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3D感知与深度

3D感知与深度

作者: 嘎嘎开心 | 来源:发表于2022-08-09 10:04 被阅读0次

在本课中,我们将讨论预测。由于我们的双目视觉,人类具有深度感知——它允许我们从稍微不同的角度看到物体。

为了在纸张或计算机屏幕等二维表面上显示 3 维对象,我们使用 3D 投影。详细了解投影的类型、它们的工作方式和使用位置。

相机

想象一下,您正在通过相机看一个物体。您看到的图像看起来并不平坦,而更像是在 2D 显示器上查看的 3D 对象。这就是 3D 投影——一种在 2D 表面上显示 3D 对象的技术。在这种情况下,相机是指视角。

平行投影

投影有两种主要类型——平行投影和透视投影。平行投影是通过从物体的每个顶点延伸平行线直到这些线与屏幕平面相交而形成的。在平行投影中,我们指定投影方向而不是中心,这样可以保留比例和形状。例如,如果您投影一个立方体,它的平行边显示为平行。

正交投影

反过来,有各种类型的平行投影。在正交投影中,投影的方向垂直于坐标平面之一。三种类型的正交投影是正面投影、顶部投影和侧面投影,它们分别为我们提供了 3 个主要视图,让我们一次只能看到一个对象的一个面

等距投影

等距投影是另一种类型的平行投影。在它的帮助下,我们可以同时看到一个物体的三个平面。投影平面与模型坐标系中的每个坐标轴以相等的距离相交。在这个投影中,保留了线的平行度——而不是角度——。等轴测投影对于在纸上显示概念设计特征并将这些特征传达给其他人特别有用。

透视投影

在现实世界中,平行线随着远离观察者而汇聚,就像一条通往地平线的道路。为了复制这一点,我们使用平行投影,其中不保留距离和角度,并且平行线不会保持平行——相反,它们会聚在投影的中心。透视投影取决于眼睛和观察平面的相对位置。此投影包括单点、两点和三点透视投影类型——消失点。

消失点

消失点或方向点是图像平面上 3D 空间的平行线似乎会聚的点。如果你曾经站在铁轨上沿着它们看,你会发现它们似乎在地平线的某个地方相遇。

消失点透视用于图形编辑和 3D 视频游戏,以渲染建筑物和物体等 3D 形状,为背景场景(带有道路或火车轨道)添加透视,或添加阴影效果。

景深

在现实世界中,当您将相机聚焦在中距离的主体上时,背景和前景会失焦。这种效果称为景深或 DOF,它使 3D 场景看起来更逼真。此外,改变景深可以让观众在不移动相机的情况下将注意力转移到不同的主题上。

立体视觉

另一种增加深度的方法是立体视觉。它通过向每只眼睛呈现略有不同的 2D 图像来工作,然后在大脑中组合两个图像以提供深度感知。然而,它也有缺点,因为焦点没有重复,图像分离并不总是完美的,所以人眼看起来并不完全自然

三维场景

Anaglyph 是一种立体视觉,它使用不同颜色的过滤器,通常是红色和青色,为每只眼睛编码不同的图像。观看者需要带有相同颜色镜片的眼镜来过滤掉不需要的图像。结果,大脑通过每只眼睛看到两张不同的图片,并将它们解释为一个三维场景。

框架

电影和视频游戏中的运动是一种视错觉。它是通过将一系列静止图像组合成从固定摄像机看到的完整运动图像来创建的,从而产生运动感知。一帧是构成完整运动画面的众多静止图像之一。

每秒帧数

那么,帧需要多快改变才能产生运动的错觉呢?科学表明 16 FPS(每秒帧数)就足够了。使用更少,大脑会将它们感知为一系列离散的图像,一个接一个地显示。帧数越多,错觉效果越好。

例如,电影的标准帧速率是 24 FPS,电视的标准帧速率是 30 FPS。对于游戏来说,它可以超过 100 FPS,具体取决于图形引擎,因为它们通常需要显示高速移动的对象。

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