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单眼3D:辟谣最近微信上流传的所谓5G技术 精选

已有 6450 次阅读 2019-2-18 12:46 |个人分类:科普荟萃|系统分类:科普集锦| 单眼3D, 辟谣, 微信, 5G技术

今年春节前后,在许多群里不断有朋友分享一段视频,并配上文字提示:在观看这段视频时,闭上一只眼睛,睁开另一只眼睛,你可以感到自己在苹果园里,你可以触摸苹果。这是5G技术,第一次在微信出现,你有幸先睹为快。

刚开始出现的时候,我以为是开玩笑,给了一个笑哭的表情。但后来发现朋友们转发都是真诚的,之后我就配上文字:这视频与5G没有一毛钱关系。可惜,还是不断有人在转发,甚至在我认为更有知识和辨别能力的群中,也有许多人转发。还是需要找一些资料来辟谣一下吧,结果只找到了《北京晚报》2月13日的一个报道。这个报道,似乎进行了解释:“立体感是因人而异的。人眼看东西的时候,视角是固定的,关注的点是有主观选择的。所以,不能同时把景象的前后都看清楚,但拍摄者可以用相机实现景物前后都清楚的效果。这个视频,我判断是用大景深,通过前后景物都清楚来制造视觉错觉。只是改变了人们的视觉习惯,只能说是营造出了立体感。”

但显然这样的解释并没有说清楚最核心的问题:为什么单眼能看到3D?而且还容易引起误导——该视频采用了特殊技术。

为了说明这段视频并没有任何特殊之处,我就随手在校园里拍摄了一些,大家闭上一只眼睛看看效果如何?我必须坦率地告诉你,我没有采用任何特殊的技术进行处理,也没有用特殊的相机拍摄,就是普通的手机相机。

首先拍一段纵屏的:

https://pan.baidu.com/s/1khdDVB1SQ9gLcPO_JinhTQ

如果横屏拍摄,效果是否更好: 

https://pan.baidu.com/s/1lsURyEjHMXI-ETyXEcmUTw

我找不到苹果园,但我们也可以看看触摸梅花的感觉: 

https://pan.baidu.com/s/1Ft1Jfn3ZBJScP7dhyx0FKA

看完视频,再做一个实验。你闭上一只眼睛不动,看面前的东西,显然没有了立体感,然后试着走动,是不是立体感体现出来了?所以,为了说明单眼3D,拍视频纯属多余,不过视频的效果显然要更明显一些,因为镜头拍摄的画面比眼球更容易摆脱大脑有意识地聚焦主体而减弱效果。

那么,单眼3D究竟是如何产生的呢?

在双目视觉中出现3D感知,这似乎是司空见惯的,而且也很容易理解。比如我们观看3D电影的时候,就是还原人类双眼看世界的感知。当一个人从视觉上获得三维感知时,物体似乎漂浮在你面前的空间中,而且与背景有一种分离的感觉。这称为“看到的三维世界”,其实这里有一个假设,大脑是通过计算场景尺度(物体的实际大小以及观察者与物体之间的实际距离)来观察世界的,是有意识的现象体验。大脑的计算能力越强,三维效果就越明显。有种各样的感官信息源,可以让大脑来计算物体的大小,其中最佳的是利用双目视差进行计算。因此,当大脑有双目信息时(例如,在3D电影中),就会获得强大的3D效果。如果要获得更生动的感知,不仅需要双目成功地进行图像融合,还需要融合双目图像的视差信息通过距离信息进行缩放,从而得出所谓的“绝对景深”,也就是估算出大脑与所见事物之间的实际距离。从这个认识来说,“看到的三维世界”就不太正确了,应该称为“看到的有形景深”。

从另外一个方面来讲,如果融合的双目图像不存在双目视差,这些视差也不能通过距离信息进行适当缩放,那么就不会感知出立体视觉,这就是我们看平面照片产生的效果。虽然对这种传统的3D场景的二维照片,我们似乎也能感知出三维和景深,但无论如何也无法获得3D电影那样的特殊感知体验吧。

对于单眼来说,有许多感官线索是可用的,大脑可以利用它们来理解前方场景的三维布局。单眼看视频的时候,一只眼睛所获得的信息并不符合平时的习惯,大脑会自动将平面信息转化为立体效果,以辨别出距离感。比如,通过移动,我们看到了在静止状态下某些角度被阻挡的东西,如果移动的速度不是那么快,匹配类似双目获得信息的处理速度,那么就会产生一种3D效果。《泰坦尼克号》的2D转3D电影,就是通过移动场景将被遮挡物体还原并进行三维重建的结果。其实,自从文艺复兴时期发现透视法以来,科学家和艺术家们就注意到,当用一只眼睛看一幅画(与用两只眼睛看相比)时,对景深的感知会有更好一些;但在近两百年前发现立体镜之后,视觉科学家们普遍忽略或否定了这种观点,并成为3D电影技术的基础。

说到这里,我们就很容易理解了,双眼看平面视频的时候,我们两只眼睛看到的是同样的内容,此时没有双目时差,大脑也根据双眼的信息获得了正确的认知——它们在一个平面上,而单眼看的时候,大脑强行转化为3D模式,也就是单眼3D效果。

顺便说一下,2013年发表的一篇文章认为,双目视差不是产生3D视觉的直接原因,只是间接的原因,文章甚至认为双目信息根本不足以产生强烈的3D效果,比如,当我们看到一个真实场景时,由于双目视差或随着视距的增加而变小,那么3D效果也就会随着所见对象的距离增大而迅速减弱,只有靠近眼球的地方才有比较强的感觉。当然这篇文章有很多争议,如果对这篇文章有兴趣,可以看看参考资料中所列的资料。


参考资料:
http://pexlab.wp.st-andrews.ac.uk/2014/01/15/seeing-in-3d-with-one-just-eye/
Vishwanath, D (2013) Experimental phenomenology of visual 3D space: Considerations from evolution, perception and philosophy. In Albertazzi, L (Ed.). Wiley Handbook on Experimental Phenomenology, p. 181-204

 



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