立體電影的播放和觀看原理初探

胡家瑞

摘 要：虛擬現(xiàn)實(shí)電影的關(guān)鍵技術(shù)包括立體顯示技術(shù)、三維虛擬聲音的實(shí)現(xiàn)技術(shù)和環(huán)境建模技術(shù)等。3D電影即立體電影技術(shù)被稱為繼有聲電影、彩色電影之后的第三次電影技術(shù)革命，其核心包括三維圖形生成技術(shù)。3D電影將在裸眼3D、交互式電影和立體電視方面獲得新的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：立體電影；三維效果；原理

一、基本原理

立體電影（ANAGLYPH）：將兩影像重合，產(chǎn)生三維立體效果，當(dāng)觀眾戴上立體眼鏡觀看時(shí)，有身臨其境的感覺。亦稱“3D立體電影”。

立體電影是利用人雙眼的視角差和會聚功能制作的可產(chǎn)生立體效果的電影，出現(xiàn)于1922年。就是用兩個(gè)鏡頭如人眼那樣的拍攝裝置，拍攝下景物的雙視點(diǎn)圖像，再通過兩臺放映機(jī)，把兩個(gè)視點(diǎn)的圖像同步放映，使這略有差別的兩幅圖像顯示在銀幕上，這時(shí)如果用眼睛直接觀看，看到的畫面是重疊的，有些模糊不清，要看到立體影像，就要采取措施，使左眼只看到左圖像，右眼只看到右圖像，如在每架放影機(jī)前各裝一塊方向相反的偏振片，它的作用相當(dāng)于起偏器，從放映機(jī)射出的光通過偏振片后，就成了偏振光，左右兩架放映機(jī)前的偏振片的偏振方向互相垂直，因而產(chǎn)生的兩束偏振光的偏振方向也互相垂直，這兩束偏振光投射到銀幕上再反射到觀眾處，偏振光方向不改變，觀眾使用對應(yīng)上述的偏振光的偏振眼鏡觀看，即左眼只能看到左機(jī)映出的畫面，右眼只能看到右機(jī)映出的畫面，這樣就會看到立體景像，這就是立體電影的原理。互補(bǔ)色、開關(guān)、柱鏡、狹縫光柵等都是在保證左眼看左圖，右眼看右圖這一基本原理上的幾種屏幕觀看立體的不同方式。

二、原理解析

人以左右眼看同樣的對象，兩眼所見角度不同，在視網(wǎng)膜上形成的像并不完全相同，這兩個(gè)像經(jīng)過大腦綜合以后就能區(qū)分物體的前后、遠(yuǎn)近，從而產(chǎn)生立體視覺。立體電影的原理即以兩臺攝影機(jī)仿照人眼睛的視角同時(shí)拍攝，在放映時(shí)亦以兩臺放影機(jī)同步放映至同一面銀幕上，以供左右眼觀看，從而產(chǎn)生立體效果。拍攝立體電影時(shí)需將兩臺攝影機(jī)架在一具可調(diào)角度的特制云臺上，放映立體電影時(shí)，兩臺放影機(jī)以一定方式放置，并將兩個(gè)畫面點(diǎn)對點(diǎn)完全一致地、同步地投射在同一個(gè)銀幕內(nèi)。在每臺投影機(jī)的鏡頭前都必須加一片偏光鏡，一臺是橫向偏振片，一臺是縱向偏振片（或斜角交叉），這樣銀幕就將不同的偏振光反射到觀眾的眼睛里。觀眾觀看電影時(shí)亦要戴上偏振光眼鏡，左右鏡片的偏振方向必須與投影機(jī)搭配，如此左右眼就可以各自過濾掉不合偏振方向的畫面，只看到相應(yīng)的偏振光圖象，即左眼只能看到左機(jī)放映的畫面，右眼只能看到右機(jī)放映的畫面。這些畫面經(jīng)過大腦綜合后，就產(chǎn)生了立體視覺。

