三維空間

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三維空間,日常生活中可指由、、三個維度所構(gòu)成的空間。而且日常生活中使用的“三維空間” 一詞,常常是指三維的歐幾里德空間。
點(diǎn)的位置由三個坐標(biāo)決定的空間。
客觀存在的現(xiàn)實(shí)空間就是三維空間,具有長、寬、高三種度量。數(shù)學(xué)、物理等學(xué)科中引進(jìn)的多維空間的概念,是在三維空間的基礎(chǔ)上所做的科學(xué)抽象。也叫三度空間。
中文名
三維空間
外文名
3D; three-dimensional space
別    稱
歐幾里得空間
提出者
歐幾里得
應(yīng)用學(xué)科
數(shù)學(xué)、物理
適用領(lǐng)域范圍
數(shù)學(xué)、物理
別    稱
三度空間

三維空間定義

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點(diǎn)的位置由三個坐標(biāo)決定的空間。
客觀存在的現(xiàn)實(shí)空間就是三維空間,具有長、寬、高三種度量。數(shù)學(xué)、物理等學(xué)科中引進(jìn)的多維空間的概念,是在三維空間的基礎(chǔ)上所做的科學(xué)抽象。也叫三度空間。 [1] 
弦理論模型圖冊
弦理論模型圖冊(6張)
長、寬、高便構(gòu)成“三維空間”。三維即前后—上下—左右。三維的東西能夠容納二維。三維空間的長、寬、高三條軸是說明在三維空間中的物體相對原點(diǎn)O的距離關(guān)系。
三維空間,日常生活中可指由長、寬、高三個維度所構(gòu)成的空間。而且日常生活中使用的“三維空間”一詞,常常是指三維的歐幾里得空間。在歷史上很長的一段時期中,三維空間被認(rèn)為是我們生存的空間的數(shù)學(xué)模型。當(dāng)時的物理學(xué)家認(rèn)為空間是平坦的。二十世紀(jì)以來,非歐幾何的發(fā)現(xiàn)使得實(shí)際空間的性質(zhì)有了其它的可能性。而相對論以及相應(yīng)的數(shù)學(xué)描述:閔可夫斯基時空將時間和空間整體地作為四維的連續(xù)統(tǒng)一體進(jìn)行看待。弦理論問世以后,用三維空間來描述現(xiàn)實(shí)中的宇宙已經(jīng)不再足夠,而需要用到更高維的數(shù)學(xué)模型,例如十維的空間。

三維空間驗(yàn)證方法

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將一些橡皮繩按經(jīng)緯線的樣式編成一張網(wǎng),將之張平,我們可以將之近似看做是二維平面,然后將一個小球放在網(wǎng)上,橡皮網(wǎng)在小球的重力作用下凹陷,這就形成了三維空間。

三維空間三維簡介

“維”這里表示方向。由一個方向確立的直線模式是一維空間,一維空間具有單向性,由Х向兩頭無限延伸而確立。由兩個方向確立的平面模式是二維空間,二維空間具有雙向性,由X,Y兩向交錯構(gòu)成一平面,由雙向無限延伸而確立。同理,三維空間呈立體性,具有三向性,分別為X,Y,Z三向構(gòu)成一空間立體,由三向無限延伸而確立。四維空間呈時空流動性,被X,Y,Z和時間(T)四個方向共同確立。 [2-3] 

三維空間三維解說

日常生活所提及的“四維空間”,大多數(shù)都是指愛因斯坦在他的《廣義相對論》和《狹義相對論》中提及的“四維時空”概念。根據(jù)愛因斯坦的概念,我們的宇宙是由時間和空間構(gòu)成。時空的關(guān)系,是在空間的架構(gòu)上比普通三維空間的長、寬、高三條軸外又加了一條時間軸,而這條時間的軸是
球體 球體
一條虛數(shù)值的軸。
四維空間是一個時空的概念。簡單來說,任何具有四維的空間都可以被稱為“四維空間”。
根據(jù)愛因斯坦相對論所說:我們生活中所面對的三維空間加上時間構(gòu)成所謂四維空間。由于我們在地球上所感覺到的時間很慢,所以不會明顯的感覺到四維空間的存在,但一旦登上宇宙飛船或到達(dá)宇宙之中,使本身所在參照系的速度開始變快或開始接近光速時,我們能對比的找到時間的變化。這里有一種勢場所在,物質(zhì)的能量會隨著速度的改變而改變。所以時間的變化及對比是以物質(zhì)的速度為參照系的。這就是時間為什么是四維空間的要素之一。

