3D技术大片的3D效果构成原理.doc

3D技术大片的3D效果构成原理/ q% w% 4 u2 ?& A K9 L/ p n8 B2 S我们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游戏或电影，实际上并非真正的3D；因为屏幕先天即是2D，并且拍摄电影也是使用单镜头的摄影机，所以就算用3D技术制作的动画电影，输出到显示屏也是平面的，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，这种不同让我们的眼睛具有判断事物的纵深感，也就是真正3D空间的Z轴，再来做一个实验，我们先闭上一只眼睛，拿起两支铅笔，试图将这两支铅笔笔头对接，我们会发现这样做比较困难，因为单眼无法判断纵深感，我们无法确定两支笔的前后距离，此时如果你睁开双眼会发现这样做非常容易，因为两眼的不同位置观看事物可以判断出纵深感，这样Z轴的感觉就能体现出来了。+ J+ F * 8 t- U4 U2 J4 f m5 n6 i& U, O9 q 从上面的文字我们基本上知道了真正3D是怎样形成的，说的简单一些，就是我们的肉眼的左右眼睛看到的物体因为存在位置不同而不同，所以，我们要体验真正3D图像就必须模拟出这个环境，就是要让我们的眼镜左右眼看到的内容不同。& u f/ C p: F) 9 s+ y* D) u- $ z$ P! S2 |1 j 如何来实现这样的视觉环境呢，目前的方法有：2 m% f! H- j0 U; 1、到电影院看3D立体电影。5 S2 S) L- U1 o$ L 他的原理是，在影片的制作过程是使用特殊的双镜头(多镜头)摄影机进行影片的拍摄，每个镜头分别记录了我们肉眼的左眼和右眼的图像，然后在播放电影时也使用特殊的双投影机，同时将左右图像投影在银幕上，这样我们看到的图像是一组两幅影像叠在一起的叠影影像，当然这样是不够的，此时还要戴上特殊的“偏光镜”，他的作用是将银幕上重叠的两组影像通过偏光镜的偏光原理让两只眼睛分别得到一组影像，这样就达到了左右眼个看到一组不同的影像，我们就可以体验真正的3D影像了，目前一些大的电影院和科技馆都提供这类的电影(IMAX)体验，大家可以购票去电影院感受一下。5 K2 z# s8 t3 i) G0 G$ D6 i2 x. a& q3 F0 g* u0 n% A 2、使用3D立体液晶眼镜。! ( e+ y D4 o4 R) G 3D液晶眼镜通常被用在计算机上，可以通过这种眼镜玩真正3D游戏和看3D电影，原理是通过软件将原来的3D游戏分成2组不同角度的影像，通过3D液晶眼镜看到不同的画面，液晶眼镜用一根电线连接到计算机(也有无线产品)，由计算机通过软件来控制液晶眼镜镜片的开合，配合通过特殊处理的画面得到每个眼睛的不同画面，比如首先左眼液晶眼镜打开，右眼的镜片闭合(其实就是变暗)，此时画面上显示左眼看到的画面，然后右眼的镜片打开，左眼的镜片闭合，同时画面显示有眼看到的内容，这样左右镜片不断的交替开合，当然实际上这个过程是非常快速的，我们肉眼不能感觉到液晶眼镜的开合，却使我们的左右眼睛看到不同的画面，这样就可以看到立体效果了。4 z, G! p k7 C . g+ V6 8 L 这可能是一个比较好的在家里看3D立体电影或游戏的好办法，但它也有缺点，首先液晶眼镜是通过交替关闭左右镜片的方法，这样必然产生画面的闪烁，不稳定，另外对显示器的要求很高，因为交替左右眼分开看的画面要求在同一时间显示的一幅画面变成2副，这样屏幕的刷新率比平时要高出一倍，也就是说，如果平时我们使用80Hz的屏幕刷新率，在使用液晶立体眼镜时就要显示器达到160Hz的刷新率，显然这样的要求对显示器来说过于苛刻，就算最低要求的50Hz也要屏幕达到100Hz的频率，看起来刚刚够，但这样的闪烁将非常严重，不能很舒服的观看同时非常损伤眼睛。