深度分析數(shù)字3D立體電影技術(shù)

馬彩玲

【摘 要】隨著電影行業(yè)的不斷發(fā)展，數(shù)字3D立體電影的應(yīng)用日益廣泛。本文從立體電影的原理出發(fā)，在對傳統(tǒng)立體電影的應(yīng)用技術(shù)進行了闡述后，著重分析了現(xiàn)今電影行業(yè)應(yīng)用最為廣泛的幾種數(shù)字3D電影應(yīng)用技術(shù)，集中探討了不同放映技術(shù)的工作原理及其優(yōu)缺點。最后就數(shù)字3D技術(shù)的發(fā)展前景進行了探討，為數(shù)字3D電影的長遠發(fā)展提供理論支持。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字3D電影；電影技術(shù)；分析

隨著數(shù)字電影行業(yè)的穩(wěn)健發(fā)展，數(shù)字3D電影的發(fā)展也日益成熟，近年來國際上推出的十幾部數(shù)字3D大片所帶來的超高票房也為制片公司繼續(xù)發(fā)展3D數(shù)字電影帶來了信心。立體電影的發(fā)展由來已久，但是傳統(tǒng)立體電影技術(shù)大都存在著制作復(fù)雜、成本高和準(zhǔn)確度低等諸多問題。近年來，在數(shù)字3D電影良好的經(jīng)濟效益和群眾廣泛接受度的影響下，越來越多的制片商開始重視和開發(fā)數(shù)字3D立體電影，為數(shù)字3D立體電影技術(shù)的發(fā)展提供了經(jīng)濟支持和準(zhǔn)備。

1.立體電影的原理

在觀察物體時，人的左眼和右眼能觀察到景物左右兩側(cè)的細節(jié)并形成視網(wǎng)膜上對應(yīng)的二維圖像，視網(wǎng)膜將二者進行復(fù)現(xiàn)以后，就得到一個完整的立體圖像[3]。人眼觀察物體后由二維圖像轉(zhuǎn)變?yōu)槿S立體圖像的過程就是立體電影的模仿過程：在記錄下左右眼首先形成的單眼圖像并通過放映機同其他放映立體圖像的設(shè)備將其放映出來后，在大腦的復(fù)現(xiàn)下，觀眾看到的單眼圖像就會成為三維圖像。

因此，在技術(shù)層面上，立體電影就是要實現(xiàn)屏幕左右分別放映圖像并對應(yīng)映入視者眼睛的過程。

2.傳統(tǒng)立體電影的放映技術(shù)

膠片立體電影的拍攝方法就是將左右影像記錄在左右兩片膠片上，而放映膠片立體電影遵循的原則則是將立體畫面分別放映至屏幕，讓觀眾的左右眼接觸到不同影像。近百年來，為了更好的將立體電影呈現(xiàn)在觀眾面前，人們進行了大量的實驗和研究，下面就是兩種應(yīng)用最為廣泛的立體電影放映技術(shù)。

2.1偏振技術(shù)

在放映傳統(tǒng)膠片電影時，實現(xiàn)立體電影效果最常用到的就是線偏振眼鏡。物理學(xué)方面的很多書籍和基礎(chǔ)電影技術(shù)的介紹里面都有詳細介紹過偏振原理，這邊就不再一一介紹。但是，使用偏振眼鏡也有其局限性，那就是：偏振眼鏡的輕微偏轉(zhuǎn)都會對立體畫面產(chǎn)生影響。正常情況下，使用偏振眼鏡能夠使讓觀眾的左右眼分別見到最光亮的左右畫面，但是一旦偏振眼鏡發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，其偏轉(zhuǎn)越多，觀眾左右眼接受到的干擾光線就會越多，立體畫面的呈現(xiàn)效果也就越弱，觀眾出現(xiàn)頭暈不適的可能性也隨之加強[3]（如圖1 所示）。

