Nel fare l'analisi dimensionale di un qualsiasi oggetto, il cervello fa ricorso a diversi metodi di rilievo: prospettiva, confronto delle due immagini proiettate sulla retina e triangolazione. Dei tre, i primi due servono essenzialmente per individuare gli elementi da analizzare, mentre il terzo rileva la posizione dei punti osservati mediante un'autentica triangolazione avente per base la distanza tra i centri di rotazione dei bulbi oculari e per vertice l'intersezione degli assi visuali. Per la verità non è che il cervello misuri, per ogni punto, gli angoli formati dagli assi visuali con la base ed effettui i relativi calcoli per ricavare le tre coordinate in un sistema di riferimento cartesiano ortogonale, ma memorizza continuamente i dati dopo averli sottoposti a verifica.. Evidentemente il programma di rilievo non viene elaborato dal cervello sulla base di calcoli matematici o di rappresentazioni grafiche, ma piuttosto con una serie di tentativi i cui risultati costituiscono la banca-dati indispensabile per qualsiasi nuova esperienza.
Per tale ragione se nell'analisi di un qualsiasi oggetto poniamo davanti agli occhi, alla minima distanza di osservazione, una lastra di vetro trasparente, i raggi visuali descriveranno su di essa due immagini prospettiche identiche a quelle ottenibili con una macchina fotografica, dotata di due obiettivi, distanti reciprocamente quanto la nostra distanza interpupillare, aventi una distanza focale uguale alla distanza della lastra dai nostri occhi o, con più precisione, una distanza principale uguale rispettivamente alla distanza dei centri di rotazione dei due bulbi oculari dalla lastra stessa. Sostituendo l'immagine diretta dell'oggetto con le due diapositive ottenute, sistemate opportunamente sulla nostra lastra di vetro e osservate separatamente ma contemporaneamente, il nostro cervello percepirà un'immagine tridimensionale. Esso sarà tanto più fedele all'originale quanto più fedele sarà la ricostruzione, in fase di osservazione, dei due fasci di rette costituiti da tutte le posizioni assunte dagli assi visuali nell'analisi dell'oggetto.
Quando parliamo di fotografia tridimensionale o stereo, ci riferiamo sempre ad una coppia di fotogrammi, scattati da due punti distinti, la cui simultanea osservazione consente la percezione dell'immagine tridimensionale dell'oggetto fotografato. I metodi cui l'uomo fa ricorso per l'osservazione dell'immagine fotografica tridimensionale sono molti: alcuni richiedono strumenti più o meno sofisticati, altri un semplice allenamento.
Uno stereoscopio nella sua espressione più semplice è costituito da due lenti, poste ad una distanza uguale a quella interpupillare e sostenute da un telaio che consente di disporre due fotografie di piccolo formato (o due diapositive) ad una distanza uguale a quella focale.Nel corso dell'esperienza didattica si è utilizzato uno strumento molto semplice inventato per far divertire e per far scoprire con molta semplicità la stereoscopia ai bambini.
Invece, per l'osservazione di fotografie di grande formato si usano gli stereoscopi a specchi, che nel loro supporto, oltre alle lenti, contegono due prismi e due specchi opportunamente inclinati per poter distanziare le fotografie.