三維空間ACG

宅類定義中,三次元與物理方面的三維空間并無太大的聯(lián)系,而是對現(xiàn)實(shí)世界的一種略帶貶義的稱呼。宅男宅女們把動漫,游戲,漫畫,小說以及相關(guān)作品,人物定義為二次元(小說也有稱為一次元的),把現(xiàn)實(shí)世界以及相關(guān)的電視劇,電影稱為三次元。御宅族或多或少的都有一定對現(xiàn)實(shí)世界的逃避傾向,情況嚴(yán)重的人只對于ACG當(dāng)中登場的虛擬角色抱持興趣或感情,而對現(xiàn)實(shí)中的異性沒有興趣,就被戲稱為“二次元世界的主人”,被戲稱為“二次元禁斷綜合癥”。這種對三次元的厭惡也導(dǎo)致一些ACG相關(guān)的QQ群,論壇禁止發(fā)三次元圖片。

三維空間應(yīng)用——3D技術(shù)

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三維空間3D電視

2010年,3D電視憑借著《阿凡達(dá)》的隆重上映而火爆整個彩電市場,不僅有三星、索尼、LG、TCL、海信、康佳、創(chuàng)維、長虹等多家彩電廠商推出了帶有3D功能的平板電視,而且出眾的立體畫面效果,也逐步得到了廣大消費(fèi)者的認(rèn)可。在3D電視陸續(xù)進(jìn)入消費(fèi)者家庭的同時,不妨我們先一起來了解一下3D電視技術(shù)方面的相關(guān)信息。
與3D電影相比,3D 電視具有更加明顯的優(yōu)勢。觀看3D電影時,觀眾必須戴上沉重的眼鏡才能看到電影。而隨著3D技術(shù)的不斷精進(jìn),搬進(jìn)家庭客廳的3D電視機(jī),在不需要配戴眼鏡的情況下也可用肉眼很好地觀看。即將推出的新一代3D電視機(jī),更有望在可視角度,屏幕解析度方面有長足的進(jìn)步。
3D顯示技術(shù)可以分為眼鏡式和裸眼式兩大類,眼鏡式3D技術(shù),又可以細(xì)分為色差式、偏光式和主動快門式,也就是平常所說的色分法、光分法和時分法。其中色差式、偏光式3D技術(shù)主要為投射式屏幕(電影、投影機(jī))所使用,主動快門式3D技術(shù)在3D電視、3D電影上都有使用,裸眼3D技術(shù)則基本為3D電視專有。 [4] 

三維空間色差式3D技術(shù)

色差式3D技術(shù),英文為Anaglyphic 3D,配合使用的是被動式紅-藍(lán)(或者紅-綠、紅-青)濾色3D眼鏡。這種技術(shù)歷史最為悠久,成像原理簡單,實(shí)現(xiàn)成本相當(dāng)?shù)土?,眼鏡成本僅為幾塊錢,但是3D畫面效果也是最差的。色差式3D先由旋轉(zhuǎn)的濾光輪分出光譜信息,使用不同顏色的濾光片進(jìn)行畫面濾光,使得一個圖片能產(chǎn)生出兩幅圖像,人的每只眼睛都看見不同的圖像。這樣的方法容易使畫面邊緣產(chǎn)生偏色。 [5] 

三維空間偏光式3D技術(shù)

偏光式3D技術(shù)也叫偏振式3D技術(shù),英文為Polarization 3D,配合使用的是被動式偏光眼鏡。偏光式3D技術(shù)的圖像效果比色差式好,而且眼鏡成本也不算太高,比較多電影院采用的也是該類技術(shù),不過對顯示設(shè)備的亮度要求較高。在液晶電視上,應(yīng)用偏光式3D技術(shù)要求電視具備240Hz以上刷新率。 [6] 

三維空間快門式3D技術(shù)

快門式3D技術(shù),英文為Active Shutter 3D,配合主動式快門3D眼鏡使用。這種3D技術(shù)在電視和投影機(jī)上面應(yīng)用得最為廣泛,資源相對較多,而且圖像效果出色,受到很多廠商推崇和采用,不過其匹配的3D眼鏡價格較高。包括LG、三星、松下、創(chuàng)維等品牌推出的3D電視,都是采用快門式3D技術(shù)。 [7] 
雖然被普遍使用,但是快門式也存在著些缺點(diǎn):
一:眼鏡的問題,首先眼鏡是需要配備電池的,但是眼鏡必須要帶著才能欣賞電視節(jié)目,那么電池產(chǎn)生電流的同時發(fā)射出來的電磁波產(chǎn)生輻射,會誘發(fā)想不到的病變。
二:畫面閃爍的問題,3D眼鏡閃爍的問題,主要體現(xiàn)在快門式3D眼鏡,3D眼鏡左右兩側(cè)開閉的頻率均為50/60Hz,也就是說兩個鏡片每分鐘各要開合50/60次,即使是如此快速,用戶眼鏡仍然是可以感覺得到,如果長時間觀看,眼球的負(fù)擔(dān)將會增加。
三:亮度大大折扣,帶上這種加入黑膜的3D眼鏡以后,每只眼睛實(shí)際上只能得到一半的光,因此快門式看出去,就好像戴了墨鏡看電視一樣,并且眼睛很容易疲勞。 [6] 

