三维空间

数理科学术语

三维空间，日常生活中可指由长、宽、高三个维度所构成的空间，是我们看得见感受得到的空间。三维的东西能够容纳二维。三维空间的长、宽、高三条轴是说明在三维空间中的物体相对原点O的距离关系。将一些橡皮绳按经纬线的样式编成一张网，将之张平，我们可以将之近似看作是二维平面，然后将一个小球放在网上，橡皮网在小球的重力作用下凹陷，这就形成了三维空间。

定义

三维空间是指点的位置由三个坐标决定的空间，具有长度、宽度和高度。

空间和时间是运动着的物质的存在形式。空间是物质存在的广延性，时间是物质运动过程的持续性和顺序性。同物质一样，空间和时间是不依赖人的意识而存在的客观存在，是永恒的。空间、时间同运动着的物质是不可分割的，没有脱离物质运动的时空，也没有不在时空中运动的物质。但时空描述和量度是相对的。自然科学的物质运动描述空间和时间是通过选定参考系而进行的。三维空间直接反映直观思维对外界物体的形状、大小、远近、深度、方向等特性的把握。

简介

将一些橡皮绳按经纬线的样式编成一张网，将之张平，我们可以将之近似看做是二维平面，然后将一个小球放在网上，橡皮网在小球的重力作用下凹陷，这就形成了三维空间。

“维”这里表示方向。由一个方向确立的直线模式是一维空间，维空间具有单向性。由两个方向确立的平面模式是二维空间，二维空间具有双向性。同理，三维空间呈立体性，具有三向性，由三向无限延伸而确立。

日常生活所提及的“四维空间”，大多数都是指爱因斯坦在他的《广义相对论》和《狭义相对论》中提及的“四维时空”概念。根据爱因斯坦的概念，我们的宇宙是由时间和空间构成。时空的关系，是在空间的架构上比普通三维空间的长、宽、高三条轴外又加了一条时间轴，而这条时间的轴是一条虚数值的轴。

四维空间是一个时空的概念。简单来说，任何具有四维的空间都可以被称为“四维空间”。

根据爱因斯坦相对论所说：我们生活中所面对的三维空间加上时间构成所谓四维空间。由于我们在地球上所感觉到的时间很慢，所以不会明显的感觉到四维空间的存在，但一旦登上宇宙飞船或到达宇宙之中，使本身所在参照系的速度开始变快或开始接近光速时，我们能对比的找到时间的变化。这里有一种势场所在，物质的能量会随着速度的改变而改变。所以时间的变化及对比是以物质的速度为参照系的。这就是时间为什么是四维空间的要素之一。

应用

3D电视

3D是 Three-Dimensional的缩写，意为三维立体图形。3D电视在经过2010年的市场培育后，不仅消费者的认知度超过了80%，其技术也日益成熟，价格趋向平民化。随着3D电视价格日益平民化，3D技术的改进完善，3D电视销量将持续攀升，3D功能将成为主流中高档彩电的标配。夏普、LG、康佳、索尼、三星、创维、TCL、长虹等厂商都推出有新品3D电视，3D电视大有“一统江湖”的磅礴气势。基本上中外电视品牌都已生产3D电视，中国3D试验频道的试播并在全国超过180多个地区的落地，为3D电视开辟了市场。

色差式3D技术

色差式(anaglyph)3D使用两种互补色滤色片组成的眼镜，可以是红—蓝、红—绿或红—青滤色3D眼镜，以红、蓝滤色眼镜为例，内容获取端用两部镜头前端加装红、蓝滤光镜的摄像机去拍摄同一场景图像，得到一路红图像信号和一路蓝图像信号，再把两路信号叠加成一路信号送到接收端显示器显示红蓝图像。立体眼镜的左、右眼镜片分别是红色或蓝色滤光片，它使得戴红色滤光片的左眼只能看到红色图像，戴蓝色滤光片的右眼只能看到蓝色图像，经大脑融合形成立体视觉。这种立体电视成像技术兼容性好，在立体电视技术领域曾经风靡一时。但存在的问题也十分明显：由于通过滤光镜去观看电视图像，彩色信息损失极大；另一个问题是彩色电视机本身的“串色”现象引起干扰；同时由于左、右眼的入射光谱不一致，易引起视觉疲劳。

