追求視覺的極致

技術的追求永遠沒有止境，因為人們對技術的要求也沒有止境。這種要求或者說需求，很多時候源于人們對技術所帶來的震撼體驗的切身感受，尤其是視聽方面的感受。

就人體的感覺器官而言，眼睛和耳朵是我們從外界獲取信息的最佳渠道。相應地，作用于眼睛和耳朵的視聽作品成為藝術表現的最直接方式。隨著音視頻技術的不斷發展，更高質量的視頻載體和更逼真的呈現方式，也不斷沖擊著人們的感覺細胞。在技術的推波助瀾下，人們對視覺效果的追求，也不斷走向極致。

視頻信息的存儲需求非常巨大，為了節省空間，人們發明了各種視頻壓縮和編碼技術，在盡可能小的存儲空間下，提供盡可能高的視頻質量，載體從VCD、DVD到藍光光盤，文件格式從AVI、WMV、MOV到RMVB，各種以不同方式存在的視頻粉墨登場，演繹出一個又一個傳奇。隨著存儲技術的發展和存儲介質成本的降低，當存儲容量可以不用非常在乎的時候，高清視頻也就開始流行。從720線到1080線，從1080i到1080p，從MKV到LST，從……到……，高清視頻似乎一夜之間遍地開花。如今，一部高清電影占到十幾個G也不足為奇。

然而，這還僅僅是一個方面。2009年，3D效果的《阿凡達》取得空前的成功，掀起了3D電影的熱潮，將人們對視覺效果的追求推向了又一個極致。

● 3D電影—卷土重來

3D電影又稱“立體電影”或“3D立體電影”，是利用人雙眼的視角差和會聚功能制作的可產生立體效果的電影。3D電影最早出現于1922年，在放映時兩幅畫面重疊在銀幕上，觀眾通過特制的眼鏡或幕前輻射狀半錐形透鏡光柵，使左眼看到從左視角拍攝的畫面，右眼看到從右視角拍攝的畫面，通過雙眼的會聚功能，合成為立體視覺影像，產生極具震撼力的身臨其境的感覺。圖1為立體畫面效果形成原理圖。

在具體實現上，立體電影在拍攝時利用兩個攝影鏡頭，保持人眼那樣的距離和視角，拍攝下雙視點圖像；播放時通過兩臺放映機，把兩個視點的圖像同步放映，使這略有差別的兩幅圖像顯示在銀幕上，并采取措施，使觀眾的左眼只看到左圖像，右眼只看到右圖像。下頁圖2為左右眼視角畫面示意圖。

這種分離左右眼圖像的方法有很多，常用的是利用偏振光原理，如在每架放映機前各裝一塊方向相反的偏振片，使左右兩架放映機前的偏振片的偏振方向互相垂直，觀眾使用相對應的偏振光眼鏡觀看，從而左眼只能看到左機畫面，右眼只能看到右機畫面，這樣就會在大腦中得到立體影像。

水平方向振動的偏振光，只有通過水平偏振鏡片，而垂直方向振動的偏振光，也只能通過垂直偏振鏡片，這樣就保證了左右眼分別只看到對應的畫面。偏光式3D眼鏡，如果同向鏡片疊加，透光率明顯下降，而相互垂直方向的鏡片疊加，則完全不透光（如圖3）。

科技的進步使人們在屏幕上觀看立體電影的方式越來越多。偏振眼鏡、互補色眼鏡、開關快門眼鏡、柱鏡、狹縫光柵等都可保證左眼看左圖、右眼看右圖，甚至使用裸眼觀看3D立體電影也不在話下。

早在1922年，就出現過3D電影的雛形；1936年，出現了利用雙鏡頭攝影機和偏振片實現立體效果的影片；1953年，好萊塢也推出了立體電影；1962年，國內拍攝了第一部3D立體電影。但是這樣的立體電影還沒有走進普通影院和家庭，只在科技館和大影院偶爾可以看到。直到《阿凡達》、《變形金剛3》等3D電影流行之后，立體電影才再次流行起來，并有卷土重來之勢。

隨著3D技術的成熟和發展，國內近兩年也出現了3D電影的熱潮，各種技術和形式百花齊放，甚至有很多的4D影院（傳統3D+模擬仿真情境，如拍打、震動、搖晃、淋水、吹風、噴霧等），并從電影向電視發展。

● 3D視頻—眼花繚亂

在信息技術飛速發展的今天，人們已經不滿足于在電影院中欣賞3D立體電影了，還希望能在家中就可以隨時感覺3D立體影視的視覺沖擊。這就出現了各種各樣的3D視頻格式，以及對應的觀看工具和形式。

