仿真专业词义辨析之三

1、仿真专业词义辨析之三景深、纵深与透视感空军第二航空学院 童彭年 张 明景深 这是照相光学中的一个名词，它是指镜头能够清晰拍摄到的物空间纵深的景物范围。也就是说，景深是一个距离范围。在这个范围内的物，都能够被照相镜头清晰地成像。反之，超出这个范围的物，所形成的像都是不清晰的。如下图1所示，在照相镜头的左边是物空间，在镜头的右边是像空间。当镜头对准A平面拍照时，如果处于B1和B2之间所有的物都能够在像平面A上形成清晰的像，则B1和B2之间的纵深范围（即M点与N点之间的距离）就是景深。镜头与其光轴最近清晰面（B1）的交点（M点）叫做最近清晰点；镜头与其光轴最远清晰面（B2）的交点（N点）叫做最远清晰

2、点。比M点更近和比N点更远的景物在像平面A上都不能形成清晰的像。图1 景深范围景深的长短与镜头的焦距、光圈系数等因素有关。对于一个现成的照相机，则主要取决于它的光圈系数。因为照相机的光圈系数是可调的，所以景深是可以人为控制的。光圈系数越大（光圈的直径越小），则景深越长。景深感 对于飞行模拟器的视景系统，经常有人使用“景深感”一词。例如说某个视景系统显示的景象有“景深感”。首先需要说明的是，“景深”是照相机（也包括摄像机）本身所特有的并可人为调节的一个参数，它只会影响拍摄的效果，而不会对人的视觉器官形成某种感觉。因此，在照相光学（或称摄影光学）领域，根本就不存在“景深感”这一概念。其次需要说明的

3、是，在计算机成像的视景系统显示装置中，也根本不存在景深的问题。因为计算机在生成窗外景象时，并不涉及景深这一概念，它对于距离不同的景物，如果所占有的象素相同，且不考虑大气效果时，是会“一视同仁”的，决不会因为被模拟的景物离观察点过近或过远而变得模糊些；在显示计算机生成的景象时，不论是实像显示系统还是虚像显示系统，也不论是通过投影器投射出来的，还是由电视机或显示器显示出来的，同样也不存在景深的问题。在实像显示系统中，模拟的景象直接显示在屏幕上，其中的观察者与所有景物的距离就是观察者与屏幕的距离，就像人们观看挂在墙壁上的风景画一样，也决不会因为被模拟的景物离观察点过近或过远而变得模糊些；在准直显示系

4、统中，在观察者看来，它们都处于某一“无穷远”距离（由显示装置决定）上，也不会因为被模拟的景物离观察点过近或过远而变得模糊些；在非准直的虚像显示系统中，在观察者看来，它们也都处于某一固定的距离上（与系统的光路长度有关），同样不会因为被模拟的景物离观察点过近或过远而变得模糊些。这就说明，上述这些显示系统显示的景象，决不会使观察者感觉到有“景深”的问题。对于具有闭路电视的视景系统来说，由于是通过摄像机的镜头取像，当然存在景深的问题。但这也不是观察者的感觉问题，同样也不存在“景深感”。纵深 即纵向深度或纵向距离。有人所说的“景深感”，其实是指有纵深感，即景象中的景物使人眼产生远近不同的感觉。美术绘画中

5、有一门“透视学”，就是专门研究如何正确表现景物的远近关系的。我们所说的纵深感，也就是美术绘画中的透视感，其主要特点就是对于同样大小的物体，离观察者的距离越远，则显得越小。例如，飞机在下滑着陆过程中飞行员观看机场跑道的情况。当飞机位于跑道中心延长线的正上方，并对准跑道下滑时，飞行员所看到的跑道景象及其表现在画面上的情况如图2所示。图2 观看跑道的情况假设ABCD是跑道的4个顶点，飞机位于O点，飞行高度为H，飞机至跑道后端线（AB）的距离为S，跑道长为L；并假设在飞机前方某处有一块垂直于水平视线的大平板玻璃，它与飞行员眼睛的距离为d。我们将飞行员所看到的跑道如实地画在玻璃上，并正视画面，则如图2左上角小图中的A1BlC1Dl所示。可见，跑道在画面上表现为一个正梯形。这就是跑道的透视图。其中，下底A1Bl为跑道后端线，上底C1Dl为跑道前端线。由于着陆下滑时的飞行高度在500米以下，因此飞行员观察天地线几乎是水平的，即飞行员向前正视的水平视线与玻璃板交于M点，在玻璃板上过M点所画的水平线也就是天地线。又由于实际跑道两边线平行，因此，在画面上，跑道两边线A1C1与B1D1向远方的延长线，以及跑道中心线必汇合于天地线上的M点，这一点称为消失点。在由计算机生成景象的视景系统中，由于景象的数学模型就是按透视关系建立的，所以