此文已被知乎日報收錄：那些好玩的3D立體圖如何「騙」了你的眼睛？

文/@東華君

前言：視覺系統是人類最重要的覺得通路，大約80%的外界信息經視覺系統處于人腦。但是有些之后我們的視覺系統卻會誤導我們的大腦，造成一些被稱為“視覺錯覺”（）的有趣現象。我將在專欄內開一個《解密視錯覺》專題，介紹一些常用的觸覺錯覺及其神經體系。第一篇呢，就介紹3D立體圖像，希望你們喜歡！P.S.在PC或pad上觀看這種照片，效果會更好。

我們一直會在各類媒體上發現一些包括了3D影像的花花綠綠的圖案。有不少朋友可能還未把握合適的觀看方式。我在互聯網上搜索了一番，發現大個別*網站說的都是一些很讓人很奇怪的方式，并且沒有很高的解釋其成像原理，甚至也有一些歪門邪說覺得能夠斷定立體圖上面的3D物體能反應個體智商的高低。而事實上，只要借助合適的方式，我們每個人都能精確的看出每張立體圖像中的3D物體。因此，我想給你們簡單的介紹一下三維立體圖的演進過程，并且分享正確的觀看方式和解釋其成像原理。

1、早期立體圖

圖1.一張19世紀的立體圖。請留意細節：左邊照片的視線比前面照片的稍稍偏左一點點。

早在我們開始研究視覺皮層中的神經元之前，立體圖就已變成一種流行的娛樂方式。圖1展示的便是一張流行于19世紀的立體圖。其實，任何兩張對于同一對象拍攝的圖片，只要鏡頭之間隔開的距離與人眼的眼距大致相似，都可以一起構成一對立體圖。當我們分別用左右眼觀看左右側照片（使用垂直眼角度或立體鏡）時，我們的大腦會組合這兩個圖像并將視圖之間的不同解釋為距離上的差距，以此提供立體的感知。

圖2.看到3D圖像之后的大概情況。區別在于，事實上在后面形成的會是3D圖像。

具體的想法就是放松眼睛肌肉，通過用右眼觀看左側照片和用右眼觀看右側圖片（平行眼）。大致的覺得立體牌匾圖片大全，就好似你在欣賞玻璃櫥窗中的戲劇品，也就是說要把屏幕當作是玻璃櫥窗，而你要看的是玻璃窗之內的影像。不斷地調整兩眼之間的角度，當你在圖像的上方看見三個點時，就表示快要順利了。然后保持角度不變，繼續逐漸地微調眼睛焦距。當你可以看清前面的照片時（狀況大致如圖2所示），你才會看到上面展現的是立體的影像。

2、隨機點立體圖

圖3.隨機點立體圖（左和中）和借助平行眼角度觀看時所感到到的圖像（右）。

后來相當長的時間內，立體圖像都沒什么發展。直到1960年，Bela發明了隨機點立體圖（-dot，圖3左和中）。原則上，這些成對的隨機點陣圖與19世紀的立體圖相似。最大的差別是，隱藏在圖像中的對象不能借助正常的眼睛視角觀看到。要看見這個3D對象，你相同需要將左右眼分別對準上方和前面的圖像。當發現它們之間發生第三張照片后來，盯著新出現的照片，再逐漸定焦，立體圖像便會漸漸浮現于眼前（圖3右）。

圖4.隨機點立體圖的構造原理。A）首先，創建一張呈現給左眼的隨機點圖形。右眼的刺激是借助復制第一張圖形，水平地移動后面一小塊區域，然后使用其它隨機點填充間隙。B）當同時觀看左右兩張圖像時，平行移動過的區域看上去會與其它點進入不同深度的平面上。

每對隨機點圖片除了中央一小塊外，具有完全相似的隨機點結構。其實中央一小塊區域的結構也相似，只不過在水準方向上它們稍作了相反方向的移動（圖4）。當我們使用平行眼角度觀察時，左眼視網膜和眼睛視網膜受到的刺激也略有不同，這導致了眼睛視差，中央小塊看上去便凸起在旁邊的背景上。這表明，在排除了其它所有深度線索的條件下，一組完全無意義的觸覺刺激，只要具有視差條件，便能形成深度知覺。

