普通电影变立体！3D成像技术全面解读（1）企业库|免费b2b网站

而《阿凡达》全球热映，形成了3D进入主流市场的{jj1}契机。各大电影公司及电子业巨头均欲借此东风占领制高点，将商业化3D产品作为未来发展的{zj0}突破口。如果说《飞屋环游记》意味着3D电影的回归，那么《阿凡达》掀起的全民3D热则预示着3D将超越类型片的范畴，成为未来电影界主流大片的“新的标杆”。

到底是什么让全世界影迷如此疯狂呢？{zx1}的3D立体效果真的有传说中的那么惊艳震撼么？

媒体和观众对《阿凡达》以及热映中的3D版的《爱丽丝梦游奇境记/ Alice In Wonderland》的追捧主要归功于{zx1}的3D电影技术——动作捕捉和虚拟摄像系统的不断改进终于让3D效果从量变引发为质变。传统的3D技术可使前景对象“延伸”至观众的视野，而3D的影像则凸显了前景与周围环境之间的落差感和层次感，让整个观影者有更加身临其境的感觉。

今天小编就为大家仔细的讲解一下当前3D图像技术的特点、前景以及足不出户在家观看3D电影解决方案！

● 世界因双眼而立体，平面图像无法跃然纸上

早在1839年，英国xx的科学家温特斯顿就在思考一个问题——“人类观察到的世界为什么是立体的？”进过一系列研究发现：因为人长着两只眼睛。人双眼大约相隔6.5厘米，观察物体(如一排重叠的保龄球瓶)时，两只眼睛从不同的位置和角度注视着物体，左眼看到左侧，右眼看到右侧。这排球瓶同时在视网膜上成像，而我们的大脑可以通过对比这两副不同的“影像”自动区分出物体的距离远近，从而产生强烈的立体感。引起这种立体感觉的效应叫做“视觉位移”。用两只眼睛同时观察一个物体时物体上每一点对两只眼睛都有一个张角。物体离双眼越近，其上每一点对双眼的张角越大，视差位移也越大。

睁开双眼玩立体游戏!3D显示技术解析

　　正是这种视差位移，使我们能区别物体的远近，并获得有深度的立体感。对于远离我们的物体，两眼的视线几乎是平行的，视差位移接近于零，所以我们很难判断这个物体的距离，更不会对它产生立体感觉了，夜望星空你会感觉到天上所有的星星似乎都在同一球面上，分不清远近，这就是视差位移为零造成的结果。

　　当然，只有一只眼的话，也就无所谓视差位移了，其结果也是无法产生立体感。例如，闭上一只眼睛去做穿针引线的细活，往往看上去好像线已经穿过针孔了，其实是从边上过去的，并没有穿进去。而现在我们所看到的图片、电影、玩的游戏都是平面景物，虽然图像效果非常逼真，但由于双眼看到的图像xx相同，自然就没有立体感可言。

如果要从一幅平面的图像中获得立体感，那么这幅平面的图像中就必须包含具有一定视差的两幅图像的信息，再通过适当的方法和工具分别传送到我们的左右眼睛。

● 立体电影拍摄并不神秘：模拟双眼

既然通过双眼观察世界才能获得立体感，那么想要获得立体的图像也需要两台照相机或摄像机，由此就诞生了“虚拟立体显示”技术，最早引入该技术的是立体电影。立体电影从拍摄开始，就模拟人眼观察景物的方法，用两台并列安置的摄影机，同步拍摄出两条略带水平视差的电影画面，这样影片所包含的信息就与人的双眼亲临拍摄现场所看到的画面毫无二致了。

同样的原理，只需要按照人眼间距并排放置两个摄像头就可以组成立体摄像头。立体电影/视频的拍摄其实很简单，并排放置两个镜头同步拍摄就行了，虽然其中还涉及视频帧合成方面的内容，但理解起来并不困难。不过，想要把立体图像显示给人眼看可不容易，如何才能做到左眼只看左摄像头的图像、右眼只看右摄像头的图像呢？这就涉及到另一个专门的课题，立体影像放映，而这才是3D视觉播放的重点！

● 立体电影放映：偏振分光技术

电影院放映采用的是偏振法，通过两个放映机，把两个摄影机拍下的两组胶片同步放映，使这略有差别的两幅图像重叠在银幕上。这时如果用眼睛直接观看，看到的画面是重影模糊不清的，要看到立体电影，就要在每架电影机前装一块偏振片。从两架放映机射出的光，通过偏振片后，就成了偏振光。左右两架放映机前的偏振片的偏振化方向互相垂直，因而产生的两束偏振光的偏振方向也互相垂直。

