立體圖:立體效果的平面圖像-中文百科頻道

基本概念

所有點不在同一平面上的圖形叫立體圖形。立體圖形是各部分不在同一平面内的幾何圖形，由一個或多個面圍成的可以存在于現實生活中的三維圖形。學習立體圖形，建立數學空間概念。空間概念是數學學習中很重要的一部分。

發展

立體圖最早被Charles Wheatstone于1838年發現，他同時對雙目視覺給出了一種解釋，這引導他構建了一種由棱鏡和鏡子組成的器材，從而使人可以從一對二維圖像中觀察到三維效果。

随着在計算機上制作autostereogram的技術的發展，立體圖得以重新流行。在autostereogram中，三維效果隐藏于一幅單獨的二維圖像中，觀察者隻有在正确地将目光聚焦之後才能觀察到立體影像。Magic Eye系列就是一個流行的實例。Magic Eye将autostereogram稱作立體圖，這使得許多人認為立體圖就是autostereogram的同義詞。

種類

Stereoscopic imaging通常是一對特制的圖像，觀察者需要通過使用立體鏡使雙眼分别看到對應的圖像才能産生立體感。如果一對圖像比較窄而且被并排放置在一起，也可以直接用裸眼觀察，方法類似于觀察autostereogram。

Anaglyph images也稱為“紅/綠”圖，是由一對特制的單色圖像通過不同的顔色通道（通常是紅和青或品紅和綠）混合而成。觀察者通常需要佩戴立體眼鏡。這種立體眼鏡的鏡片是兩塊濾光片，濾光片的類型由圖像決定。比如觀察一幅通過紅色和青色通道混合的圖像，觀察者需要佩戴帶有紅色濾光片和青色濾光片的立體眼鏡，紅色濾光片使一隻眼睛隻能看到圖像上的紅色部分，而青色濾光片則使另一隻眼睛隻能看到圖像上的青色部分，從而模拟了觀察立體景物的情況。立體電影的原理和此類立體圖相似，隻是立體電影采用了偏振光原理，并且用偏振片代替了濾光片。

Random dot stereograms由前兩種立體圖變化而來，特點是用顔色随機的點陣代替了實物圖像。這種立體圖所表達的内容無法直接辨認，隻有通過特殊的方法或借助器材觀察才可感覺到隐藏在其中的立體形狀。

Autostereograms是一種單幅的立體圖，通常由計算機制作完成。觀察者需要正确地聚焦目光才能觀察到立體影像。這種立體圖并不是簡單地将一對圖像并列放置或按不同顔色通道混合，它給人的直觀印象類似于“一組在水平方向上重複的細窄圖案”，但這些圖案之間存在着細微的差異。制作這種立體圖的目的在于降低聚焦目光的難度和能夠制作大幅的立體圖。

SIRDS (Single Image Random Dot Stereogram)是一種用Random dot stereogram的表現方法制作的Autostereogram。圖中所表達的内容無法直接辨認。觀察方法與觀察autostereogram的方法相同。

Autostereograms:

Autostereogram是一種通常由計算機制作完成的單幅立體圖，觀察者通過将目光聚焦到圖的後方（遠處）或前方（近處）可以從中觀察到立體影像。将目光聚焦到立體圖後方的方法也叫“平行觀察法”，聚焦到前方的方法也叫“交叉觀察法”。改變目光聚焦位置的目的在于讓立體圖上相鄰的兩個重複圖案“看起來”恰好重疊，并利用重疊圖案之間的差異來産生立體感。

根據Magic Eye，autostereogram的制作者通常“比較喜歡制作用‘平行觀察法’觀察的立體圖”。但是對于普通的立體圖來說，因為“平行觀察法”的局限性，較大的圖很難甚至無法用此法來觀察，因此通常采用“交叉觀察法”。如果用錯誤的方法觀察一幅立體圖，那麼觀察到的立體影像将與預期的“相反”，即凸出的部分将變成凹陷的，凹陷的部分将變成凸出的。

實際應用

立體圖原理常被應用于娛樂方面，包括立體電影、立體圖冊等。同時在科技方面也有應用。

空間探測

NASA在2003年的火星探測漫遊者計劃中使用了可以産生立體圖的設備，它使研究人員可以通過立體圖觀察到立體的火星表面。

每個漫遊者上構成Pancam的兩台攝像機被安裝在離地面1.5米的位置，兩台攝像機之間有30厘米的間距，并保持1度向内的夾角。這使得産生的一對圖像滿足構成立體圖的條件，并可以被當作立體圖來觀察或通過計算機産生三維圖像。

從大約相當于一人高的一對照相機生成三維圖像的能力使得研究人員能夠理解所觀察場景的特性。在沒有煙霧或者沒有熟悉的地标的環境中，人們隻能依賴立體成像系統确定距離的遠近。因此，單個照相機視點很難做到這一點，而象Pancam這樣的多照相機的立體成像系統很好地解決了無人空間探索中所遇到的這個問題。

設計方法

立體圖設計方法主要有3種：

1.直接用3Dmax軟件設計長寬高定數的立體圖

2.用普通的平面圖分層等、勾線等操作轉化成3D立體圖，國内主要用的軟件是Photoshop和PSDTO3D系列軟件

3.通過立體攝像機、或者軟件得到的系列圖，可以用PSDTO3D軟件進行立體渲染，從而制作3D立體圖。

表達方式

在普通的平面無法表達立體效果，通常以以下3種方式表達：

（1）立體光栅：基本上是最廉價的立體表現方式，主要用于3D光栅立體印刷。，立體印刷

（2）立體顯示器：分為2種。

1.需佩戴眼鏡，如圓偏光眼鏡，線偏光眼鏡

2.裸眼顯示，也叫自由立體顯示。目前還在發展當中

（3）互補色立體圖：通過佩戴互補色眼鏡可以看到立體效果，主要是紅藍圖

注意事項

不是每個人都可以看到三維圖像的效果的，比如有一隻眼睛是弱視的，而另外的一隻眼睛視力極佳，兩隻眼睛視力差距大，是看不出來的。原因是，看三維立體圖片需要兩隻眼睛，在視角被調整的情況下成像。你的食指固定着不動，試着閉上你的左眼，用右眼看你的食指；再換左眼看，閉上右眼；你會發現，你的左眼看不到你用右眼看到的地方。