圖1 偏振角度示意圖

2.2紅藍（綠）眼鏡

紅藍（綠）眼鏡，顧名思義就是采用上述三種顏色傳遞立體圖像。在放映立體電影時，左邊圖像由光譜中偏于紅色的部分進行傳遞，右邊圖像則由藍（綠）部分負責(zé)傳遞。在此情況下，銀幕上顯示出來的就是黑白灰等中性顏色。這種方法具有價格低下、方便易行的特點，但是因為光譜中大部分顏色有所缺失，容易造成觀眾視覺的不平衡，影響放映效果。

3.數(shù)字3D立體電影技術(shù)

同傳統(tǒng)膠片電影相比，通過使用計算機和數(shù)字3D技術(shù)以及96幀刷新圖像的數(shù)字3D電影能夠產(chǎn)生更為完美的立體圖像。根據(jù)影院規(guī)模和成本預(yù)算的不同，不同電影院可以采用不同的放映技術(shù)。

3.1圓偏振技術(shù)

同傳統(tǒng)偏振技術(shù)不同，圓偏振鏡片是由線偏振鏡和四分之一塊波片構(gòu)成。其中，四分之一塊波片是由一種具有各向異性的物質(zhì)組成，能夠?qū)⒉灰?guī)律旋轉(zhuǎn)的線偏振片光線轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)有規(guī)律可循的圓偏振光線[2]。根據(jù)旋轉(zhuǎn)方向，圓偏振光可以分為左旋偏振和右旋偏振兩種，同時，因為他們對對方的干擾很小，所以旋轉(zhuǎn)角度基本無法影響鏡片的通光、阻光特點，相較于線偏振技術(shù)下的立體電影，圓偏振技術(shù)下的電影效果也就不言而喻了。

在觀看電影時，觀眾使用的眼鏡鏡片分別為左、右旋偏振片，左右眼通過鏡片反映出來的分別是左旋偏振光帶來的左眼畫面以及右旋偏振光帶來的右旋畫面，左右眼畫面在大腦的作用下形成三維圖像，立體感也就隨之產(chǎn)生了。

3.2主動3D技術(shù)

在主動3D放映技術(shù)中，目前使用最多的是以LCD為基礎(chǔ)的光學(xué)技術(shù)。在此技術(shù)下，觀眾佩戴的是由兩個IR（紅外信號）進行控制的，使用LCD光學(xué)快門來達到與投影機同步目的的眼鏡。放映電影時，如果屏幕顯示左眼圖像，上述眼鏡要快速關(guān)閉右眼快門，反之也是如此。在這種情況下，為了不讓觀眾察覺到左右眼交替出現(xiàn)圖像時的閃動，投影機必須有足夠完善的刷新率。

雖然上述技術(shù)的3D電影放映技術(shù)具有：不需要特殊處理任何左右眼顯示的圖像、對原有圖像持有最高的還原度以及母版3D電影的發(fā)行對其不具任何作用的優(yōu)點，但是，使用該類放映技術(shù)的難處在于：

首先，如何保證IR的覆蓋范圍和“隱形”性。因為紅外信號的發(fā)射有特定方向，所以需要設(shè)計一種排列結(jié)構(gòu)極為特別的二極管并由其借助因為銀幕粗糙而形成的漫反射來實現(xiàn)大范圍大角度的紅外信號覆蓋。雖然射頻信號沒有特定射往某些方向，但是如何設(shè)計一款能夠延長眼鏡所用電池的使用壽命的低功耗射頻電路卻是極難的。要注意的是，前面提到的二極管最好要使用950nm波段而非850nm波段，因為后者紅外光中的紅色會影響立體電影的放映效果。

其次，如何延長電池使用壽命，降低功耗。在實際操作中，要降低電路功耗，最有效的方法是在不使用眼鏡時關(guān)閉除“喚醒電路”以外的其他電路，在使用眼鏡時通過“喚醒電路”開啟所有電路。