1.3D效果的實現技術

（1）光分法

利用偏振光來區分左右眼圖像，是目前立體效果最好的實現技術，也是最為成熟的技術，“出屏”效果非常出眾，對應用偏振眼鏡來觀看。但是播放設備的投資較高，視頻亮度也會有所降低，主要在3D影院中使用。

（2）色分法

利用互補色來區分左右眼圖像，立體效果沒有光分法令人滿意，視頻明顯變暗，制作不當的視頻在觀看時還會讓人有眩暈的感覺。但是播放非常簡單，觀影對應的紅藍、紅綠或紅青眼鏡代價非常低，是非常平民化的實現技術，完全可以在家庭和個人電腦上實現。

（3）時分法

讓左右眼分別在極短的不同時間內看到對應的圖像，需要專用的播放設備和觀影設備，一般是3D電視和配套同步的液晶快門眼鏡，3D效果較好，但長時間觀看會引起眼睛疲勞，設備成本也比較高。

（4）位移法

也叫普氏立體或運動立體技術，其原理是在拍攝立體節目時，讓攝像機向左或向右勻速移動，形成運動立體的效果，觀影時戴上一副對應左移或右移的特制眼鏡，其鏡片一個透明另一個半透明，成本低廉，并兼容原有各種制式的電視設備。但左移與右移所拍的片子與所戴的眼鏡容易混淆，使得立體效果不明顯，這項技術已面臨淘汰。

（5）模擬法

利用電腦上的3D設計軟件制作3D動漫，同時使用軟件上的兩個模擬“攝影機”分別設置為左眼和右眼的視角，對動畫過程進行渲染，分別形成左眼和右眼視頻，再利用其他幾種技術進行制作和觀看?？蛇@方法只適合制作電腦動畫片。

2.3D視頻的常見格式

（1）左右分離

也叫兩路視頻，是獨立的兩路視頻，分別對應于左眼片和右眼片。左右分離格式是最原始的立體視頻（如圖4），可以在此基礎上制作成各種格式的3D視頻，如偏光3D、紅藍3D、左右合成或上下合成格式等。這種視頻可直接用作偏光3D電影的片源，投影機鏡頭加偏振片，在軟件中調整同步和重疊后播放。左右分離視頻可以加入獨立的音軌文件，但是這樣的視頻資源卻不容易得到。

（2）左右合成

把左右兩路視頻并列合成為一個視頻的格式，同時也合成了音軌。因為是并列合并，視頻寬度增加了一倍，成為非標準的比例，在計算真實分辨率時應把寬度除2而高度不變。左右合成的視頻可以用于偏振電影，也可以用于普通電腦播放，使用觀屏鏡觀看。另外還有一種變形的左右格式，從縱向壓縮了左右合成的視頻（如圖5）。

（3）上下合成

把左右兩路視頻上下合成為一個視頻的格式，除了左右眼的視頻位置成為上下排列外，其他特點與左右合成相同，但是因為是上下并列的，寬屏時的視頻界面在播放設備上占據的空間比左右格式合理，計算真實分辨率時應把高度除2而寬度不變。對應的，也有一種變形的上下格式，從橫向壓縮了上下合成的視頻（如圖6）。

（4）交錯格式

分逐行掃描交錯格式和隔行掃描交錯格式，是將兩路視頻交錯重疊在一起的結果。因為視頻是重疊的，是標準的長寬比，可以做成標準的DVD。但是因為沿用了MPG的反交錯技術，一般不超過標清的720線，與高清無緣（如圖7）。

（5）互補色格式

利用色分法的原理，用互補的兩種顏色對左右眼圖像色彩進行過濾，再重疊在一起，觀看時使用互補色眼鏡，從而使左右眼看到不同的畫面。根據所使用的互補色不同，又分為紅青格式、紅藍格式。其中紅青格式是應用最廣泛的互補色格式，它實際上就是我們平常所說的“紅藍格式”。紅青格式主要是以紅色儲存左路信息，青色儲存右路信息，比起紅藍格式，濾色可容度更大，立體感則強于綠品紅格式。

3.3D視頻的觀看設備

（1）偏振光眼鏡

也稱偏振眼鏡、偏光眼鏡（如圖8），用來觀看偏振光方式放映的3D電影，是3D影院中最常用的觀看設備。偏振光眼鏡本身成本很低，一般是贈送的，但影院的播放設備成本較高。一些3D電視也支持偏振光格式的3D視頻播放，也需要戴這樣的眼鏡來觀看。

