การเห็นเป็น 3 มิติ

การเห็นเป็น 3 มิติ ( มาจากภาษากรีกโบราณคำว่า στερεο- คือ stereo- แปลว่า "แข็ง/มี 3 มิติ" และ ὄψις คือ opsis แปลว่า "การปรากฏ การมองเห็น") เป็นคำที่ใช้บ่อยที่สุดโดยหมายถึงการรับรู้ความใกล้ไกลและการรับรู้โครงสร้างและวัตถุที่มี 3 มิติ โดยอาศัยข้อมูลจากตาทั้งสองของบุคคลผู้มีพัฒนาการทางการเห็นเป็นภาพเดียวด้วยสองตาที่เป็นปกติ"
เพราะตาของมนุษย์และของสัตว์มากมายอื่น ๆ อยู่ในตำแหน่งตามแนวนอนที่ต่างกันบนศีรษะ การเห็นเป็นภาพเดียวด้วยสองตาจะเป็นผลจากภาพสองภาพซึ่งต่างกันเล็กน้อยที่ฉายตกลงที่จอตาทั้งสอง
และภาพจะแตกต่างโดยหลักเป็นตำแหน่งที่ต่างกันของวัตถุต่าง ๆ ตามแนวนอน
ความแตกต่างเช่นนี้เรียกในภาษาอังกฤษว่า horizontal disparities (ความต่างตามแนวนอน) หรือโดยคำที่กว้างกว่าคือ binocular disparities (ความต่างที่สองตา)
โดยเปลือกสมองส่วนการเห็นจะแปลความต่างเช่นนี้ให้เป็นการรับรู้ความใกล้ไกล (depth perception)
แม้ความต่างที่เห็นด้วยสองตาจะมีอยู่ตามธรรมชาติเมื่อมองทัศนียภาพด้วยสองตา แต่ก็สามารถสร้างขึ้นโดยแสดงภาพ 2 มิติที่ต่างกันสองภาพต่อแต่ละตาต่างหาก ๆ โดยเทคนิคที่เรียกว่า stereoscopy (ภาพ 3 มิติ)
ความใกล้ไกลที่รับรู้จากเทคนิคเช่นนี้เรียกในภาษาอังกฤษว่า stereoscopic depth (ความใกล้ไกลจากภาพ 3 มิติ)

แต่การรับรู้ความใกล้ไกลและโครงสร้างวัตถุ 3 มิติ ก็เป็นไปได้ด้วยข้อมูลจากแค่ตาเดียว เช่น ขนาดของวัตถุที่ต่างกัน และพารัลแลกซ์เนื่องกับการเคลื่อนไหว (motion parallax) ซึ่งเป็นความแตกต่างของวัตถุหนึ่ง ๆ 
เมื่อเวลาผ่านไปถ้าผู้มองกำลังเคลื่อนที่อยู่"
แม้ความรู้สึกใกล้ไกลในกรณีเช่นนี้ จะไม่ชัดเท่ากับที่ได้จากความต่างที่เห็นด้วยสองตา"
ดังนั้น คำภาษาอังกฤษว่า stereopsis หรือ stereoscopic depth บางครั้งจึงหมายถึงการรับรู้ความใกล้ไกลด้วยการเห็นเป็นภาพเดียวด้วยสองตาโดยเฉพาะ ๆ
คือหมายถึงเมื่อเรา "เห็นเป็น 3 มิติ"

 ความแตกต่าง 
 แบบหยาบและละเอียด 
การเห็นเป็น 3 มิติอาจแบ่งออกได้เป็นสองส่วน การเห็นแบบหยาบและแบบละเอียด ที่ให้ความรู้สึกใกล้ไกลที่หยาบละเอียดตามปริภูมิหรือตามกาลเวลาที่ต่างกัน
แบบหยาบ (Coarse/gross stereopsis) ดูเหมือนจะใช้เพื่อกำหนดความเคลื่อนไหวใน 3 มิติ (stereoscopic motion) ที่ลานสายตารอบนอก ซึ่งให้ความรู้สึกว่าอยู่ในสถานการณ์นั้น ๆ จริง ๆ และดังนั้นบางครั้งจึงเรียกว่า qualitative stereopsis (การเห็นเป็น 3 มิติเชิงคุณภาพ) การเห็นเป็น 3 มิติแบบหยาบสำคัญเพื่อกำหนดทิศทางในปริภูมิเมื่อกำลังเคลื่อนที่ เช่น เมื่อกำลังลงบันได
 แบบละเอียด (Fine stereopsis) โดยหลักหมายถึงการรู้ความแตกต่างของวัตถุเมื่ออยู่นิ่ง ๆ ซึ่งทำให้บุคคลสามารถกำหนดความใกล้ไกลของวัตถุต่าง ๆ ในพื้นที่สายตาส่วนกลาง/ส่วนที่ตรึงตา (คือ Panum's fusional area) และดังนั้น จึงเรียกว่า quantitative stereopsis (การเห็นเป็น 3 มิติเชิงปริมาณ) การเห็นเช่นนี้สำคัญเมื่อทำกิจที่ละเอียด เช่น การร้อยด้ายเข้าเข็ม

