3D电影光电成像原理

3D影视拍摄播放原理探析

材料物理二班：李峰王亲苗关键词：3D 色差偏振全息技术

摘要：2010的《阿凡达》算是世界电影的风向标，在这之后接二连三地出3D立体电影。它是如何拍摄，又如何使人产生立体感的。当然，如果你懂美术，知道摄影，会玩3ds Max。你会觉得“这很简单”，因为这本来就很简单（原理很简单），我们来讨论从3D技术中看光学应用.

正文：

肉眼看像：人有两只眼睛，一左一右，两眼之间存在大概 3.5-5厘米的间距，我们看东西，之所以能分辨出哪个物体在哪个物体的前面，哪个物体在哪个物体的后面，能够判断物体的距离、远近，就是靠两只眼睛的差距。当我们看东西的时候，两只眼睛除了瞄准正前方以外，看任何一样东西，两眼的角度都不会相同。虽然差距很小，但经视网膜传到大脑里，脑子就用这微小的差距，产生远近的深度，从而产生立体感。一只眼睛虽然能看到物体，但对物体远近的距离却不易分辨。两眼看像，由于漫反射，一只眼睛可以接收到另一只眼睛无法接收到的信息，从而两只眼睛将信息中和，通过大脑呈现出三维立体具有空间感的影像。

我们看到的东西的聚焦点的位置，决定了感知这个物体的位置，聚焦点在屏幕上，所以我们看到的所有的东西都是在显示器平面显示的。也就是说，如果我们想要看到立体的物体，那么就需要把聚焦点脱离开显示屏幕的平

面，如下图所示：

根据这一原理，如果把同一景像，用两只眼睛视角的差距制造出两个影像，然后让两只眼睛一边一个，各看到自己一边的影像，透过视网膜就可以使大脑产生景深的立体感。

3D显示技术主要有以下几种：

1、色差式3d立体成像

色差式3d历史最为悠久，成像原理简单，实现成本低廉，但是3d画面效果也是最差的，需要配合色差式3 d眼镜才能看到3d 效果。色差式 3 d先由旋转的滤光轮分出光谱信息，使用不同颜色的滤光片进行画面滤光，是的一幅图片能产生出两幅图片，人的每只眼睛都看见不同的图片。目前较为常见的滤光片是红蓝、红绿，或者红请，但这种3d越来越少了

有点：技术难度低，成本低

缺点：画质效果差

2、快门式3 d技术

快门式3d技术，使用一副主动式LCD快门眼镜，交替开关左眼和右眼，让左右眼看到的两幅图像在我们大脑中融合成一体来实现，从而产生单幅图像的3d深度感。其原理是根据人眼对影像频率的舒心时间来实现的，通过提高画面的快速刷新率（至少要达到120HZ）左眼和右眼各60HZ的快速刷新图像才会让人对图像不会产生抖动感，并且保持于 2 D相同的帧数，观众的两只眼才能看到快速切换的不同画面，并在大脑中产生错觉，看到立体影像。主动快门式眼镜都采用液晶控制开关，通过液晶分子的运动控制左眼和右眼的感知画面。

永远只有一只眼能看到图像

优点：3D效果较好，资源较多

缺点：眼睛高科技，价格较高

3、偏光式3D技术

偏光式3D技术属于被动式3D技术，眼镜价格也较为便宜，目前各大影院都采用该技术。偏光式3D技术需要两台以上性能参数完全一样的投影机才能实现3D效果。两个镜头如人眼那样从两个不同方向同时拍摄下景物的像,制成电影胶片。在放映时,通过两个放映机，把用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，它的作用相当于起偏器。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。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。观众用上述的偏振眼镜观看，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。

优点：偏光式眼镜价格低廉，效果也很好

缺点：安装调试繁琐，成本较高，分辨率低

4、全息成像

全息成像是指一种记录被摄物体反射波的振幅和位相等全

部信息的新型摄影技术。全息摄影采用激光作为照明光

源，并将光源发出的光分为两束，一束直接射向感光片，

另一束经被摄物的反射后再射向感光片。两束光在感光片

上叠加产生干涉，感光底片上各点的感光程度不仅随强度

也随两束光的位相关系而不同。所以全息摄影不仅记录了

物体上的反光强度，也记录了位相信息。人眼直接去看这

种感光的底片，只能看到像指纹一样的干涉条纹，但如果

用激光去照射它，人眼透过底片就能看到原来被拍摄物体

完全相同的三维立体像。一张全息摄影图片即使只剩下一

小部分，依然可以重现全部景物。

优点：尺寸灵活，安装便捷

缺点：技术性较高

总结:3d全息影像技术是基于无缘空间编织定解,不同工具利用的原

理也许不同,但在作用效果上是大致相同的,为了让人在视觉上产生一个立体影像.如何将光学的干涉与衍射更低成本的应用于3d制作上,值得我们继续研究.