普通的電影或照片都是一個(gè)鏡頭從單一視角拍攝的，影像都在同一平面上，人只能根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)（如近大遠(yuǎn)小、光線明暗）產(chǎn)生空間感。而立體電影則是由從類似人兩眼的不同視角攝制的具有水平視角差的兩幅畫面組成的，放映時(shí)兩幅畫面重疊在幕上呈雙影，通過特制眼鏡或幕前輻射狀半錐形透鏡光柵，觀眾左眼看到的是從左視角拍攝的畫面、右眼看到的是從右視角拍攝的畫面，通過雙眼的會聚功能，于是合成為立體視覺影像。觀眾看到的影像好像有的在幕后深處，有的脫框而出，似伸手可攀，給人以身臨其境的逼真感。采用幕前輻射狀半錐形透鏡光柵的立體電影受觀眾廳座位區(qū)位置的嚴(yán)格限制，觀眾頭部不能隨便移動，否則立體效果消失，因此觀眾感到異常不便。在戴眼鏡觀看的立體電影中，廣泛采用著彩色眼鏡法和偏光眼鏡法。

三、偏振技術(shù)

立體電影是應(yīng)用光的偏振現(xiàn)象的一個(gè)例子。在觀看立體電影時(shí)，觀眾要戴上一副特制的眼鏡，這副眼鏡就是一對透振方向互相垂直的偏振片。這樣，從銀幕上看到的景象才有立體感.如果不戴這副眼鏡看，銀幕上的圖像就模糊不清了。這是為什么呢？ 這要從人眼看物體說起。人的兩只眼睛同時(shí)觀察物體，不但能擴(kuò)大視野，而且能判斷物體的遠(yuǎn)近，產(chǎn)生立體感。這是由于人的兩只眼睛同時(shí)觀察物體時(shí)，在視網(wǎng)膜上形成的像并不完全相同，左眼看到物體的左側(cè)面較多，右眼看到物體的右側(cè)面較多，這兩個(gè)像經(jīng)過大腦綜合以后就能區(qū)分物體的遠(yuǎn)近，從而產(chǎn)生立體視覺。立體電影是用兩個(gè)鏡頭如人眼那樣從兩個(gè)不同方向同時(shí)拍攝下景物的像，制成電影膠片。在放映時(shí)，通過兩個(gè)放映機(jī)，把用兩個(gè)攝影機(jī)拍下的兩組膠片同步放映，使這略有差別的兩幅圖像重疊在銀幕上。這時(shí)如果用眼睛直接觀看，看到的畫面是模糊不清的，要看到立體電影，就要在每架電影機(jī)前裝一塊偏振片，它的作用相當(dāng)于起偏器。從兩架放映機(jī)射出的光，通過偏振片后，就成了偏振光。左右兩架放映機(jī)前的偏振片的偏振化方向互相垂直，因而產(chǎn)生的兩束偏振光的偏振方向也互相垂直。這兩束偏振光投射到銀幕上再反射到觀眾處，偏振光方向不改變。觀眾用上述的偏振眼鏡觀看，每只眼睛只看到相應(yīng)的偏振光圖象，即左眼只能看到左機(jī)映出的畫面，右眼只能看到右機(jī)映出的畫面，這樣就會像直接觀看那樣產(chǎn)生立體感覺。這就是立體電影的原理。

四、常見技術(shù)分類

1.光分發(fā)

現(xiàn)在有不少影院都擁有3D立體放映廳，放映時(shí)通過兩個(gè)放映機(jī)來播放兩個(gè)攝影機(jī)拍下的電影，在屏幕上就會同步出現(xiàn)兩組有差別的圖像。在放映機(jī)的前面會有一個(gè)偏振片，兩臺放映機(jī)前的偏振片方向相互垂直，這個(gè)時(shí)候使用肉眼看屏幕只能看到模糊不清的重疊畫面。這個(gè)時(shí)候就需要使用偏振眼鏡來觀看，鏡片的偏振方向同樣是互相垂直，每只眼睛都只能看到對應(yīng)的畫面，這樣雙眼看到不同的內(nèi)容在頭腦中就會形成立體的影像。

2.色分發(fā)

分色技術(shù)是另一種3D立體成像技術(shù)，現(xiàn)在也比較成熟，有紅藍(lán)、紅綠等多種模式，但采用的原理都是一樣的。色分法會將兩個(gè)不同視角上拍攝的影像分別以兩種不同的顏色印制在同一副畫面中。這樣視頻在放映是僅憑肉眼觀看就只能看到模糊的重影，而通過對應(yīng)的紅藍(lán)等立體眼鏡就可以看到立體效果，以紅藍(lán)眼鏡為例，紅色鏡片下只能看到紅色的影像，藍(lán)色鏡片只能看到藍(lán)色的影像，兩只眼睛看到的不同影像在大腦中重疊呈現(xiàn)出3D立體效果。