การเห็นเป็น 3 มิติจะขึ้นอยู่กับความชัดเจนของการเห็นในตาที่แย่กว่า
โดยเฉพาะก็คือ คนไข้ผู้มีตาที่มองเห็นไม่ค่อยชัด จะเห็นภาพเป็น 3 มิติได้ก็ต่อเมื่อมีรายละเอียด (spatial frequencies) สูง ไม่เช่นนั้นแล้วก็จะไม่เห็น
การเห็นเป็น 3 มิติอย่างละเอียดจะเป็นไปได้ก็ต่อเมื่อตาทั้งสองข้างเห็นได้ชัด เพื่อตรวจจับความแตกต่างทางปริภูมิแม้เล็กน้อยได้ และจะสะดุดได้ง่ายเนื่องจากความบกพร่องทางสายตา
มีตัวบ่งชี้ว่า ในช่วงพัฒนาการสายตาของทารก การเห็นเป็น 3 มิติแบบหยาบจะพัฒนาก่อนการเห็นอย่างละเอียด และการเห็นอย่างหยาบเป็นตัวช่วยให้เกิดการเคลื่อนไหวตาแบบเบนคนละทิศ ซึ่งจำเป็นเพื่อพัฒนาการเห็นเป็น 3 มิติแบบละเอียดในระยะพัฒนาการต่อไป
นอกจากนั้นแล้ว ยังมีตัวบ่งชี้ด้วยว่า การเห็นเป็น 3 มิติแบบหยาบ เป็นกลไกที่รักษาตาให้ตรงแนวภายหลังจากการผ่าตัดรักษาตาเหล่

 สิ่งเร้าที่นิ่ง ๆ และเคลื่อนไหว 
มีนักวิชาการที่เสนอแยกการเห็นเป็น 3 มิติเป็นสองแบบ คือ การรับรู้ความใกล้ไกลแบบนิ่ง/การรับรู้เป็น 3 มิติแบบนิ่ง (static depth perception หรือ static stereo perception) และการรับรู้การเคลื่อนที่เป็น 3 มิติ (motion-in-depth perception หรือ stereo motion perception)
เพราะคนไข้ตาเหล่ที่ไม่รู้ความใกล้ไกลเมื่อใช้การทดสอบแบบนิ่ง ๆ บางอย่าง (โดยเฉพาะคือ Titmus test) สามารถเห็นการเคลื่อนที่เป็น 3 มิติเมื่อใช้การทดสอบอีกอย่าง (คือ dynamic random dot stereograms) งานศึกษาหนึ่งพบภาวะการมองเห็นการเคลื่อนไหวเป็น 3 มิติและการไม่เห็นเป็น 3 มิติแบบนิ่ง ๆ เฉพาะในคนตาเหล่ออก (Exotropia) แต่ไม่พบในคนตาเหล่เข้า (Esotropia)

 งานวิจัยเรื่องกลไกการรับรู้ 
มีตัวบ่งชี้ที่ค่อนข้างชัดว่า การมองเห็นเป็น 3 มิติมาจากกลไกการรับรู้อย่างน้อย 2 อย่าง โดยอาจมีถึง 3

วงจรประสาทต่างหาก ๆ 2 วงจรเป็นตัวประมวลการมองเห็นเป็น 3 มิติอย่างหยาบและละเอียด
แบบหยาบจะได้ข้อมูลจากสิ่งเร้าที่ไม่ได้อยู่ในขอบเขตการมองเห็นเป็นภาพเดียวกันด้วยสองตา (คือ diplopic stimuli) ซึ่งให้ข้อมูลความรู้สึกแบบไม่ชัดเกี่ยวกับความใกล้ไกล
เป็นกระบวนการที่ดูจะสัมพันธ์กับวิถีประสาท Magnocellular pathway ซึ่งประมวลความต่างของภาพรายละเอียดต่ำ (low spatial frequency disparities) ที่เห็นด้วยสองตาและการเคลื่อนไหว เทียบกับการเห็นเป็น 3 มิติแบบละเอียดที่สัมพันธ์กับวิถีประสาท Parvocellular pathway ซึ่งประมวลความต่างของภาพที่มีรายละเอียดสูง

ระบบการมองเห็นเป็น 3 มิติแบบหยาบดูเหมือนจะให้ข้อมูลความใกล้ไกลบ้างแก่บุคคลผู้ไม่สามารถเห็นแบบละเอียดSee the interpretation of statements by Bela Julesz provided in: Leonard J. Press: The Dual Nature of Stereopsis - Part 6 (downloaded 8 September 2014)
ยังพบด้วยว่าบุคคลต่าง ๆ ดูเหมือนจะประมวลสิ่งเร้าต่าง ๆ เช่น ข้อมูลแสดงความใกล้ไกลต่าง ๆ ได้ไม่เหมือนกัน

กระบวนการที่สมองรวมตัวช่วยต่าง ๆ เพื่อรับรู้การเคลื่อนไหวเป็น 3 มิติและตำแหน่งของวัตถุใน 3 มิติ โดยตัวช่วยรวมทั้งการเห็นด้วยสองตา การเคลื่อนไหว มุมการเบนคนละทิศของตา และตัวช่วยต่าง ๆ จากตาเดียวที่แสดงความใกล้ไกล ยังเป็นประเด็นที่สาขาวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับการมองเห็นและสาขาอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องกัน ยังศึกษากันอย่างต่อเนื่องอยู่For dynamic disparity processing, see also 

