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L'estimation de la distance et de la profondeur est essentielle pour la navigation, la capture de proies et l'évitement des obstacles. Les mécanismes physiques disponibles sont : le temps de vol (actif, écholocation), la disparité binoculaire (passive, vision stéréoscopique), la parallaxe de mouvement (passive, flux optique), le gradient de texture (passif, signal monoculaire) et le flou.

L'écholocation (ToF) est la méthode la plus précise à courte distance : la résolution distance d = c_s·t/2 dépend de la résolution temporelle t. Les chauves-souris avec des impulsions de 1 ms ont un d 17 cm ; les dauphins avec des impulsions de 50 s ont d 3,75 cm. L'équation du sonar (RL = SL - 2·TL + TS) détermine la portée de détection maximale.

La disparité binoculaire exploite la séparation entre les deux yeux (ligne de base b). Pour un objet à distance d, la disparité disp = f·b/d : les objets proches ont une plus grande disparité. L'acuité de la stéréopsie _stereo d²·_ang/(f·b) montre que la précision diminue avec d² : la stéréopsie est utile jusqu'à ~10 m chez l'homme (b = 6,5 cm, _ang 20 arcsec).

La parallaxe de mouvement est le principal indicateur de profondeur chez les animaux monoculaires (de nombreux oiseaux et insectes). Des objets plus proches produisent une plus grande vitesse optique v_opt = v_self/d sur la rétine. Les abeilles et les criquets utilisent activement le mouvement de la tête pour générer cette parallaxe et estimer les distances.

Le flou est un signal de distance monoculaire : la photoréception d'objets flous produit un cercle de confusion c_blur proportionnel à la distance du point focal. Les animaux aux pupilles très asphériques (poulpes, crevettes-mantes) exploitent activement le flou spectral (aberration chromatique) pour estimer les distances sans avoir besoin de mouvement.

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ID:(0, 581)