋而無法到達我們的右眼,同樣其右後方的某些細節被遮擋後也無法到達我們的左眼,這樣就導致我們左右兩隻眼睛看到的畫面不一樣,而基於我們的經驗,大腦很容易就判斷出那個凸起的物體的凸起狀態,這就產生了立體感。

我們的大腦會把兩個眼睛的像差處理成立體的感覺,所以當我們在電影院看那些3D電影的時候,雖然銀幕只是一個平面,但由於經過偏振鏡片的過濾,使我們左右兩個眼睛看到了不同的畫面,而這兩個不同的畫面是電影拍攝時由兩個不同的攝影機在兩個不同的角度拍攝的,因此我們的大腦就把它處理成立體的圖案了。

利用這種方法,其實我們自己就能製作3D圖片,圖片源可以是你自己拍的,也可以是從視頻裡截取的。我先說通過視頻截取的方法:找一個平移拍攝的視頻片段,也就是攝像機從左往右移動或從右往左移動下拍攝的視頻,截取移動一段小距離後的兩張畫面,然後如下圖拼在一起,左邊視角的放左面,右邊視角的放右面,一張3D立體圖就完成了,這是我從張家界的紀錄片上截取的視頻畫面。

這種圖片只能用手機看,屏後成像,電腦屏幕太大了,雙眼無法聚焦的,觀看方式如下圖:

當然你也可以自己拍圖片,只要拍攝第一張後平移10cm左右拍第二張,然後兩張拼在一起就可以了,下圖是我拍攝的彩虹3D立體圖。

說到這裡,我想起關於人的視覺是二維還是三維,這是一個在科學群裡經常引起爭論的問題,我就經常與人爭論。很多人認為人的視覺是二維的,理由是人的眼睛只能看到二維的畫面,這很合理,但他們可能忽略了我們有兩個眼睛……當然,大部分情況下他們並不是忽略了,而是認為即使有兩個眼睛看到的依然是二維的,三維只是幻覺……

這就很尷尬了,我也只能表明一下我個人的立場,我個人認為,我們看到的就是三維。只要我們有兩個視力正常並能正常聚焦的眼睛,我們就能看到三維,不接受反駁。

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