 ความชุกและผลของการเห็นเป็น 3 มิติในมนุษย์ 
ทุกคนไม่ใด้เห็นเป็น 3 มิติได้เหมือนกัน
งานศึกษาหนึ่งพบว่า คน 97.3% จะสามารถรู้ใกล้ไกลได้ถ้ามีความต่างตามแนวนอน (horizontal disparities) ที่ 2.3 ลิปดาหรือน้อยกว่านั้น และอย่างน้อย 80% จะสามารถเห็นความใกล้ไกลได้ถ้ามีความต่างตามแนวนอนที่ 30 พิลิปดา

การเห็นเป็น 3 มิติมีผลดีต่อกิจกรรมต่าง ๆ ในชีวิต เช่น การร้อยด้ายเข้าเข็ม การจับลูกบอล (โดยเฉพาะที่ลูกบอลวิ่งเร็ว) การเทน้ำ และอื่น ๆ  กิจกรรมในอาชีพก็ยังอาจต้องใช้การเห็นเป็น 3 มิติด้วย เช่นการมองผ่านกล้องจุลทรรศน์ที่มองด้วยสองตา แม้ระบบการมองเห็นอาจชดเชยด้วยตัวช่วยที่แสดงความใกล้ไกลอื่น ๆ ได้เมื่อทำกิจกรรมเหล่านี้บางอย่าง แต่ก็มีกิจกรรมบางอย่างที่ทำไม่ได้ถ้าไม่เห็นเป็น 3 มิติ

อาชีพที่จำเป็นต้องตัดสินความใกล้ไกลอย่างแม่นยำอาจมีกฎบังคับให้ต้องแสดงว่า สามารถมองเห็นใกล้ไกลได้
โดยเฉพาะก็คือ มีกฎบังคับสำหรับนักบิน ถึงแม้นักบินที่บินรอบโลกได้คนแรกจะทำสำเร็จด้วยตาเพียงข้างเดียวเท่านั้น นอกจากนั้น ศัลยแพทย์ ปกติจะมองเห็นด้วยสองตาที่ชัดมาก

เกี่ยวกับการขับรถ งานศึกษาหนึ่งพบผลดีของการมองเห็นเป็น 3 มิติในสถานการณ์โดยเฉพาะ ๆ ในระยะทางกลาง ๆ เท่านั้น นอกจากนั้นแล้ว งานศึกษาในผู้สูงอายุงานหนึ่งพบว่า แสงจ้า การเสียลานสายตาหรือลานการเห็นที่เป็นประโยชน์ (useful field of view) เป็นตัวพยากรณ์การประสบอุบัติเหตุที่สำคัญ เทียบกับการเห็นชัด ความไวความเปรียบต่าง และการเห็นเป็น 3 มิติได้ชัดเจน ที่ไม่สัมพันธ์กับอุบัติเหตุ

การเห็นเป็นภาพเดียวด้วยสองตาไม่ใช่จะดีในเรื่องการเห็นเป็น 3 มิติเท่านั้น เพราะมันยังทำให้เห็นภาพชัดขึ้นผ่านกระบวนการ binocular summation (การรวมภาพจากสองตา) ซึ่งทำให้ภาพลาง ๆ เห็นได้ชัดขึ้นถ้ามองด้วยสองตา
คนไข้ตาเหล่ (แม้จะไม่ได้เห็นภาพซ้อน) จะทำคะแนนได้น้อยกว่าเมื่อทดสอบการรวมภาพจากสองตา และนี่ดูเหมือนจะทำให้คนตาเหล่ปิดตาข้างหนึ่งเพื่อมองในสถานการณ์ที่ต้องใช้สายตาค่อนข้างมาก

รู้กันมานานแล้วว่า การเห็นเป็นภาพด้วยสองตาที่สมบูรณ์ ซึ่งรวมการเห็นเป็น 3 มิติ เป็นปัจจัยสำคัญต่อความเสถียรของแนวตาหลังจากการผ่าตัดแก้ตาเหล่
คนไข้หลายคนที่ไม่เห็นเป็น 3 มิติ จะมีหรือเคยมีตาเหล่ที่สังเกตเห็นได้ ซึ่งเป็นอาการที่มีผลกระทบต่อภาวะทางสังคมเศรษฐกิจต่อทั้งเด็กและผู้ใหญ่
โดยเฉพาะก็คือ ทั้งตาเหล่มาก (large-angle) และน้อย (small-angle) อาจมีผลลบต่อความภูมิใจแห่งตน เพราะมันกวนการสบตากับคนอื่น ซึ่งบ่อยครั้งอาจก่อให้เกิดความอาย ความโกรธ และความรู้สึกเปิ่น

นักวิชาการได้ให้ข้อสังเกตไว้ว่า เพราะมีเทคโนโลยีแสดงภาพแบบ 3 มิติที่เพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ทั้งในวงการบันเทิงและการสร้างภาพทางการแพทย์และทางวิทยาศาสตร์ การเห็นภาพเดียวด้วยสองตาได้ดี รวมทั้งการเห็นเป็น 3 มิติ อาจกลายเป็นสมรรถภาพที่จำเป็นต่อการประสบความสำเร็จในชีวิตต่อ ๆ ไป

