在某些動物如牛、馬、羊等，它們的兩眼長在頭的兩側，因此兩眼的視野完全不重疊，左眼和右眼各自感受不同側面的光刺激，這些動物僅有單眼視覺。

人和動物的雙眼都在頭部的前方，兩眼的鼻側視野相互重疊，因此凡落在此范圍內(nèi)的任何物體都能同時被兩眼所見，兩眼同時看某一物體時產(chǎn)生的視覺稱為雙眼視覺。 雙眼視物時，兩眼視網(wǎng)膜上各形成一個完整的物像，由于眼外肌的精細協(xié)調(diào)運動，可使來自物體同一部分的光線成像于兩眼視網(wǎng)膜的對稱點上，并在主觀上產(chǎn)生單一物體的視覺，稱為單視。 眼外肌癱瘓或眼球內(nèi)腫瘤壓迫等都可使物像落在兩眼視網(wǎng)膜的非對稱點上，因而在主觀上產(chǎn)生有一定程度互相重疊的兩個物體的感覺，稱為復視。 雙眼視覺的優(yōu)點是可以彌補單眼視野中的盲區(qū)缺損，擴大視野，并產(chǎn)生立體視覺。

雙眼視物時，主觀上可產(chǎn)生被視物體的厚度以及空間的深度或距離等感覺，稱為立體視覺。其主要原因是同一被視物體在兩眼視網(wǎng)膜上的像并不完全相同，左眼從左方看到物體的左側面較多，而右眼則從右方看到物體的右側面較多。來自兩眼的圖像信息經(jīng)過視覺高級中樞處理后，產(chǎn)生一個有立體感的物體的形象。然而，在單眼視物時，有時也能產(chǎn)生一定程度的立體感覺，這主要是通過調(diào)節(jié)和單眼運動而獲得的。另外，這種立體感覺的產(chǎn)生與生活經(jīng)驗、物體表面的陰影等也有關。但是，良好的立體視覺只有在雙眼觀察時才有可能。 立體視覺是人眼對看到的景象具有的深度感知能力，而這些感知能力又源自人眼可以提取出景象中的深度要素。

除了雙目視覺可產(chǎn)生立體感外，單眼看空間景物時，也能辨別物體的前后深度，具有一定的立體感。對于三維顯示技術，更為全面地了解眼睛的立體視覺因素具有重要的意義?，F(xiàn)代心理學公認有十種要素來察覺像的深度，其中涉及生理機能的有四種，涉及心理暗示的有六種。 (1) 雙目視差(binocularparallax)。由于人的兩只眼睛存在間距(平均值為65mm)，因此對于同一景物，左右眼的相對位置(relativeposition) 是不同的，這就產(chǎn)生了雙目視差，即左右眼看到的是有差異的圖像。 (2) 眼睛的適應性調(diào)節(jié)(accommodation)。人眼的適應性調(diào)節(jié)主要是指眼睛的主動調(diào)焦行為。眼睛的焦距是可以通過其內(nèi)部構造中的晶狀體進行精細調(diào)節(jié)的，焦距的變化使我們可以看清楚遠近不同的景物和同一景物的不同部位。一般來說，人眼的最小焦距為1.7cm，沒有上限。而晶狀體的調(diào)節(jié)又是通過其附屬肌肉的收縮和舒張來實現(xiàn)的，肌肉的運動信息反饋給大腦有助于立體感的建立。即使我們用單眼觀看物體，這種立體感也是有的，所以可以說是單眼深度暗示。可是這種暗示只在與其他雙眼暗示組合在一起，而視距又在2m 之內(nèi)時才是有效的。 (3) 單眼移動視差(motion parallax)。運動視差是由觀察者和景物發(fā)生相對運動所產(chǎn)生的，這種運動使景物的尺寸和位置在視網(wǎng)膜的投射發(fā)生變化，從而產(chǎn)生深度感。當用一只眼睛看一個固定物體時，則調(diào)節(jié)就成為對深度感的唯一有效暗示?？墒?，如果觀看位置是允許移動的，我們就可利用雙目視差這種效應從各個方向觀看物體。這個效應就稱為單眼移動視差。特別重要的是，當觀看者移動得相當快速時，如坐在飛機上或極快的列車上，更是如此。 (4) 會聚(convergence)。當雙眼觀看物體上的一點時，兩只眼睛的視軸將會聚，兩視軸的夾角稱為會聚角。對于空間不同物點，視軸將發(fā)生變化，為實現(xiàn)這種會聚，人眼肌肉需要牽引眼球轉動，肌肉的活動反饋到人腦時就會給出一種深度感覺。實驗表明，在適應性調(diào)節(jié)和會聚之間是存在著相互作用的，一方面對應于一定距離的會聚信息自動地引起一定程度的調(diào)節(jié)，另一方面調(diào)節(jié)的信息也影響會聚。這一效應可由簡單實驗來證明，即我們先遮住一眼，移動另一眼所注視的物體，當物體的距離突然由無限遠改變?yōu)?0cm時，則會聚需要有0.2?0.3s 時間才能對調(diào)節(jié)所給出的距離信息作出響應。

