三D电影关键技术介绍

人以左右眼看同样对象，两眼所见角度不同，在视网膜上形成像并不完全相似，这两个像通过大脑综合后来就能区别物体先后、远近，从而产生立体视觉。立体电影原理即为以两台照相机仿照人眼睛视角同步拍摄，在放映时亦以两台投影机同步放映至同一面银幕上，以供左右眼观看，从而产生立体效果。拍摄立体电影时需将两台照相机架在一具可调角度特制云台上，并以特定夹角来拍摄。两台照相机同步性非常重要，由于哪怕是几十分之一秒误差都会让左右眼觉得不协调；因此拍片时必要打板，这样在剪辑时才干找得到同步点。放映立体电影时，两台投影机以一定方式放置，并将两个画面点对点完全一致地、同步地投射在同一种银幕内。在每台投影机镜头前都必要加一片偏光镜，一台是横向偏振片，一台是纵向偏振片(或斜角交叉)，这样银幕就将不同偏振光反射到观众眼睛里。观众观看电影时亦要戴上偏振光眼镜，左右镜片偏振方向必要与投影机搭配，如此左右眼就可以各自过滤掉不合偏振方向画面，只看到相应偏振光图象，即左眼只能看到左机放映画面，右眼只能看到右机放映画面。这些画面通过大脑综合后，就产生了立体视觉。运用人双眼视角差和会聚功能等特性拍摄放映时产生立体效果电影。普通电影或照片都是一种镜头从单一视角拍摄，影像都在同一平面上，人只能依照生活经验（如近大远小、光线明暗）产生空间感。而立体电影则是由从类似人两眼不同视角摄制具备水平视角差两幅画面构成，放映时两幅画面重叠在幕上呈双影，通过特制眼镜或幕前辐射状半锥形透镜光栅，观众左眼看到是从左视角拍摄画面、右眼看到是从右视角拍摄画面，通过双眼会聚功能，于是合成为立体视觉影像。观众看到影像好像有在幕后深处，有脱框而出，似伸手可攀，给人以身临其境逼真感。采用幕前辐射状半锥形透镜光栅立体电影受观众厅座位区位置严格限制，观众头部不能随便移动，否则立体效果消失，因而观众感到异常不便。在戴眼镜观看立体电影中，广泛采用着彩色眼镜法和偏光眼镜法。彩色眼镜法是把左右两个视角拍摄两个影像，分别以红色和青（或绿）色重叠印到同一画面上，制成一条电影胶片。放映时可用普通放映设备，但观众需戴一片为红另一片为青（或绿）色眼镜。使通过红镜片眼睛只能看到红色影像，通过青色镜片眼睛只能看到青色影像。此法缺陷是观众两眼色觉不平衡，容易疲劳；长处是不需要变化放映设备。初期立体电影惯用这种办法。1985年日本筑波国际科技博览会上展出了采用这种办法球幕黑白电影，效果更佳。偏光眼镜法立体电影，从1922年开始始终为各国所注重，有些国家已和大视野电影相结合，拍成质量更高、效果更好彩色立体电影。这种电影在放映时，左右画面以偏振轴互为90°偏振光放映在不会破坏偏振方向金属幕上，成为重叠双影，观看时观众戴上偏振轴互为90°、并与放映画面偏振光相应偏光眼镜，即可把双影分开获得立体效果。由于制作和放映工艺不同，偏光立体电影有双机和单机之分。1985年筑波博览会上展出了70毫米大银幕彩色立体电影。自60年代以来，中华人民共和国拍摄立体电影是偏光立体电影。苏联在70年代研试了全息立体电影，观看时不必戴眼镜，有很大影像亮度范畴。由于观众眼睛视觉调节和收敛是自然，不会引起过度紧张和疲劳，观众只要转动头部，即可看到犹如实物那样位置变化，比普通电影有更大深度感，就象真实物体那样。[2]立体电影-技术种类光分法光分法观看眼镜当前有不少影院都拥有3D立体放映厅，放映时通过两个放映机来播放两个照相机拍下电影，在屏幕上就会同步浮现两组有差别图像。在放映机前面会有一种偏振片，两台放映机前偏振片方向互相垂直，这个时候使用肉眼看屏幕只能看到模糊不清重叠画面。这个时候就需要使用偏振眼镜来观看，镜片偏振方向同样是互相垂直，每只眼睛都只能看到相应画面，这样双眼看到不同内容在头脑中就会形成立体影像。优势：1.立体效果不错；2.适合人数较多放映场合；缺陷：1.画面会有重影浮现；2.观看角度受到限制；3.长时间观看会感觉到疲倦，偏振眼镜佩戴不够舒服；4.立体放映厅造价较高，也有某些影院放映厅出于成本考虑不使用金属幕布，影响观看效果；5.