主流3D視覺(jué)技術(shù)揭秘

　　短短幾年時(shí)間，3D電影已經(jīng)從鳳毛麟角變的大量普及，現在幾乎所有大大小小的電影院都支持3D播放，最近的科幻動(dòng)作大片《環(huán)太平洋》更是再創(chuàng )了3D視覺(jué)的高峰。3D電影成了最受歡迎的大眾娛樂(lè )項目之一，但喜歡3D電影的你知道其中的原理嗎?

　　本文將逐一介紹3D放映技術(shù)，裸眼3D和全息成像這些讓人興奮不已的科技，而要解釋3D如何成像，還得從眼睛說(shuō)起……。

　　除了神話(huà)中的獨眼巨人，自然界中的動(dòng)物至少都有兩只眼睛，就連怪獸或者機器人也不例外，這是為什么呢?

　　● 世界因雙眼而立體：平面圖像無(wú)法躍然紙上

　　早在1839年，英國著(zhù)名的科學(xué)家溫特斯頓就在思考一個(gè)問(wèn)題——“人類(lèi)觀(guān)察到的世界為什么是立體的?”進(jìn)過(guò)一系列研究發(fā)現：因為人長(cháng)著(zhù)兩只眼睛。人雙眼大約相隔6.5厘米，觀(guān)察物體(如一排重疊的保齡球瓶)時(shí)，兩只眼睛從不同的位置和角度注視著(zhù)物體，左眼看到左側，右眼看到右側。這排球瓶同時(shí)在視網(wǎng)膜上成像，而我們的大腦可以通過(guò)對比這兩副不同的“影像”自動(dòng)區分出物體的距離遠近，從而產(chǎn)生強烈的立體感。引起這種立體感覺(jué)的效應叫做“視覺(jué)位移”。用兩只眼睛同時(shí)觀(guān)察一個(gè)物體時(shí)物體上每一點(diǎn)對兩只眼睛都有一個(gè)張角。物體離雙眼越近，其上每一點(diǎn)對雙眼的張角越大，視差位移也越大。

　　正是這種視差位移，使我們能區別物體的遠近，并獲得有深度的立體感。對于遠離我們的物體，兩眼的視線(xiàn)幾乎是平行的，視差位移接近于零，所以我們很難判斷這個(gè)物體的距離，更不會(huì )對它產(chǎn)生立體感覺(jué)了，夜望星空你會(huì )感覺(jué)到天上所有的星星似乎都在同一球面上，分不清遠近，這就是視差位移為零造成的結果。

　　當然，只有一只眼的話(huà)，也就無(wú)所謂視差位移了，其結果也是無(wú)法產(chǎn)生立體感。例如，閉上一只眼睛去做穿針引線(xiàn)的細活，往往看上去好像線(xiàn)已經(jīng)穿過(guò)針孔了，其實(shí)是從邊上過(guò)去的，并沒(méi)有穿進(jìn)去。而現在我們所看到的圖片、電影、玩的游戲都是平面景物，雖然圖像效果非常逼真，但由于雙眼看到的圖像完全相同，自然就沒(méi)有立體感可言。

　　如果要從一幅平面的圖像中獲得立體感，那么這幅平面的圖像中就必須包含具有一定視差的兩幅圖像的信息，再通過(guò)適當的方法和工具分別傳送到我們的左右眼睛。

　　立體拍攝機

　　既然通過(guò)雙眼觀(guān)察世界才能獲得立體感，那么想要獲得立體的圖像也需要兩臺照相機或攝像機，由此就誕生了“虛擬立體顯示”技術(shù)，最早引入該技術(shù)的是立體電影。立體電影從拍攝開(kāi)始，就模擬人眼觀(guān)察景物的方法，用兩臺并列安置的攝影機，同步拍攝出兩條略帶水平視差的電影畫(huà)面，這樣影片所包含的信息就與人的雙眼親臨拍攝現場(chǎng)所看到的畫(huà)面毫無(wú)二致了。

　　不過(guò)，想要把立體圖像顯示給人眼看可不容易，如何才能做到左眼只看左攝像頭的圖像、右眼只看右攝像頭的圖像呢?這就涉及到另一個(gè)專(zhuān)門(mén)的課題，立體影像放映，而這才是3D視覺(jué)播放的重點(diǎn)!

　　● 揭秘3D技術(shù)：主流立體影像放映探索

　　雖然統稱(chēng)3D放映，但目前主流的實(shí)現方法分三個(gè)流派，分別是“光分法”、“色分法”和“時(shí)分法”，它們都能實(shí)現3D效果，但實(shí)現原理卻大相徑庭。

　　光分法是利用偏光片(通過(guò)如百葉窗般排列的矽晶體涂料薄膜(偏光膜))來(lái)過(guò)濾原本朝向不同方向震動(dòng)的光線(xiàn)，偏光片會(huì )擋住與偏光膜方向垂直的光線(xiàn)，只讓與偏光膜方向相同的光線(xiàn)通過(guò)從而產(chǎn)生視差。

　　偏振光的產(chǎn)生

　　偏振光原理

　　左旋和右旋偏振光波示意圖

　　圓偏振光偏振方向是有規律的旋轉著(zhù)的，它可分為左旋偏振光和右旋偏振光，它們相互間的干擾非常小，它的通光特性和阻光特性基本不受旋轉角度的影像?，F在看偏振形式的3D電影時(shí)，觀(guān)眾佩戴的偏振眼鏡片一個(gè)是左旋偏振片，另一個(gè)是右旋偏振片，也就是說(shuō)觀(guān)眾的左右眼分別看到的是左旋偏振光和右旋偏振光帶來(lái)的不同畫(huà)面，通過(guò)人的視覺(jué)系統產(chǎn)生立體感。Real-D和Masterimage的3D放映輔助系統主要采用的就是這種技術(shù)。

　　偏振光3D放映原理

　　光分法雖然有一些源于眼鏡的光線(xiàn)損失，但色彩更接近其原始值。鑒于眼鏡的透鏡本身幾乎沒(méi)有任何顏色，對用于偏振光系統的節目?jì)热葸M(jìn)行色彩糾正也更為容易。尤其是膚色，在一個(gè)偏振光系統中，看上去更為真實(shí)可信。缺點(diǎn)是放映設備比較貴，必須用含銀幕。