图像技术

别把他想的太深奥 3D影像技术全解析

3D就是three-dimensional的缩写,意思就是三维图形,在1839年英国科学家查理-惠斯顿爵士根据“人类两只眼睛的成像是不同的”发明了一种立体眼镜,让人们的左眼和右眼在看同样图像时产生不同效果,这就是当今3D眼镜的基础原理。

目前最有3D效果还是需要由3D眼镜支持的

● 视觉移位创造真实场景

要说3D影像因何而生?归结起来就是“视觉移位”。下面我们就从观看世界最重要的--眼睛谈起。人的两眼左右相隔在6厘米左右,这意味着假如你看着一个物体,两只眼睛是从左右两个视点分别观看的。左眼将看到物体的左侧,而右眼则会看到她的中间或右侧。当两眼看到的物体在视网膜上成像时,左右两面的印象合起来,就会得到最后的立体感觉。而这种获得立体感的效应就是“视觉位移”。

观看3D影像

 而拍摄影像时,只要用两台摄影机模拟左右两眼视差,分别拍摄两条影片,然后将这两条影片同时放映到银幕上,放映时加入必要的技术手段,让观众左眼只能看到左眼图像,右眼只能看到右眼图像。最后两幅图像经过大脑叠合后,我们就能看到具有立体纵深感的画面。 这就是我们所说的3D影像。下面就来说说几种不同原理的3D。

● 早期黑白立体影像:红绿滤色透镜

这种眼镜我估计大家都见过,小时候这种眼镜已经非常常见了。我们可以自己试着分别用红笔和绿笔在一张白纸上写字,透过红色镜片后,白纸也变成了红色,眼睛就看不到红色笔写下的字,但是可以看到绿笔写下的字。而透过绿色镜片看纸当然就看不到绿字,只能看到红笔的字迹。根据这个原理通过红绿眼镜的过滤处理,两只眼睛各自就看到了,由两部摄影机拍摄的不太一样的画面,最终两幅画面的叠加就形成了立体视觉,这是早期立体电影红绿滤色透镜技术。这种技术实现起来比较简单,而且造价低廉。

● 早期彩色立体影像:分像偏光立体影像

这也是一种常见的立体成像方法,普通的光线是沿波浪状路线前进的,就如人抖动一条长绳一样。如果让光波通过一种特制的镜片,只允许某一种特定的振动光波通过,就好像给波动的绳子设置栅栏一样,结果使波动的绳子只能通过垂直方向的栅栏,而不能通过平行方向的栅栏。这种特制的镜片就称为“偏光镜”。而早期彩色立体电影的效果就是利用光的偏振现象形成的。立体电影利用一左一右两架摄像机同时拍摄同一景物,放映时使用两架放映机,各套上一个偏振镜,把两个偏振光的影像同时放映在银幕上,两个偏振光的振动方向就能互成直角。观众在观看电影时要戴上特制的偏光眼镜,而左右两镜片透过的偏振光振动方向互相垂直,能通过左眼的偏振光就不能通过右眼,而能通过右眼的偏振光就不能通过左眼,这样一来,左眼的镜片只允许左方摄像机的影像通过,而右眼的镜片只允许右方摄像机的影像通过,最后,彩色立体影像出现了。

● 目前主流影院采用:主动式数字立体电影

主动式液晶同步开关眼镜

现在国内电影院大多使用这种3D电影成像原理,而这种主动式眼镜也是2010ces展会上的主流展品。这一技术要追溯到2005年,美国NuVision公司推出了XpanD/NuVision主动式数字立体电影系统。XpanD/NuVision主动式数字立体电影系统除一台数字电影放映机外,还包括了3D电影同步分配模块和3D电影红外发射器,观众则需佩戴3D电影主动式液晶同步开关眼镜才能获得立体图像。

3D电影同步分配模块需安装在放映机上,最多可以为四个红外发射器提供动力和同步信号,它还监测发射器的性能和提供准备信号,以便即使在不使用放映机的情况下也能安装和测试红外发射器。红外发射器架设在放映窗口或影厅后墙上,指向银幕,负责发射940nm的红外信号,使液晶眼镜的切换与放映机实现同步。一台发射器最多可以覆盖250—300个座位。观众配戴液晶同步眼镜后,左眼将只能看到放映电影的左眼影像,右眼将只能看到放映电影的右眼影像,从而获得3D的视觉体验。

这种XpanD/NuVision主动式数字立体电影系统使用单机放映和普通银幕,因而适合普通数字影院的改装,但液晶同步眼镜价格昂贵。目前流行在各大影院间的正是这种技术,眼镜价格在700元左右,所以观众进场时一般都得先交纳一定数量的押金,看过这种电影的朋友都应该有所体验。

●国际流行:被动式DLP圆偏振技术

这种成像技术对于我们来说还比较陌生,这种被动式DLP 3D数字电影技术是目前国际上主要应用的3D电影技术,使用的眼镜应该叫圆偏振技术眼镜。观看效果上比线偏振有了质的飞跃。在使用线偏振眼镜看立体电影时,需要始终保持眼镜处于水平状态,使水平偏振镜片看到水平偏振方向的图像,而垂直偏振镜片看到垂直偏振方向的图像。如果眼镜略有偏转,垂直偏振镜片就会看见一部分水平方向的图像,水平偏振镜片也会看见一部分垂直方向的图像,左右眼就会看到明显的重影。而圆偏振光偏振方向是有规律的旋转着的,它可分为左旋偏振光和右旋偏振光,它们相互间的干扰非常小,它的通光特性和阻光特性基本不受旋转角度的影像。现在看偏振形式的3D电影时,观众佩戴的偏振眼镜片一个是左旋偏振片,另一个是右旋偏振片,也就是说观众的左右眼分别看到的是左旋偏振光和右旋偏振光带来的不同画面,通过人的视觉系统产生立体感。

● 最方便的观看:裸眼3D立体图像

对于已经是近视的朋友来说,再戴一副3D眼镜真的非常痛苦,而最理想的3D观影效果是什么哪?肯定是裸眼就能看出3D效果。目前,日本富士胶卷公司已发售可拍摄3D照片和录像的数码相机。这是全球首款不必使用专业眼镜、用肉眼就可以享受立体图像的数码相机。这款相机拥有两个富士珑镜头和两个CCD传感器。相机本体上的两个镜头可以从差别很小的两个角度同时拍摄两个画面,通过新开发的画像处理技术将两个画面合成后即可产生3D效果。用户不用戴特殊的眼镜,在相机背面2.8英寸的液晶显示屏上就能看到立体的照片和录像。任何人只要按下快门,就可以拍摄出立体效果。除了相机自带的显示屏外,用户还可通过零售的专用数码相册观看拍摄的3D照片和录像。此外,富士胶卷还提供3D照片冲洗业务,使用特有镀膜技术控制光线传播方向,实现裸眼3D效果。

“裸眼”3D技术目前还没有成熟,但目前已经有一些家电厂商研制了一些不戴眼镜就能看到立体影像的电视机,另外科学家们也在尝试利用全息成像技术来实现立体效果,后者已经在一些大型活动中成功运用。而在影院方面,美国Real D公司宣布要在10年内让观众摘下3D眼镜直接观看立体电影,到那个时候,观众观看3D电影将会更加便捷和舒畅。

终有一天,《少数派报告》里用手触控全息影像,在家中观看3D真实画面的情况将会出现。

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