立体摄影原理

2021年8月18日46

让我们用人类的视觉来理解一下立体摄影技术原理。人类的眼睛就像是一套完全自动的数码相机,具有变焦镜头、可变光圈以及能将光信号转变成大脑可以识别的电信号。

立体摄影原理

本质上,单只眼睛看到的只是物体的二维图像,我们能够分辨出它的高和宽,而无法识别它的深度;在二维图像中,利用物体提供的有关尺寸和重叠等视觉线索,我们可以判断出位于背景前这些物体的前后排列次序,但是却无法知道它们之间究竟距离多远。

立体摄影

立体摄影在十九世纪是一种非常流行的摄影形式。使用特殊的相机,摄影师将拍摄两个几乎相同的图像,当并排打印时,当通过一组称为立体镜的特殊透镜观看时,这些图像将显示为三维图像。

立体摄影

立体摄影原理

幸好我们人类拥有了两只眼睛,并且都长在前面的脸部,呈水平排列,间隔约为60mm。在我们看同一物体时,由于所处的角度有略微不同,两只眼睛看到的图像还是有略微差别的,我们的大脑将这两幅画面综合在一起,形成一种深度的视觉。这个综合处理的过程十分迅速,并且天衣无缝,产生的视觉感受就像是我们在透过一只大眼睛看东西。

颠震立体摄影

只要两张照片交叉播放就可以产生立体感,这种立体感虽然不是真正的双眼深度视觉,却是另一种提供深度线索的方法 为了方便起见,我给这种方法取了个名叫"颠震立体摄影",也被叫作"颠震摄影"。

颠震立体摄影

更为重要的是,大脑能够根据接受到的两幅图像中同一物体之间位差的大小判断出此物体的深度和远近,距离眼睛越远,位差就越小,反之就越大。示意图中显示了这个过程的工作原理:(当我们观看无穷远的景物时)遥远的太阳在两幅图像中的位置(几乎)是相同,但是近处的树的位置就有1/4英寸的差别了。

这整个过程就被称为是立体视觉(stereo vision),起源于希腊语中的"stereos",意思是具有三维结构的形状或固体等。立体视法(Stereoscopy)就是指同一物体的两张具有轻微角度差别的照片放在一起(分别用左右双眼)观看,得到一种深度的感觉,从而产生常规立体视觉的方法。

立体摄影原理

那么(最基本)立体摄影就是(模拟双眼的位置)从左右两个具有轻微角度差异的观察点分别拍摄同一个物体,然后将这两幅照片以同样的方式展示出来,让左右眼睛分别观看左视觉和右视觉的照片(来获得立体再现)。这两个观察点之间的距离称为立体间隔(stereo separation),这个间隔通常为人类双眼的平均间距63mm,不过不是十分严格的,因为我们的大脑能够进行自动补偿,但是如果过大就会造成无法" 合成"的画面(过小就会失去立体感)。

立体镜和立体摄影历史发展

立体镜是对立体像对进行立体观察的简单工具。主要由两个透镜构成。透镜的作用是使左眼只看左相片,右眼只看右相片(称为分相),并使影像放大。

立体镜和立体摄影历史发展

在进行立体拍摄时,相机需要对准同一背景前的同一被摄物体。一个简单的用以保证两次拍摄时有同样的水平和高度的方位是:在第一次拍摄时,注意背景场景中比较有特征的物体,然后在第二次拍摄时,将它安排在画面中同样的位置。

为了产生必需的立体间隔,拍摄时相机的间隔需要根据被摄物体的远近作相应的调整,拍摄距离近的物体时,间隔就小一点,反之就大一点。

立体摄影原理

当然,对于这样的大小不一的拍摄间隔,我们的大脑能够进行自动补正(从而产生不同程度的立体感)。这也同时说明了为什么远距离的物体就会失去立体视觉的原因(因为我们实际拍摄条件所限,立体间隔无法达到足够的大)。而在观看近距离的物体时,人类的眼睛就无法(同时)对远距离的目标进行聚焦,也就失去了对远距离物体的立体视觉。

怎么让摄影作品有立体感

照片的立体感和很多因素相关,比如画幅、镜头和拍摄者的取景角度等等,由于相机和人眼构造的差异,眼睛看到的三维物体,透过相机只能呈现二维的平面照片。

怎么让摄影作品有立体感

所以为了获得理想的三维立体效果,我们在拍摄风光时就需要将立体间隔设置的很大,而在拍摄近距离以及微距摄影时,立体间隔就有可能缩小到几十分之一英寸。在拍摄这些比较极端的场合时还没有严格而又快速的规则可以引用,只能是根据经验找出适合被摄物体和相机配置的间隔。

立体摄影原理

而关于立体摄影的实用指导也是众说纷纭,就像John Hedgecoe,他推荐在拍摄远距离物体时,采用相机到被摄物体距离的1/50作为立体摄影间隔,在近距离拍摄时采用1/4距离作为立体拍摄间隔,不过有人却建议采用1/30距离。

Dennis Brown则使用了另一套不同的法则来确定最佳的立体间隔,他认为在背景距离保持不变的前提下,立体间隔要随着前景或者被摄主体的距离每1/4英寸(约6mm)变换一次。根据不同的被摄距离和相机镜头焦距,他计算出需要变换的阶梯数量并制作了一个换算表格。

立体摄影原理

立体照片的另一种表现形式为光栅立体照片,光栅是结合数码科技与传统印刷的技术,能在特制的胶片上显现不同的特殊效果。在平面上展示栩栩如生的立体世界,电影般的流畅动画片段,匪夷所思的幻变效果。

光栅是一张由条状透镜组成的薄片,当我们从镜头的一边看过去,将看到在薄片另一面上的一条很细的线条上的图像,而这条线的位置则由观察角度来决定。如果我们将这数幅在不同线条上的图像,对应于每个透镜的宽度,分别按顺序分行排列印刷在光栅薄片的背面上,当我们从不同角度通过透镜观察,将看到不同的图像。

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