另一个问题是，液晶眼镜的局限性很大，他只能通过计算机控制镜片和显示器的配合才能达到效果，但如果你的计算机是液晶屏幕(LCD)的话你只能放弃他了，另外也需要特殊的电影片源，并且液晶眼镜是不能在影碟机(VCD或DVD)上使用，也不能在液晶电视、等离子电视和投影机上使用，因为他需要配合特殊的显示频率，这也是阻碍3D立体液晶眼镜进入家庭的很大障碍。 - J: % y2 I, L7 c6 C4 L1 T! d2 h& W- R) D3 S& Z- M4 I 3、使用红蓝眼镜。 o4 P. H7 - I9 d% O; C6 r 这种方式可能是现阶段看立体电影成本最低也是门槛最低一种方式，简单的说就是使用“红蓝眼镜”将左右眼睛看到的画面分离出来，这种电影在电影后期制作的时候将左眼的影像和右眼的影像分别进行偏红和偏蓝的着色，也就是说一只眼睛看到的影像色彩偏红另一只眼睛看到的影像偏蓝，在播放电影时将这两种不同偏色的影像重叠播放，观看电影时戴上特制的“红蓝眼镜”，一只眼镜红色镜片另一只眼镜蓝色镜片，通过不同的颜色过滤，比如透过红色镜片看到的影像会将电影中偏红的影像过滤掉，反之另一只眼睛通过蓝色镜片将蓝色的影像过滤掉，这样每只眼睛就可以看到不同的影像，达到观看立体电影的目的了。2 ?) n+ y5 Y& C1 A6 C; n+ S 这种方式因为不需要特殊的播放装置和特别制作的眼镜，观看的成本非常低，红蓝眼镜我们都可以自己制作，而且不会受到播放设备的限制，可以在传统电视机、投影仪、液晶电视等一切画面设备都可以实现，还可以看静止的图像，因此适应面非常的广，也被电影公司制作3D立体DVD影碟时普遍采用的一种方法。但它的缺点也是显而易见的，因为这种方式首先改变了图像的色彩，看到的画面的颜色有很大的失真，其次由于迫使两只眼睛通过不同颜色的镜片，观看电影时对眼睛的刺激比较大，容易造成眼睛疲劳，这种方式也是前面提到的几种方法中效果最差的，影像叠影会比较严重，因为红蓝镜片无法完全过滤掉所有的色彩，效果不甚理想，但容易实现和普及。, e# % . g# Q6 v, M. R4 ?6 ?$ ?0 E# K. g/ ?, _0 iy8 a0 b2 O0 V1 g: g* f; f9 ?( o d1839年，英国科学家温特斯顿发现了一个奇妙的现象，人的两眼间距约5公分，看任何物体时，两只眼睛的角度不尽相同，即存在两个视角。要证明这点很简单，请举起右手，做“阿弥陀佛”姿势，将拇指紧贴鼻尖，其余四指抵住眉心。闭上左眼，只见手背不见手心；而闭上右眼则恰恰相反。这种细微的角度差别经由视网膜传至大脑里，就能区分出景物的前后远近，进而产生强烈的立体感。这，就是3D的秘密“偏光原理”。 2 ! Z% MB: , M5 ?& W6 ?/ h% z3 d; # Z; W9 L3D电影巧妙地利用了“偏光”。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。当画面投放于电影银幕前，就会形成左、右“细微”的双重影像。特制的偏光眼镜能将左、右“双影”叠合在视网膜上，由大脑神经产生三维立体的视觉效果，从而展现出一幅幅连贯的立体画面，让观众感受到景物扑面而来、“身临其境”的神奇幻觉# E0 T. A4 8 I2 5 h+ c7 J* + J) w 严格地说，3D并不等同于立体电影。“看3D电影让我头晕目眩”-这种误解常常源自于概念不清。