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3D走近人类 “眼睛”的自然技术

  我们人类所生存的地球是一个具有丰富层次的世界。从宏观来看,它或许是一副展开在我们眼前的壮阔的自然全景;从微观来看,无论貌似多么微小的物体也必定有着它细微的厚度。换言之,我们所生存的地球上,所有物体都具有其立体的构造。而对于这样的“立体世界”,我们之所以能够理所当然地接受它,是因为我们人类的两只眼睛本身就具有立体捕捉万物形态的能力。

  而要将这种我们认为理所当然的“立体的”感官技术运用在影像的“记录”以及“播放”中,其实并不是一件容易的事情。早在上个世纪五六十年代,人们便开始尝试通过各种技术再现立体的活动影像。直到现在,人们也仍在各个领域不断地对其进行研究,并不断地取得着进步。

  目前,“影像技术数字化”的大潮又推动着立体影像技术进入一个高速发展的全新时代。得益于新开发的尖端技术,原本困难重重的立体影像技术的发展,又将给我们带来什么新的惊奇与感动呢?通过本次展览,也许我们将为您打开这扇通向未来的大门。

  其实从很早以前,人们已经开始尝试将实物进行立体记录及播放。例如早在1830年,英国的物理学家Charles Wheatstone就已经提出了让照片看起来立体的“立体照片”。就日本而言,则可追溯到江户时代。

  人类的左眼与右眼所看到的景物是有细微的角度差别的。而立体照片正是利用这种差别(两眼视差),通过叠放2张照片而使照片看上去立体的。

  在许多自然科学领域,如地理学、地质学中,也正在应用立体的航空照片来获取地形、地质、植物及生物等信息。

  3D影像的历史其实并不短,早在20世纪50年代已经有人根据“两眼视差”用2组胶片制作出3D电影,但无论在技术上还是商业上都一直有着很大的瓶颈。因此,3D影像一直被人们视为“梦想技术”,至今也未能开始真正地普及。

  但是,近年随着3D摄影、编辑技术的飞速发展,以及支持3D影像的投影仪投影机和高精度银幕的问世,以及影院3D播放系统的成熟,3D影像播放平台也日趋成熟。而3D影像与数字影像良好的兼容性也加速了3D影像的普及。

  1833年,查尔斯惠斯通爵士发明了立体视镜。随后的五年里,他继续对立体视镜及其独特效果进行探索,之后才在自己的作品《Contributions to the Physiology of Vision - Part the first: On some remarkable, and hitherto unobserved, Phenomena of Binocular Vision》(视觉的生理贡献——第一部分:迄今未发现的非凡双视现象)(1838年)中将这项发明公之于众。他解释说,视网膜象差造成的视觉双重性,实际上会产生一种深度知觉,也就是我们现在所说的立体感。右图所示即为惠斯通所发明的立体镜。

  令人讽刺的是,大多数人都认为是惠斯通发明了惠斯通电桥(实则不然),却鲜有人知立体镜才是他的发明。

  我们之所以能够立体地感知物体,是从对物体所在的位置、以及对其距离的判断开始的。我们先来看看,对于“距离”,无意识中所做出判断的线索主要有哪些要素。

  我们的大脑在看物体时是通过锁定的焦点来判断距离的。例如,如果我们将焦点锁定在离我们自身较近的物体上时,远处的物体将被虚化。相反,如果我们将焦点锁定在离我们较远的物体上时,则近处的物体将被虚化。正是焦点的位置使人能够感觉到立体的“深度”的。

  两个相同大小的物体,放置于远处的一个总要比放置于近处的一个看上去“小”。这种感觉其实是人们在小时候通过体验所学到的,通过“视觉上的大小”及“距离的远近”来测量距离的感官习惯。

  虽然在不同的气候及时间下会有一定的差别,但近处的物体总显得更亮些,而远处的物体总显得更暗些。这样的“颜色的明暗和对比” 对焦点位置和透视法起到辅助的作用。换句话说,如果物体看起来又大又亮,则物体很可能位于距离我们较近的位置。

  您是不是也有过在夜晚骑自行车,看到近处的景物不断地离我们远去,而远处天空的月亮却一直跟随着我们,在空中纹丝不动?

  这是当我们的视点在移动的时候,近处的物体总是移动得较快,而远处的物体则移动得较慢而引起的。这种相对运动(运动视差)使我们能在感官上识别到深度。

  当人们的视线聚焦于近处的物体上时,将汇聚于一点。大脑将此作为基准来判断距离。

  人类的两只眼睛在感知立体物体时起到重要的作用。人类的左眼与右眼所看到的景物是有微妙的角度差别的,而我们的大脑正是利用这种差别(两眼视差)来计算距离,立体地感知物体的。

TAG标签: 视网膜象差
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