深度感的心理學暗示

(1) 視網(wǎng)膜像的相對大小。同樣大小的物體，當觀看距離不同時，在視網(wǎng)膜上成像的大小也不相同，距離越遠，視網(wǎng)膜像越小，見圖1?；蛘哒f，視線方向上平行線上對應兩點隨著視距的增大，在視網(wǎng)膜上所成像點的距離線性減小。由此，可通過比較視網(wǎng)膜像的大小來判斷物體的前后關系。

圖1線性透視

(2) 根據(jù)視覺這一現(xiàn)象形成了一種繪畫方法||線性透視法，透視法是在平面上表現(xiàn)立體感的最有效的方法，在繪畫藝術中被廣泛采用。但對于傳統(tǒng)的中國畫，不太遵循透視繪畫原理，例如在著名的韓熙載夜宴圖中(圖2(a))，人物的大小看起來不是很協(xié)調(diào)，這是一種透視錯覺，其原理如圖2(b)所示，圖中人物的圖像尺寸是一樣的，但看起來遠處大一些。

圖2透視錯覺

(3)視野。人眼的視野很寬，水平方向約220±，垂直方向約130±，呈橢圓形。但在通常的顯示方式中，圖框均在視野之內(nèi)，因此缺乏立體視覺的身臨其境感。為此，增大畫框或者使畫框不清楚，可以增強立體感。例如，寬銀幕電影的立體感就比窄銀幕的強，而全景電影由于沒有畫框，立體感更強。

圖3空氣透視

(4)光和陰影。物體上光亮部分和陰影部分的適當分配可以改變或增強立體感，陰影及影子對深度感也是心理學上重要的暗示。 (5)空氣透視。對于同一場景，近處的景物比遠處的景物或多或少有些模糊，這樣也可以產(chǎn)生深度暗示。景物越遠，其發(fā)出的光線被空氣中的微粒(如塵埃、煙、水汽) 散射越多，因而顯得越模糊, 如圖3所示。 (6)重疊。當景物有相互遮擋時，也會產(chǎn)生深度暗示，如圖4所示，包含球體、柱體和立方體三個幾何體，三個幾何體在不同遮擋情況下將產(chǎn)生不同的立體視覺。

圖4重疊產(chǎn)生的深度視覺

深度感的生理機能是三維顯示最重要的依據(jù)，而心理學暗示所產(chǎn)生的立體感一般用于平面顯示技術之中，如繪畫和立體畫，圖中在地上爬的兩個人中一個是真實的人，而另一個卻是畫在地面上的。以心理學暗示或主觀經(jīng)驗對圖像產(chǎn)生的立體知覺不存在視差，即兩只眼睛看到的圖像是一樣的，當然更不能期望通過移動眼睛或圖片去看到物體的不同側面。

