立體電影(3D電影)

1、1/ 6立體電影（3D電影）一、立體顯示的原理要了解立體電影的原理，首先要了解人眼觀察事物的過程。人眼在觀察外 界物體時，不僅能看到物體的外形，還能夠辨認物體的距離、物體之間的前后 位置和取向等，這與人眼的三維視覺特性有關。這些立體視覺信息大致可分為 單眼信息和雙眼信息。他們由許多不同的感知線索組成，其中單眼信息的感知 線索就包含有眼球的調節(jié)、視網(wǎng)膜上成像的相對大小、透視感、照明狀況、單 眼運動視差、視野等。在這些線索中，除了眼球的調節(jié)是生理活動外，其他線 索一般認為是心理感知。心理感知多是通過人的習慣產(chǎn)生的，比如通過物體的 近大遠小、近明遠暗、前后遮擋以及光線陰影等關系來感知立體影像。很多圖

2、 片和繪畫作品就是利用這一特點讓觀眾在平面作品上產(chǎn)生強烈的立體感。由于亮眼具有約 65mm65mm 的瞳距，因而人們用雙眼觀察物體時，物體在左右 兩眼視網(wǎng)膜上的成像是略有差異的，即雙眼視差，它是立體視覺的重要線索。另外，當物體成像不在左右兩眼視網(wǎng)膜的對應點上時，所看到的便是兩重像（復像），需要通過眼球的旋轉運動（稱為輻輳）并經(jīng)眼外肌的張力調節(jié)而使 兩重像重合（稱為融合），這個過程也為立體視覺提供重要信息。一般來說，人們在觀看立體圖像時，如果輻輳與調節(jié)超出平衡范圍，就會引起視覺疲勞。單眼信息有時會出現(xiàn)偏差，而雙眼信息的感知是比較真實的。立體電影就是利 用人的雙眼視差來產(chǎn)生立體感的。人在觀察外界事

3、物時，左右眼各看見三維景物的左側和右側的細節(jié)，在視 網(wǎng)膜上形成有水平視差的兩個相似的二維圖像，這兩個二維像經(jīng)過復現(xiàn)，就形 成了三維立體圖像。 立體電影就是模擬人眼三維圖像的形成過程， 先把左右眼 的單眼圖像分別記錄下來，通過放映機和相應的立體放映設備，讓觀眾的左右 眼分別看到相應的單眼圖像，再經(jīng)過大腦復現(xiàn)成三維立體圖像。在技術上，就 是要實現(xiàn)左右雙畫面放映并分別映入觀眾的左右眼。上述原理早在 1919 世紀中期就被人們認識到了，所以在膠片電影發(fā)明后不 久，有人就在嘗試以各種方式和形式拍攝和放映立體電影，早期是利用紅藍（綠）眼鏡來看立體電影，后來又發(fā)展到用偏振技術放映、觀看立體電影。二、立體電影

4、常用技術2/ 6影院放映立體電影時要到達的目的就是要通過各種技術手段，讓觀眾的左 右眼接受各自的畫面，在大腦中復現(xiàn)三維影像。所以立體電影所研究的主要技 術就是如何將同時放映到銀幕上的左右眼兩個畫面，分別送到觀眾的左右眼。這就需要用不同的技術手段將畫面的光線區(qū)分開。要達到這一目的，可以通過分光法、分色法和分時法來實現(xiàn)，這三種方式 都是需要佩戴眼鏡來觀看立體電影。光分法：光是一種極高頻率的電磁波，自然光的光矢量是在任意方向上平均分布 的。利用光學介質將任意方向的光矢量按一定的規(guī)律分成兩部分，分別傳遞左 右眼圖像信息的方法，稱為光分法。線性偏振眼鏡和圓偏振眼鏡利用的就是光 分法。分色法：可見光是電磁

5、波譜中人眼可以感知的部分，可見光的光譜沒有精確的范圍；一般人的眼睛可以感知的電磁波的波長大約在 400400700700 納米之間。利用光學介質把一束光按不同的光譜區(qū)分開，分別傳遞左右眼圖像信息的方法，稱為 色分法。以前使用的紅藍（綠）眼鏡和現(xiàn)在應用的杜比眼鏡利用的就是分色法。分時法：把立體畫面的左右眼圖像進行快速交替切換，同時觀眾佩戴的眼鏡也進行 相應的同步切換，這種按時間軸交替?zhèn)鬟f左右眼圖像信息的方法，稱為分時 法。膠片立體電影時期是采用機械方式完成上述功能，而在數(shù)字 3D3D 電影上，則 是應用液晶開關眼鏡達到同樣的目的。另外，還有一些方法可以實現(xiàn)空間成像，不用戴眼鏡（裸眼）就能看到立

