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错觉与艺术
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3D如何影响我们的视觉

发布时间:2017-07-03

为了理解3D地绘的原理,我们首先需要了解人脑是如何产生深度知觉的。外部世界是三维立体的,但是它在我们的视网膜上留下的投影却是二维的。我们最终仍能感知到立体的世界,这是因为大脑会自动利用视觉信息中的各种深度线索,重建出立体的感知。
    
一般来讲,深度知觉的线索可以分为两大类。一类是单眼线索(monocular cues),这类线索通过一只眼睛的视觉信息就可获得,而另一类则需要双眼的配合。
    
最常见的单眼线索就是线条透视以及物体的相对大小。学过美术的同学对这种透视一定不会陌生:本身平行的线条,由于视角的缘故,会呈现出近宽远窄的样子,最终交汇于远方的某一点。原本大小相近的物体(例如两个一样的杯子,或者身高相仿的人),在视野中看起来大的那一个就会被感知为离我们较近,较小的那个则会被认为离我们较远。当一个物体遮住另一个物体时,我们也会认为前面的那一个离我们更近,被遮住的那一个则离我们更远。

此外,色调和光影也会带来重要的空间信息。一般来讲,高光的部分会被知觉为离我们较近,阴影的部分则会被认为为离我们较远。阴影也可以帮助我们感知物体的形状、体积、纹理等特征。另外,由于空气散射的存在,当物体离我们较远的时候,它的对比度和色彩饱和度都会下降,呈现出一种雾蒙蒙的样子。在很多3D电子游戏中,也会设置这样的远距雾distance fog),以此来营造远景的感觉。
   
除了静态的信息之外,运动也会产生立体感。当我们处于运动状态时,较近的物体在视野中移动得较快,较远的物体则移动得较慢。例如,在坐车的时候,窗外的电线杆会一根根地快速闪过,远处的大楼则会慢慢挪动。
    
除了上面列举的这些,还有许多其它种类的单眼线索。这些线索的存在,使得我们即使闭上一只眼睛,也依然能感知到三维的世界。
    
除此之外,大脑在感知深度时,还会整合来自两只眼睛的信息,这类线索被称为双眼线索(binocular cues)。成年人两只眼睛之间约有6厘米的间隔,即使是来自同一光源的光线,它们在两眼视网膜上留下的投影也会存在细微差别。而大脑就会自动监测这样的差别,并据此做出深度判断。在观看较近的物体时,眼外肌也会帮助调整双眼,让视线汇聚到物体上,这时候,这种肌肉运动的信息也可以作为深度判断的依据。
    
也许是由于深度感知的重要性,大脑对于各种线索的加工已经非常熟练,通过上面所说的种种线索,几乎一瞬间就可以建立起深度的感知。正是因为如此,大脑在立体感方面也很容易受骗,只要营造出恰好带有深度线索的视觉刺激,在平面上也可以产生种种逼真的3D效果。在各种视觉艺术中,都可以看到很多欺骗大脑产生立体感的技术,比如3D电影就借助偏光镜片人为地制造出了双眼视差,进而诱导出立体感。而绘画类的艺术作品则主要依赖单眼线索,通过各种技法表现和强化透视、光影等空间线索。
     
在这一点上,地绘和传统的绘画作品本质上其实是一样的。它的独特之处在于,作品不是正面悬挂于观赏者的眼前,而是在地面上,与观察者的视线存在一个角度。地绘艺术家会预先设计好一个位置,使得观察者站在这里观看时,图像恰好能在他们眼中形成理想的投影。此外,地绘作品还往往会与周围的环境相结合,这也进一步强化了现实感,产生艺术与现实交融的奇妙体验。不过,一旦改变了观测角度,就不会有这样完美的立体效果了。

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