个人家庭影院实现难度大，成本高。色分法分色技术是另一种3D立体成像技术，当前也比较成熟，有红蓝、红绿等各种模式，但采用原理都是同样。色分法会将两个不同视角上拍照相像分别以两种不同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重影，而通过相应红蓝等立体眼镜就可以看到立体效果，以红蓝眼镜为例，红色镜片下只能看到红色影像，蓝色镜片只能看到蓝色影像，两只眼睛看到不同影像在大脑中重叠呈现出3D立体效果。年，Dolby公司开发出Dolby3D系统，色分技术才重新热起来。借助放在放映机前滤光片将投影机射出光线提成红绿蓝三原色光，并分别投影到屏幕上。通过滤光眼镜来分别接受这些光谱高频某些和低频某些，同样可以实现立体效果。该技术比老式色分技术好得多。最重要是，放映机装上滤光片就可以放映3D电影，而取下滤光片，还可以放映老式电影。《阿凡达》首映礼上，采用就是Dolby3D+IMAX。优势：1.放映设备没有特别规定，无需额外投入；2.立体眼镜造价很低，甚至可以手工完毕；随Nvidia显卡附赠红蓝眼睛局限性：1.极易浮现重影，画面不清晰；2.立体效果有些局限性；3.观众容易疲劳。时分法时分法是NVIDIA当前主推一项应用，需要显示屏和3D眼镜配合来实现3D立体效果。时分法所采用立体眼镜构造最为复杂，固然成本也最高。两个镜片都采用电子控制，可以依照显示屏输出状况进行状态切换，镜片透光、不透光切换使得人眼只能看到相应画面（透光状态下），双眼看到不同画面就可以达到立体成像效果。时分法所采用同步工具，同步带有景深调节功能。时分法需要进行频繁画面切换，也就需要显示屏可以提供足够快刷新速度，才干避免画面闪烁，NVIDIA对于支持3D立体幻镜显示屏都规定提供120Hz刷新速度，这样才干保证切换双眼画面达到基本60Hz，从而保证显示效果。固然，高于120Hz刷新率会获得更好效果，画面闪烁状况也会越少。NVIDIA推出时分法优势：1.立体效果明显，画面闪烁不明显；2.色彩、亮度体现相对更好；局限性：1.显示屏、眼镜加显卡需要搭配使用；2.成本不低，普及难度较大。[3]立体电影-发展历史胶片立体电影红绿分色技术和线偏振光分光技术在胶片立体电影时代，使用最多是红绿分色技术以及线偏振光分光技术，红绿分色技术最大长处是兼容性好，应用范畴广，任何有35mm胶片放映设备单位，只要购买便宜红绿眼镜，都可以放映胶片立体电影，大规模应用导致当前一说到立体电影，人们就想到硬纸壳做红绿数字立体电影眼镜。其缺陷是容易浮现重影，放映画面稳定性差、画面不清晰、立体效果差，观众容易产生疲劳感。线偏振光技术最大长处是立体效果稍好于红绿眼镜，但依然有明显重影，放映画面仍不够稳定性、画面仍不够不清晰，较长时间观看仍产生疲劳感，观众头部倾斜角度不能不不大于15°，否则会影响观看效果。IMAXIMAX3D运用偏振光分光原理，所使用70毫米15齿孔电影胶片面积是普通35毫米胶片10倍，是普通70毫米宽银幕胶片3倍。IMAX巨幕3D画面大、视野辽阔、视觉效果好，但成本高，所需放映场地和空间巨大，制作费用高昂，并且需要使用70毫米15齿孔设备进行放映。当前IMAX放映系统也在进行数字化，刚刚推出IMAX数字立体放映机，但其数字放映系统价格和胶片IMAX系统基本同样。总来说，IMAX3D投资高、经营成本高，不是普通影院所能承受，不适合在普通商业影院推广。数字3D电影数字立体电影依托当前数字影院放映设备（2K）平台，只需增长放映数字立体电影辅助设备和更换金属银幕或高增益白幕就可放映数字立体电影。数字立体电影比胶片立体电影放映具备画面清晰、稳定、无明显重影、亮度高、与普通数字放映设备相兼容等众多长处，克服了观看老式胶片立体电影时头晕、疲劳等弊端，能给观众以特殊观影体验和视觉享有。自从11月美国迪士尼初次推出数字立体影片《小鸡快跑》以来，当前在全球已经出品了10多部数字立体影片（所有是动画、科幻、历险类主题，重要追求立体观感效果，片长普通与普通故事片相似），两年以来世界上已安装了1500多块数字立体银幕。