讓人大開(kāi)眼界的“3D電影”成像技術(shù)

杜威

電影《阿凡達(dá)》，獲得了超過(guò)27億美元的總票房，電影中運(yùn)用的逼真震撼的3D效果特技，是這部電影取得成功的最關(guān)鍵因素，觀眾坐在電影院，身臨其境般地在外星球穿梭，心緒也隨著故事情節(jié)跌宕起伏，3D電影為什么能夠使畫(huà)面躍然于紙上？下面就讓我們從技術(shù)的角度來(lái)一同領(lǐng)略3D電影的魅力。

什么是“3D”

3D是英文“Three Dimensions”的縮寫(xiě)，意思是“空間里的三個(gè)維度”，三個(gè)維度是指日常生活中物體的長(zhǎng)、寬、高，而平面上的圖像僅有兩個(gè)維度，“3D電影”能夠?qū)y幕上的二維圖像，產(chǎn)生突出銀幕的一個(gè)維度，立體圖像可以更好地表達(dá)電影所要傳達(dá)的信息，給觀眾以栩栩如生的視聽(tīng)感受。

“3D”技術(shù)的原理

人用左右兩眼觀察世界，由于左右兩眼觀察的角度略有不同，兩眼看同一個(gè)物體時(shí)形成的角度稱(chēng)為“視差角”，視差角有近大遠(yuǎn)小的特點(diǎn)，人的大腦可以根據(jù)兩眼形成的不同的像，產(chǎn)生距離感、立體感和空間感，如果兩眼觀察的“視差角”很大，就能呈現(xiàn)出立體感，為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的就要制造“假像”，人為地使左右兩眼觀看到的圖像角度不一樣，這種技術(shù)，需要運(yùn)用偏振的原理，光是一種波，自然界的光是向任意方向振動(dòng)的，偏振光，是把自然光中其他方向振動(dòng)的光過(guò)濾掉，只留下與偏光鏡片的偏振方向相同的光，偏振鏡片（如偏光鏡）、光的反射、雙折射晶體（如光柵）都可以產(chǎn)生偏振作用，事實(shí)上3D技術(shù)的主要應(yīng)用和類(lèi)別，也就是由此而來(lái)的。

為什么能看到“3D”電影

現(xiàn)在流行的紅藍(lán)眼鏡3D電影，就利用了偏振鏡片成像的技術(shù)，我們到電影院觀看3D電影，電影院都會(huì)給我們配發(fā)一副眼鏡，你仔細(xì)觀看，會(huì)發(fā)現(xiàn)兩個(gè)鏡片的顏色是不一樣的：一個(gè)是紅色鏡片，另一個(gè)是藍(lán)色的或者綠色的鏡片，如果你不戴這個(gè)眼鏡。你會(huì)發(fā)現(xiàn)電影院播放的3D電影是“重影”的，這就是3D電影的奧秘所在。

原來(lái)，拍攝影片時(shí)。劇組會(huì)用兩架攝像機(jī)從不同的角度拍攝同一個(gè)場(chǎng)景，然后把這兩個(gè)機(jī)位拍攝的影像分別做成紅、藍(lán)兩種顏色合成在一張電影膠片上，形成“重影”（如圖1），有色眼鏡其實(shí)是一種偏振鏡片，它只允許特定方向振動(dòng)的偏振光通過(guò)，所以雖然播放的是“重影”。可是從紅色鏡片觀看，會(huì)得到紅色的清晰圖像而過(guò)濾掉藍(lán)色的“重影”；而從藍(lán)色鏡片觀看到的圖像，是另一個(gè)機(jī)位拍攝的清晰的圖像，由于這兩個(gè)圖像是兩架攝像機(jī)從不同的角度拍攝而得，所以，我們兩眼從兩個(gè)鏡片得到的圖像實(shí)際上是兩架攝像機(jī)拍攝的不同圖像，當(dāng)我們的大腦把這兩幅圖畫(huà)進(jìn)行合成的時(shí)候，就會(huì)形成空間感和立體感，使得電影圖像仿佛“躍然于紙上”。

把3D電影發(fā)揮到極致的是IMAX 3D電影，這種電影使用的銀幕面積是一般電影銀幕的數(shù)倍，銀幕的長(zhǎng)度和寬度都超出了人的視野范圍，并且銀幕略微向觀眾傾斜，普通3D電影是用一臺(tái)投影機(jī)播放合成過(guò)‘的“重影”，而IMAX 3D電影是用兩臺(tái)投影機(jī)同時(shí)放映從不同角度拍攝的電影畫(huà)面，IMAX 3D電影使用的膠片也比一般電影大而且采用高亮度放映，當(dāng)觀眾帶上紅藍(lán)眼鏡，就可以看到更為震撼突出的立體效果，仿佛置身于電影情境之中，創(chuàng)造了中國(guó)票房紀(jì)錄的電影《捉妖記》就利用了這一高科技。

裸眼3D技術(shù)

除了紅藍(lán)3D成像技術(shù)外，還有許多不需要配戴眼鏡、直接用眼睛觀看就可以呈現(xiàn)出3D立體效果的技術(shù)，稱(chēng)之為裸眼3D技術(shù)，裸眼3D技術(shù)比較成熟的是光柵立體成像技術(shù)，我們小時(shí)候玩過(guò)的立體畫(huà)片就利用了光柵立體成像技術(shù)，當(dāng)我們從不同角度去觀察畫(huà)片的時(shí)候，會(huì)呈現(xiàn)不同的兩幅圖畫(huà)，為什么同一個(gè)介質(zhì)里的畫(huà)面會(huì)發(fā)生變化呢？

光柵是一種光學(xué)元件，分為狹縫光柵和棱鏡光柵，狹縫光柵就像是一個(gè)柵欄，能讓光從柵欄的縫隙里通過(guò)，不同的是，光柵的縫隙非常小，用微米來(lái)計(jì)量，我們通常使用的是棱鏡光柵，它是由均勻密集的半圓柱體和一個(gè)大的長(zhǎng)方體平面組成的（如圖2），當(dāng)我們從不同角度觀看光柵版下面的圖片時(shí)，光線透過(guò)光柵棱鏡的半圓柱體發(fā)生折射，我們看到的就是不同的畫(huà)面，即使從同一個(gè)角度觀看，由于左右兩眼的觀察角度不同。透過(guò)棱鏡觀看的畫(huà)面也會(huì)形成差異，按照這種差異進(jìn)行排版合成，印刷到光柵版的背面，同時(shí)左右兩眼將觀看到圖片的差異反饋給大腦加以分析合成。就產(chǎn)生了立體效果。

如今裸眼3D技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用在電視、游戲機(jī)上，其代表的技術(shù)是光屏障式3D成像技術(shù)，這種技術(shù)還不是很完善，有很大的局限性，其產(chǎn)品大都沒(méi)有成為主流產(chǎn)品，不過(guò)隨著科技的發(fā)展，越來(lái)越成熟、越來(lái)越先進(jìn)的3D技術(shù)會(huì)被運(yùn)用到生活中的方方面面。

責(zé)任編輯：林洋endprint