อย่างไรก็ดี ก็ยังมีตัวบ่งชี้ว่า การไม่เห็นเป็น 3 มิติอาจทำให้บุคคลชดเชยโดยวิธีอื่น ๆ 
และอาจทำให้บุคคลได้เปรียบผู้อื่น ๆ ในการวาดหรือแสดงภาพที่ใช้ตัวช่วยแสดงความใกล้ไกลแบบ 2 มิติที่สามารถมองเห็นด้วยตาเดียว เช่นในบรรดาศิลปิน ดูเหมือนจะมีอัตราของผู้ที่มองไม่เห็นเป็น 3 มิติมากกว่าคนทั่วไป
โดยเฉพาะก็คือ มีการเสนอว่า แร็มบรันต์ผู้เป็นจิตรกรที่สามารถแสดงทัศนมิติต่าง ๆ เหนือกว่าคนอื่นในรูปภาพที่เป็น 2 มิติ ไม่สามารถเห็นภาพเป็น 3 มิติ

 ประวัติ 
นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ เซอร์ ชาร์ลส วีตสโตน ได้อธิบายการมองเป็น 3 มิติในปี พ.ศ. 2381 ว่า "ใจรับรู้วัตถุที่มี 3 มิติโดยอาศัยภาพที่ไม่เหมือนกันสองภาพที่มันฉายที่จอตา"Contributions to the Physiology of Vision. - Part the First. On some remarkable, and hitherto unobserved, Phenomena of Binocular Vision. By CHARLES WHEATSTONE, F.R.S., Professor of Experimental Philosophy in King's College, London. “… the mind perceives an object of three dimensions by means of the two dissimilar pictures projected by it on the two retinæ …”
เขารู้ว่าเพราะตาแต่ละข้างมองโลกจากตำแหน่งในแนวนอนที่ต่างกัน ภาพของตาข้างหนึ่งจึงต้องต่างจากอีกข้าง
วัตถุที่ห่างจากตาในระยะต่าง ๆ กันจะแสดงภาพที่ตาทั้งสองโดยมีตำแหน่งทางแนวนอนต่าง ๆ กัน ตัวช่วยแสดงความใกล้ไกลเช่นนี้ เรียกว่า ความต่างทางแนวนอน (horizontal disparity) หรือความต่างในจอตา (retinal disparity) หรือความต่างที่สองตา (binocular disparity)
เซอร์วีตสโตนแสดงว่า นี่เป็นตัวช่วยแสดงความใกล้ไกลโดยสร้างภาพลวงตาที่ให้เห็นความใกล้ไกลจากภาพ 2 มิติสองภาพที่ต่างตามแนวนอนเท่านั้น
เพื่อแสดงภาพที่ต่างกันแก่ตาแต่ละข้าง เซอร์วีตสโตนจึงได้ประดิษฐ์กล้องมองภาพสามมิติ (stereoscope)

เลโอนาร์โด ดา วินชี ก็รู้เหมือนกันว่า วัตถุที่มีระยะใกล้ไกลต่าง ๆ กันจากตา จะฉายภาพลงที่ตาทั้งสองโดยมีตำแหน่งตามแนวนอนที่ต่างกัน
แต่เขาเพียงสรุปไว้ว่า ปรากฏการณ์นี้ทำให้จิตรกรไม่สามารถแสดงความใกล้ไกลที่เหมือนจริงในภาพที่เขียนลงบนผ้าใบผืนเดียว

กล้องมองภาพสามมิติกลายเป็นเรื่องนิยมในสมัยวิกตอเรีย อาศัยนวัตกรรมกล้องที่ทำด้วยปริซึม (ของเดวิด บริวสเตอร์)
เมื่อร่วมกับเทคโนโลยีการถ่ายภาพ จึงมีสเตอริโอแกรม (ภาพสามมิติ) เป็นหมื่นที่ได้ผลิต

จนกระทั่งถึงคริสต์ทศวรรษ 1960 งานวิจัยเรื่องการเห็นเป็น 3 มิติก็เพื่อสำรวจขอบเขตสมรรถภาพของมัน และความสัมพันธ์กับการเห็นเป็นภาพเดียวด้วยสองตา
ในทศวรรษนั้น นักประสาทวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกัน-ฮังการีจึงได้ประดิษฐ์ภาพ 3 มิติที่ทำจากจุดสุ่ม (random-dot stereograms)
ภาพเช่นนี้ไม่เหมือนภาพ 3 มิติที่เคยทำมาก่อน ที่รูปแต่ละครึ่ง (สำหรับตาแต่ละข้าง) จะแสดงวัตถุที่รู้จัก

ภาพ 3 มิติที่ทำจากจุดสุ่มจะมีรูปสี่เหลี่ยมแต่ละครึ่งแสดงจุด 10,000 จุด โดยแต่ละจุดจะมีโอกาสเป็นสีขาวหรือดำที่ 50%
จะไม่มีวัตถุอะไร ๆ ที่รู้จักบนรูปทั้งสอง
รูปแต่ละข้างแทบจะเหมือนกัน ยกเว้นข้างหนึ่งจะมีส่วนสี่เหลี่ยมจตุรัสที่ย้ายที่ตามแนวนอนไปเป็นระยะประมาณ 1-2 จุด ซึ่งสร้างความต่างตามแนวนอน
ส่วนช่องเปล่าที่เหลือจากการย้ายภาพก็จะเติมให้เต็มด้วยจุดโดยสุ่ม ซึ่งจะพรางสี่เหลี่ยมที่ย้ายไป
แต่ถ้ามองภาพทั้งสองภาพโดยแต่ละภาพใช้ตาข้างเดียว สี่เหลี่ยมที่ย้ายไปนี้จะมองเห็นได้ทันทีเพราะจะปรากฏใกล้หรือไกลกว่าจุดอื่น ๆ