偏光式3D技术

偏光( Polarization)式3D技术也叫偏振式3D技术，偏振式立体眼镜是左、右眼分别使用极化方向相互垂直的偏振镜片，其中一个镜片用垂直偏振，另一个镜片用水平偏振。显示器投射相应的偏振光，从而使双眼分别观看左视和右视图像，并由大脑融合成立体图像。这种方式的缺点是观看者的头部倾斜时偏振镜片滤不掉与之正交的偏振光，一个视的图像漏到另一个视中，观看者会产生不舒适感。在液晶电视上，应用偏光式3D技术要求电视具备240Hz以上刷新率。

快门式3D技术

快门式3D技术，英文为Active Shutter 3D，配合主动式快门3D眼镜使用。这种3D技术在电视和投影机上面应用得最为广泛，资源相对较多，而且图像效果出色，受到很多厂商推崇和采用，不过其匹配的3D眼镜价格较高。包括LG、三星、松下、创维等品牌推出的3D电视，都是采用快门式3D技术。

虽然被普遍使用，但是快门式也存在着些缺点：

一、眼镜的问题，首先眼镜是需要配备电池的，但是眼镜必须要带着才能欣赏电视节目，那么电池产生电流的同时发射出来的电磁波产生辐射，会诱发想不到的病变。

二、画面闪烁的问题，3D眼镜闪烁的问题，主要体现在快门式3D眼镜，3D眼镜左右两侧开闭的频率均为50/60Hz，也就是说两个镜片每分钟各要开合50/60次，即使是如此快速，用户眼镜仍然是可以感觉得到，如果长时间观看，眼球的负担将会增加。

三、亮度大大折扣，带上这种加入黑膜的3D眼镜以后，每只眼睛实际上只能得到一半的光，因此快门式看出去，就好像戴了墨镜看电视一样，并且眼睛很容易疲劳。

不闪式3D技术

不闪式3D电视方式是最接近我们实际感受立体感，最自然的方式。如同在电影院里享受生龙活虎的3D影像，能够同时看两个影像把分离左侧影像和右侧影像的特殊薄膜贴在3D电视表面和眼镜上。通过电视分离左右影像后同时送往眼镜，通过眼镜的过滤，把分离左右影像后送到各个眼睛，大脑再把这两个影像合成让人感受3D立体感。

不闪式3D的特点：但是也可以是根据视角而言，在视听推荐距离内观看时不闪式3D全然不成问题。比如，除了在一米以内站着、坐着或者用非常不正常的姿势观看电视以外，在3D电视视听推荐距离内观看时没有任何问题的。

唯一缺点是播放1080p时只有540p，由于画质的减半，因此也就会带来不明显的效果。

四维空间

三维空间与四维空间的联系

四维空间是一个时空的概念。简单的说，任何具有四维的空间都可以被称为“四维空间”。不过，日常生活所提及的“四维空间”，大多数都是指爱因斯坦在他的《广义相对论》和《狭义相对论》中提及的“四维时空”。根据爱因斯坦的概念，我们的宇宙是由时间和空间构成。时空的关系，是在空间的架构上比普通三维空间的长、宽、高三条轴外又多了一条时间轴，而这条时间的轴是一条虚数值的轴。

这里说的四维空间明显地与相对论指的四维时空不同，所谓四维时空是指乏维空间与一维时间融洽而成为一个复合体，相对论认为时间和空间是分不开的，是一个整体的不同部分。这里说的四维空间是指不含时间在内的空间，认为宇宙中除了人们熟悉的三维空间外，还有一维人们根本不知道存在的空间，它就在人们身边一与“长”、“宽”、“高”一样实实在在地存在着，可是却极难察觉，以致以目前极为强大和极为复杂的物理实验也未能发现。根据爱因斯坦相对论所说：我们生活中所面对的三维空间加上时间构成所谓四维空间。由于我们在地球上所感觉到的时间运行很慢，所以不会明显地感觉到四维空间的存在，但一旦登上宇宙飞船或到达宇宙之中，使本身所在参照系的速度开始变快或开始接近光速时，我们能对比的找到时间的变化。如果你在时速接近光速的飞船咀航行，你的生命会比在地球上的人要长很多。这里有一种势场所在，物质的能量会随着速度的改变而改变。所以时间的变化及对比是以物质的速度为参照系的。这就是时间为什么是四维空间的要素之一的原因。

三维空间与四维空间的区别

三维欧氏空间只有一种微分结构，而四维欧氏空间有无穷多种微分结构。三维空间是指长度、宽度和高度都具备的立体空间。而四维空间通常是指具有三维空间的物体在运动过程中的状态，也就是长度、宽度和高度都具备的立体形态，在运动过程中还包含有时间维度的变化。

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