大家在看3D電影的時候你需要領取一副3D眼鏡，你就可以發(fā)現(xiàn)電影里的畫面如同真實般的浮現(xiàn)在你的眼前。

但你知道3D眼鏡為什么能夠達到這種效果呢？是因為我們營造了立體視覺，3D眼鏡欺騙了我們的大腦，把屏幕上的東西認為是立體的。 什么是立體視覺呢？簡單來說，立體視覺是指通過雙眼視覺獲得可見對象的深度和距離的過程。 我們有兩個眼睛，眼睛從不同的位置接收物體產(chǎn)生的光線，就形成了視差。雙眼視覺形成的視差可以輔助產(chǎn)生精細的深度知覺，進而產(chǎn)生立體視覺。

我們可以用一個非常簡單的實驗來驗證這種現(xiàn)象。首先，盯著你附近的一個物體，然后用手遮掉一只眼睛，交替遮掉另一只眼睛，你看到的物體的角度是一樣嗎？

這樣你就可以感受到視差的存在了。

除了3D眼鏡，我們還可以用什么方式營造立體視覺呢？接下來，創(chuàng)客達芬奇用三個方法和若干例子，帶你看看營造立體視覺的各種方式。

方法一：視覺陷阱

制造視覺陷阱的方法有很多，比如下面這個“跟著你動的眼睛”的制作，就是這么一個案例。

另一個制造視覺陷阱的就是浮動方塊了。它利用半個立方體欺騙你的大腦，讓你誤以為是一個浮動的立方體。與之相似的還有盯著你看的小恐龍，同樣也是利用半個立方體來欺騙大腦 視覺陷阱經(jīng)常被用于藝術創(chuàng)作中，比如街頭藝術的立體畫，就是用到了視覺陷阱的原理。

不要以為立體畫只有現(xiàn)在才有哦，早在巴洛克時期就有立體畫了。比如下面這幅是文藝復興時的代表作《大使們》，從畫的側面看，你能發(fā)現(xiàn)一個用視覺陷阱畫成的骷髏。

此外還有讓畫面人物逃出畫框的畫法，也是用到了視覺陷阱。用立體視覺讓人物撲面而出，比如十九世紀卡索的這幅《潛逃》

用同樣的原理，我們還可以在普通的電影畫面中加上兩條白線，產(chǎn)生一個類似畫框的效果，讓畫面突出畫框，形成立體視覺。

方法二：全息投影

第二種方法是利用全息投影的方法，利用多光源的干涉和衍射制作出來的立體效果。目前全息投影的技術還沒完全成熟，不過我們可以通過制作“偽全息投影”來欺騙眼睛，獲得立體視覺。

這是一個利用四塊亞克力板和一個手機投影做成的“偽全息投影”，這種方法常用語商品展示中，你自己也可以做一個，換一個角度看是這樣子的。

第三種方法：產(chǎn)生視差

第三種方法，就是讓我們的兩個眼睛看到不同的畫面，讓眼睛誤以為產(chǎn)生視差，從而達到立體視覺的效果。我們熟悉的3D眼鏡、VR眼鏡就是利用這種原理。 3D眼鏡分為兩種：色差式眼鏡和偏振式眼鏡。它們都是讓左右眼屏蔽一部分光，從而欺騙眼睛看到兩種不同的圖像，進而產(chǎn)生視差。

它們的屏蔽方式不一樣，色差式是利用不同的鏡片顏色來屏蔽光線；偏振式是利用兩個互相垂直的偏振片來屏蔽某個方向的光。

下次去看3D電影的時候，看看你拿到的是色差式還是偏振式的眼鏡。 而VR眼鏡用的也是類似的原理，只不過它直接分別在兩只眼睛前面顯示不同的畫面，從而產(chǎn)生視差，欺騙了你的眼睛。

總結一下，我們現(xiàn)在認識了三種制造立體視覺的方法，分別是視覺陷阱、全息投影和產(chǎn)生視差。 雙目立體視覺這一有著廣闊應用前景的學科，隨著光學，電子學以及計算機技術的發(fā)展，將不斷進步，逐漸實用化，不僅將成為工業(yè)檢測，生物醫(yī)學，虛擬現(xiàn)實等領域。目前在國外，雙目立體視覺技術已廣泛應用于生產(chǎn)，生活中，而我國正處于初始階段，尚需要廣大科技工作者共同努力，為其發(fā)展做出貢獻。

審核編輯：郭婷