三維空間不閃式3D技術(shù)

  • 不閃式的原理
不閃式3D電視方式是最接近我們實(shí)際感受立體感,最自然的方式。如同在電影院里享受生龍活虎的3D影像,能夠同時看兩個影像把分離左側(cè)影像和右側(cè)影像的特殊薄膜貼在3D電視表面和眼鏡上。通過電視分離左右影像后同時送往眼鏡,通過眼鏡的過濾,把分離左右影像后送到各個眼睛,大腦再把這兩個影像合成讓人感受3D立體感。
  • 不閃式3D的優(yōu)越性
不閃式的優(yōu)越性歸納下來有幾個方面
1.沒有閃爍,能體現(xiàn)讓眼睛非常舒適的3D影像。不閃式3D沒有電力驅(qū)動,可舒適佩戴眼鏡并且全然沒有閃爍感。因此可以盡情享受讓眼睛非常舒適的3D影像。看實(shí)際測量閃爍程度的數(shù)據(jù)就能知道數(shù)據(jù)幾乎是零,不會有頭暈的狀態(tài)出現(xiàn)。
2.可視角度廣,觀看不閃式3D電視時只要是在推薦距離內(nèi),在任何角度觀看,它的畫面效果、色彩表現(xiàn)力都不打折扣,可以在沒有角度限制的情況下去享受完美震撼的3D影像。
3.能夠用輕便舒適的眼鏡享受3D影像。不閃式3D眼鏡輕便、價格合理,還可以使用夾套眼鏡讓配戴眼鏡的人也能舒服使用。
4.體現(xiàn)沒有重疊畫面的3D影像。畫面重疊現(xiàn)象是因?yàn)橛覀?cè)影像進(jìn)入左側(cè)眼睛或左側(cè)影像進(jìn)入右側(cè)眼睛而發(fā)生的。不閃式3D所使用的特殊薄膜分離左右影像后體現(xiàn)3D影像,所以不會發(fā)生畫面重疊現(xiàn)象享受好像看到活生生的真實(shí)物體的立體影像。通過實(shí)際測量畫面重疊的數(shù)據(jù)就能知道不閃式3D的重疊數(shù)據(jù)是人無法感知的水平。
5.體現(xiàn)沒有畫面拖拉現(xiàn)象的高清晰3D影像。不閃式3D能夠體現(xiàn)1秒鐘240張3D合成影像。所以在相同的時間里,不閃式3D能表現(xiàn)更多的畫面情報而體現(xiàn)沒有拖拉的高清晰立體影像。所以不閃式3D也被稱作世界唯一的240赫茲3D電視。
  • 不閃式3D的特點(diǎn)
有關(guān)視角方面,在視聽推薦距離內(nèi)觀看時不閃式3D全然不成問題。比如,除了在一米以內(nèi)站著、坐著或者用非常不正常的姿勢觀看電視以外,在3D電視視聽推薦距離內(nèi)觀看時沒有任何問題的。反而,擔(dān)心子女過分貼近電視而影響眼健康的聰明父母而言,更喜歡遵守視聽推薦距離我這個不閃式3D。而且,因?yàn)椴捎肐PS硬屏面板所以在左右視角上都沒有限制,不管是在哪個角度看都很鮮明,沒有色變現(xiàn)象,而且不閃式3D電視在任何角度都能享受3D影像。 [7] 
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參考資料
  • 1.    施海虎. 三維空間中的最短路問題[J]. 軟件學(xué)報, 1999, 10(7):772-777.
  • 2.    孫向東. 三維模型空間幾何變換的計(jì)算[J]. 電腦開發(fā)與應(yīng)用, 2002, 15(8):31-32.
  • 3.    黃忠梁. 構(gòu)建《幾何畫板》由二維向三維跨越的平臺——空間直角坐標(biāo)系[J]. 教育信息技術(shù), 2006(10):3-5.
  • 4.    蔣燕萍, 夏旺盛, 黃心淵. 幾種Web3D技術(shù)的比較[J]. 北方工業(yè)大學(xué)學(xué)報, 2003, 15(1):21-25.
  • 5.    夏冰. 一種色差式3D眼鏡:, CN105717663A[P]. 2016.
  • 6.    任中. 耳聽為虛 眼見為實(shí)——偏光式與快門式3D電視機(jī)體驗(yàn)[J]. 家電大視野, 2011(5):50-53.
  • 7.    宋佳楠. 不閃式、快門式3D各具特色3D電視與人體健康課題研究成果出爐[J]. 家電科技, 2011(9):23-23.
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