3D的产生与感知 【浅水】

什么是3D：

3D 是英文“3 Dimensional”的简称，Dimensional意为维度，在物理学中描述物质变化时需要几个参数就是几维。例如2维坐标中的（x，y）或者3维坐标中的（x,y,z）。

人类作为三维物体可以理解四维时空但无法认识以及存在于四维空间，通常所说时间是第四维即四维时空下的时间维度。四维空间的第四维指与x，y，z同一性质的空间维度。然而四维时空并不是标准欧几里得空间，时间的本质是描述运动的快慢。

可以定义可以度量的都可以有维度，比如温度、时间。因此我们常见的一些商家宣传说7D、9D电影本质上看见的还是3D，与我们常说的3D在视觉上并无差别，但要是一定要算上声音、温度、湿度、光照等等也说得通，但也顿失了商家想传达给你的那种高端与神秘，称得上是机智的商家在宣传上打的一个不错的擦边球。



言归正传，我们生活中常说的3D效果多指立体感。人眼产生立体感的因素有很多，主要来自于双眼的生理结构与后天习得的经验知识。这些机制协同工作使双眼获得的信息在大脑中产生立体感知。

我们观察景物时两只眼睛接受的图像都映射在视网膜弯曲的表面，是两个平面图像的输入，大脑中的视觉系统通过比对这两个图像中的细微差别判断景物的远近。视差大的物体距离近，视差小的物体距离远。这是双眼产生立体感知的基本规律。

同时，随着年龄的增长，人脑通过对自然景物长期的观察学习，会积累先验知识，使得我们仅通过部分平面视觉线索就可估算景物的距离或深度。经过研究人员的实验总结，可能影响深度判断的平面线索有以下几种。

1. 透视关系

  透视关系就是我们熟知的“近大远小”关系。同样的物体，距离近时其在视网膜上成像大，距离远时成像小。这导致景物随着距离远近的不同在我们眼中的大小也不同。由此大脑通过比对视野中景物的相对大小，可以预估各个景物的远近关系。在透视关系影响我们深度判断时，我们的先验知识发挥着很重要的作用。



1. 遮挡关系
近处的物体将遮住远处的物体，这是我们熟知的常识。这一点对场景进行分层重构时需要特别注意。当景物的遮挡关系与其深度关系不符时会导致视觉错误。



3. 纹理疏密
同样的物体，当其距离我们较近时，其在视网膜上成像的面积大，感觉纹理更加稀疏，反之。当物体离我们远去时，随着其在视网膜上的成像面积越来越小，视觉上纹理分辨率更加稠密。某种程度上，纹理疏密关系可理解为透视关系在景物表面的细节体现。



4. 光影条件
在同样的光照条件下，景物上的光影强度可以反映其局部的细节。例如在高光情况下，突出的部分亮，陷入的部分会有阴影。



除了平面视差线索外，运动视差则是与双眼立体结构无关的一类视差线索。当我们注视某个物体时，若视线随着物体移动，或我们自身移动，视野中的其他景物也会产生运动。若物体与观看者的相对移动垂直于视线方向，则在观察者的视野中，观察者与物体之间的景物，与相对运动的方向，物体之后的景物则与相对运动方向相反。若观看者向物体方向移动，则物体后的景物相对视差将增大，而物体之前的景物相对视差将减小。

人的大脑视觉中枢通过综合以上总结的各类视觉深度线索实现立体视觉。这些因素在进行重构时都应被充分地考虑。当不同的视觉线索发生冲突时，就会产生不适。如立体失真，垂直视差，梯形失真，串扰，剪切失真，窗口效应，视差梯度，硬纸板效应和木偶剧场效应等。由于篇幅关系此处不做详细说明，有感兴趣的读者可以浅水留言。

责任编辑：浅水
 
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