看立体电影需要带上偏振眼镜

偏振镜分光原理示意图

这两束偏振光投射到银幕上再反射到观众处，偏振光方向不改变。当观众带上偏振眼镜后，左右两片偏振镜的偏振轴互相垂直并与放映镜头前的偏振轴一致，所以每只眼睛只看到相应的偏振光图象，即左眼只能看到左机映出的画面，右眼只能看到右机映出的画面，这样就会像直接观看那样产生立体感觉。

● 偏振光技术简介：

为什么带上偏振眼睛后能使左右眼看到xx不同的图像？确实不太容易理解，关于偏振光和偏振眼镜的原理，由于涉及内容比较多，这里仅作简要介绍。

光就是由互相垂直的电场和磁场形成的一种电磁波，自然光是很多电磁波的混合物，它在各个方向的振动是均匀的。当它以特定的角度(布儒斯特角)经过非金属表面后反射形成的眩光是偏振光。偏离了这个角度，就会有部分非偏振光混杂在偏振光里。部分偏振光是有程度的，偏离的角度越大，偏振光的成分越少，最终成为非偏振光。有了偏振光，有时会给我们照相带来不利。玻璃表面的反射光，使我们拍摄不到玻璃橱窗里面的东西，水面的反射光使我们拍摄不到水中的鱼……

但利用偏振光的这种特性正好满足立体电影的需求——让左右眼看到xx不同的画面。通过给两个投影机加装偏振片，让投影机投射出互相垂直的xx偏振光波，然后观众通过特定的偏振眼镜，就能让左右眼看到各自不同的画面而互不干涉。

以前我们用胶片放映机放映3D电影时，一般常用的是线偏振技术或红蓝滤光技术（稍后做详细介绍），不管是应用条件还是成像质量，这两种技术或多或少都存在瑕疵。随着科学技术的不断进步和数字放映技术的应用，新材料、新技术的发展使数字3D电影无论是色彩还原还是观看舒适度上都得到了很大的提高。

● 新老偏振放映技术

偏振放映技术目前在3D电影院中较为常见，在早期放映立体电影时，也曾经使用过偏振眼镜。但确切的说，那时使用的眼镜应该叫线偏振眼镜。而现在普遍使用的圆偏振技术是在线偏振的基础上发展的，原理基本一致，但它在观看效果上比线偏振有了质的飞跃。

以前我们在使用线偏振眼镜看立体电影时，应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。

左旋和右旋偏振光波示意图

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。Real-D和Masterimage的3D放映辅助系统主要采用的就是这种技术。

● IMAX观影必备：RealD眼镜

RealD的眼镜采用一次性的偏光薄膜镜片，也被IMAX广泛采用。成本很低，特点是大且轻，佩戴起来很方便且相当适宜看IMAX这样的大屏幕。特别是因为眼镜很大，所以即使是带眼镜的朋友也能够轻松佩戴这幅眼镜观看影片而无须换带隐形眼镜。采用偏振技术的RealD眼镜在画面亮度和色彩方面几乎没有什么大的损失，通过眼镜观察到的3D画面清晰明亮，无论是画面中心还是边缘亮度都比较统一且没有什么明显的边缘3D聚焦不准的感觉（镜片大的好处）。

网友展示大个RealD眼镜

除了大的RealD眼睛外，也有普通尺寸的RealD眼镜，如图所示，视觉效果都差不多。

常规尺寸RealD眼镜

因为RealD眼镜设计为一次性使用，所以做工就比较粗糙。但是很多电影院不舍得频繁更新眼镜，一副眼镜会被反反复复利用很久，这样一来眼镜镜片上常常会有很多手印油腻甚至灰点什么的，去这种电影院务必自带镜布清洁镜片，运气不好遇到有划伤的眼镜只能自认倒霉了。

▲ 特点：3D效果逼真，眼镜成本低，佩戴舒适。但是应用范围窄，放映系统成本高，只适于大型影院。

偏振技术比较难懂，当然技术难度也比较高。所以之前一些比较低端的电影院都没有使用偏振技术，而是使用了常见的红蓝滤光技术，大家在入场都会收到一个“纸糊”的眼镜。

红蓝眼镜很多人都见过，其镜框、眼镜架的材料都是用纸作成的，镜片也不过是一红一篮两张塑料作成的透明镜片，可以说这xx是零成本的产品。

使用滤光技术制作的立体电影，在拍摄时给左右摄影机镜头前分别加装蓝/红滤光镜，只允许蓝/红光通过，阻止大部分红/蓝光。当然现在的影片拍摄并不一定要用滤光镜，事实上通过后期处理也能剔除一些色彩(如Photoshop的滤镜)。

