Kolmiulotteinen (3D) valokuvaus tai stereoskooppinen valokuvaus on valokuvausmenetelmä, joka esittää kuvat ihmissilmille yksilöllisesti ja jäljittelee sitä, mitä aivot tekevät, kun se kokoaa vasemman ja oikean silmän kuvia syvyyden tulkitsemiseksi. On olemassa useita tapoja kaapata halutut kuvat, eri tapoja katsella kuvia ja lukemattomia ohjelmistoja kuvien parantamiseksi, käsittelemiseksi tai näyttämiseksi. Kolmiulotteinen (3D) valokuvaus voidaan tehdä yhdellä tahansa kameralla tai kahden kameran asetuksilla ilman erityistä koulutusta.
Toimintakuvia on käytännössä mahdotonta käyttää yhtä kameraa 3D -valokuvaukseen. Kiinteitä 3D -kuvia voidaan kuitenkin luoda ottamalla yksi valotus heti toisen jälkeen yhdellä objektiivikameralla. On suositeltavaa käyttää kahta objektiivia, joko kahdella kameralla tai mukautetulla kaksoisobjektiivikameralla, jotta kuvat voidaan ottaa mahdollisimman samanaikaisesti. Kaksi kameraa, jotka ovat ihanteellisesti yhdessä rungossa, mahdollistavat liikkuvien kohtausten 3D -kuvaamisen. Kuvien vaikutusta voidaan parantaa ottamalla yksi kuvista eri etäisyydeltä tai käyttämällä alaspäin suuntautuvaa kulmaa.
3D -valokuvauksen luomia kuvia voi tarkastella useilla tavoilla. Sir David Brewster kehitti ensimmäisen stereoskooppisen katseluohjelman vuonna 1849 ja esitteli sen Lontoon 1851 suuressa näyttelyssä. Katsojat ja erilaiset stereoskooppisten kuvien esittämistavat ovat kehittyneet sen jälkeen ja laajentuneet sisältämään digitaalisen heijastamisen ja katsomisen tietokoneen näytöllä.
Kuvat voidaan esittää rinnakkain, päällekkäin tai vuorotellen, ja niitä voidaan katsella kiikarityylillä, erikoislaseilla tai paljaalla silmällä. Kaksi yleisintä 3D-valokuvauksen paljaalla silmällä katsomistapaa ovat ristisilmäiset ja yhdensuuntaiset. Muita paljaan silmän menetelmiä ovat lenticular ja heiluminen, jota kutsutaan myös heilutukseksi. Binokulaariset katseluohjelmat mahdollistavat kuvien näyttämisen stereoskooppisina pareina, ja niitä voi löytää useista eri malleista.
Yksi yleisimmin tunnetuista 3D -valokuvausmenetelmistä on anaglyfien käyttö. Anaglyfikuvat koostuvat kahdesta identtisestä kuvasta, jotka esitetään päällekkäin tai päällekkäin punaisena ja sinisenä. Näitä kuvia tarkastellaan lasilla, joka on suunniteltu yhdistämään kaksi värimaailmaa luomaan 3D -vaikutelman. Polarisaatio ja digitaalinen heijastus ovat muita katselumenetelmiä, jotka vaativat erikoislaseja. 3D -kuvien katselu tietokoneen näytöllä voidaan tehdä käyttämällä useita edellä mainittuja menetelmiä, mukaan lukien paljain silmin, anaglyfinen ja polarisaatio.