Stereoskopie skep die illusie van driedimensionele diepte op tweedimensionele beelde. Die menslike visie, insluitende die waarneming van diepte, is ’n komplekse proses wat maar net begin by die verkryging van visuele inligting deur die oë; ’n groot mate van verwerking vind in die brein plaas terwyl dit probeer sin maak van die rou inligting. Een van die funksies van die brein terwyl hy vertolk wat die oë sien, is om die relatiewe afstand van voorwerpe van die kyker af en die dieptedimensies daarvan te bepaal. Die "seine" wat die brein gebruik om relatiewe afstande en diepte in ’n waargenome toneel te peil sluit in:
Stereoskopie is die skepping van die illusie van diepte in ’n foto, fliek of ander tweedimensionele beeld deur die voorstelling van ’n effens verskillende beeld aan elk van die oë, en dit behels die eerste van hierdie seine (stereopse). Die twee beelde word dan in die brein gekombineer vir die waarneming van diepte. Omdat al die punte op die beeld wat deur stereoskopie geskep word op dieselfde vlak fokus ongeag hul diepte in die oorspronklike toneel, word die tweede sein, fokus, nie gedupliseer nie en dus is die illusie van diepte onvoltooi. Daar is veral twee effekte van stereoskopie wat onnatuurlik vir menslike visie is: (1) die wanverhouding tussen konvergensie en akkommodasie, wat veroorsaak word deur die verskil tussen ’n voorwerp se waargenome posisie voor of agter die beeld of skerm en die werklike oorsprong van daardie lig; en (2) ’n moontlike wankommunikasie tussen die oë, wat veroorsaak word deur imperfekte beeldskeiding in sommige metodes van stereoskopie.
Tradisionele stereoskopiese fotografie behels die skepping van ’n 3D-illusie met behulp van twee 2D-beelde, ’n stereogram. Die oudste manier om dieptewaarneming in die brein te verbeter, is om vir die kyker twee verskillende beelde te gee wat twee perspektiewe van dieselfde voorwerp verteenwoordig, met ’n effense afwyking wat gelyk of byna gelyk is aan die perspektiewe wat die oë natuurlik in binokulêre visie waarneem.
Om oogspanning en distorsie te vermy moet elk van die twee 2D-beelde so aan die kyker gewys word dat enige voorwerp op ’n oneindige afstand deur die oog waargeneem word as reg voor hom; die kyker se oë moenie konvergeer of divergeer nie. As die foto geen voorwerp op ’n oneindige afstand, soos ’n horison of ’n wolk, bevat nie moet die foto's nader aan mekaar geplaas word.
Die hoofnadeel van die metode is dat groot beelde nie prakties besigtig kan word nie. As die grootte van die beeld toeneem, moet óf die toestel óf die kyker proporsioneel verder van die beeld af beweeg om dit gemaklik te kan sien. Om nader aan die beeld te beweeg om meer besonderhede te kan sien, sal net moontlik wees met ’n toestel wat by die verskil aanpas.
Die skeelkykmetode ruil die linker- en regteroogbeelde om sodat hulle korrek gesien kan word wanneer die oë skeel is; die linkeroog kyk na die beeld regs en die regteroog na die beeld links. Die saamgesmelte 3D-beeld lyk kleiner en nader as die werklike beelde, en groot voorwerpe en tonele lyk dus kleiner. Dié metode is gewoonlik makliker vir amateurkykers. Om te help om die beelde te meng, kan ’n vingerpunt tussen die skeiding van die twee beelde geplaas word, en dan stadig na die kyker se oë beweeg word terwyl reguit na die vinger gekyk word; op ’n sekere afstand sal dit lyk of ’n saamgesmelte 3D-beeld net bo die vinger sweef.
Die stereoskoop is basies ’n instrument wat twee foto's van dieselfde voorwerp wat uit effens verskillende hoeke geneem is, gelyktydig wys, een vir elke oog. ’n Eenvoudige stereoskoop word beperk deur die grootte van die beeld wat gebruik kan word. ’n Ingewikkelder stereoskoop gebruik twee horisontale periskoopagtige toestelle, wat die gebruik van groter beelde toelaat.
Hier word gebruik gemaak van die feit dat lig ’n transversale vibrasie is en dat dit in ’n bepaalde rigting vibreer. Met polarisasiefilters word die beelde gepolariseer sodat een beeld van links bo na regs onder vibreer, en die ander van regs bo na links onder. Die beeld word geprojekteer op ’n skerm wat daarvoor geskik is (’n silwerskerm). Die kyker dra ’n polaroidbril. Hiermee is dit moontlik om kleurfoto's te wys, asook groot beelde omdat die beelde eenvoudig oor mekaar kan val.
Die projeksieskerm moet ’n silwerskerm wees, want dit versteur nie die polarisasie nie. Meestal bestaan die hele skerm nie uit metaal nie, maar word aluminium- of silwerdeeltjies tussen ’n gewone stof ingeweef en dit bewaar die polarisasierigting omdat dit baie weerkaatsend is.