Abservação
Porque nossos olhos estão 5-6 cm de distância, as imagens projetadas em cada retina são ligeiramente diferentes. Esta diferença nas imagens é uma indicação de profundidade chamada disparidade binocular, que permite a experiência da profundidade através do processo de estereovisão. Este processo combina as características correspondentes em cada imagem da retina em uma única representação que inclui informação sobre a distância do observador.
Normalmente não estamos conscientes de que nossos olhos contêm imagens diferentes da mesma cena, mas isto pode ser facilmente demonstrado. Segure o dedo indicador de cada mão em posição vertical diretamente na frente do nariz, com um dedo a cerca de 20 cm (9 pol.) e o outro dedo a cerca de 40 cm (18 pol.). Agora concentre seus olhos no dedo mais distante e faça turnos para fechar e abrir cada olho. Ao fazer isto, o dedo mais próximo parece saltar de um lado do dedo mais distante para o outro. Se você agora abrir os dois olhos juntos, você deve ver que na verdade existem duas imagens do dedo mais próximo. Isto é uma disparidade binocular, que permite uma percepção precisa da profundidade. Quanto maior a distância horizontal entre as imagens correspondentes do mesmo objeto nos dois olhos (as duas imagens do dedo mais próximo nesta demonstração), maior será a sua distância percebida do objeto que está atualmente no centro da fovea em ambos os olhos (o dedo mais distante).
As posições de um objeto nas duas imagens da retina estão sistematicamente relacionadas com a distância desse objeto do objeto que está atualmente no centro das duas imagens em cada olho. Em comparação com os raios de luz que se projetam do objeto fixado para o centro de cada retina, a luz de um objeto que está mais perto do observador cairá ligeiramente para a direita do centro no olho esquerdo, e para a esquerda do centro no olho direito (isto é chamado de disparidade cruzada). A luz de um objeto que está mais distante do objeto fixado fará o contrário, caindo ligeiramente para a esquerda do centro no olho esquerdo, e para a direita do centro no olho direito (disparidade descruzada). Para qualquer objeto que esteja fixado, há uma região imaginária de espaço circundando o espectador à mesma distância, chamada área de Panum. Os objectos a esta distância não têm uma disparidade binocular, o que significa que os raios de luz que se projectam deles caem a uma distância idêntica do centro da retina em cada olho. Como tal, estes objectos também parecem estar à mesma distância do observador que o objecto actualmente fixado. Os objetos fora desta região parecerão estar mais próximos ou mais distantes, dependendo se produzem disparidade cruzada (para objetos mais próximos) ou disparidade descruzada (para objetos mais distantes) nos dois olhos. Além disso, o tamanho da disparidade corresponde à distância relativa de um objeto em relação ao objeto fixado. O processo de estereovisão, portanto, permite ao cérebro inferir a distância relativa dos objetos com base tanto no sinal (cruzado ou descruzado) quanto na magnitude (tamanho) das disparidades da imagem nos dois olhos.
A estereovisão pode ser explorada para criar ilusões de tridimensionalidade, como as vistas nos estereoscópios da era Vitoriana, na popular série Viewmaster do século XX de brinquedos infantis, e nos óculos usados pelos membros da audiência nos filmes tridimensionais modernos. Embora as imagens usadas em tais dispositivos sempre incluam outras dicas de profundidade além da disparidade binocular, como oclusão, tamanho relativo e sombreamento (ver seção sobre Tacos de Imagem Estática), é possível criar uma ilusão convincente de profundidade usando apenas mudanças na disparidade, o que significa que a estereovisão é uma pista de profundidade mais poderosa do que as outras pistas estruturais. Bela Julesz inventou estereogramas aleatórios de pontos nos Laboratórios Bell nos anos 60 para demonstrar isso. Mais recentemente, os conceitos utilizados na realização de estereogramas aleatórios de pontos foram empregados para gerar as fascinantes imagens conhecidas popularmente como autostereogramas ou Magic Eye™ images.
Como o nome indica, um estereograma aleatório de pontos aparece inicialmente apenas como um grupo de pontos num padrão caótico. No entanto, alguns dos pontos foram na verdade deslocados horizontalmente uns em relação aos outros, de tal forma que verticalizar os olhos à frente ou atrás da profundidade da imagem permite uma ilusão de profundidade a aparecer. Quando os olhos estão focados à distância correta, a imagem dos pontos de cada olho é aproximadamente a mesma, mas alguns dos pontos correspondentes em cada imagem são deslocados uns em relação aos outros. Esta disparidade binocular gera a experiência de que um subconjunto do padrão de pontos surgiu em primeiro plano em relação a outras regiões do padrão de pontos que agora parecem estar em segundo plano.
Além de demonstrar que a estereovisão pode funcionar independentemente de outros sinais de profundidade, os estereogramas aleatórios de pontos também apontam para a complexidade dos mecanismos de estereovisão do cérebro. Isto porque para perceber a profundidade no padrão de pontos aleatórios, o cérebro deve de alguma forma saber antecipadamente quais pontos em uma imagem da retina correspondem aos mesmos pontos na outra imagem da retina. Isto é conhecido como o problema de correspondência, e como muitos problemas na visão humana, é paradoxalmente tanto um problema mal formado como um problema que o cérebro parece resolver sem esforço. O fato de estar mal formado significa que, na ausência de qualquer outra informação além da contida nos padrões de pontos, há um número infinito de maneiras possíveis de alinhar quaisquer duas imagens de retina. O fato de que o cérebro resolve o problema sem esforço é interpretado como significando que o cérebro deve estar usando suposições a priori sobre as regularidades no ambiente para resolver o problema. Um grande desafio para os pesquisadores de visão é determinar quais são essas suposições a priori. O que já está claro é que o processo de estereovisão chega a uma conclusão mais rápida e mais confiável quando é informado por outras dicas de profundidade, incluindo as dicas monoculares para profundidade revistas mais adiante neste item.
Bebês humanos não parecem possuir estereovisão funcional ao nascer, mas ela se desenvolve muito rapidamente. Quando os bebés têm 6 meses de idade, a maioria apresenta estereovisão a níveis essencialmente adultos. Como os outros sinais fisiológicos (acomodação e vergência), a estereovisão só é útil efetivamente dentro de distâncias de cerca de 3 m do telespectador. Também, por algumas das mesmas razões mencionadas na discussão da vergência (por exemplo, condições de estrabismo, ambliopia), entre 5% a 10% da população em geral não tem estereovisão utilizável devido a desequilíbrios na natureza e qualidade da informação contida nos dois olhos.