这种特殊类型电影在商业影院一推出就受到各国观众爱慕，虽然在国外数字立体电影票价比普通电影价格高出1-2.5美元，但观看电影人次却远远高于普通电影，据记录，一块数字立体银幕放映收入普通要比普通银幕高出2-5倍，以3月30日上映《拜访罗宾逊一家》为例，首映当天每块银幕3D版本票房约1美元，而2D版本票房只有4000美元，该片在美国总票房9800万美元，其中三分之一来自数字3D放映，而数字3D银幕只占放映总银幕六分之一。票房成功极大地激发了影院经营商、影片制作商和设备生产商积极性。当前国外发达国家已掀起了发展数字立体影院热潮，美国和欧洲放映商纷纷开始实行数字3D系统安装筹划，预测到全球数字影院中放映立体电影银幕将超过5000块；美国好莱坞梦工厂去年宣布后来出品动画影片所有采用数字立体格式，迪士尼近来宣布从今年起生产动画片也所有采用数字立体格式。数字3D放映系统相比胶片放映系统具备如下长处：1)数字3D放映技术提供了良好立体显示效果数字放映技术在原理上相比胶片立体有较大改进，使用了液晶开关技术、圆偏振光分光技术及光谱分光技术等，这些技术抗干扰性强、画面稳定、立体效果好、无明显重影，画面清晰度高。由于当前数字立体放映系统亮度还不够高、光效率还不够大，因而在大银幕上放映（14米宽以上）依然有待改进和提高，或采用双机放映方式。但随着技术发展，较大功率放映机或者使用双机放映，均有可以有效地解决这个问题，并且随着放映尺寸增长，也能解决窗口感问题，将挑战IMAX立体电影，会给观众一种更加精彩立体世界。2)数字立体放映系统安装以便、操作简朴胶片放映机使用机械方式进行控制，人工装卸拷贝，操作复杂、精度低；数字放映机使用数字方式进行控制，操作简朴、精度高，数字放映系统只需要在镜头前或者是放映机内部光路上添加一种滤光器件，可以便进行拆卸3)数字技术简化了立体影片制作工艺制作胶片立体电影由于要解决两条同步负片，因而无论是剪辑还是洗印都费时费力，还容易出错，因此乐意制作胶片立体电影人不多。当前数字技术应用大大简化了立体影片在后期制作时剪辑、特效、配光调色等方面工序，并且如果是制作动画立体影片，还可以运用数字技术虚拟此外一种照相机，用一条影片内容就可生成两只眼相应影片。但是拍摄真人实景立体影片在摄制方面依然存在较大难度，但是国际上已有许多人在尝试用数字照相机于拍摄立体电影和，相信真人实景拍摄数字3D影片将不久面世并逐渐增多。4)数字技术丰富了节目内容胶片立体电影由于制作技术限制，很难加入特技，再加上胶片立体电影制作困难，因此能吸引观众片源稀少，这在胶片时代是导致立体电影难以发展最大一种问题。当前数字技术应用减少了人们制作动画立体影片难度，数字动画特技大量使用扩展了制作人创作空间。并且除了数字动画立体电影之外，还可以用数字照相机拍摄数字3D影片，可通过数字技术将普通2D胶片电影转成数字3D格式，国际上已有某些大导演例如乔治•卢卡斯等对此非常感兴趣。这样将较大地拓宽数字立体电影片源，增长了数字立体影片题材和数量，可觉得影院吸引更多观众。5)数字立体电影可以提高票房收入由于使用了数字立体放映技术，良好视听效果吸引了大批观众，在国外即便影院把票价提高1到2.5美元，依然有大量观众慕名而来，使得数字3D影片比2D影片高出2到5倍票房收益。优秀票房成绩调动了多方面积极性，制片厂纷纷推出各种题材数字立体影片拍摄筹划，放映商积极安装数字立体放映系统，设备商努力改进和推广产品，抢占市场份额。数字3D片源状况1)好莱坞制片厂已上映数字3D影片：迪士尼11月4日《小鸡快跑》（ChickenLittle）（81分钟）3月30日《拜访罗宾逊一家》（102分钟）10月19日《圣诞夜惊魂》（76分钟）派拉蒙11月16日《贝奥武夫》（113分钟）2)正在和将要制作数字3D影片：迪士尼11月26日《美国狗谭》11月6日《圣诞颂歌》5月29日《UP》10月2日《玩具总