[其它] 解析3D电影更真实的秘密

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发表于 2011-12-22 16:27:53 |只看该作者 |倒序浏览

周末秋雨绵绵，小Nan宅在家中实在闲得无趣便打开电脑上网寻找一些有趣的影视新闻来看。发现在北美已经上映的《生化危机4 来世》3D电影受到了很多影迷的关注，于是在百度搜索了一下。这部由著名电玩游戏《生化危机》改编的《生化危机4 来世》3D电影，沿用了詹姆斯·卡梅隆在《阿凡达》技惊全球的Fusion 3D摄影技术，并在此基础上再创新猷。在《生化危机4 来世》的海报上，小Nan一眼就盯住了最爱的文特沃斯·米勒(Wentworth Miller)，其在片中的造型也很是抢眼啊！期待赶快在国内上映ing……

《生化危机4 来世》海报
说到3D技术原理，肯定还有大部分朋友不了解。那么，我们就带朋友们一起去看看3D电影更真实的秘密。
3D电影的主流技术
人的两眼之间大约有6厘米的距离，在观看除了正前方的物体外，两只眼睛必然有角度的不同，这个差别在大脑中就能自动形成上下、左右、前后、远近的区别，从而产生立体视觉。所以，如果能制作出同一场景、影像的不同侧面（仅有微小的视差）让双眼各看一边，那么在大脑中就能自动形成这一场景的立体影像。而3D电影的拍摄、制作和放映，就是模拟人眼观察景物的过程。在拍摄的过程中，用两个电影摄影机按人眼两瞳之间的距离（约65mm）拍摄同一景物，从而得到的不同角度的画幅（左、右眼图像），放映时再将图像同时放映到银幕上，这时银幕上会出现重叠交错的两个影像。观众在看3D电影时，只要戴上“立体眼镜”，就可以让左眼看到左图像，右眼看到右图像，此时在大脑中就会自动复现为触手可及立体影像。
而目前，3D电影主要采用的是分光技术、分色技术和开关眼镜技术。

1.分光技术
分光技术使用的就是偏振光技术。自然界的光线，以波的形式传播，并在垂直于传播方向的各个平面上振动，当穿过足够窄的缝隙时，波动方向和缝隙的方向不一致的部分，就会被挡掉。剩下的只在一个方向上振动，形成偏振光。早期利用偏振光在摄3D电影时，会在一个镜头前加一块水平方向的偏振片，在另一个镜头前加垂直方向的偏振片。再将这两个镜头并列，中间保持和人眼之间类似的距离，就可以拍摄了。而在播放时，只要让观众戴上带有偏振片的眼镜，偏振方向和摄像机偏振片的方向相同。这样，可以做到左眼的眼镜就会完全滤掉右侧摄像机拍摄的画面，而右眼的眼镜则滤掉左侧摄像机的画面。但看这种立体电影时，必须应始终保持眼镜处于水平状态，才可以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，左、右眼就会看到明显的重影。所以要求人们必须坐得笔直，而且可视范围也有很大的局限。

自然光和偏振光
后来，Real-D公司改进了这一技术，推出了圆偏振技术，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响。所以对观众观看的姿势和可视角度都没有了严格的限制。现在看圆偏振形式的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。
2.分色技术
另一种则是分色技术，就是将光线以颜色为基础，利用滤光原理进行左右分离，通过多层镀膜的滤光方式(即滤光轮)，将放映机的氙灯光源光谱中的部分RGB色按照波长的不同滤出，以右R、右G、右B构成右路光，而滤出另一部分RGB构成左路光。右路光放映右眼画面，左路光放映左眼画面。同时观众佩戴的眼镜也是多层镀膜镜．它的滤光特性与滤光轮的滤光特性相吻合，让右眼看到右路光画面，而左眼看到左路光画面，从而形成立体感。但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，所以要在服务器上增加色彩管理软件，对图像数据进行校正。

杜比3D系统的滤光轮
3.开关技术眼镜
上述两种技术都是在播放设备上下功夫，称为“被动眼镜技术”。还有一种“主动眼镜技术”也被称为“开关眼镜技术”，它的主要技术则是在眼镜上，利用不同电流电场作用下液晶分子会做规则旋转90度排列，产生透光度的差别来制造出液晶开关眼镜。液晶开关眼镜的左右镜片可以分别控制开闭，然后在屏幕上交替播放左右眼画面时，通过液晶眼镜的同步开闭功能，在放映左画面时，左眼镜打开，右眼镜关闭，观众左眼看到左画面，右眼什么都看不到，反之亦然，就这样让左右眼分别看到左右各自的画面，产生立体效果。NVIDIA的 3D系统就是采用的这种技术。