（2）互補色眼鏡

用來觀看互補色格式的電影，對應于不同的互補色格式，有紅藍眼鏡（如圖9）、綠品紅眼鏡等，這些眼鏡成本較低，甚至可以自制，但質量千差萬別，觀看效果也差別很大。

（3）觀屏鏡

也稱分視鏡、立體觀屏鏡（如圖10），用于觀看左右格式或上下格式視頻的眼鏡。觀屏鏡是利用平面鏡反射和物理分隔來限制左右眼的視覺范圍而實現左右眼看到不同圖像的設備，因為材料很普通，可以自制，樣式五花八門，一般都能根據個人眼距進行調節，使其適合觀看者。觀屏鏡只經過兩次平面反射，沒有色散和變形，反射率接近100%，幾乎沒有亮度的損失。它充分利用了人眼天生的合看能力，輕松解決超高清影像問題。

（4）液晶快門眼鏡

也稱主動式快門眼鏡（如圖11），用來觀看交錯式3D電視或支持3D立體幻鏡的電腦顯示器（顯卡）的立體視頻，成本高昂。

快門眼鏡的鏡片采用電子控制，根據顯示器的輸出情況進行頻繁的狀態切換，鏡片的透光和不透光切換使得左右眼只能看到對應的畫面。由于是兩只眼鏡輪流切換，顯示器的刷新率必須較高，一般設在120Hz，這樣對每只眼睛的閃爍次數是每秒60次，再低人眼就會感覺到很閃爍。另外，眼鏡快門的開合會受到日光燈的影響而出現串擾重影現象。

（5）不閃式貼膜

這種特殊的偏振貼膜貼在不閃式3D電視液晶面板表面和眼鏡上，能夠分離左側影像和右側影像。不閃式3D電視方式最接近實際感受的立體感，是最自然的方式。3D影像通過電視分離左右影像后同時送往眼鏡，通過眼鏡的過濾，把分離后的影像送到每只眼睛，使人感受到立體視感。

不閃式是偏振式3D技術的一種，目前液晶電視的偏振光技術大都是采用不閃式，但雙機投影式的不需要這樣的貼膜，而是在投影機前就進行了偏振光處理，投射到銀幕上的兩幅畫面已經是不同的光線振動方向了。

（6）裸眼3D貼膜

這種3D貼膜可以讓普通的電視機、手機，乃至戶外的廣告板，都可以實現裸眼3D效果。在屏幕的表面貼上貼膜后，光線通過屏幕的折射，就能實現裸眼3D的效果。市場上已經有了裸視雙視點3D顯示技術的貼膜，支持在iPhone4、iPad、HTC等屏幕上顯示3D視頻。

● 3D電視—風生水起

2012年1月，由廣電總局牽頭，中央電視臺、北京電視臺、上海廣播電視臺、天津電視臺、江蘇廣播電視總臺、深圳廣電集團6家單位聯合開辦的中國首個3D電視試驗頻道正式開播。而3D頻道開播的背景和依賴，正是3D電視的成熟和普及。

目前液晶電視機的發展方向，一是智能電視，二是網絡電視，三就是3D電視。沒有網絡功能的電視應用會大打折扣，沒有3D功能的電視則似乎不夠前衛和現代。國內外的各大電視機廠商，都已經推出了各自的3D電視，3D電視在市場上已然風生水起。

由于各個廠商掌握的技術不同，實現3D電視的方式也不盡相同。大部分3D電視，都能實現偏振光和互補色3D視頻的觀賞，而更先進一些的，則是不閃式3D電視和裸眼3D電視。

不閃式3D技術具有無閃爍、不需要電力驅動、可視角度廣、畫面沒有重疊和拖拉現象等優點，在上文已經論及，這里說一下裸眼3D技術。

為了觀看3D電視而佩戴和準備復雜的3D眼鏡，顯然讓人覺得很不方便，于是裸眼3D電視應運而生。裸眼3D，顧名思義就是在不佩戴特殊眼鏡的前提下能直接感受到3D效果。目前各種裸眼3D的顯示都是基于以下幾種技術。

1.視差屏障（Parallax Barrier）技術

又稱視差障壁技術、光柵技術，其實現方法是使用開關液晶屏、偏振膜和高分子液晶層，利用液晶層和偏振膜制造出一系列方向為90度的寬幾十微米的垂直條紋，通過它們的光就形成了垂直的細條柵模式，稱之為“視差障壁”。利用安置在背光模塊及LCD面板間的視差障壁，在立體顯示模式下，應該由左眼看到的圖像顯示在液晶屏上時，不透明的條紋會遮擋右眼；同理，應該由右眼看到的圖像顯示在液晶屏上時，不透明的條紋會遮擋左眼，通過將左眼和右眼的可視畫面分開，使觀者看到3D影像。但是，由于背光遭到視差障壁的阻擋，亮度會隨之降低，清晰度也會降低。

