3D影視技術 視覺藝術革命

　　2009年全球電影票房收入將近300億美元，3D電影貢獻最大；2009年全球數字3D電影銀幕數量較2008年翻了3倍；《阿凡達》登陸中國僅4天，票房過億……3D電影以動感立體畫面，突破了主流畫面和影像二維限制，得到了觀眾認可，將驅動世界步入3D時代。3D時代，你準備好了么?
　　
　　一、3D影視技術的基本原理
　　
　　1　視覺移位與視差位移簡介
　　人類觀察到的世界為什么是立體的?答案很簡單，因為人長著兩只眼睛。人雙眼大約相隔6.5厘米，觀察物體時，兩只眼睛從不同的位置和角度注視著物體，左眼看到左側，右眼看到右側，同時在視網膜上成像，左右兩面的印象合起來人就得到對它的立體感覺了，引起立體感覺的效應，叫做“視覺位移”。
　　兩只眼睛同時觀察一個物體時，物體對應兩只眼睛各有一個張角，對于接近我們的物體，物體與雙眼形成的張角越來越大，“視差位移”也越大，由此獲得有縱深度的立體感覺。對于遠離我們的物體，兩跟的視線趨于平行時，視差位移接近于零，我們很難判斷這個物體的距離，就不會對它產生立體感覺了。比如夜望星空時，我們會感覺天上所有的星星分不清遠近，似乎就都在同一球面上，這就是視差位移為零造成的結果。如果只用一只眼看的話，沒有了視差位移，就無法產生立體感。比如我們所看到的普通屏幕電影，雖然圖像效果非常逼真，但由于雙眼看到的圖像完全相同，缺少了視覺位移，就無法產生立體感。
　　2 3D影視的視覺原理
　　3D是three-dimensional的縮寫e4zk4DmVl9EUv/pRmVnSeUJBHSLaojsL3Y7bgQEX6Wo=，就是三維立體圖形。3D電影與普通屏幕電影最大的區別，就在于能否使觀看者產生立體感。人眼觀察景物由于兩只角度的不同和差別，在大腦中自動形成了上下、前后、遠近的區別，從而產生立體視覺。所以如果能夠制作出同一場景、影像的不同側面讓雙眼各看一邊，在大腦中就能夠自動形成這一場景的立體影像。
　　3 3D電影的拍攝、制作和放映
　　在拍攝時利用兩臺并列安置的攝影機，分別模擬代表人的左、右眼，按照人眼兩個瞳孔之間的距離(約65mm)同步拍攝出兩條略帶水平視差的同一景物，從而得到不同角度的畫面(左、右眼圖像)。
　　放映時，將兩條圖像分別裝入左、右電影放映機中同時放映到銀幕上，這時銀幕上會出現重疊交錯的兩個影像。觀看時，觀眾戴上特制的偏光眼鏡。使觀眾的左眼只能看到左眼圖像，右眼只能看到右眼圖像。通過雙眼的匯聚功能將左右圖像疊合在視網膜上，就使大腦神經產生出三維立體的視覺效果，展現出一幅幅連貫的立體畫面，感覺景物撲面而來或進入銀幕縱深處，產生強烈的身臨其境的感覺。
　　相對而言，普通電影中的畫面，不論使用怎樣的高科技拍攝技術，都是采用“一只眼睛”的拍攝方式，所以，立體感很難表現出來。
　　
　　二、立體影視效果還原方法介紹
　　
　　1　早期立體電影：紅綠濾色透鏡色差式3D技術
　　如果分別用紅筆和綠筆在一張白紙上寫字，透過紅色鏡片后，白紙也變成了紅色，眼睛就看不到紅色筆寫下的字。但是可以看到綠筆寫下的字；同理，透過綠色鏡片看紙當然就看不到綠字。只能看到紅筆的字跡。這樣，通過這副紅綠眼鏡的過濾處理，兩只眼睛各自就看到了，由兩部攝影機拍攝的不太一樣的畫面，最終兩幅畫面的疊加就形成了立體視覺，這是早期立體電影紅綠濾色透鏡技術。這種技術采用的眼鏡一邊鏡片是紅色、一邊鏡片是綠色，但看到的電影都是黑白電影。
　　2　偏光立體電影：分像方法
　　普通的光線是波浪狀前進的。就如同人握住長繩的一頭連續揮動后所產生的效果一樣。若使光波通過一種特制的鏡片，只允許某一種特定振動的光波通過，就好像給波動的繩子設置柵欄一樣。結果使波動的繩子只能通過垂直方向的柵欄，而不能通過平行方向的柵欄，這種特制的鏡片就稱為“偏光鏡”。