主流3D放映系统
第一种是Real D 3D系统，它采用的是圆偏振光技术。目前国际市场拥有量居首位，我国也有部分电影院采用。Real D系统在数字放映机前安装了用于切换光线偏振方向的电-光液晶调制器(Real D公司称之为“Z-screen”)，当光线透过Z—screen投射到屏幕上之后，系统中的3D同步控制器则会发出信号，来控制Z—screen窗口切换不同偏振方向，这样画面就被分成左眼和右眼影像投向银幕。而且为了保证观看的舒适感，画面的播放速度会达到144帧/秒，对于每只眼来说是72帧/秒。同时为了保证观看的亮度和质量，Real D系统要求电影院使用高成本的金属幕布，可以获得很好的画面亮度和色彩还原度。但其幕布的高成本，也是导致国内使用Real D系统较少的原因。不过Real D 3D系统的眼镜成本很低，才几元钱，这也是有些使用Real D系统的影院干脆赠送眼镜的原因.
第二种是XpanD 3D系统，它是美国NuVision公司（后被XpanD收购）推出的一种使用主动式眼镜的3D电影系统，其眼镜内内装有电子芯片、红外接收器和电池，所以造价较高，价格在400～700元之间。其播放系统需要在数字放映机上安装同步控制模块和3D电影红外发射器。在放映时，3D电影同步控制模块为架在放映窗口或影厅后墙上并指向幕布的红外发射器提供同步信号，红外发射器则负责发射940nm的红外信号，指挥液晶眼镜的切换与放映机播放的画面实现同步。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，而放映机则是高速轮流播放左右眼画面。XpanD 系统使用的屏幕是数字电影白幕，成本不高，在国内也较流行。但使用XpanD时可能会碰到眼镜同步错误，表现为长期高度重影，遇到这种情况需要立即与服务员联系调换。
第三种是Dolby3D系统，它使用的是分色技术，数字放映机内的氙灯发出的光线通过一个特殊的旋转滤色镜盘后，其光谱成分就能达到分色要求，其颜色变换频率为144Hz。系统工作时，滤色镜盘旋转进入放映机光路，同步控制器控制滤光轮切换左右滤光片，改变光源光谱，来配合放映机进行播放。由于上述分色过程是在光线到达机内DMD器件之前，所以观众所感受到的立体感质量较高，而且没有由于对像素进行再处理而带来的不良效果。但这个旋转滤色镜盘需要安装在放映机内部，所以需要放映机厂家协助，安装比较麻烦。由于在杜比3D系统中不使用偏振光，所以在现有的白色银幕上即可放映3D影片，无需换用金属银幕。而且Dolby3D系统使用较为方便，可以方便的附加在现有的数字放映机上，再加上Dolby3D的成本较低，所以国内众多的影院都是采用的这种技术，但其安装后要使用专用软件进行亮度、串扰度、色彩的调整和校正，否则的话其色彩和还原度要大打折扣，这就是很多国内的影院3D电影较差的原因。Dolby3D眼镜的价格在200元左右。
最后一种是IMAX 3D 系统。IMAX（Image Maximum，最大影像）是一种能够放映比传统底片更大和更高解像度的电影放映系统。标准的IMAX银幕为22米宽、16米高。使用IMAX摄像机的理论分辨率可达18K（每帧18000×13433像素），但目前电影工业母带制作的极限就是8K，而IMAX影院放映70mm胶片时分辨率可以达到6K，而目前国内主流的数字电影放映分辨率是2K（2048×1556分辨率）。所以IMAX优势巨大。
由于所谓的3D放映系统，都是可以在数字放映机的基础上另外添加3D套件而成的，所以数字放映机理论上可以添加任何3D系统。而所谓的IMAX 3D除了真正使用两盘IMAX专用的70mm胶片双机拍摄的外，其它的一版都是指使用IMAX放映系统再配合一种附加的3D系统而成的。在《阿凡达》首映礼上，采用的就是Dolby 3D+IMAX技术。不过由于IMAX播放分别率极高，而且是双机同时播放，所以影像更有身临其境的感觉，色彩也更鲜明靓丽。