6、體影像。它主要應用在立體顯示方面，其效果目前還不能滿足電影放映的要求。上述這些方法都利用了廣大不同傳播特性，傳遞左右眼圖像信號。下面介 紹目前 3D3D電影常用的技術：（ 1 1）圓偏振技術：3/ 6圓偏振技術是在線偏振基礎上發(fā)展而來。圓偏振鏡由一塊線偏振鏡和一塊 波片組成。波片是一種各向異性介質做成的，它將經(jīng)過線偏振的光線轉化為圓 偏振光。由于圓偏振光的偏振方向是有規(guī)律旋轉著的，分為左旋偏振光和右旋 偏振光，相互間的干擾非常小，因此它的通光特性和阻光特性基本不受旋轉角 度的影響，這就使在觀看效果上比線偏振技術有了質的飛躍。在看偏振形式的數(shù)字 3D3D 電影時，觀眾佩戴的偏振眼鏡片一個是左旋偏

7、振 片，另一個是右旋偏振片， 觀眾的左右眼分別看到的是左旋偏振光和右旋偏振 光帶來的不同畫面，通過人的視覺系統(tǒng)產(chǎn)生立體感。（2 2）濾光技術：濾光技術屬于分色法的應用，類似紅藍眼鏡，但它的技術水平比紅藍眼鏡 提高很多。新的濾光技術不但提高了光效，更重要的是它可以看到艷麗的彩色 畫面。濾光技術就是利用多層鍍膜的濾光方式（即濾光輪）將氙燈光源光譜中 的部分 RGBRGB 濾出，以右RGBRGB 構成右路光，濾出另一部分 RGBRGB 構成左路光。左 路、右路光均含有 RGBRGB 基礎色，其合成色彩也接近白色，但由于它們?nèi)∽陨V 中不同的區(qū)域，也就形成了互不相關的兩束光，右路光放映右眼畫面，左路光

8、 放映左眼畫面。與濾光輪原理類似，觀眾佩戴的眼鏡也是多層鍍膜鏡，它的濾 光特性與濾光輪的濾光特性相吻合，也就是說右眼鏡片只能透過右路光帶來的 畫面，而阻擋左路光畫面，反之亦然。這就保證了觀眾的左右眼分別看到各自 的影像，從而形成立體感。（ 3 3）液晶開關眼鏡技術：液晶開關眼鏡技術采用的是分時法觀看立體影像。液晶是一種介于固體和 液體之間、具有規(guī)則性分子排列的有機化合物，一般最常用的液晶為向列相液 晶，分子形狀為細長棒形，在不同電流電場作用下，液晶分子會做規(guī)則旋轉9090排列， 產(chǎn)生透光度的差別， 所以外電源接通與斷開的情況下， 就會產(chǎn)生阻光和 通光現(xiàn)象。把液晶的這一特性應用在 3D3D 眼鏡

9、上，就可以制造出液晶開關眼鏡。液晶開關眼鏡的鏡片好像是分別控制開光的兩扇小窗戶。在同一臺放映機上交替播放左右眼畫面時，通過液晶眼鏡的同步開閉功能，這樣在放映左畫面時，左眼鏡片打開通光，右眼鏡片關閉，觀眾左眼看到左畫面，右眼什么都看不 到。同樣，在放右畫面時，右眼能看到右畫面，左眼看不到畫面，這樣讓左右 眼以較快的速度分別看到左右各自的畫面，從而產(chǎn)生立體效果。4/ 6由于此項技術不需要對放映設備進行過多改動，所以目前國際、國內(nèi)都有廠家生產(chǎn)類似技術的 3D3D 產(chǎn)品，將它應用在各類立體影像的再現(xiàn)上。三、眼鏡方式與其它方式眼鏡方式立體顯示最大優(yōu)點是畫面大且便于多數(shù)人觀看。它常常出現(xiàn)在電 影和博覽會上

