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由电影《阿凡达》谈3D电影技术

由世界著名导演詹姆斯·卡梅隆(James Cameron)编制的3D科幻冒险影片《阿凡达》于2009年12月18日公映后,迅速占据全球票房销售的首席位置。最终,《阿凡达》以27亿美元的全球票房记录超越《泰坦尼克》成为新全球票房记录保持者,由此引发全球电影制作3D热潮。

什么叫3D?

肉眼所看到的景像是一种具有层次、深度的立体影像。一般我们所谓3D游戏,实际上并非真正的3D;显示卡虽以x、y、z轴来处理资料,然而输出至屏幕时仍须再次转换成2D,因为屏幕先天即是2D,所以我们称呼这种3D为「平面3D」。让我们先做个简单的实验,首先伸出您的一根手指头,并凝视这根手指,然后闭上右眼、张开左眼;再来张开右眼、闭上左眼,仔细观察左、右眼所见是否有些不同?这个不同即为「视差(parallax)」。立体3D的技术即是要将这个「视差」持续在屏幕上表现出来。因此为使观赏者得以观看真正立体,每个眼睛所看到景物必须与另一眼稍有不同。事实上,在真实生活里左、右眼所看到的景物即有些不同,而这理论即被应用在立体3D科技之中。

什么是3D电影?
D是英文Dimension(线度、维)的字头,3D是指三维空间。国际上是以3D电影来表示立体电影。
人的视觉之所以能分辨远近,是靠两只眼睛的差距。人的两眼分开约5公分,两只眼睛除了瞄准正前方以外,看任何一样东西,两眼的角度都不会相同。虽然差距很小,但经视网膜传到大脑里,脑子就用这微小的差距,产生远近的深度,从而产生立体感。一只眼睛虽然能看到物体,但对物体远近的距离却不易分辨。根据这一原理,如果把同一景像,用两只眼睛视角的差距制造出两个影像,然后让两只眼睛一边一个,各看到自己一边的影像,透过视网膜就可以使大脑产生景深的立体感了。各式各样的立体演示技术,也多是运用这一原理,我们称其为“偏光原理”。

3D立体电影的制作有多种形式,其中较为广泛采用的是偏光眼镜法。它以人眼观察景物的方法,利用两台并列安置的电影摄影机,分别代表人的左、右眼,同步拍摄出两条略带水平视差的电影画面。放映时,将两条电影影片分别装入左、右电影放映机,并在放映镜头前分别装置两个偏振轴互成90度的偏振镜。两台放映机需同步运转,同时将画面投放在金属银幕上,形成左像右像双影。当观众戴上特制的偏光眼镜时,由于左、右两片偏光镜的偏振轴互相垂直,并与放映镜头前的偏振轴相一致;致使观众的左眼只能看到左像、右眼只能看到右像,通过双眼汇聚功能将左、右像叠和在视网膜上,由大脑神经产生三维立体的视觉效果。展现出一幅幅连贯的立体画面,使观众感到景物扑面而来、或进入银幕深凹处,能产生强烈的“身临其境”感。

  
3D眼镜:
3D Vision采用了当今最先进的“时分法”技术,通过3D眼镜与显示器同步的信号来实现。当显示器输出左眼图像时,左眼镜片为透光状态,而右眼为不透光状态,而在显示器输出右眼图像时,右眼镜片透光而左眼不透光,这样两只眼镜就看到了不同的游戏画面,达到欺骗眼睛的目的。以这样地频繁切换来使双眼分别获得有细微差别的图像,经过大脑计算从而生成一幅3D立体图像。
3D Vision眼镜在设计上采用了精良的光学部件,与被动式眼镜相比,可实现每只眼睛双倍分辨率以及超宽的视角。眼镜为现代太阳镜款式,佩戴舒适,为用户提供了一个除传统3D眼镜以外的时尚、轻型3D眼镜的选择。该款解决方案完全没有线缆的限制,为用户提供了移动的自由以及最长20英尺的无线3D观赏距离。

3D电影的观看方式
1、光分法
电影院中普遍采用。 现在有不少影院都拥有3D立体放映厅,放映时通过两个放映机来播放两个摄影机拍下的电影,在屏幕上就会同步出现两组有差别的图像。
2、分色技术
是另一种3D立体成像技术,现在也比较成熟,有红蓝、红绿等多种模式,但采用的原理都是一样的。色分法会将两个不同视角上拍摄的影像分别以两种不同的颜色印制在同一副画面中。这样视频在放映是仅凭肉眼观看就只能看到模糊的重影,而通过对应的红蓝等立体眼镜就可以看到立体效果,以红蓝眼镜为例,红色镜片下只能分辨除红色外的景象(红色镜片,底色为红色所以影片中的红色被忽略),蓝色镜片只能分辨除蓝色外的景象(蓝色镜片,底色为蓝色所以影片中的蓝色被忽略),两只眼睛看到的不同影像在大脑中重叠呈现出3D立体效果。
3、时分法
时分法是NVIDIA现在主推的一项应用,需要显示器和3D眼镜的配合来实现3D立体效果。时分法所采用的立体眼镜构造最为复杂,当然成本也最高。两个镜片都采用电子控制,可以根据显示器的输出情况进行状态的切换,镜片的透光、不透光切换使得人眼只能看到对应的画面(透光状态下),双眼看到不同的画面就能够达到立体成像的效果。
4、光栅式
为了迎接2008奥运会,接收的电视节目能立体化,我国现已制造出光栅式的立体电视机,但光栅式也有缺点,就是清晰度和其它的立体相比要差些,只有在非常大的电视上清晰度稍高,但这样一来,价格也就上去了,但光栅的不管怎样弄,想克服这个缺点是比较难,当然技术进步了例外。
5、全真式
由德国人托马斯·侯亨赖克发明的当今世界上唯一成功的全真立体电视技术,这项立体电视技术与全世界原有各制式电视设备兼容,从电视制作、播出系统,到百姓家的电视机,均无需增添任何设备和投资,只是在拍摄立体节目时,在摄像机上加装特殊装置即可。观众收看节目时,只需戴上一付特制的三维眼镜即可。眼镜成本低廉,经国家卫生部门鉴定,不会对眼睛产生副作用。如果不戴眼镜和看普通电视没有区别,目前这样的节目很少,这项技术面临淘汰。现在又有部分数字电视节目又有这种节目了。缺点:节目源少,立体效果并不是非常出色。
6、观屏镜
以前专用于看立体相机拍的图片对,图片对一般左右呈现。现在这种观屏镜也可看左右型立体电影。缺点:看图像或电影时最多只能是屏幕一半大小;优点:非常清晰。
7、全息式
这种还未推广。在各个角度看上去都是立体的,不用立体眼镜。价格是贵得出奇,只在科技馆有展示。