福原将之の科学カフェ 「福原将之の科学カフェ」では、学校の先生や小学生・中学生・高校生の保護者に向けて、教育に関する情報を発信しています。カフェで読書をするような気楽な気持ちでお楽しみください。
先日、アカデミー賞の発表があり、映画『ゼロ・グラビティ』が資格効果賞をはじめ７冠を獲得しました。
ゼロ・グラビティといえば、３D（スリーディー）映像の美しさと演出で、公開当初から話題を呼んでいましたね。私も昨年の１２月に観てきましたが、大迫力の３D映像に思わず息を止めてしまうシーンが何度もありました。
でも、この３D映像。どうして２次元の映像が飛び出して見えたり、立体的・奥行きを感じたりするのでしょう？
昔なつかしの赤青メガネ
子供の頃、付録などで付いてきた赤青メガネで、飛び出すマンガを読まれた方は多いのではないでしょうか。
映画館の３Dメガネには色がついていませんが、その仕組みは赤青メガネの飛び出すマンガと本質的には同じなのです。
３Dメガネの本質とは、右目と左目に異なる映像を見せることです。
学生時代に英単語を暗記するとき、赤緑のマーカーとフィルムを使って文字を隠した体験を思い出してみてください。赤マーカーで書かれた文字は、赤フィルムをかざして見ると消えてしまいますが、緑のフィルムに変えると読み取れます。反対に、緑マーカーの場合、緑フィルムでは消えてしまう文字が赤フィルムを通すと読めましたね。
赤青メガネで飛び出すマンガを見たときも、この赤緑マーカー・フィルムと全く同じ現象が起こるのです。つまり、青フィルムがある右目には赤い映像しか届かず、逆に赤フィルムがある左目には青い映像しか届かないのです。
一見、ちょっとしたサングラスのようにしか見えない劇場の３Dメガネ。これも実は、右と左では異なるフィルムが貼られており、赤青メガネと同じ役割を果たしています。
このようにして３Dメガネは、１つの映像を見ているのにも関わらず、右目と左目に異なる映像を届けるのです。
でも普段から人間は、左右で異なる映像を見ている
３Dメガネを使うと、左右で異なる映像を見れることが分かりました。しかし、そもそも私たちは、普段から左右でちょっとずつ異なる映像を見ていたことはご存知でしたか？
ここで、誰にでもできる簡単な実験をしてみましょう。
右目を瞑りながら人さし指を立て、遠くにある目印になりそうな物（木や窓枠など）と指をぴったり一致させます。その状態を維持したまま、今度は左目を瞑り右目だけで見てみてください。目印と指がズレるのが分かるでしょう。
この目印と指のズレのことを、科学では視差とよびます。
次に、腕をまっすぐ伸ばした状態で、今と同じ実験をしてみます。
すると、目印と指のズレ（視差）が先ほどよりも小さくなっていることが分かりますね。
このようにして私たちの目は、遠くにある物ほど視差を小さく、近くにあるものほど視差を大きく捉えているのです。
視差を使って脳を騙せ
私たちは左右２つの目があるにも関わらず、たった１つの「立体的な映像」を見ながら生活していると感じています。
これは、私たち人間の脳が、左右の目で見た２枚の映像から「立体的な映像」を脳内で創りあげているからに他なりません。
人間の脳はとても優秀で、左右２枚の映像のズレ（視差）から奥行きや立体感を読み取ります。例えば、視差が大きい物は手前にあり、視差が小さい物は億にある、といった具合です。
そして、この「脳の立体的な映像を創る仕組み」を逆手にとったのが、３Dメガネによる立体映像だったわけです。
３Dメガネを使って、この恐竜を手前に飛び出させてみましょう。３Dメガネの仕組みを使って、右目と左目にちょっとだけ位置がずれた映像を見させます。このとき、恐竜の位置のズレ（視差）は大きくし、周囲のジャングルの位置のズレ（視差）は小さくします。
人間の脳はいつも通り、左右の目で見た２枚の映像から「立体的な映像」を脳内で創りあげます。このとき脳は、視差の小さい物を手前に感じるため、ズレが大きい恐竜はジャングルよりも近い距離にあると勘違いしてしまうのです。
このようにして人間の脳は、３Dメガネと「ズレ（視差）が調整された映像」に騙され、本当は二次元の映像でしかないのに、三次元の立体映像だと勘違いして見てしまうのです。これが、３Dメガネで映像が立体的に見える仕組みです。
３Dメガネのまとめ
- ３Dメガネによって、１枚の映像を使って右目と左目に異なる映像を見させることができる。
- 人間の脳は、左右の目に見える映像のズレ（視差）から、奥行きや立体感を読み取る。
- ３Dメガネと「ズレ（視差）が調整された映像」に脳が騙され、映像が立体的に見える。
