立體電影(3D電影)(精品)

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1、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、視網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。很多圖片和繪畫作品就是利用

2、這一特點讓觀眾在平面作品上產生強烈的立體感。 由于亮眼具有約65mm的瞳距，因而人們用雙眼觀察物體時，物體在左右兩眼視網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）并經眼外肌的張力調節而使兩重像重合（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，如果輻輳與調節超出平衡范圍，就會引起視覺疲勞。單眼信息有時會出現偏差，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生立體感的。人在觀察外界事物時，左右眼各看見三維景物的左側和右側

3、的細節，在視網膜上形成有水平視差的兩個相似的二維圖像，這兩個二維像經過復現，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，再經過大腦復現成三維立體圖像。在技術上，就是要實現左右雙畫面放映并分別映入觀眾的左右眼。上述原理早在19世紀中期就被人們認識到了，所以在膠片電影發明后不久，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，后來又發展到用偏振技術放映、觀看立體電影。二、立體電影常用技術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，

4、讓觀眾的左右眼接受各自的畫面，在大腦中復現三維影像。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，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

5、的波長大約在400700納米之間。利用光學介質把一束光按不同的光譜區分開，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，這種按時間軸交替傳遞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，而在數字3D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空間成像，不用戴眼鏡（裸眼）就能看到立體影像。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

6、眼圖像信號。下面介紹目前3D電影常用的技術：（1）圓偏振技術：圓偏振技術是在線偏振基礎上發展而來。圓偏振鏡由一塊線偏振鏡和一塊1/4波片組成。1/4波片是一種各向異性介質做成的，它將經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。在看偏振形式的數字3D電影時，觀眾佩戴的偏振眼鏡片一個是左旋偏振片，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，通過人的視覺系統產生立體感。（2）濾光技術：濾光技術屬

7、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RGB濾出，以右RGB構成右路光，濾出另一部分RGB構成左路光。左路、右路光均含有RGB基礎色，其合成色彩也接近白色，但由于它們取自色譜中不同的區域，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

8、各自的影像，從而形成立體感。（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，液晶分子會做規則旋轉90排列，產生透光度的差別，所以外電源接通與斷開的情況下，就會產生阻光和通光現象。把液晶的這一特性應用在3D眼鏡上，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

9、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，從而產生立體效果。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、國內都有廠家生產類似技術的3D產品，將它應用在各類立體影像的再現上。三、眼鏡方式與其它方式眼鏡方式立體顯示最大優點是畫面大且便于多數人觀看。它常常出現在電影和博覽會上，給人們帶來歡樂。偏振光眼鏡方式是現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，三維終端操作系統軟件“terminator2:3D”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

10、眼鏡而沉浸在極強的現場感中。俗稱紅藍方式的立體照片方式也還會繼續存在，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眼鏡方式已經成為CRT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展，其性能在不斷提高，民用品的商業化也在進行。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、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

11、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。最常用的系統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，

12、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。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。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?？扉T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開關狀態。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生90的極化方向旋轉，從而能穿過出射偏振板，這就是透過狀態。當加上電

13、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。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，這一瞬間畫面上也正在顯示左眼圖像。然后是下一個瞬間，圖像切換為右眼圖像，同時快門的開關狀態反相。切換頻率一般可以設定為普通電視場頻的兩倍（如120Hz），這樣對于單眼來說，場頻仍然是60Hz，不會出現閃爍效果。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動，從而使觀看者看到立體圖像。3、裸眼式3D技術所謂裸眼3D，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

14、過任何工具，裸眼3D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別的畫面，并同時將它們反射到大腦，產生立體感的物象。從技術上來看，裸眼式3D技術最大的優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3D顯示技術的缺點也非常明顯。人們在觀看屏幕時，必須位于一定的范圍內才能觀察到立體畫面，若距離屏幕位置太遠或觀察角度太大時，3D效果并不明顯。若離屏幕距離太近還會有明顯的頭暈現象，因此該技術暫時還不適合在小尺寸顯示器上使用。此外，這種技術在顯示效果方面相對較差，這里就不作介紹。4、3D電視顯示技術目前用于電視廣播的3D技術主要有戴眼鏡和不戴眼鏡兩類。前者又分兩種：一種是左視和右視的兩幅圖像同時覆蓋；另一種是交替顯現?？傊?，還是以戴眼鏡方式居多。