当观众看电影时需要带一个红蓝滤光眼镜，此时左放映机的画面通过红色镜片(左眼)，拍摄时剔除掉的红色像素自动还原，当它通过蓝色镜片(右眼)时大部分被过滤掉，只留下非常昏暗的画面，这就很容易被人脑忽略掉；反之亦然，右放映机拍摄到的画面通过蓝色镜片(右眼)，拍摄时剔除掉的蓝色像素自动还原，产生另一角度的画面，当它通过红色镜片(左眼)时大部分被过滤掉，只留下昏暗画面。这两个角度的画面经过滤光镜之后依然是偏色的，但当人眼传递给大脑后，又会被自动合成从而生成接近原始色彩的立体画面。

然后，左右眼把看到的图像传递给大脑后，大脑会自动接收比较真实的画面，而放弃昏暗模糊不清的画面，从而根据色差位移产生立体感和距离感。

从整体的使用感受中来看，3D立体效果还是非常明显的，但是缺点也非常明显，毕竟这仅仅是通过对两种颜色的过滤实现的效果，无法避免的偏色让这种3D的效果大打折扣，而且如果立体位移较大的话，人脑就无法将两幅偏色的画面自动合成了，这样会导致立体感丧失。

使用滤光原理制作的电影xx可以兼容所有的显示设备，我们只需要一副成本几元钱的红绿眼镜就够了。事实上早期的或者低端的立体电影院就使用了这种方案。

现在已经有很多大片提供了红绿或者红蓝滤光的3D版下载，很多朋友看了之后觉得头晕目眩、眼睛疲劳、边缘色彩不正常、重影等诸多问题，{zd0}的原因就是滤光眼镜和影片不配套所致，另外红蓝虑光对观看距离有严格的限制，距离屏幕太近或者太远都会大大影响3D效果。

用光的颜色来分隔显然不够科学，从传统红蓝3D电影的效果我们就可以看出来，难道图像分色技术是一条死胡同么？答案当然是否定的——影像数字化的发展让它焕发了新的活力！

利用偏振原理实现立体电影的效果是{zh0}的，但要在家庭影院或者个人电脑上实现的难度很大，除非你使用2台加装了偏振光镜头的投影仪和2张不同角度拍摄的DVD和专业的播放设备和同步器，这样复杂的装备还有高昂的成本是大众无法接收的。因此就诞生了比较廉价的实现方案——光谱分光技术，俗称为红绿滤光或红蓝滤光。

如果你在Photoshop中打开一幅图像，在图像中移动鼠标，就会在右侧的信息板中看到其中的RGB数值在不断的变化，实际上图像中的任何一个象素的颜色都可以由一组RGB值来记录和表达，图像上所有的颜色，都是由这些红绿蓝三种色按照不同的比例混合而成，这红色绿色蓝色又称为三原色，三原色中任何一色都不能用其余两种色彩合成。RGB的所谓“多少”就是指亮度，通常情况下，RGB各有256级亮度，用数字从0、1、2...直到255来表示。按照计算，256级的RGB色彩总共能组合出约1678万种色彩，即256×256×256＝16777216。通常简称为24位色。纯黑的RGB值0,0,0；纯白的RGB值是255,255,255；纯红的RGB值是255,0,0。纯绿的RGB值是0,255,0；纯蓝的RGB值是0,0,255。

纯黄的RGB数值是255,255,0，可以看出：纯黄色＝纯红色＋纯绿色，根据互补色原理，补色指xx不含另一种颜色，红和绿混合成黄色，因为xx不含蓝色，所以黄色就是蓝色的补色。我们可以通过计算来确定任意一个颜色的互补色：首先取得这个颜色的RGB数值，再用255分别减去现有的RGB值即可。比如黄色的RGB值是255,255,0，那么通过计算：r(255-255),g(255-255),b(255-0)，互补色为：0,0,255。正是蓝色。

红色的互补色为青色，红色的RGB值是(0--255),0,0；而青色的RGB值是0,(0--255),(0--255)，由于它们不含有对方的颜色，利用这个特点，我们用红色来保存一幅图像的信息，而用青色来保存另一幅图像的信息，这样就xx可以用一幅图像来包含两幅图像的信息了。

接下来的问题就是怎样保证我们的左右眼分别只看到一幅图像，研究一下立体眼镜，红色眼镜片的RGB值是255,0,0；青色眼镜片的RGB值是 0,255,255，因为只有红色才能透过红色眼镜片，传送到我们左眼的图像的RGB红=R1,0,0；因为只有青色才能透过青色眼睛片，传送到我们右眼的图像的RGB青=0,R2,B2。这样包含在一幅红蓝立体图中的两幅图像的信息就被分别传送到了我们的左右眼睛。

