立體圖

立體圖（也稱為「三維立體圖」或「三維立體畫」）是一類能夠讓人從中感覺到立體效果的平面圖像。觀察這類圖像通常需要採用特殊的方法或藉助器材。立體圖最初用來表示需要通過立體鏡觀察的一對圖像，現在所說的立體圖還包括anaglyph和autostereogram（英語：autostereogram）等。

立體圖最早被查爾斯·惠斯登於1838年發現，他同時對雙眼視覺給出了一種解釋，這引導他構建了一種由稜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。

隨着在計算機上製作autostereogram（英語：autostereogram）的技術的發展，立體圖得以重新流行。在autostereogram（英語：autostereogram）中，三維效果隱藏於一幅單獨的二維圖像中，觀察者只有在正確地將目光聚焦之後才能觀察到立體影像。Magic Eye（英語：Magic Eye）系列就是一個流行的實例。Magic Eye將autostereogram（英語：autostereogram）稱作立體圖，這使得許多人認為立體圖就是autostereogram（英語：autostereogram）的同義詞。

種類

Stereoscopic imaging 通常是一對特製^[1]的圖像，觀察者需要通過使用立體鏡使雙眼分別看到對應的圖像才能產生立體感。如果一對圖像比較窄而且被並排放置在一起，也可以直接用裸眼觀察，方法類似於觀察autostereogram。
Anaglyph images 也稱為「紅/綠」圖，是由一對特製的單色圖像通過不同的顏色通道（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只能看到圖像上的紅色部分，而青色濾光片則使另一隻眼睛只能看到圖像上的青色部分，從而模擬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，只是立體電影採用了偏振光原理，並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，特點是用顏色隨機的點陣代替了實物圖像。這種立體圖所表達的內容無法直接辨認，只有通過特殊的方法或藉助器材觀察才可感覺到隱藏在其中的立體形狀。
Autostereograms 是一種單幅的立體圖，通常由計算機製作完成。觀察者需要正確地聚焦目光才能觀察到立體影像。這種立體圖並不是簡單地將一對圖像並列放置或按不同顏色通道混合，它給人的直觀印象類似於「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。製作這種立體圖的目的在於降低聚焦目光的難度和能夠製作大幅的立體圖。
SIRDS (Single Image Random Dot Stereogram) 是一種用Random dot stereogram的表現方法製作的Autostereogram。圖中所表達的內容無法直接辨認。觀察方法與觀察autostereogram的方法相同。

Autostereograms

一幅SIRDS，用「平行觀察法」觀察可以看到一條立體的鯊魚。

Autostereogram是一種通常由計算機製作完成的單幅立體圖，觀察者通過將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。將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於讓立體圖上相鄰的兩個重複圖案「看起來」恰好重疊，並利用重疊圖案之間的差異來產生立體感。

根據Magic Eye，autostereogram的製作者通常「比較喜歡製作用『平行觀察法』觀察的立體圖」。但是對於普通的立體圖來說，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，因此通常採用「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將與預期的「相反」，即凸出的部分將變成凹陷的，凹陷的部分將變成凸出的。

實際應用

立體圖原理常被應用於娛樂方面，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

勇氣號發回的顯示火星表面的anaglyph，攝於2004年6月8日。需要通過帶有紅色濾光片和青色濾光片的立體眼鏡觀察。Courtesy NASA/JPL-Caltech.

NASA在2003年的火星探測漫遊者計劃中使用了可以產生立體圖的設備，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，並保持1度向內的夾角。這使得產生的一對圖像滿足構成立體圖的條件，並可以被當作立體圖來觀察或通過計算機產生三維圖像。

從大約相當於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標的環境中，人們只能依賴立體成像系統確定距離的遠近。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。

臨床應用

立體圖卡片通常用於對雙目視覺和調節反應的治療中。

註釋

^ 雙目視覺與普通照片的區別在於，雙目視覺是同時從兩個視覺角度（即左眼和右眼）觀察同一個物體。因為左眼和右眼位置不同，所以各自觀察到的景象也有細微的差異，這種差異是產生立體感的根本原因。因此要用普通照片模擬雙目視覺，通常需要兩張照片，分別代表左眼和右眼所看到的景象。這兩張照片必須根據雙眼的位置關係來拍攝，所以是「特製」的。使用計算機製作的autostereogram也必須遵循這個原理。

參考資料

Pinker, S. (1997). The Mind's Eye. In How the Mind Works (pp. 211–233). ISBN 0-393-31848-6
Magic Eye Inc. (2004). Magic Eye: Beyond 3D. Kansas City: Andrews McMeel Publishing. ISBN 0-7407-4527-1
Pancam technical brief (PDF). Cornell University. [2006-06-30]. （原始內容 (PDF)存檔於2018-07-24）.
Bartiss, OD MD, Michael. Convergence Insufficiency. WebMD. 2005-01-25 [2006-06-30]. （原始內容存檔於2009-01-08）.

參見

外部連結

BBC's h2g2 entry on 3D Stereograms （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
Stereograms, Stereographic Animations, Phantograms, and More （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
Color Stereo Stereograms by Gene Levine （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
Gallery of 3D Stereogram Images （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
Stereogram Examples
Articles about 3D photos and 3D movies （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
Explora Museum in Frankfurt/Main – Germany – Europe （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
3D Museum in Dinkelsbühl – Germany – Europe （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
How to See 3D and 3D Gallery （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
3-D and SIRDS stereogram images
Interactive Magical Eye maze
3D Single Image Stereogram discussion group （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
Autostereogram images (Spanish webpage).
Stereograms, Stereographic Animations, Phantograms, and More （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）

[sightly_different-1] 雙目視覺與普通照片的區別在於，雙目視覺是同時從兩個視覺角度（即左眼和右眼）觀察同一個物體。因為左眼和右眼位置不同，所以各自觀察到的景象也有細微的差異，這種差異是產生立體感的根本原因。因此要用普通照片模擬雙目視覺，通常需要兩張照片，分別代表左眼和右眼所看到的景象。這兩張照片必須根據雙眼的位置關係來拍攝，所以是「特製」的。使用計算機製作的autostereogram也必須遵循這個原理。

[1]