3、自動立體圖

圖5.一張典型的自動立體圖。

緊接著，在20世紀70年代，Smith-眼科研究所的Tyler設計了非常有趣的自動立體圖（）。不同的是，自動立體圖是單個圖像，當我們借助類似的方法觀看時，便能感到到其中的3D物體（圖5）。我們經常所發現的這種自動立體圖是基于一種被稱為“壁紙效果”（）的視錯覺。我們可以借助平行眼（以及交叉眼：左眼看前面、右眼看右邊），用兩只耳朵分別對著形狀的一個別來觀看這種包含重復圖案的壁紙。在自動立體圖中，壁紙效果會與隨機點立體圖組合，進而在單個圖像上產生柔和深遠的3D物體。想要見到圖5中3D物體的一個簡單方式是：先放松眼睛肌肉，使雙眼看著左下側的點、右眼看到右下側的點；但是漸漸地調整角度，當你能在圖像的上方看見三個點后，再逐漸地微調眼睛焦距，你將會發現圖像里面的3D物體。這時，輕微地震動腦袋有助于確認物體的邊緣。

圖6.通過眼睛視差進行位置識別。A）正常角度下識別不同位置的物體。B）垂直眼角度下同時注視兩物體時，會在更遠的位置識別到一個清晰的物體。

當使用雙眼看單個物體時立體牌匾圖片大全，我們必須調整兩個眼球之間的角度來觀看不同距離的物體（圖6A）?？吹奈矬w越近，兩眼之間角度越大。但是，當我們將左右眼分別對著左右兩個相似的物體時，我們將沒法清晰地識別另一個“虛假”的物體，它看上去比真實的位置更遠（圖6B）。

圖7.一組特別簡單的立體圖

自動立體圖運用的就是這個機理：在水平方向生成一系列重復的形狀，當這種花紋在兩只眼中重合時，就會發現立體的影像。圖7是一個非常簡化的三維立體圖例子。對于上排的圓圈，由于圓圈之間的距離一致，所以借助平行眼角度辨識到的圓圈都帶有相似的深度。對于中排的方塊，由于他們的厚度更大，所以識別到的圓圈會位于更遠的地方。而下排的方塊，由于他們的厚度不同，所以借助平行眼角度辨識到的圓圈會深淺不一，這便產生了立體的影像（圖8A）。

圖8.自動立體圖的原理示意圖。A）圖7下排中圓圈能形成立體影像的緣由。B）與圖5類似的一張自動立體圖能生成3D物體的理由。

然而，我們了解重復圖案之間的距離決定了立體影像的遠近，自動立體圖就是按照這個原理制作的：依據希望生成的三維影像的遠近，生成不同距離的重復圖案。圖8A解釋了為什么圖7下排中的方塊在垂直眼角度中看上去有立體感。通過以此類方法在水平方向上重復排列類似的形狀，我們的頭腦就會被誤導而形成3D效果。并且，通過改變這種形狀的間隔，就會改變腦內所生成圖案的深度。圖8B（立體圖上面的確含有一個3D的圓）便解釋了與圖5類似的自動立體圖能形成3D物體影像的成因。

那么問題來了：圖5中隱藏的3D物體究竟是哪個？歡迎各位在評論區內討論！

參考資料：

1.M.F.Bear,B.W.,M.A.,.,2016.

2.B.,of.MITPress,1971.

3.S,ed..Tokyo:,1994.

4.Whydotheylook3D?

5.10:andDepth

6.AKAMagicEyes

7.Notes:Depth,Size,andShape

【后記】

簡單提問一下你們相當關心的兩個問題：

1、到底該用平行眼（迷茫眼）還是交叉眼（斗雞眼）方式來看立體圖？

附圖1.平行眼（上）和交叉眼（下）觀看方式的成像示意圖

答案是：兩個都可以，但是平行眼方式看上去更容易，也更舒服。事實上借助平行眼方式發現的物體位于屏幕更遠處，而交叉眼方式下物體位于眼鏡與屏幕之間。我在文中有提及“我們可以借助平行眼（以及交叉眼），用兩只耳朵分別對著形狀的一個別來觀看這種包含重復圖案的壁紙。”但是，為了簡單起見，我描繪的示意圖都只用了平行眼方式。這或許導致了這些人的誤會，抱歉~~

2、眼睛視力、偏光能不能看到立體圖上面的3D物體？

答案是：可以，但是也許效果稍差一點。最好的解決方法就是戴著校準視力的墨鏡看。另外，相信你們小時候都玩過立體鏡（附圖2），它用的就是文中介紹的原理。當然這些立體鏡只合適看早期的立體圖（如圖1、圖3），對于自動立體圖（圖5）是不適合的。

附圖2.一個普通的立體鏡

《解密視錯覺》專題的其它文章：

歡迎各位閱讀我其他專題的文章：

東華君的知乎《文章目錄》

• 惟天無親，克敬惟親金絲楠的匾額在紫禁城內可不是獨一塊
• 開張送什么花籃寓意新店賀匾開業送禮攻略朋友店開業送禮物
• 牌樓又稱作牌坊，對于牌坊的起源研究
• 【上恒置業商業顧問】南京專業的辦公綜合服務公司
• 便利店招牌設計效果圖片及技巧分享招牌文字設計知識