大家知道，可见光的波长大约在390到770nm之间的区域内。我们在利用数字放映机放映画面时，数字放映机通过数字方式还原以红绿蓝三个颜色为基色的彩色图像（见图一A）。杜比放映系统采用了安装在放映机内的、快速转动的滤光轮，将红绿蓝各自分为高（H）、低（L）波长两部分，各包含左、右眼图像内容。通过分色滤光眼镜，让观众感受到左右眼各自的彩色画面，产生立体效果。虽然原理和简陋的红蓝虑光相同，但是这种技术在图像的分隔上比早期的红蓝要优秀的多，效果也就不可同日而语了。

虽然都是图像分色技术原理营造的3D效果，但是片源的进步和数码分色补偿技术的完善让新杜比3D系统的成像质量有了质的飞跃。很多中小型3D影院都采用了这种方案。

▲ 特点：杜比3D使用标准的白色屏幕，放映者不需要增加额外成本，也不会有因为使用金属屏幕而带来的质量下降问题，该技术能让坐在影厅任何一个座位上的观众都得到出色的3D体验。由于滤光技术要对图像光谱进行分割，对色彩还原产生一定的影响，所以采用这种方式时，要在服务器上增加色彩管理软件，对图像数据进行校正处理。

偏振分光和杜比分光技术效果虽好、但实现难度太大，红蓝滤光技术成本{zd1}、但效果不尽如人意，难道就没有更好的个人立体显示解决方案吗？现在就给大家介绍一种历史悠久、但很长一段时间里却没能得到普及的技术——时分法遮光技术，又称液晶分时技术，它的诞生让家庭3D触手可及！

液晶分时技术主要靠眼镜来实现。它的眼镜片实质上是可以分别控制开闭的两扇液晶小窗户（开：透明；关：全黑），通过液晶眼镜和显示器刷新的xx的同步，在同一台放映机上交替播放左右眼画面时，在放映左画面时，左眼镜打开，右眼镜关闭，观众左眼看到需要让左眼看见的画面，右眼什么都看不到。同样翻转过来时，右眼看右画面，左眼看不到画面，就这样让左右眼分别看到左右各自的画面，模拟出“视觉位移”从而在平面上产生3D效果。

CRT时代，xx显示器可以达到120Hz，因此10年前就出现过一些3D眼镜，游戏玩家得以率先体验立体显示效果。但相信很多人都有切身感受。但是85Hz以下的刷新率对于CRT显示器来说都会出现明显的闪烁，60Hz则xx不够看。因为它和液晶成像原理的不同，CRT显象管时时刻刻都处在闪烁状态，因此用CRT实现分时3D要求遮光眼镜和显示器的时钟同步非常xx，否则就会产生视觉混乱。

虽然眼镜镜片的切换很关键，但实际上原始显示设备更是不可或缺，假如显示器的刷新率是60Hz，那么通过遮光眼镜后左右眼看到的画面实际刷新率只有30Hz，这样的刷新率我们会感到明显的闪烁，很容易产生视觉疲劳，所以“时分法遮光技术”要求显示器刷新率至少为100Hz，{zj0}值是120Hz。LCD时代，由于刷新率很难突破60Hz，因此“时分法遮光技术”毫无用武之地，也渐渐的被大家所遗忘。

但随着近年来液晶技术的长足发展，液晶甚至等离子面板都已经相继诞生120Hz的产品，液晶分时技术又重新焕发了活力。难关攻克，“液晶分时技术”封印开启，{wz}归来！

说起3D游戏，相信大家都不会陌生。不知道您或您的朋友有没有过这样的经历：在刚开始玩CS类FPS游戏的时候，会不由自主的左右摇晃身体，用以观察躲在屏幕边缘和角落的敌人，经过多次尝试之后才会明白，原来侧着身体并不能看到屏幕外的物体。之所以会产生如此可笑的举动，是因为大家玩游戏太投入了，还真以为3D游戏就是三维立体的。

尽管我们玩的确实是3D游戏，但这个3D是针对电脑内部显卡渲染过程而言，对于玩家来说，我们看到的图像是电脑内部三维物体“投影”到显示器上的一帧帧二维画面。事实上最终我们看到的图像其实是2D的，显示效果与电视/电影没有本质区别。

在电脑中生成的模型是3D的，但是最终我们看到的影响仅仅是一个2D投影，这种不合理从{dy}款3D游戏诞生到现在，已近存在了几十年了，而现在是该拨乱反正的时候了！通过上面我们介绍的液晶分时技术，我们终于可以感受到3D游戏真正的魅力！

这是AMD的立体眼镜，造型虽然不同但原理与NVIDIA的立体眼镜xx相同，虽然AMD已经正式公布了立体技术，但目前还没有实际产品出现，依然停留在实验室阶段。因此后文还是主要以NVIDIA的3D Vision立体显示技术为主进行介绍。