นักวิทยาศาสตร์ผู้นี้ได้เรียกสี่เหลี่ยมที่เห็นเป็น 3 มิตินี้ว่า ภาพไซคลอปส์ (Cyclopean image) โดยตั้งชื่อตามยักษ์ไซคลอปส์ที่มีแค่ตาเดียว
เพราะมันเหมือนกับว่าเรามีตาของไซคลอปส์ภายในสมองที่สามารถเห็นสิ่งเร้าที่ตาแต่ละข้างไม่สามารถมองเห็น

ภาพเช่นนี้ได้แสดงปัญหาหนึ่งของการเห็นภาพเป็น 3 มิติ ซึ่งก็คือการกำหนดว่าส่วนไหนของภาพหนึ่งเป็นส่วนเดียวกับของอีกภาพหนึ่ง (correspondence problem)
เช่น จุดไหนของภาพหนึ่งจะสามารถจับคู่กับจุดหลายจุดที่มีสีเดียวกันในอีกภาพหนึ่ง
ระบบการเห็นของเราชัดเจนว่า แก้ปัญหานี้ได้ เพราะเราเห็นความใกล้ไกลแทนที่จะเห็นจุดอื่น ๆ ที่ไม่ตรงกัน

ในทศวรรษเดียวกัน นักวิทยาศาสตร์กลุ่มหนึ่งได้พบเซลล์ประสาทในเปลือกสมองส่วนการเห็นของแมว ที่มีลานรับสิ่งเร้าในทั้งสองตาโดยอยู่ในตำแหน่งตามแนวนอนต่าง ๆ กัน
ซึ่งเป็นมูลฐานของการเห็นเป็น 3 มิติ (เพราะเซลล์พวกนี้จะมีข้อมูลเพื่อคำนวณความต่างของภาพซึ่งสามารถแปลเป็นระยะใกล้ไกล)
แต่นักวิทยาศาสตร์ทรงอิทธิพลคือ David Hubel และ Torsten Wiesel ก็ได้คัดค้านทฤษฎีนี้ จนกระทั่งพวกตนพบเซลล์ประสาทแบบเดียวกันในลิง

ในคริสต์ทศวรรษ 1970 นักวิชาการได้ประดิษฐ์ออโตสเตอริโอแกรม ซึ่งเป็นภาพ 3 มิติที่ทำจากจุดสุ่ม ซึ่งสามารถเห็นได้โดยไม่ต้องใช้กล้องมองภาพสามมิติ
และเป็นเหตุจุดชนวนความนิยมของหนังสือซึ่งแสดงภาพที่เรียกว่าภาพ Magic Eye

ในทศวรรษ 1980 นักวิจัยได้พบเซลล์ประสาทในเขตสายตา V2 (ในเปลือกสมองส่วนการเห็น) ของลิง ที่ตอบสนองต่อความใกล้ไกลของ ภาพ 3 มิติที่ทำจากจุดสุ่ม

ในปี 2532 นักวิชาการได้แสดงด้วยภาพถ่ายว่า 
ภาพที่ตกลงที่จอตาโดยไม่มีความต่างเนื่องจากพารัลแลกซ์แต่มีเงาที่ต่าง ๆ จะรวมเข้าด้วยกันทำให้สามารถรู้สึกความใกล้ไกลในภาพได้
เขาได้เรียกปรากฏการณ์นี้ว่า shadow stereopsis (การเห็นเป็น 3 มิติเหตุเงา)
ดังนั้น เงาจึงเป็นตัวช่วยการเห็นเป็น 3 มิติเพื่อรู้ใกล้ไกลที่สำคัญ
เขาแสดงปรากฏการณ์นี้ด้วยการถ่ายภาพพระจันทร์ 2 รูป ณ เวลาที่ต่างกัน
และดังนั้น พระจันทร์จึงมีเงาต่างกัน แล้วทำให้ปรากฏเป็นภาพ 3 มิติ แม้จะไม่มีตัวช่วยให้เห็นเป็น 3 มิติอื่น ๆ

 ในสื่อ 
กล้องมองภาพสามมิติเป็นอุปกรณ์ที่ทำให้สามารถแสดงภาพสองภาพต่อตาแต่ละข้างแยกกันต่างหาก เป็นการเร้าให้เห็นเป็น 3 มิติด้วยภาพสองภาพ 
ซึ่งสร้างความนิยมชั่วครั้งชั่วคราวโดยมักเกิดเพราะมีกล้องแบบใหม่ ๆ 

