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针孔相机的3D原理讲解

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用3D画面展示树上各点反射的光穿过小孔并形成倒像的过程,比较大小孔径如何改变单点光线的扩散范围与影像的清晰度。

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阳光照到树上,从树表面的每一点向不同方向反射。画面用不同颜色区分来自树的上部、中部和下部的光,并展示光不仅沿画面横向散开,也向纵深方向散开。

树与屏幕之间放着一个带小孔的暗箱。撞到箱壁的光被挡住,只有朝向小孔的那部分光进入箱内。来自不同点的光同时穿过小孔。小孔不会使光线弯折或会聚。

穿过小孔的光继续沿直线传播。来自树上部的光到达屏幕下部,来自下部的光到达上部,中部的光到达中部。因此,屏幕上形成上下、左右都反转的树像。

视点沿着光的路径移动:从太阳到树,从树上的反射点到小孔,再穿过小孔到达暗箱内的屏幕。箱外和箱内的视角显示,光在孔的前后始终沿同一直线传播。

小孔较小时,来自树上一个点的光在屏幕上形成一个小圆形光斑。对应树上不同点的小光斑逐渐增多,汇集成倒立的树像,呈现细致的轮廓。

保持树和屏幕的位置不变,只把孔变大。同一个点形成的光斑随之变大。许多点的大光斑互相重叠,轮廓变得模糊。最后并排比较大小孔的像,将单个光斑的大小与整幅像的清晰程度联系起来。

光线和孔采用放大的示意画法,圆形光斑用于解释成像过程。比较时对亮度作了调整。孔并非越小就无限清晰:孔过小时,衍射也会造成模糊。