Real D眼镜

XpanD眼镜

Dolby3D眼镜

佩斯3D虚拟图像撷取数字摄像机

IMAX放映系统
双机系统效果最好

3D电影会给人带来身临其境的感觉
3D放映系统都有一个致命的缺点——那就是亮度太低，无论使用主动还是被动的放3D影片时的发光效率都很低，最终屏幕亮度也就是只有2D电影的1/4到1/5亮度（Real D因为幕布等原因要好得多），再加上有些影院为了节省灯泡寿命、降低成本，故意降低亮度，那给观众的感觉就更加差了这也是为什么在中国看3D电影都觉得太暗影响观感，尤其会觉得立体感不足。
要解决亮度过暗目前最有效的办法就是使用双机(或双头)3D系统，简单来说就是使用两套放映设备分别放映左右眼画面。这是最直接效果最好的，亮度、对比度、饱和度、分辨率都没有损耗，双机3D包括IMAX 3D都是这样做的，单机和双机的差别有个比喻很形象，前者像看枪版，后者则是高清DVD版。以上所介绍的3D系统都支持双机3D，但由于成本高的原因，一套3D放映系统基本都在30万以上，在国内很少有影院这样配备。
可以说随着蓝光高清电影的普及，传统35mm胶片和2K数字2D电影已经没有多少分辨率的优势了，除了时效性，能把人们吸引进电影院的，就是超大银幕的IMAX、高清晰的4K版本，以及身临其境的3D了，这些就是电影技术的未来。

1.分光技术
分光技术使用的就是偏振光技术。自然界的光线，以波的形式传播，并在垂直于传播方向的各个平面上振动，当穿过足够窄的缝隙时，波动方向和缝隙的方向不一致的部分，就会被挡掉。剩下的只在一个方向上振动，形成偏振光。早期利用偏振光在摄3D电影时，会在一个镜头前加一块水平方向的偏振片，在另一个镜头前加垂直方向的偏振片。再将这两个镜头并列，中间保持和人眼之间类似的距离，就可以拍摄了。而在播放时，只要让观众戴上带有偏振片的眼镜，偏振方向和摄像机偏振片的方向相同。这样，可以做到左眼的眼镜就会完全滤掉右侧摄像机拍摄的画面，而右眼的眼镜则滤掉左侧摄像机的画面。但看这种立体电影时，必须应始终保持眼镜处于水平状态，才可以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，左、右眼就会看到明显的重影。所以要求人们必须坐得笔直，而且可视范围也有很大的局限。

自然光和偏振光
后来，Real-D公司改进了这一技术，推出了圆偏振技术，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响。所以对观众观看的姿势和可视角度都没有了严格的限制。现在看圆偏振形式的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。
2.分色技术
另一种则是分色技术，就是将光线以颜色为基础，利用滤光原理进行左右分离，通过多层镀膜的滤光方式(即滤光轮)，将放映机的氙灯光源光谱中的部分RGB色按照波长的不同滤出，以右R、右G、右B构成右路光，而滤出另一部分RGB构成左路光。右路光放映右眼画面，左路光放映左眼画面。同时观众佩戴的眼镜也是多层镀膜镜．它的滤光特性与滤光轮的滤光特性相吻合，让右眼看到右路光画面，而左眼看到左路光画面，从而形成立体感。但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，所以要在服务器上增加色彩管理软件，对图像数据进行校正。

杜比3D系统的滤光轮
3.开关技术眼镜
上述两种技术都是在播放设备上下功夫，称为“被动眼镜技术”。还有一种“主动眼镜技术”也被称为“开关眼镜技术”，它的主要技术则是在眼镜上，利用不同电流电场作用下液晶分子会做规则旋转90度排列，产生透光度的差别来制造出液晶开关眼镜。液晶开关眼镜的左右镜片可以分别控制开闭，然后在屏幕上交替播放左右眼画面时，通过液晶眼镜的同步开闭功能，在放映左画面时，左眼镜打开，右眼镜关闭，观众左眼看到左画面，右眼什么都看不到，反之亦然，就这样让左右眼分别看到左右各自的画面，产生立体效果。NVIDIA的 3D系统就是采用的这种技术。

