Per meglio comprendere la tecnica della fotografia tridimensionale (stereo), ci conviene rivivere, con esperienze pratiche, il processo storico. Cominciamo con un esperimento suggerito da un illustre personaggio: "Pruova come tutte le cose poste ‘n un sito sono tutte per tutto e tutte nella parte. Dico che, se una faccia d’uno edifizio o altra piazza o campagna che sia illuminata dal sole, arà al suo opposito un’abitazione, e in quella faccia che non vede il sole sia fatto un piccolo spiraculo retondo, che tutte le alluminate cose manderanno la loro similitudine per detto spiraculo e appariranno dentro all’abitazione nella contraria faccia, la quale vol essere bianca, e saranno lì appunto e sottosopra, e se per molti lochi di detta faccia facessi simili busi, simile effetto sarebbe in ciascuno" (Leonardo da Vinci, in "Codice Atlantico"). Se il risultato è positivo, ci conviene fissare l’immagine su di un foglio di carta sensibile; in caso contrario ripetiamo l’esperimento sulla base di un’altra descrizione: "Per veder que le cose in oscuro in una camera che sono fuori illuminate dal Sole, e con i suoi colori" "è bisogno che prima chiudate le fenestre della camera, e seria anchor meglio, se si otturassero tutte le fissure, che non entrasse alcun lume dentro, destruesse tutta l’apparenza, buserai una fenestra, farai il buco della grossezza d’un dito per lungo, e per largo, sopra vi accomoderai una tauletta di piombo, ovvero di rame, e ce la incollerai, della grossezza d’un cartone, nel cui mezo farai un buco rotondo della grossezza del dito piccolo della mano, all’incontro vi porrà lenzuola bianche, o panni biancheggianti, overo una carta, così tutte le cose che di fuori sono illuminate dal sole, le vedrai dentro, vedrai che coloro che passeggiano per le strade, rivolti con la testa in giù come antipodi, e le cose destre appariranno sinistre, e tutte le cose rivoltate, e quanto più seranno distanti dal buco, tanto appariranno più grandi. Se tu vi avvicinerai una carta, o lenzuolo bianco, le immagini si vedranno minori, ma più chiare; ma bisogna star un pochetto a vederle; perché non le vedrai cosi subito; perché una cosa sensata gagliarda, la grandissima impressione co’l senso, e vi fa tanta affettione, che non solo quando i sensi fanno la sensazione, ne detti sensori, et l’offendono, ma sono rimossi da sensi, pur vi restano fermi, il che si conosce chiaramente in questo esperimento, perché coloro che caminano per lo sole, quando entrano in una camera oscura anchora quell’affettione gli accompagna, che non si vede nulla, overo con gran fatica per serbarsi anchora ne gli occhi quella affettione fatta da quel lume; ma poi se parte a poco a poco, e veggiamo nelle tenebre assai bene. Ma hora aprirò quello che ho sempre taciuto, e stimava dover tacere sempre, se voi ponete al buco una lentecchia di cristallo, subito vedrai le cose assai più chiaramente, le faccie di coloro che vanno per le strade, i colori delle vesti, le vesti, e tutte le cose, come se proprio le vedessi da presso, non senza grandissimo piacere, che coloro che lo vedono non possono tanto meravigliarsi, che basti." (Giovan Battista Della Porta, "Magiae naturalis"). A conclusione dell’esperimento prendiamo nota di quanto segue:
1) L’immagine è tanto più grande, quanto maggiore è la distanza dello schermo di proiezione dal foro (distanza principale);
2) il rapporto dimensionale oggetto/immagine (scala) è uguale al rapporto tra la distanza di ripresa e la distanza principale;
3) da un determinato punto di ripresa è possibile ottenere su una stessa superficie l’immagine del particolare o dell’insieme, variando semplicemente la distanza principale;
4) l’immagine di una qualsiasi figura geometrica piana è simile all’originale se c’è parallelismo tra i piani che rispettivamente le contengono;
5) la perpendicolare condotta dal centro del foro al piano di proiezione (raggio principale) può non passare per il centro dell’immagine (decentramento);
6) per ottenere un’immagine nitida è necessario che il foro sia sufficientemente piccolo ed abbia il bordo a spigolo vivo;
7) per avere un’immagine luminosa, oltre che nitida, è necessario sostituire al foro stenopeico un sistema di lenti (obiettivo).
La camera oscura consentì di ottenere prospettive perfette, utilissime per effettuare l’analisi dimensionale degli oggetti, anche a distanza di tempo, senza l’osservazione diretta (rilievo a vista). Una volta noto il procedimento per ottenere la prospettiva, non è stato difficile invertirlo per ricavare dalla prospettiva, ottenuta con la camera oscura, le misure di ciò che in essa figurava (restituzione prospettica). La camera oscura, assume il nome di "camera metrica" quando sono noti gli elementi indispensabili per risalire dall’immagine prospettica alle dimensioni dell’oggetto, cioè:
- la posizione (x,y,z) del centro di proiezione, che coincide con il centro del foro stenopeico;
- l’orientamento della retta (raggio principale) passante per il centro di proiezione e perpendicolare al piano contenente l’immagine;
- il punto intersezione (punto principale) del raggio principale con il piano di proiezione;
- l’individuazione sul piano di proiezione di un riferimento cartesiano ortogonale, avente per origine il punto principale.
Quando l’immagine viene fissata con procedimento fotografico, essa prende il nome di fotogramma metrico, ed è corredata di tutti i dati sopra riportati.