物理　3D眼鏡，如何讓平面世界變立體？

韓子奇

都在說3D，你真的認識3D嗎？

3D電影、3D建模、3D打印機……各種各樣的3D層出不窮，對于頻繁出鏡的3D一詞，我們也十分眼熟了，可到底什么是3D呢？

3D是“3Dimensions"的縮寫，即“三維”。三維就是擁有三個維度，上下、左右和前后，沒錯，我們就生活在一個三維立體的空間里，平時看到的東西也呈現為立體形態。但電影就不同了，投影的屏幕只是一個二維的平面，只有長和寬，那么問題來了：為什么二維的屏幕上能呈現出有立體感的3D電影呢？

回答這個問題，得從立體感說起，3D電影看著之所以立體，是因為它比普通電影多了深度感。所以我們的問題變成了：深度感是如何形成的？

深度感的形成與雙眼效應分不開。假設我們前方約5米處有一棵樹，當我們兩眼注視它時，由于左右眼位置不同，樹在左右眼視網膜上形成的物象會有小小的差異，經過大腦的綜合判斷后，我們能大致“目測”出樹與自己的距離。這便是深度感的來源。

為了讓影像也有深度感，人們想出了一個辦法：模仿雙眼看東西的方式，用兩臺攝像機來拍電影。播放電影時，再將兩臺攝像機拍攝的畫面分別傳遞給左右眼，此時我們就像看現實中的景象一樣看電影畫面，3D感就出現啦。

3D眼鏡的作用，就是為了讓左右眼能分別看左右攝像機拍攝的畫面。

種類不同，畫面怎能強融？

不知你是否有這樣的體驗？在A電影院買了一副3D眼鏡，希望能“一勞永逸”，結果下次去B電影院時，發現戴著這副眼鏡看電影看得頭昏眼花，體驗極差，嚴重懷疑自己是不是買到了偽劣產品。

3D眼鏡這下可委屈了，事實上，不是它不好，而是它恰好沒能與B電影院的這部電影使用的技術“對上暗號”一3D眼鏡也是有不同種類的，它們的工作原理也各不相同。

常見的3D眼鏡有三種，色差式、偏振式和時分式。

色差式3D眼鏡

色差式3D眼鏡的兩個鏡片顏色互補，紅藍3D眼鏡就是常見的一種。電影放映時，如果左邊攝像機的畫面剔除紅色像素，右邊的剔除藍色像素，就需要戴紅藍3D眼鏡。紅藍3D眼鏡的鏡片左紅右藍，能分別自動還原被剔除的紅色和藍色像素。

兩者相結合，結果就能使我們的左眼看到左邊攝像機拍攝的畫面，右眼看到右邊攝像機拍攝的畫面，影像就出現了3D效果。

當然色差式3D眼鏡也有明顯的缺陷：長時間佩戴容易頭暈目眩，嚴重時甚至無法繼續觀影。試想，我們開開心心買了票，結果不僅電影沒看完，還受了罪，任誰都會無比沮喪。所以現在已經越來越少使用色差式3D眼鏡了。

偏振式3D眼鏡

第二種是偏振式3D眼鏡，現在我們去電影院，用到的多半就是這種。為了讓左眼看到左攝像機拍攝的畫面、右眼看到右攝像機拍攝的畫面，偏振式3D眼鏡瞄準了光本身——不像色差式3D眼鏡那樣過濾顏色，而是直接過濾光。

這次，導演拍電影的時候，會讓左邊攝像機的畫面經過一個橫偏振片過濾，右邊的經過縱偏振片過濾，得到的結果是左邊畫面為橫偏振光，右邊畫面為縱偏振光。

相應的，我們的偏振式3D眼鏡，左眼和右眼分別裝上橫偏振片和縱偏振片。由于橫偏振光只能通過左眼的鏡片，縱偏振光只能通過右眼的鏡片，因此戴上眼鏡后，我們的左右眼就分別只能看到左右攝像機拍攝的畫面了，獲得3D感的目標達成。

從過濾顏色“升級”為過濾光后，偏振式3D眼鏡各方面

都變得OK了：圖像的效果更好、更真實，長時間佩戴也不會

有強烈的眩暈感，造價還低。要說有哪兒不那么好，大概就是對顯示設備的亮度要求比較高吧。

時分式3D眼鏡

時分式3D眼鏡也叫主動快門式眼鏡。說是眼鏡，其實它更像頭戴式虛擬顯示器，它的工作原理與我們眼睛的視覺頻率有關，這就要追溯到電影的原理了。

有種視覺游戲叫“飛鳥入籠”：在扇面的兩面分別畫一只小鳥和一個鳥籠，雙手夾著扇柄快速來回轉動，就會看到小鳥被關進鳥籠。之所以會產生這樣的效果，是因為已消失的圖像會在我們的視網膜上滯留0.1s-0.4s左右，這叫“視覺暫留”。電影利用這個原理，快速刷新膠片圖像，讓我們以為自己看到了連續的畫面。

時分式3D眼鏡就是在快速交替我們左右眼看到的圖像。輸出左眼圖像時，左邊鏡片透光，右邊不透光，輸出右眼圖像時同理。由于畫面高頻率刷新，所以我們不僅不會覺察到畫面在交替或者有抖動，在經過大腦處理后，反而還會覺得自己看到的是立體的影像。

雖然時分式3D眼鏡的技術更貼近電影本質，但一些明顯的不足阻擋了它攻占各大電影院的步伐：眼鏡得自己控制鏡片透光的“開關”，所以需要安裝電池續航;畫面的刷新可能被眼睛捕捉到，這會給眼睛造成很大的負擔。

3D眼鏡自制攻略

原來，看似高端的3D眼鏡也沒有太神秘嘛。接下來，我們就小試牛刀，DIY一副紅藍3D眼鏡吧。

目的：制作紅藍3D眼鏡

材料：紅色玻璃紙、藍色玻璃紙、卡紙（或者現成的眼鏡框）、膠水或膠帶、剪刀、鉛筆

Step1：制作眼鏡框

有現成眼鏡框的小伙伴，請直接跳到Step2。

沒有現成的，就借用家人的眼鏡，比照著用鉛筆在卡紙上分別畫出眼鏡框（注意別把鏡片磨損啦）和兩條眼鏡腿的輪廓，然后裁剪。用膠水或膠帶固定眼鏡框與眼鏡腿。

Step2：制作并安裝鏡片

左右兩個鏡片分別用紅色和藍色玻璃紙來裁剪，大小比照著眼鏡框來就行。用膠水將鏡片貼在眼鏡框上面時，注意要展平玻璃紙，讓色紙沒有褶皺。再次強調，鏡片是左紅右藍哦！

至此我們就做好了一個紅藍3D眼鏡，怎么樣，是不是很簡單？