冲出平面
构建二维平面上的三维世界


文章出自:博物 2004年第09期 作者: 八月 

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戴上《博物》赠送的立体眼镜,老火车的车轮、传动部件“凸现”在眼前。这些160多年前就有的立体图像技术即使在今天也让我们惊讶不已。为什么我们会在平面上看到这些似乎可以用手触及的图像呢?带着问题,先来做个游戏吧。

为什么要长两只眼

我们先做一个小实验:闭上你的一只眼睛(左眼、右眼都无所谓),举起你的双手,并伸出食指放在距离你眼睛20厘米左右的地方。然后,缓缓让你的双手靠近,让你的两个食指准确的碰在一起。怎么样?你能每次都成功吗?是不是有时会相错而过?不要认为你的神经系统出了一些小毛病,你很正常。我们在看物体时,虽然看到的景物一样,但左右眼所看到的景物的角度是不一样的。不信?盯住一个物体,轮流闭上你的左右眼,它是不是在左右摇摆“跳舞”。大脑会将我们看到的这两个画面处理为一幅精妙的立体画面。但是,当我们闭上了一只眼后,立体感就没有那么强了。

一只野兔在机警地觅食,它头部两侧的双眼使它的视野范围超过了360度,能够看到身后的情况,不过由此产生的负面效果是兔子眼中的世界缺乏立体空间感(“守株待兔”中兔子之所以会撞死在树桩上可能是因为这个原因)。在不远处,潜伏着一只豹子。它的双眼位于面部的正前方。虽然这样牺牲了它的视野范围,但使它空间立体感更好。这样有助于它能准确地把握出击时间和距离,让兔子成为它的腹中之物。

立体感是个“近视眼”,如果你仔细留意就会发现这个问题:对于离我们距离近的景物,我们会很容易地辨认它的远近层次;而对于远的物体,这种空间感就很弱了。在一个晴夜,当我们仰望星空时,满天的繁星似乎在同一平面上。其实,随便挑出两颗星,它们前后的距离应该都有好几百光年。可是这些繁星离我们太遥远了,远远超出了我们双眼的“立体空间识别系统”的有效范围。

双眼与立体
由于双眼的视角不同,左右眼看到的图像略有不同。大脑将这两幅角度不同的图像合成一张立体感十足的图像(左图)。立体图片也是利用了这个原理:立体照相机模仿双眼拍下的两张角度不同的照片,分别用红色和其补色(蓝绿色)染色,并合成为一张有重影的照片。观看时,通过立体眼镜红蓝镜片分别“解析”出两张角度不同的照片,大脑会让这些图像“冲出平面”。
兔子的“环幕电影”
兔子的视野超过了360度,它不用转头就能看到后面的情况。虽然牺牲了视野的清晰度和对距离的判断,但可以随时提防四面的敌人。老虎不用像兔子那样警惕,双眼能看到前方就够了。这样,清晰的视野和良好的距离感、立体感让老虎的捕食更准确。顺便告诉大家,人的视角大约是120度,想想为什么人的视野是这么大呢?

两只眼的相机

大概在公元前400年左右,希腊的数学家欧几里德(Euclid)发现了人类之所以能洞察立体空间,主要是因左右眼所看到的景物不同而产生。这个现象即为今日我们所谓的双眼视差,也是立体照相的基本原理.

责任编辑 / 李磊 

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