2.柱狀透鏡（Lenticular Lens）技術

也稱為雙凸透鏡技術或微柱透鏡技術，其原理是在液晶顯示屏的前面加上一層柱狀透鏡，使液晶屏的像平面位于透鏡的焦平面上，這樣在每個柱透鏡下面的圖像的像素被分成幾個子像素，透鏡就能以不同的方向投影每個子像素。于是雙眼從不同的角度觀看顯示屏，就看到不同的子像素，與視差障壁技術異曲同工。因為柱狀透鏡不會阻擋背光，因此畫面亮度較好。

3.指向光源（Directional Backlight）技術

這種3D技術的實現方法是通過搭配兩組LED，配合快速反應的LCD面板和驅動方法，讓3D內容以排序方式進入觀看者的左右眼，互換影像產生視差，形成立體視覺。該技術雖有很大優勢，但技術尚未成熟，尚沒有商業化產品生產。

4.多層顯示（multi-layer display，MLD）技術

這是一項改進的技術，通過一定間隔重疊的兩塊液晶面板，實現在不使用專用眼鏡的情況下，觀看文字及圖畫時所呈現3D影像的效果。

在實際實現上，有些裸眼3D電視采用組合面板技術和引擎技術來配合實現，如在液晶面板前方配置雙凸（凹）透鏡的“全景圖像方式”顯示影像內容，再通過圖像處理，將原有的2D影像和3D影像轉換為視差影像。

裸眼3D技術使人們在觀看3D電視時擺脫了眼鏡的束縛，但是分辨率、可視角度和可視距離等方面還需要進一步改進。

市場需要推動著技術進步。人們對3D效果的追求和需要，也推動著3D電視技術不斷發展和成熟，進而不斷豐富我們的視聽生活。

● 走進課堂的3D影視

在首屆國際動漫博覽會上，好萊塢的裸眼3D舞臺劇成為最大的亮點之一，這是全球首次裸眼3D技術結合真人特技表演的動漫舞臺劇，使得3D影視的表現力再攀高峰。

信息時代的學校，一直是先進技術進行教育應用和試驗的主陣地，電子書包、平板電腦都在很多地方的學校教育中推行。當3D電影和電視在社會各個角落風起云涌之時，緊跟時代腳步前行的學校，也期待這些震撼的視覺效果可以走進學校，走進課堂。

目前來說，要讓3D影視走進課堂，需要解決三個問題：播放設備、觀影設備、3D片源。

1.播放設備

如果教室中有大屏幕的3D液晶電視，這個問題就解決了。但大多數學校不具備這樣的條件，多數學校的教室中只配備有投影機。在沒有雙機投影的情況下，我們只能通過電腦來播放紅藍、綠紅3D影片，或者左右、上下格式的影片，通過投影機投射到大屏幕上讓學生觀看。“電腦+投影”已經成為非常普及的多媒體教室的形式，這個要求一般都能實現，但電腦的顯卡不能太低，投影機的分辨率也不能太低。

2.觀影設備

對應上面的播放設備和形式，只能讓學生佩戴相應的眼鏡進行觀看，如紅藍眼鏡，綠品紅眼鏡，觀屏鏡等，當然必須和播放形式以及片源特點匹配。這些類型的3D眼鏡價格低廉，實現起來不是很難。為了讓學生在課堂上就能體驗到神奇的“出屏”效果，做出一些努力和投資也是值得的。

3.3D片源

根據上面的分析，適合在課堂上觀看的3D片源格式，也許就只有互補色格式、左右及上下格式的影片了。已經有很多熱心的技術控在為我們制作這些格式的3D影片，在注意版權問題的前提下，從網絡上獲取它們已經不是困難。當然，如果我們有原版的3D藍光光盤，可以提取里面的3D視頻，轉換為相應的格式，用于課堂播放。需要注意的是，影片的分辨率不要超出投影機的支持范圍，尤其對于左右格式的視頻來說，必須讓投影機能夠完整顯示畫面。

從內容上來說，適合課堂播放的片源，一般是科普類、動漫類、幻想類的影片，如《海底世界》、《恐龍時代》、《怪物史萊克》、《地心探險記》等，這類片源還是很容易找得到的。

解決了以上三個問題，3D影視走進普通課堂已指日可待。當電腦顯卡、手機、平板都已經開始支持3D視頻時，我們更希望這種時尚潮流可以步入課堂，走近學生。我們期待著這樣的探索，也期待著這樣的精彩。