ในสมัยวิกตอเรีย กล้องแบบปริซึมซึ่งทำให้สามารถดูภาพถ่ายเป็น 3 มิติได้ ได้รับความนิยม เทียบกับในคริสต์ทศวรรษ 1920 ที่เป็นแว่นแดง-เขียวซึ่งทำให้สามารถดูภาพยนตร์ 3 มิติได้
ต่อมาในปี 2482 จึงมีการผลิตกล้องปริซึมที่มีเทคโนโลยีซับซ้อนกว่าคือ วิว-มาสเตอร์ ซึ่งก็ยังผลิตจนถึงทุกวันนี้
ในคริสต์ทศวรรษ 1950 มีการเริ่มใช้แว่นโพลาไรซ์ซึ่งทำให้ดูภาพยนตร์สี 3 มิติได้
ในคริสต์ทศวรรษ 1990 มีการพิมพ์หนังสือภาพแบบออโตสเตอริโอแกรม คือภาพ Magic Eye ซึ่งไม่ต้องใช้กล้องมองภาพสามมิติ แต่คนดูต้องโฟกัสสายตาต่าง ๆ กันเพื่อให้ตาแต่ละข้างดูภาพที่ต่างกัน

 มูลฐานทางเรขาคณิต 
ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม การเห็นเป็น 3 มิติดูเหมือนจะมีการแปลผลในเปลือกสมองส่วนการเห็นที่ binocular neurons (เซลล์ประสาทสองตา) ซึ่งมีลานรับสัญญาณในตำแหน่งตามแนวนอนที่ต่างกันในตาทั้งสอง
เซลล์เช่นนี้จะทำงานเมื่อสิ่งเร้าที่เร้ามันได้ดีที่สุด (preferred stimulus) จะอยู่ที่ตำแหน่งซึ่งถูกต้องในตาซ้ายและตำแหน่งซึ่งถูกต้องในตาขวา ซึ่งแสดงว่ามันตรวจจับความต่างที่เห็นด้วยสองตา (Binocular disparity)
เมื่อบุคคลจ้องที่วัตถุหนึ่ง ๆ ตาทั้งสองจะเบนเข้าเพื่อให้วัตถุปรากฏที่กลางจอตาของทั้งสองตา
วัตถุอื่น ๆ รอบ ๆ ก็จะมีภาพเลื่อนไปโดยเปรียบเทียบกับวัตถุหลัก
ในตัวอย่างต่อไปนี้ วัตถุหลักคือปลาโลมาจะคงอยู่ที่กลางจอตา ส่วนภาพลูกบาศก์จะเลื่อนไปทางขวาในในตาซ้าย และเคลื่อนไปท้ายซ้ายในตาขวา


เพราะตาแต่ละข้างอยู่ในตำแหน่งตามแนวนอนที่ต่างกัน แต่ละข้างก็จะมีภาพตกลงที่จอตาต่างกันสำหรับทัศนียภาพเดียวกัน
แต่ปกติเราจะไม่เห็นเป็นสองภาพ แต่เห็นเป็นภาพเดียว
ถึงอย่างไรก็ดี การมองเห็นเป็น 3 มิติก็ยังเป็นไปได้แม้เห็นภาพซ้อน
โดยการเห็นแบบนี้เรียกว่า การเห็นเป็น 3 มิติเชิงคุณภาพ (qualitative stereopsis)

แต่ถ้าภาพต่างกันมาก (เช่น ถ้าตั้งใจมองให้ตาเหล่ หรือแสดงภาพต่างกันแต่ละข้างด้วยกล้องมองภาพสามมิติ) ก็อาจจะเห็นเพียงภาพเดียวในแต่ละขณะ ๆ สลับกันระหว่างภาพซึ่งแสดงที่ตาซ้ายและขวา เป็นปรากฏการณ์ที่เรียกว่าการแข่งขันระหว่างสองตา (binocular rivalry)

การมองเห็นเป็น 3 มิติอาจมีภาวะฮิสเทอรีซิสบางอย่าง คือการทำงานบางอย่างของมันจะขึ้นอยู่กับภาวะของมันในอดีต เช่น เมื่อการเห็นเป็นภาพเดียวและเป็น 3 มิติเสถียรแล้ว ก็จะสามารถคงอยู่ต่อไปได้แม้ถ้าภาพทั้งสองจะดึงออกจากกันแบบสมมาตรตามแนวนอนโดยระดับหนึ่ง ในแนวตั้ง ก็จะมีปรากฏการณ์เช่นเดียวกันแต่ในระดับที่น้อยกว่า ปรากฏการณ์นี้ได้แสดงเป็นครั้งแรกโดยใช้ภาพ 3 มิติที่ทำจากจุดสุ่ม (random-dot stereograms) ซึ่งในตอนแรกอธิบายโดยขยายทฤษฎี Panum's fusional area
แต่ต่อมาจึงชัดเจนว่า ภาวะฮิสเทอรีซิสอื่น ๆ เกี่ยวกับการเห็นเป็น 3 มิติก็มีนอกเหนือจากเรื่อง Panum's fusional area

thumb |right |200px | ผังแสดงความสัมพันธ์ของความต่างที่ปรากฏในภาพทั้งสอง กับความใกล้ไกลของวัตถุ ที่ใช้ในการคำนวณของคอมพิวเตอร์ ให้สังเกตว่า ภาพของวัตถุจะตกลงในจอภาพสองจอที่อยู่ในระนาบเดียวกัน ซึ่งต่างจากตามนุษย์ 

 การเห็นเป็น 3 มิติของคอมพิวเตอร์ 

การเห็นเป็น 3 มิติของคอมพิวเตอร์เป็นส่วนหนึ่งของการศึกษาเกี่ยวกับคอมพิวเตอร์วิทัศน์
ซึ่งบางครั้งใช้ในหุ่นยนต์ที่เคลื่อนที่ได้เพื่อตรวจจับอุปสรรค
ตัวอย่างรวมทั้งยานสำรวจดาวอังคาร ExoMars Rover และหุ่นยนต์ที่ใช้ในศัลยกรรม

