第六章 三维立体多媒体技术课件.ppt

范铁生 岳承君 王 军 王丹华 编著 电子工业出版社  第6章 立体多媒体技术学习要点掌握立体视觉的基本原理掌握立体电影的基本原理掌握立体电视的基本原理熟悉立体画基本设计方法 6.1 立体视觉的基本原理 6.1.1 人眼的会聚 6.1.2 人眼的视差 6.1.3 深度形成的生理因素 6.1.4 深度形成的心理因素 6.2 立体电影原理 6.2.1 基本原理 6.2.2 色分法 6.2.3 时分法 6.2.4 偏振法 6.3 立体电视原理 6.3.1　立体电视的发展 6.3.2 基本原理 6.3.3 视差照明式 6.3.4 光栅式 6.4 应用与实例 早在五千多年前的古埃及，人们就己经有了对二维成像技术的追求。考古发现当时对人物形象的画法造型，全身侧面造型，唯有双肩体位保持正面。大部分都把脸表达成侧面的姿态，显示出额头、鼻子和嘴唇的轮，而眼睛和躯体的位置都是正面的，整个人物从头到脚有两次90度的转向。真人或站或坐都无法保持这种姿势，但这种奇特的造型却可使人物具有立体感和厚重感。古代尚且能以此实现立体视觉的梦想，当代的人们就更不满足于立体的场景由于平面显示器的限制，而使得人眼的立体视觉功能空余遗憾。 古埃及壁画 再如右图亦是如此 6.1 立体视觉的基本原理 立体视觉 (stereoscopic vision ) 定义： 双眼观察景物能分辨物体远近形态的感觉。 人的立体感是这样建立的：双眼同时注视某物体，双眼视线交叉于一点，叫注视点，从注视点反射回到视网膜上的光点是对应的，这两点将信号转入大脑视中枢合成一个物体完整的像。不但看清了这一点，而且这一点与周围物体间的距离、深度、凸凹等等都能辨别出来，这样成的像就是立体的像，这种视觉也叫立体视觉。 6.1.1 人眼的会聚 人眼的结构特点 前房是由角膜、虹膜和晶状体共同包围的空间，虹膜位于晶状体前面，中央是瞳孔，晶状体后面的后房空间为玻璃体。视网膜由视锐度极为敏锐的中央凹区、视锐度略差的黄斑区、以及只对运动图像敏感的周边区构成。脉络膜是视网膜外面包围着的一层黑色膜，作用是吸收透过视网膜的光线。 当在特定距离观察一个物体时，眼睛的睫状肌会调节晶状体的屈度，尽可能使影像落在视网膜的中央凹上，以保证网膜影像的清晰。看远物时晶状体较扁平，而看近物时较凸起，人眼的这种保证被观察的对象在视网膜上清晰成像的功能称为晶状体调节功能。 人是用两只眼睛来进行观察的，当观察一个物体时，两眼的视轴会在被观察物体的某一点上相交，该点的视像会落在两只眼睛中央凹的位置上，这就是双眼会聚。 6.1.2 人眼的视差 当人眼向前平直注视时所能看到的空间范围称为视野，视野就是整个视网膜对外界的感光范围。立体显示时图像信息要满足在合理的视野范围内才能完成二维视觉。眼保持平直注视方向，此时所感受的视野称为绝对视野。在眼和头都保持不动的情况下，视野受到眼附近组织的影响，此条件下的视野称为相对视野。当双眼注视于一点，双眼所能看到的全部范围称为双眼视野。 图6. 2 左右眼球的相对视野（视标：5mm） 测正常人用5毫米白色视标，（用黑箭头标记的）白视野最大，而红、绿色视野依次缩小10°左右（蓝色未标），且左右眼对称的椭圆区域，其长宽比近似为16∶9 。 双眼视野区分成三个部分，中间部分为左右眼视野的重叠区，约为120度。此区域因双眼视线均可到达，是两眼的共同视野，与三维空间辨认有密切的关系，也时称为立体视野。立体视野外侧是月牙形的单眼视野。单眼视野约为30度到40度，每侧只有一只眼的视线可以到达，不能形成立体视图对，因而不能产生立体视觉效果。 视觉的数据是由点、线、轮廓、阴影和线与线之间的位置关系组成的，这些数据到达眼睛后形成视网膜图像。 单只眼睛无法体现空间视觉的例子： 从不同方向(A, B)来的光，落在视网膜的不同区域(a, b)上，因此可以加以辨别，但是由于在同一方向上的所有各点(A1,A2, A3)投射于视网膜的同一区域，则无法确定哪一点更远或哪一点近，因此视网膜点只能表明客体的方向不能表明它的距离。 眼球的旋转运动称之为辐辏，形容人或物聚集像车辐集中于车毂一样，如左下图所示。两眼对一观察点的两视线所夹的角称为辐辏角，如右下图，其中a 1, a 2分别为点Fl和F2的辐辏角。Fl和F2两点远近不同，因此，辐辏角a 1, a 2也不同，眼球旋转运动的程度也不一样，这样就产生了深度感觉。 实验证明，辐辏和调节之间有密切关系。辐辏引起调节，调节也引起辐辏。但二者不是单值函数关系。当眼球为聚焦而进行的调节固定于某一视距时，允许辐辏在一定范围内变化。反之，当眼球的辐辏固定于某一点时，也允许眼球的调节在一定范围内变化。如果两