تعتمد الإشارات البصرية الثنائية على استخدام كلتا العينين لإدراك العمق. ولأن العينين منفصلتان أفقياً، فإن كل عين تتلقى رؤية مختلفة قليلاً للعالم؛ ويستغل الجهاز البصري هذا الاختلاف لاستعادة العمق.

تُعدّ ظاهرة التباين الشبكي المؤشر البصري الأساسي. فالأجسام القريبة تُظهر فرقًا أكبر بين صورتيها على الشبكية مقارنةً بالأجسام البعيدة. وتقوم الخلايا العصبية الحساسة للتباين في الدماغ بحساب العمق بناءً على هذا الفرق. أما التقارب - أي انحناء العينين نحو الداخل عند تثبيت النظر على جسم قريب - فيُشكّل مؤشرًا ثانويًا، خاصةً عند النظر إلى مسافة قريبة. وتُسهم هذه المؤشرات مجتمعةً في تقدير العمق بدقة ضمن نطاق بضعة أمتار.

لا تُعدّ الإشارات البصرية الثنائية المصدر الوحيد لمعلومات العمق. فالإشارات البصرية الأحادية، كالحجم النسبي والحجب واختلاف المنظر الناتج عن الحركة، تعمل بعين واحدة فقط وتُهيمن على المسافات البعيدة. ومع ذلك، فإن الرؤية المجسمة الدقيقة التي تُمكّننا من إدخال الخيط في الإبرة أو التقاط الكرة تعتمد بشكل كبير على التباين البصري الثنائي. غالبًا ما يُطوّر الأشخاص الذين يعانون من ضعف الرؤية المجسمة منذ الطفولة المبكرة اعتمادًا تعويضيًا على الإشارات البصرية الأحادية، وقد لا يلاحظون هذا النقص إلا بعد إجراء الفحص.

تعمل الأفلام ثلاثية الأبعاد وشاشات الواقع الافتراضي من خلال عرض صورة مختلفة قليلاً على كل عين، مما يعيد إنشاء الإشارة البصرية الطبيعية بشكل مصطنع.