วิธีก็คือใช้กล้องสองกล้องถ่ายภาพเดียวกัน โดยกล่องจะห่างกันโดยเล็กน้อยคล้ายกับตามนุษย์
คอมพิวเตอร์ก็จะเทียบภาพโดยเลื่อนภาพทั้งสองเข้าหากันเพื่อหาส่วนที่เหมือนกัน
ระยะทางที่เลื่อนเรียกว่า disparity (ความต่าง)
ซึ่งใช้เพื่อคำนวณระยะห่างของวัตถุ

สำหรับมนุษย์ ตาจะเปลี่ยนมุมการมองแล้วแต่ระยะห่างของวัตถุ (คือตาทั้งสองจะไม่ได้รับภาพในระนาบเดียวกัน)
สำหรับคอมพิวเตอร์ วิธีเช่นนี้จะทำให้ยุ่งยากเพิ่มขึ้นอย่างสำคัญเพราะต้องคำนวณโดยใช้หลักเรขาคณิตแบบ epipolar geometry 
การคำนวณจะง่ายสุดก็เมื่อภาพจากทั้งสองกล้องมีระนาบเดียวกัน
ดังนั้น ภาพที่อยู่ต่างระนาบอาจจะต้องแปรผลผ่านการแปลงเชิงเส้น (linear transformation) เพื่อให้อยู่ในระนาบเดียวกัน
เป็นกระบวนการที่เรียกว่า image rectification (การปรับภาพให้ตรง)

การสร้างภาพของโครงสร้าง 3 มิติโดยใช้ภาพ 2 มิติที่ถ่ายต่อ ๆ กันภายใต้ไฟส่องสว่างเดียวกัน โดยบางครั้งใช้ร่วมกับค่าความเร็วการเคลื่อนที่ของกล้อง เรียกว่า structure structure from motion
ส่วนเทคนิคการใช้กล้องที่อยู่นิ่ง ๆ กล้องเดียวโดยมีแสงส่องสว่างต่าง ๆ กันเพื่อประเมินแนวฉากของพื้นผิว (เช่นของรูปปั้น) เรียกว่า photometric stereo หรือ shape from shading

 การแสดงภาพคอมพิวเตอร์เป็น 3 มิติ 
มีเทคนิคหลายอย่างที่พยายามเลียนการมองเห็นเป็น 3 มิติของมนุษย์บนจอแสดงผลซึ่งเปลี่ยนสิ่งที่แสดงอย่างรวดเร็ว
จึงมีสิทธิบัตรมากมายเกี่ยวกับทีวี 3 มิติหรือภาพยนตร์ 3 มิติ

นอกเหนือจากทีวีและภาพยนตร์ 3 มิติ ที่ปกติต้องมีเครื่องฉายดิจิตัลมากกว่าหนึ่งเครื่องเพื่อฉายภาพสองภาพโดยจับคู่กัน เช่นภาพยนตร์ไอแมกซ์ 3 มิติ
มีข่าวว่า บริษัทชาร์ป คอร์ปอเรชั่นจะเริ่มขายจอภาพผลึกเหลวที่ให้เห็นเป็น 3 มิติโดยเริ่มต้นขายเป็นส่วนของแล็ปท็อป
แม้เทคโนโลยีก่อน ๆ จะบังคับให้ต้องใส่แว่นตาหรือหน้ากากเพื่อดูภาพที่สร้างโดยคอมพิวเตอร์
แต่เทคโนโลยีใหม่มักจะติดเลนส์ (Fresnel lens) หรือแผ่นจอเหนือจอ ผู้ใช้จึงไม่จำเป็นต้องใส่แว่นหรือหน้ากาก

 การตรวจการเห็นเป็น 3 มิติ 
ในการตรวจการเห็นเป็น 3 มิติ (stereopsis test, stereotest) แพทย์จะแสดงภาพสองภาพที่ต่างกันเล็กน้อยให้แก่ตาข้างละภาพ ซึ่งคนที่ตาปกติจะสามารถเห็นเป็น 3 มิติได้
และอาจทำโดยใช้ vectograph ซึ่งมองด้วยแว่นโพลาไรซ์ หรือภาพสามมิติแบบซ้อนเหลื่อม (anaglyph) ซึ่งมองเห็นด้วยแว่นแดง-เขียว หรือเลนส์เล็นติคูลาร์ (lenticular lens) ซึ่งมองเห็นด้วยตาเปล่า หรือใช้หน่วยแสดงผลสวมศีรษะ (HMD)
ความต่างระหว่างภาพที่แสดงแก่ตาหนึ่งเทียบกับอีกตาหนึ่ง 
อาจต่างกันขึ้นอยู่กับระดับความชัดที่ต้องการตรวจสอบ
ดังนั้น ภาพชุดที่ใช้ตรวจความชัดที่ระดับหนึ่งจึงเป็นการตรวจ stereoacuity (ความชัดในการเห็นเป็น 3 มิติ)