主流3D放映系统
第一种是Real D 3D系统，它采用的是圆偏振光技术。目前国际市场拥有量居首位，我国也有部分电影院采用。Real D系统在数字放映机前安装了用于切换光线偏振方向的电-光液晶调制器(Real D公司称之为“Z-screen”)，当光线透过Z—screen投射到屏幕上之后，系统中的3D同步控制器则会发出信号，来控制Z—screen窗口切换不同偏振方向，这样画面就被分成左眼和右眼影像投向银幕。而且为了保证观看的舒适感，画面的播放速度会达到144帧/秒，对于每只眼来说是72帧/秒。同时为了保证观看的亮度和质量，Real D系统要求电影院使用高成本的金属幕布，可以获得很好的画面亮度和色彩还原度。但其幕布的高成本，也是导致国内使用Real D系统较少的原因。不过Real D 3D系统的眼镜成本很低，才几元钱，这也是有些使用Real D系统的影院干脆赠送眼镜的原因.
第二种是XpanD 3D系统，它是美国NuVision公司（后被XpanD收购）推出的一种使用主动式眼镜的3D电影系统，其眼镜内内装有电子芯片、红外接收器和电池，所以造价较高，价格在400～700元之间。其播放系统需要在数字放映机上安装同步控制模块和3D电影红外发射器。在放映时，3D电影同步控制模块为架在放映窗口或影厅后墙上并指向幕布的红外发射器提供同步信号，红外发射器则负责发射940nm的红外信号，指挥液晶眼镜的切换与放映机播放的画面实现同步。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，而放映机则是高速轮流播放左右眼画面。XpanD 系统使用的屏幕是数字电影白幕，成本不高，在国内也较流行。但使用XpanD时可能会碰到眼镜同步错误，表现为长期高度重影，遇到这种情况需要立即与服务员联系调换。
第三种是Dolby3D系统，它使用的是分色技术，数字放映机内的氙灯发出的光线通过一个特殊的旋转滤色镜盘后，其光谱成分就能达到分色要求，其颜色变换频率为144Hz。系统工作时，滤色镜盘旋转进入放映机光路，同步控制器控制滤光轮切换左右滤光片，改变光源光谱，来配合放映机进行播放。由于上述分色过程是在光线到达机内DMD器件之前，所以观众所感受到的立体感质量较高，而且没有由于对像素进行再处理而带来的不良效果。但这个旋转滤色镜盘需要安装在放映机内部，所以需要放映机厂家协助，安装比较麻烦。由于在杜比3D系统中不使用偏振光，所以在现有的白色银幕上即可放映3D影片，无需换用金属银幕。而且Dolby3D系统使用较为方便，可以方便的附加在现有的数字放映机上，再加上Dolby3D的成本较低，所以国内众多的影院都是采用的这种技术，但其安装后要使用专用软件进行亮度、串扰度、色彩的调整和校正，否则的话其色彩和还原度要大打折扣，这就是很多国内的影院3D电影较差的原因。Dolby3D眼镜的价格在200元左右。
最后一种是IMAX 3D 系统。IMAX（Image Maximum，最大影像）是一种能够放映比传统底片更大和更高解像度的电影放映系统。标准的IMAX银幕为22米宽、16米高。使用IMAX摄像机的理论分辨率可达18K（每帧18000×13433像素），但目前电影工业母带制作的极限就是8K，而IMAX影院放映70mm胶片时分辨率可以达到6K，而目前国内主流的数字电影放映分辨率是2K（2048×1556分辨率）。所以IMAX优势巨大。
由于所谓的3D放映系统，都是可以在数字放映机的基础上另外添加3D套件而成的，所以数字放映机理论上可以添加任何3D系统。而所谓的IMAX 3D除了真正使用两盘IMAX专用的70mm胶片双机拍摄的外，其它的一版都是指使用IMAX放映系统再配合一种附加的3D系统而成的。在《阿凡达》首映礼上，采用的就是Dolby 3D+IMAX技术。不过由于IMAX播放分别率极高，而且是双机同时播放，所以影像更有身临其境的感觉，色彩也更鲜明靓丽。

Real D眼镜

XpanD眼镜

Dolby3D眼镜

佩斯3D虚拟图像撷取数字摄像机

IMAX放映系统
双机系统效果最好

3D电影会给人带来身临其境的感觉
3D放映系统都有一个致命的缺点——那就是亮度太低，无论使用主动还是被动的放3D影片时的发光效率都很低，最终屏幕亮度也就是只有2D电影的1/4到1/5亮度（Real D因为幕布等原因要好得多），再加上有些影院为了节省灯泡寿命、降低成本，故意降低亮度，那给观众的感觉就更加差了这也是为什么在中国看3D电影都觉得太暗影响观感，尤其会觉得立体感不足。
要解决亮度过暗目前最有效的办法就是使用双机(或双头)3D系统，简单来说就是使用两套放映设备分别放映左右眼画面。这是最直接效果最好的，亮度、对比度、饱和度、分辨率都没有损耗，双机3D包括IMAX 3D都是这样做的，单机和双机的差别有个比喻很形象，前者像看枪版，后者则是高清DVD版。以上所介绍的3D系统都支持双机3D，但由于成本高的原因，一套3D放映系统基本都在30万以上，在国内很少有影院这样配备。
可以说随着蓝光高清电影的普及，传统35mm胶片和2K数字2D电影已经没有多少分辨率的优势了，除了时效性，能把人们吸引进电影院的，就是超大银幕的IMAX、高清晰的4K版本，以及身临其境的3D了，这些就是电影技术的未来。

来源：3D中国