　　彩色電影的立體效果就是利用光的偏振現象來拍攝的。拍攝時一左一右兩架攝像機同時拍攝同一景物，放映時使用兩架放映機。各套上一個偏振鏡，把兩個偏振光的影像同時放映在銀幕上，兩個偏振光的振動方向互成直角。觀眾觀看立體電影時戴上特制的偏光鏡，其左右兩鏡片透過的偏振光振動方向互相垂直，能通過左眼的偏振光就不能通過右眼，反之亦然。因此，左眼的鏡片只允許左方攝像機的影像通過，而右眼的鏡片只允許右方攝像機的影像通過，于是在眼前就會出現立體效果，這就是通過偏光鏡片實現分像使觀眾看到立體效果。
　　3　主動式數字立體電影系統：價格昂貴
　　2005年，美國NuVision公司推出了XpanD/NuVision主動式數字立體電影系統。XpanD/NuVision主動式數字立體電影系統除一臺數字電影放映機外，還包括了3D電影同步分配模塊和3D電影紅外發射器，觀眾則需佩戴313電影主動式液晶同步開關眼鏡。313電影同步分配模塊需安裝在放映機上，最多可以為四個紅外發射器提供動力和同步信號，紅外發射器架設在放映窗口或影廳后墻上，指向銀幕。負責發射940nm的紅外信號，使液晶眼鏡的切換與放映機實現同步。一臺發射器最多可以覆蓋250～300個座位。觀眾佩戴液晶同步眼鏡后，左眼將只能看到放映電影的左眼影像，右跟將只能看到放映電影的右眼影像，從而獲得313的體驗。
　　XpanD/NuVision主動式數字立體電影系統使用單機放映和普通銀幕，但液晶同步眼鏡價格昂貴，大概在700元左右，難以在影劇院普及。
　　4　被動式DLP圓偏振技術：當前最流行
　　被動式DLP3D數字電影技術是目前國際上主要應用的3D電影技術，使用的眼鏡叫圓偏振技術眼鏡，觀看效果上比線偏振有了質的飛躍。在使用線偏振眼鏡看立體電影時，應始終保持眼鏡處于水平狀態，使水平偏振鏡片看到水平偏振方向的圖像，而垂直偏振鏡片看到垂直偏振方向的圖像。如果眼鏡略有偏轉，垂直偏振鏡片就會看見一部分水平方向的圖像，水平偏振鏡片也會看見一部分垂直方向的圖像，左、右眼就會看到明顯的重影。而圓偏振光偏振方向是有規律的旋轉著的，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。現在看偏振形式的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，也就是說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。
　　《阿凡達》熱映時火暴珠三角的東莞萬達影院的IMAX放映廳，也是采用此技術；東莞展覽館的虎門海戰3D電影，以及很多博物館需要佩戴眼鏡的立體放映廳均是采用此技術。
　　5　4D電影：全身心效果
　　4D電影就是普通的3D電影加上環境效果，動感座椅及其他特效輔助設備，形成下雪、下雨、閃電、煙霧等特效設備，用來營造一種與影片內容相一致的環境。隨著影片內容的變化，觀眾可實時感受到下雨、振動、噴氣、噴霧、拍腿等身邊所發生與片中影像對應的事件，從而實現驚險刺激、身臨其境的效果。
　　近年新建的科技館、博物館大都具有專門的4D放映廳，東莞科技館、廣東科學中心的4D電影雖然票價不菲，但還是深受觀眾特別是青少年朋友的喜愛。
　　6　前瞻：裸眼可享受的3D立體圖像
　　日本富士膠卷公司已發售可拍攝3D照片和錄像的數碼相機，這款相機擁有兩個富士瓏鏡頭和兩個CCD傳感器，相機本體上的兩個鏡頭可以從差別很小的兩個角度同時拍攝兩個畫面，通過新開發的畫像處理技術將兩個畫面合成后即可產生3D效果。用戶不用戴特殊的眼鏡，在相機背面2.8英寸的液晶顯示屏上就能看到立體的照片和錄像。屆時，任何人只要按下快門，就可以拍攝出如自行車和沙灘排球躍出畫面的效果。除了相機自帶的顯示屏外，用戶還可通過零售的專用數碼相冊觀看拍攝的3D照片和錄像。此外，富士膠卷還提供3D照片沖洗業務，使用特有鍍膜技術控制光線傳播方向，實現裸眼3D效果。
　　“裸眼”就可以看3D電影的技術還在研究，甚至已有公司掌握，但未普及。目前已經有一些家電廠商研制了一些不戴眼鏡就能看到立體影像的電視機，深圳超多維公司算是國內該項技術的領跑者，但觀看效果還是受到距離和位置的限制，效果不是很理想。另外，科學家們也在嘗試利用全息成像技術來實現立體效果。后者已經在一些大型活動中成功運用。
