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汇总:所有你该知道的AR/VR/3D技术与发展(二)

2020.10.26

  这种现象叫做运动视差,这是你可以使用一只眼睛感受到深度的原因。如果要提供真实的3D感受,运动视差是一个很重要的效果,因为观众与屏幕的相对位移是非常轻微的。

  没有运动视差的立体视觉仍然可以让你感受到深度,但是这种3D图像会出现变形。例如在3D地图中的建筑物会开始出现扭曲, 背景的物体看上去好像是被前景的物体故意遮挡一样,如果你仔细看的话会觉得相当难受。

  运动视差跟我们的视觉感受密切相关——事实上我们所看到的近大远小效果正是一种深度提示。

  就算你正在完全静止地坐着(没有运动视差), 然后闭上一只眼睛(没有立体视觉),这样你仍然可以分辨远处和近处的物体。

  这时再尝试上面的手指实验,将你的食指放在眼前静止不动,然后聚精会神地盯着这根手指。在眼镜聚焦的过程中,你会发现背景会变得模糊。现在将你的焦点放在背景上,你会发现手指变得模糊,而背景变得清晰了。这跟现代照相机的工作原理是一样的,我们的眼睛具有改变焦点的能力。

  眼睛是通过睫状肌的收缩来改变晶状体的形状,从而达到变焦的功能。

  那么眼睛的睫状肌是怎么知道应该用多大的力气来收缩的呢?答案是我们的大脑有一个反馈回路,睫状肌会不断地收缩和舒张,直到大脑得到最清晰的图像为止。这其实是一个瞬间完成的动作,但如果过于频繁地调节睫状肌的话,我们的眼睛会感到很疲劳。

  只有在距离两米以内的物体才能触发睫状肌的运动,超过这个距离,眼镜就会开始放松,将焦点放在无限远处。

  视觉辐辏与视觉调节的冲突

  当你的双眼聚焦于附近的一个点时,它们其实会在眼眶中旋转。集中视线的时候眼外肌会自动伸展,大脑可以感受到这个动作并且将其视为一种深度提示。如果你把焦点放在10米以内的物体上,你会感受到眼球的会聚。

  所以当我们用两只眼睛看世界的时候会用上两组不同的肌肉。一组肌肉负责让双眼会聚(辐辏)到同一个焦点上,而另一组肌肉则负责调节视网膜成像的清晰度。如果眼睛辐辏不当,那我们就会看到双重影像。如果视觉调节不当,那我们就会看到模糊的影像。

  在现实世界中,视觉辐辏和视觉调节是相辅相成的。事实上,触发这两种反应的神经是相连的。

  不过在观看3D、虚拟现实或者增强现实的内容时,我们通常都会将焦点放在特定的位置上(例如3D影院的银幕),但是双眼接收到的信息会让双眼会聚到另外的距离(例如从银幕冲出来的巨龙)。

  这时我们的大脑将难以协调这两种冲突的信号,这也是有些观众在观看3D电影的时候会感到眼睛疲劳甚至是恶心的原因。

  你还记得那些用卡纸做成的红蓝立体眼镜吗?这种“滤光眼镜”可以让让左眼只看到红光,右眼只看到蓝光。通常的立体图像会在左眼叠加一层红色的图像,在右眼叠加一层蓝色的图像。

  当我们通过滤光眼镜观看的时候,大脑的视觉皮层会将所看到的图像融合认为是三维场景,而且画面的色彩也会被修正。

  现在所有基于眼镜实现的3D效果,包括虚拟现实和增强头显都是利用这样的工作原理——通过物理方式分离左眼和右眼所看到的影像来营造立体视觉。

  你现在去看电影的时候会拿到一副看上去完全不像偏光眼镜的3D眼镜。这种眼镜并不会根据颜色来过滤图像,而是根据光的偏振来过滤图像。

  我们可以把光子想象成一种会振动的实体,它们会沿着水平方向或者垂直方向振动。

  在电影屏幕上,一个特制的投影仪会生成两幅互相重叠的图像。其中一幅图像只会向观众发射水平振动的光子,而另一幅图像则会发送垂直振动的光子。而这种眼镜的偏光镜片可以确保两幅图像可以分别到达相应的眼睛。


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