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針孔相機的3D原理解說
2:05 · 無音訊
以3D畫面呈現樹上各點反射的光線穿過小孔、形成倒立影像的過程,並比較大小孔徑如何改變每一點的光斑範圍與影像清晰度。
本影片無音訊。下方文字也說明了畫面的內容與變化。 閱讀正文解說
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陽光照到樹上,從樹木表面的每一點向不同方向反射。畫面以不同顏色區分來自樹木上部、中部與下部的光線,並呈現光線不只沿畫面的橫向散開,也向縱深方向散開。
樹與投影螢幕之間有一個開著小孔的暗箱。照到箱壁的光線被擋住,只有朝向小孔的部分能進入箱內。來自不同點的光線同時穿過小孔。小孔不會使光線彎折或匯聚。
光線穿過小孔後繼續沿直線前進。來自樹木上部的光線到達投影螢幕下部,來自下部的光線到達上部,來自中部的光線則到達中部。於是,投影螢幕上形成上下、左右皆反轉的樹木影像。
視點沿著光線的路徑移動:從太陽到樹木,從樹木的反射點朝向小孔,再穿過小孔到達暗箱內的投影螢幕。透過箱外與箱內的視角,可以確認光線在小孔前後都沿同一直線前進。
小孔較小時,來自樹上一點的光線會在投影螢幕上形成一個小圓形光斑。對應樹上不同點的小光斑逐漸增加,匯集成倒立的樹木影像,呈現細緻的輪廓。
樹與投影螢幕的位置保持不變,只將小孔放大。同一點所形成的光斑隨之變大。許多點的大光斑彼此重疊,使輪廓變得模糊。最後並排比較小孔與大孔形成的影像,將每個光斑的大小與整幅影像的樣貌相互對照。
光線與小孔都採用放大的示意畫法,圓形光斑也用來說明影像如何形成。比較時已調整亮度。縮小孔徑並不會使影像無限清晰:孔徑過小時,繞射也會造成模糊。