　　
　　三、3D影視節目的不足
　　
　　1　老片變身3D的奧秘
　　3D電影最大的優勢在于給觀眾身臨其境之感，因此極適合在商業大片、動畫片中使用。之前的很多經典電影，因為3D技術不成熟，所以只能以二維的形式展現給觀眾，在3D時代即將洶涌而來時，經典的遺憾將被彌補：這些經典電影即將要制作成3D版本重新上映。在《玩具總動員》、《阿童木》、《藍精靈》、《美女與野獸》確定以3D版本重映后，《黑客帝國》、《指環王》三部曲、《金剛》和《泰坦尼克號》都準備制作成3D格式，再戰銀幕。
　　隨著《極地特快IMAX 3D版》取得巨大成功的示范效應，其他在3D電影上有一技之長的競爭者也紛紛加快了發展，美國的RealD、杜比等公司都很快推出了各自的標準設備。同時包括IMAX公司在內的多家公司還研制出了一種省時省力的3D電影制作方式，那就是把普通的2D版電影直接轉化成3D電影，IMAX公司的DMR(數字化重新灌錄)技術甚至可以把普通35毫米膠片轉換成70毫米的IMAX 3D格式，轉換一部電影費用從500萬到800萬美元不等，且只要6～10周的時間。此舉大大擴展了3D電影的內容來源，人們可以在幾個月內“制作”出一部3D電影，不過缺陷也很明顯，這樣制作出的3D電影其立體效果比起專門制作的3D電影遜色不少。
　　2　需要海量的信息儲存空間
　　光柵立體視頻文件由于成像原理和顯示方法對圖像的要求，在存儲、播放過程中不能采用目前通用的圖像格式進行壓縮存儲，一個60分鐘的光柵立體文件的原始數據量大約為80G，信息量大也就需要海量的信息儲存空間，同時占用大量的傳輸帶寬資源，光柵立體視頻文件的存儲、傳輸和播放將是項還需要繼續探索的工程。
　　3　經營風險高
　　立體拍攝，對處于發展初期的產業來說還是個巨大的難題。日常二維內容的拍攝只是單鏡頭，導演也是通過監視器來看效果，但是立體拍攝就要多臺攝像機同時工作，攝像師并不知道相互之間的位置變動。監視器上也無法實時看到效果。所以，三維拍攝成片率非常低且需要反復拍攝和調試，一部3D效果的《阿童木》電影拍攝費用就可拖垮一間制作公司。
　　
　　四、3D影視產品的市場前景
　　
　　1　2009年是3D電影元年
　　3D電影是北美暑期檔的最大亮點，共有4部3D電影上映，而去年同期只有一部。福克斯的《冰川時代3》在北美人賬近2億美元票房，在海外狂攬6億多美元，海外票房甚至超過了《哈利·波特與混血王子》和《變形金剛2》。目前，北美放映3D電影的銀幕已增至1700塊，業界紛紛高呼3D電影時代已經到來。
　　2　2010年將是3D電視元年
　　美國導演卡梅隆最新巨作《阿凡達》讓每個觀眾領略了3D影像的震撼體驗。據美國消費電子協會(CEA)調查，25％的成年人近期或者一年來看過至少1部3D電影，更值得關注的是，有53％的人希望能在家中觀看3D電視節目，如今這樣的夢想正開始走進現實。
　　歐洲通信衛星公司在2009年一直運營著一個頗具實驗性的免費3D電視頻道：英國天空電視臺計劃在2010年開通一個3D電視頻道；索尼公司與探索頻道(Discovery)、IMAX宣布將在美國共同組建一個每周7天、每天24小時播送3D電視節目的電視網，預計最早將于今年年底開播；ESPN宣布將在今年南非世界杯時安排部分比賽使用3D立體電視技術進行轉播，計劃在其第一年將對至少85場體育賽事進行直播，其中包括今年6月11目的世界杯揭幕戰，以及其他24場世界杯比賽：億萬富翁庫班也表示其HDNet電視網將會把黃金時段和周末的節目帶入3D；韓國數字衛星廣播公司SkyLife也不甘示弱，表示從今年1月1日開始通過3D專用頻道進行24小時試播，目前已開始發射試驗電波，該公司2009年12月宣布，與韓國LG電子就3D電視廣播及支持3D電視機的戰略合作達成了一致。
　　市場研究公司DisplaySearch預計，今年3D電視的出貨量將達到120萬臺，到2013年將激增至1560萬臺，到2018年3D電視市場將達到170億美元。
　　隨著3D影視技術的進一步成熟，視覺藝術必將發生一場新的革