มีการทดสอบในคลินิกที่สามัญสองอย่างเพื่อตรวจการมองเห็นเป็น 3 มิติและความชัดในการเห็นเป็น 3 มิติ คือ แบบใช้จุดสุ่ม (random dot stereotests) และแบบใช้ลายเส้น (contour stereotests)
แบบใช้จุดสุ่มใช้ภาพสามมิติที่ฝังอยู่ในภาพพื้นซึ่งเป็นจุดสุ่ม
ส่วนแบบลายเส้นใช้ภาพลายเส้นสองภาพที่แสดงต่อตาสองข้างภาพละข้าง

 การตรวจแบบจุดสุ่ม 
การเห็นเป็น 3 มิติสามารถตรวจสอบโดยใช้ Lang stereotest ซึ่งเป็นภาพ 3 มิติที่ทำจากจุดสุ่ม โดยมีเลนส์ครึ่งทรงกระบอกที่แนบอยู่ข้างหน้ารูป ซึ่งจะแยกสิ่งที่เห็นโดยตาแต่ละข้างLang stereotest in Farlex medical dictionary. In turn citing: Millodot: Dictionary of Optometry and Visual Science, 7th edition. ถ้าไม่สามารถเห็นเป็นสามมิติ รูปจะดูเหมือนจุดสุ่ม ๆ แต่ถ้าสามารถเห็นเป็น 3 มิติก็จะเห็นเป็นรูปร่าง รูปปกติจะเป็นรูปแมว (ซึ่งบ่งว่าสามารถเห็นเป็น 3 มิติที่ retinal disparity 1,200 พิลิปดา) รูปดาว (600 พิลิปดา) และรูปรถเก๋ง (550 พิลิปดา) เพื่อให้ได้มาตรฐาน รูปควรจะดูห่างจากตา 40 ซม ในระนาบขนานกับหน้า (frontoparallel plane) การตรวจนี้ไม่จำเป็นต้องใช้แว่นตาพิเศษ ดังนั้น จึงใช้กับเด็กเล็ก ๆ ได้

 การตรวจแบบลายเส้น 
ตัวอย่างของการทดสอบด้วยรูปลายเส้นก็คือ Titmus stereotest และที่รู้จักดีที่สุดก็คือ Titmus Fly Stereotest ซึ่งแสดงรูปของแมลงวันสองภาพที่ตาข้างละภาพ
คนไข้จะใช้แว่น 3 มิติมองรูปแล้วกำหนดว่าสามารถเห็นเป็น 3 มิติหรือไม่
ความต่างของรูปแต่ละคู่จะต่าง ๆ กัน เช่น 400-100 พิลิปดา และ 800-40 พิลิปดา

 ความบกพร่องและการรักษา 

การเห็นเป็น 3 มิติอาจจะไม่มีโดยสิ้นเชิง (ซึ่งเรียกว่า stereoblindness) หรืออาจจะแค่บกพร่อง
เหตุรวมทั้งตาบอดข้างหนึ่ง ตามัว และตาเหล่

การบำบัดโดยฝึกตา (Vision therapy) เป็นการรักษาอย่างหนึ่งสำหรับคนที่ไม่เห็นเป็น 3 มิติ
เป็นการฝึกกล้ามเนื้อตาเพื่อให้ขยับตาได้ดีขึ้น
หลักฐานปี 2555 และ 2557 แสดงว่า ความชัดในการเห็นเป็น 3 มิติ (stereoacuity) อาจเพิ่มในคนไข้ตามัวโดยการฝึกการรับรู้ (perceptual learning)

 ในสัตว์ 
มีหลักฐานที่ดีว่าสัตว์ทั่วอาณาจักรสัตว์ สามารถมองเห็นภาพเป็น 3 มิติ
รวมทั้งสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม นก สัตว์เลื้อยคลาน สัตว์สะเทินน้ำสะเทินบก ปลา สัตว์พวกกุ้งกั้งปู และแมลง

 ดูเพิ่ม 
การเห็นเป็นภาพเดียวด้วยสองตา
Horopter
Orthoptics
ความบอดการเห็นเป็น 3 มิติ

 เชิงอรรถและอ้างอิง 

บรรณานุกรม
 Julesz, B. (1971). Foundations of cyclopean perception. Chicago: University of Chicago Press
 Steinman, Scott B. & Steinman, Barbara A. & Garzia, Ralph Philip (2000). Foundations of Binocular Vision: A Clinical perspective. McGraw-Hill Medical. .
 Howard, I. P., & Rogers, B. J. (2012). Perceiving in depth. Volume 2, Stereoscopic vision. Oxford: Oxford University Press. 
 Cabani, I. (2007). Segmentation et mise en  couleur – Application: étude et conception d'un système de stéréovision couleur pour l'aide à la conduite automobile. 

 แหล่งข้อมูลอื่น 
 Middlebury Stereo Vision Page
 VIP Laparoscopic / Endoscopic Video Dataset (stereo medical images) 
 What is Stereo Vision?
 Learn about Stereograms then make your own Magic Eye
 International Orthoptic Association

หมวดหมู่:ภาพ 3 มิติ
หมวดหมู่:การมองเห็น
หมวดหมู่:การสร้างภาพ 3 มิติ
หมวดหมู่:ทัศนศาสตร์
หมวดหมู่:คอมพิวเตอร์กราฟิกส์สามมิติ
หมวดหมู่:คอมพิวเตอร์วิทัศน์