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3d tv logo 相信很多人都去電影院看過3D電影,每個人的經驗各自不同:有人訝異於潘朵拉星球的美妙景色竟能如觸手可及般的栩栩如生,也有人坐在第五排看不到半小時就把眼鏡摘掉跑去廁所吐。為什麼看3D一定要戴那副笨重的眼鏡?為什麼有人看著看著就像暈車一樣會想吐?這次的鳥專欄,就讓我們來一次弄懂3D吧。

要搞懂3D,就要先知道為什麼有3D,為什麼你看得到3D。

人是立體視覺的動物,因為人有兩隻眼睛,而且視野重疊,所以我們看到的影像是立體的。光有兩隻眼睛還不夠哦,視野還得要重疊才行。世界上確實有很多其他的動物,牠們有兩隻眼睛,但視野不重疊,因此沒有立體視覺。魚就是最好的例子。魚的眼睛長在身體的兩側,視野幾乎不重疊,因此雖然魚有極廣的視野,但牠們應該看不到立體的影像。至於比目魚有沒有立體視覺,可能要問小美人魚才知道。

▲編按:影像會立體是因為兩隻眼睛的視野重疊。

從不同的角度看世界

為什麼重疊的雙眼視覺可以造出立體感呢?關鍵在於「從不同的角度看世界」。因為人的眼睛相隔大約六公分,當左眼右眼注視著同一個東西時,其實兩眼是從不同的角度看這個東西的,儘管這角度的差異可能極微小,但它確實存在。這微小的角度差距讓我們的左右眼可以看到些微不同的影像,而大腦就根據這一點點的不同,來判斷物體的遠近,產生了我們對距離的感覺。這個感覺稱之為「深度知覺」。

▲我們可以用簡單的三角函數來試算一下這個角度與距離的關係,如圖。

▲假設雙眼之間的距離是 6 公分,而我們現在凝視著一個距離我們30公分遠的物體,這時兩眼視線的夾角大概是22.6度。

當這東西移到60公分遠的時候,這個夾角就變成了5.7度。這個機制提供了兩項很重要的資訊給我們的大腦用以做為判斷距離的依據:一是兩眼所看到的影像之間的差距,夾角越大,表示兩眼從看東西的角度越不同,視差就越大。二是凝視物體時,兩眼的視野重疊時視線的角度,也就是眼球轉動的角度。眼球肌肉受大腦控制,大腦當然可以知道當影像在視野內成像時,兩眼轉動的角度。

現在我們來看看,如果這東西移到很遠很遠的地方時,會發生什麼事。

用一樣的方法計算,我們可以發現,當物體在十公里遠的地方時,雙眼視線的夾角大概是0.0034度。而當這東西跑到三十八萬公里遠處時,視線的夾角會變成0.00000009度左右。有沒有發現,當物距很遠的時候,視角的變化會變得很微小?事實上,人眼並不能分辨這麼微小的角度差距,因為視網膜上的成像也有解析度的限制。

這就是為什麼當我們從窗外往外看的時候,遠在三十八萬公里外的月亮,看起來會像是掛在台北101上方不遠處的原因。人眼對於近距離的深度知覺很敏感,但對於遠距離的辨識能力卻沒那麼好。所以,除此之外,我們的大腦還需要其他的資訊來幫助我們判斷距離。

近大遠小

同一個物體,放在比較近的地方時看起來會比較大,而放在遠處時看起來會較小,這是我們從小就知道的事,也就是所謂的「透視感」。不過,這並不是本能,而是學習而來的知識。我們的大腦根據我們對物體大小的了解,配合眼睛所看到的大小,歸納出這樣的結論,這個結論可以幫助我們的大腦,在深度知覺的資訊不足時,用來判斷距離。

什麼時候我們會失去深度知覺的資訊呢?當你只用一隻眼睛看東西時,大腦就會完全失去深度知覺。你可以試試,兩手各拿一隻筆,在距離約30公分遠處,把筆尖碰在一起。接著,閉上一隻眼睛,再做一次。你一定會發現,只用一隻眼睛時,這個本來很簡單的動作,變得比較困難。因為少了一隻眼睛時,大腦失去了深度知覺所提供的距離資訊,而讓我們比較不容易掌握筆尖的前後位置。

雖然它變得比較困難,但也不是完全做不到,因為我們的大腦仍然知道「近大遠小」這個關係,所以隨著比在視野內的投影大小改變,大腦仍然可以得到沒那麼精確但仍有用的距離資訊。

充份掌握大腦對於「近大遠小」這個關係的認知,有時候可以用距離欺騙大腦。電影「魔戒」中有許多不同種族間身型比例懸殊的角色,出現在同一場景中,其實就是用這個技巧拍攝而成的。飾演比爾博的演員在現實生活中當然不可能如哈比人般矮小,但在拍攝他和甘道夫的對手戲時,導演讓比爾博站在離鏡頭較遠處,而甘道夫則站在離鏡頭較近處,再利用佈景巧妙地遮蓋兩人間的距離差,從鏡頭內看起來甘道夫就明顯地較比爾博高大許多。

看中篇:【鳥專欄】徹底看懂3D電影與電視(中)

看下篇:【鳥專欄】徹底看懂3D電影與電視(下)

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1.  vt_hunter (發表於 2010年8月24日 14:16)
月亮距離地球不是三萬八千公里,請乘上10倍
無痕
3.  無痕 (發表於 2010年8月25日 12:22)
好久不見鳥專欄出現了呢! ^^

這一篇一樣也是介紹 3D 成像的原理阿。
不過先前就有介紹說明過一次,所以感覺不是那麼新鮮了。
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4.  小雲 (發表於 2010年8月25日 16:52)
「因為人有兩隻眼睛,而且視野重疊,所以我們看到的影像是立體的....」

那...不小心瞎了一隻眼、或是閉一隻眼,看到的影像就是平面的了.....????

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