最后，如何實現(xiàn)作為眼鏡鏡片組成部分的LCD的高開關(guān)頻率。一般而言，3D電影所用到的LCD電子快門的最高開關(guān)頻率要到到144Hz，遠遠高于常規(guī)切換頻率[1]。而在操作過程中，一般采用的由Pi-cell LCD組成的3D眼鏡的切換頻率可以超過幾千Hz。

3.3使用液晶來開關(guān)眼鏡的技術(shù)

液晶是由規(guī)則分子排列構(gòu)成的處于固體和液體狀態(tài)之間的化合物。目前最常用到的液晶為向列相液晶，它是一種由細長棒狀的分子組成的在電流作用下因為旋轉(zhuǎn)不同而能導(dǎo)致透光度不同的晶體[1]，因此，在接通、斷開電源的情況下，液晶能夠產(chǎn)生通光、阻光的不同現(xiàn)象。通過運用液晶的這一原理，3D液晶開關(guān)眼鏡也就誕生了。使用（下轉(zhuǎn)第173頁）（上接第143頁）3D液晶開關(guān)控制的眼鏡時，鏡片就像兩扇可以分開控制的窗戶，在放映機交替放映左右畫面時就可以按需開閉鏡片。在放映左邊畫面時，左邊鏡片的通光開啟，觀眾就能清晰看到左邊的畫面，同時因為右邊的阻光功能，觀眾右眼就看不到任何畫面，反之亦然。在觀看電影的過程中，左右眼通過快速交替接受畫面而產(chǎn)生立體效果。

因為采用液晶技術(shù)來控制鏡片不需要對投影機及其他設(shè)備進行改動，因此很多廠家都大量生產(chǎn)出類似產(chǎn)品。

3.4濾光術(shù)

Visible light（可見光）是指人類肉眼可以感覺到的部分光譜。目前為止，暫時未有一個精確衡量可見光譜的范圍值，一般來說，正常人能夠感知到的波長在400-700納米的范圍內(nèi)（如圖2 所示）。

圖2 自然光光譜示意圖

放映電影時，放映機的氛燈也有相似光譜。濾光術(shù)就是將氛燈鍍上多層膜，以期過濾出其光譜中的RGB，其中左R、G、B構(gòu)成左路光，剩下部分構(gòu)成右路光。雖然左、右路光的合成色彩都接近于白色，但是因為他們在色譜中占據(jù)的區(qū)域不同，所以最終會形成互不影響的兩束光，左路光放映的是左眼的畫面，右路光則放映出右眼畫面。除了放映機的氛燈可以采用濾光術(shù)過濾光譜外，觀眾也可以佩戴鍍有多層膜的眼鏡，同上述原理一樣，左邊鏡片只能允許左路光攜帶的畫面通過，右邊鏡片則只能允許右路光畫面通過，在畫面左右交替的情況下，觀眾的左右眼只能分別看到對應(yīng)影像，立體圖像也就顯示出來了。

4.結(jié)語

數(shù)字3D立體電影技術(shù)有著很好的發(fā)展前景，《泰坦尼克號》3D版的高票房就證明了將精彩2D影片轉(zhuǎn)換成3D影片的計劃是可行的，因為他們既可以滿足觀眾重溫經(jīng)典的要求，又可以為電影院帶來更多的經(jīng)濟收入。在數(shù)字3D電影技術(shù)發(fā)展前景良好的情況下，中國電影要與國際接軌，就必須不斷更新電影技術(shù)，掌握最新最好的技術(shù)和設(shè)備，為推動我國數(shù)字3D電影行業(yè)的發(fā)展提供動力。 [科]

【參考文獻】

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[2]張雅麗，馬士超，張韜.數(shù)字3D立體電影技術(shù)之深度分析[J].現(xiàn)代電影技術(shù)，2010（05）：6-13.

[3]雷富光.數(shù)字電影3D 技術(shù)淺析[J].現(xiàn)代電影技術(shù)，2006（01）：29-32.