立体摄影透视学原理！_3D之家

图1.单眼水平视角图

　　如图所示：人单眼的水平视角最大可达156度，双眼的水平视角最大可达188度。人两眼重合视域为124度，单眼舒适视域为60度。
　　什么意思呢？

　　1.人眼其实观看到的并不仅仅是一个具有重合视角的平面，而是一个超过180度鱼眼镜头的188度环形平面，类似于近期比较流行的环形电影屏幕。
　　2.人两眼重合视域有124度。也就是说在人眼观看到的范围内，只有这124度视角内的物体才有立体感。换句话说只有这124度两眼重合视域内观看到的物体截面，超过了180度，以至于形成了立体感。
　　3.单眼舒适视域为60度。是讲只有这单眼的60度范围内的物体，人们才能够看清楚，人眼才能够聚焦。单眼剩余这96度（156-60=96）的视域，我们一般俗称为“余光”，其实是人眼并不敏感的范围，也就是无法看清楚的。

　　当然我们所需要研究的是双眼所呈现的立体视觉，以上这部分仅作陈述基础知识，下面部分开始立体视觉透视的探索。

图2.双眼水平视角图

　　这里我以6厘米的瞳距为例，画了这张双眼水平视角图。用photoshop做了一下修改，不同视角的不同区域均用不同颜色填充，因为都设定了30%的透明度，所以重合的区域可以很直观地看到。
　　1.我用大写英文字母标明了不同的区域：D和E分别为左右眼的156度视角；B和C为左右眼60度舒适视域；A区为左右眼60度舒适视域重合部分。
　　2.用小写英文字母在视线的各个末端进行了标注，这样在说明某个特定视角时会比较方便。例如：∠dxg为D区、∠cyg为D和E的重合部分。

　　很直观的图表，我门可以看到：

　　1.∠xyz实际上就是被鼻子挡住的位置，图2全部白色的范围实际上就是人眼的盲区，除了可以看到自己的鼻子和眼眶。

　　2.实际上只有∠cyg这个范围内观看到的事物才有立体感。

　　3.人单眼的舒适视域只有60度，也就是说观看到的物体和拍摄的照片以60度为最佳；立体摄影最大范围为单眼124度【（156-90-4）×２】，即为双镜头视线水平，双倍的视线到两眼内侧的角度，也就是∠ixg和∠czj。

　　4.先说60度舒适视角的立体成像。可以看到线bf为我们以60度视角的镜头拍摄并合成的立体照片。其中bk和lf两部分为未重合的二维部分，kl为重合的三维部分。相信大多数朋友拍摄立体摄影和立体视频时都会发现这个问题。而拍摄的画面到底有多少范围是没有立体感的二维平面呢？如图我们可以看到，就只有被摄物体水平面的12厘米（6ｃｍ×２）。那么我们6厘米的瞳距，1米的物距，拍摄出来的立体照片有百分之多少的立体部分呢？经计算得出为89.6%，2米为94.8%，3米为96.5%，依此类推应该说被摄物体超过3米后，拍摄出的二维部分基本上可以忽略不计了。

　　5.到这里我们就可以说明一个问题，就是立体摄影标准的拍摄距离。还是看图吧，很直观：两支镜头的光圈孔距为6厘米；单眼拍摄视角为60度，也就是35mm画幅镜头的约31mm焦距；最近拍摄距离要大于线wo的距离，计算后得出5.5厘米。

　　６.如果超过6厘米的镜头光圈孔距怎么办，像我的两台单反使得镜头光圈孔距达到15厘米？还是要计算一下，15厘米的瞳距，1米的物距，拍摄出来的立体照片中立体部分的百分比为（1×0.5774×２-0.15×２）÷1×0.5774×２=74%，其中0.5774为30度角的正切值。2米为87%，3米为91.3%，4米为93.5%，5米为94.8%，6米为95.7%，依此类推应该说被摄物体超过6米后，拍摄出的二维部分也可以忽略不计了。那么就可以说，镜头光圈孔距增大后仅对近距离的被摄物体产生影响，当最近的物体超过3-6米后，近距离的物体变形基本上可以忽略。因为是以60度的人眼舒适视域进行的计算，即便是光圈孔距达到15厘米，物距小于3米，所产生的透视变化仍然在人眼立体成像总视域的124度范围之内。（示例1）
　　大家可以根据自己的实际情况计算一下立体成像占全画面的百分比，一般达到九成后眼睛观看就不会累了。套用这个公式（单位为米）：（最近物距×镜头视角一半的正切值×２-镜头光圈孔距×２）÷最近物距×镜头视角一半的正切值×２=百分比

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　　示例1：

图为所用器材：双D300+17-55+水平仪、金钟双机云台板、三脚架

图b.DX画幅20mm焦距，相当于35mm画幅的31mm焦距，视角约为60度；双机平行拍摄，最近物体1米左右。

图a.DX画幅20mm焦距，相当于35mm画幅的31mm焦距，视角约为60度；双机平行拍摄，最近物体3米左右。

　　a b两图均为直接合成的红蓝立体照片，未调整画面重合位置。前面我们说到立体摄影拍摄距离的问题，笔者使用镜头光圈孔距为15厘米的相机进行拍摄，1米的物距只有七成多的立体成像范围，而超过3米后达到九成以上的立体成像范围。从小图我们就可以看到，b图比a图观看起来更加费力且透形变明显，因为越短的物距，被摄物体所呈现出来的角度越大，双眼合焦就越困难。通常平面立体成像观看到的视角为大于180度，小于304度=360-{180-[180-（180-156+4+90) ]×2}。图a观看起来很轻松，因为是在舒适视域和舒适视距的范围内拍摄的。大家可以下载看一下原图，放大到100%尺寸的时候，仍然可以局部观看a图，但是b图就不可以了，视角变形过大。

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　　接下来要说说为什么在标准的拍摄透视下，两支镜头一定要相互水平而不是成夹角的。

图3.双镜头交叉拍摄的水平透视图

　　立体摄影于平面摄影的区别，①不仅仅在于立体摄影具有可以观看到被摄物体超过180度的透视感；②更在于在它具有更大的景深效果的照片中，人眼能够在两个透视关系的各个位置进行对焦，观者主动地调整自己所看到的虚实和空间关系。

　　图3我们可以看到，虽然镜头交叉拍摄的最近对焦距离，在相同的光圈孔距下较图2的要短，但是ab与cd两张照片所成的透视并不在一个平面上。c点和b点与ad线的垂直距离可是随对焦距离的增加而增大的，在合成的立体照片cd中，单眼左右范围居然产生了这么大的距离差，即便是不经过计算，想必也能够清楚画面效果的变化，必然的变形的。（再次重申这里讲的是最符合人眼观看原理的照片，各位当然也可以通过这些原理做一些创新的效果）这样虽然被摄主体物（两镜头焦点）的透视和立体感比较好，但是主体物之外的前景和背景的事物，两眼很难进行合焦的，这样的照片就不具备前面立体摄影的特征②。平面摄影是通过大光圈、浅景深来突出画面中心以及主体；但是立体摄影是通过大景深、两眼的合焦进行突出的，跟人眼观看事物的原理相同。立体摄影是通过特殊方法再现客观对象的透视关系，观众再通过相反的这种方法进行主观观看。

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