10、，給人們帶來歡樂。偏振光眼鏡方式是現(xiàn)在的大畫面立體顯示的 主流方式，其完善程度在逐年提高。多功能演播室中，三維終端操作系統(tǒng)軟件“ termitermi nator2:3Dnator2:3D 巧妙的把大畫面立體圖像、實物與人結合起來，通過驅動椅子振動和浪花飛濺等立體感裝置，甚至使人忘記自己還戴著眼鏡而沉浸在極強的 現(xiàn)場感中。俗稱紅藍方式的立體照片方式也還會繼續(xù)存在，這是因為盡管它還有不能顯示彩色的缺點，但眼鏡制作特別簡單，只要有彩 色濾光片就行?？扉T眼鏡方式已經(jīng)成為 CRTCRT 顯示器立體化的主要手段，與偏振 光眼鏡方式相比，它多用于小型立體顯示器場合。隨著液晶顯示技術的發(fā)展，其性能在不斷提高

11、，民用品的商業(yè)化也在進 行。普爾弗里奇方式是用普通二維圖像獲得立體觀看效果的方式，雖然圖像有 限制，但沒有其他方式那樣必須使用專門圖像的必要，從這點上講，它是一種 趣味性很強的手法。下面對幾種主要方式加以介紹。1 1、偏振光眼鏡方式（空間切割方式）當光照射到偏振光濾光片上時，只有特定極化方向的偏振光可以通過。將這種濾光片按照偏振光極化方向互相垂直的原則安裝到左右眼鏡框上，就構成了偏振光眼鏡。例如，首先設左眼濾光片為水平極化方向，右眼濾光片為垂直極化方向。然后用兩臺顯示器分別顯示左右眼圖像，如果兩臺顯示器所發(fā)出的 光分別為水平和垂直極化的偏振光，則左右眼就只能看到不同顯示器上的圖 像。最常用的系

12、統(tǒng)是圖所示的由兩臺液晶投影儀所構成的方式。因屏幕上左右 圖像重疊，所以不戴眼鏡時所看到的圖像是重像。由于液晶顯示器本來就是由 偏振光操作來顯示圖像，所以對其進行放大和投影儀所投射出的光也是偏振 光。因此，如果把這兩臺投影儀投射出來的光預設為正交偏振光，則左右眼就 能看到不同投影儀的圖像。另外，兩臺顯示器的圖像在光學上應該相互重合，在這點上，投影儀上合適的，它能把兩個圖像按重合要求顯示到同一屏幕上。至于偏振光，除了水平極化和垂直極化的偏振光外，還可以使用互為正交的斜極化偏振光和互為反相旋轉的圓極化偏振光。5/ 62 2、快門眼鏡方式空間分割方式的做法是左右眼兩種圖像同時顯示而用光學方法加以分離。

13、 與此相反，時間分割方式是兩種圖像按時間交替顯示和分離。快門眼鏡方式是 人們最熟悉的時間切割方式，眼鏡框上安裝一種特殊的快門。這種快門的構造 原理如圖所示，是通過液晶的作用來實現(xiàn)開關狀態(tài)。入射偏振板和出射偏振板 的極化方向相互正交，當未加電壓時，穿過入射偏振板的光因為受到液晶作用 而發(fā)生 9090的極化方向旋轉，從而能穿過出射偏振板，這就是透過狀態(tài)。當加上 電壓時，液晶分子對偏振光的極化作用消失，光就被出射偏振板擋住了，這就 是遮光狀態(tài)。將這種快門安裝在眼鏡上，并使左右快門能獨立控制。如圖所示 為左眼快門開、右眼快門關的狀態(tài)，這一瞬間畫面上也正在顯示左眼圖像。然 后是下一個瞬間，圖像切換為右眼

14、圖像，同時快門的開關狀態(tài)反相。切換頻率一般可以設定為普通電視場頻的兩倍 （如 120Hz120Hz） ,這樣對于單眼來說， 場頻仍 然是 60Hz,60Hz,不會出現(xiàn)閃爍效果。另一方面，由紅外線裝置把正在顯示的圖像是 左眼圖像還是右眼圖像的信息傳遞給快門，使快門與圖像準確聯(lián)動，從而使觀 看者看到立體圖像。3 3、裸眼式 3D3D 技術所謂裸眼 3D3D，就是不需要借助眼鏡等輔助設備便能直接觀看到立體畫面。 也就是說,不通過任何工具,裸眼 3D3D 技術就能讓人的左右眼從屏幕上看到兩幅 具有視差的和有所區(qū)別的畫面,并同時將它們反射到大腦,產(chǎn)生立體感的物 象。從技術上來看，裸眼式 3D3D 技術最大的優(yōu)勢便是擺脫了眼睛的束縛，但是分 辨率、可視角度和可視距離等方面還存在很多不足。不過,裸眼3D3D 顯示技術的 缺點也非常明顯。人們在