事实上，现在说的3D电影特指于2001年诞生的3D数字电影，而如上观众的抱怨则往往针对传统立体电影。传统立体电影的载体是胶片。因色彩和帧数的不足，长时间观看会导致双眼疲劳、疼痛，甚至头晕。3D数字电影基于电子计算机控制和数码成像技术，以数字光盘为载体。因此，画面更清晰、稳定、明亮、艳丽，几乎不会出现明显重影，观赏效果更佳。此外，拍摄技术、影像画质以及3D眼镜的质量都会对观众的观影感受产生直接影响。+ i. h: k4 A0 / O: t3D技术原理是什么？已经异常火爆的“阿凡达”和目前上映不久的“苏乞儿”等3D影片的大热都令大众对3D技术更为关注，而2012年的南非世界杯也会采用3D技术转播，使业内人士一致认为3D显示将成为未来的主流显示方式，但是谈到普及还为时尚早，因为成本的制约和技术还尚未成熟等因素普及3D显示还需要突破层层关卡，在本文中笔者在这里先为大家介绍三种目前需要使用辅助设备才可以实现3D效果的前沿技术。- M& b3 u8 k$ b: H# V9 L* t* I已经异常火爆的“阿凡达”和目前上映不久的“苏乞儿”等3D影片的大热都令大众对3D技术更为关注，而2012年的南非世界杯也会采用3D技术转播，使业内人士一致认为3D显示将成为未来的主流显示方式，但是谈到普及还为时尚早，因为成本的制约和技术还尚未成熟等因素普及3D显示还需要突破层层关卡，在本文中笔者在这里先为大家介绍三种目前需要使用辅助设备才可以实现3D效果的前沿技术。 ( c/ w) y4 B9 c色差式3D技术 X0 L# I4 I G8 z4 V. l( _ w4 x6 ) k L Y3 S* P& h最早出现3D显示技术就是色差式，从技术层面上来看也是最为初级的一种3D效果显示方法，这种3D显示的辅助设备只需购买一付红青（红淡蓝）色差眼镜就可以了。成本也最为低廉。 ( - Y/ N- H% E?$ S2 x* q- G* K 5 _; L( Q7 l0 A( d$ T1 R8 : Q; M! G/ E色差式3D显可以称为分色立体成像技术，是用两台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。用肉眼观看的话会呈现模糊的重影图像，只有通过对应的红蓝等立体眼镜才可以看到立体效果，就是对色彩进行红色和蓝色的过滤，红色的影像通过红色镜片蓝色通过蓝色镜片，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 u; P8 w7 ?3 ! n! LF! U% S* L& c色差式3D的不足是显示效果有限，3D效果体验不足但是其低廉的成本却使很多财力有限的3D影片爱好者选择他的一个主要原因。 r: f, Z/ 3 % a( a l! J# u2 i7 S; C- Z+ T$ Y快门式3D技术 6 % o. 6 j- s/ P! - o6 Q$ q% Q 5 q$ RI/ ; n快门式3D技术可以为家庭用户提供高品质的3D显示效果，这种技术的实现需要一付主动式LCD快门眼镜，交替左眼和右眼看到的图象以至于你的大脑将两幅图像融合成一体来实现，从而产生了单幅图像的3D深度感。其成本也比色差式3D显示技术昂贵很多。 8 a - t7 3 C& k! ? l) O6 e5 B Q8 j0 T! d. r* c2 r2 f快门式3D技术的原里是根据人眼对影像频率的刷新时间来实现的，通过提高画面的快速刷新率（至少要达到120Hz）左眼和右眼个60Hz的快速刷新图象才会让人对图象不会产生抖动感，并且保持与2D视像相同的帧数，观众的两