3d成像技术

3d成像技术
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3D 成像技术
人眼之所以观察到世界具有立体感，是因为人长有两只眼睛，当我们观察事物的时候，两只眼睛所造成的视差位移经过大脑的分析，就会区分出物体距离的远近，因而产生出强烈的立体感。

物体离双眼越近，其上每一点对双眼的张角越大，视差位移也越大。

相应地，当物体离眼睛很远时，由于视差位移几乎为零，就不会产生明显的立体感。

基于这种原理，人们利用两台并列的摄像机，便可以拍摄出两条带有水平视差的影像画面，实施画面的3D记录。

但实际上，3D画面的还原要比3D画面的拍摄要难得多，特别是要求低成本，高质量，而且便捷的方式。

因此，有了下面要介绍的多种3D放映技术的出现。

（一）偏振分光技术
偏振分光技术多为电影院所采用，原理是在两台放映几前分别覆盖相互正交的偏振片，利用线偏振光经屏幕反射后偏振性质不改变，因此只要观众的左右眼分别戴有一双相互正交的偏振片，即可分别接受两台放映机所放出的带有视差位移的光线，实现产生立体视觉的效果。

但这种方式的缺点是当观众的头部有偏向的时候，两种光线会有不同程度的掺杂，直接影响视觉效果。

鉴于此，后来人们利用圆偏振光取代线偏振光。

用1/4波片+偏振片，制成左旋或右旋的圆偏振片，来代替本来单纯的线偏振片。

这样做的好处是当观众的头部取向不同时，两偏振光仍保持各自的独立性。

此外，流行的还有IMAX立体电影，具体说就是利用一次性的偏振薄膜制成的大尺寸眼镜观看电影。

由于眼镜尺寸的增大，观影的时候边缘不会有聚焦不清的感觉。

而且，观影时观众也不需要脱下平时的眼镜，或改用隐形眼镜。

虽然偏振分光技术是当前3D放映技术中效果最好的手段，但也有其缺点，偏振镜片的成本不菲，偏振分光技术应用范围窄，放映系统成本高，只适于大型影院。

（二）红蓝滤光技术（光谱分光技术）
当观众看电影时需要带一个红蓝滤光眼镜，此时左放映机的画面通过红色镜片(左眼)，拍摄时剔除掉的红色像素自动还原，当它通过蓝色镜片(右眼)时大部分被过滤掉，只留下非常昏暗的画面，这就很容易被人脑忽略掉；反之亦然，右放映机拍摄到的画面通过蓝色镜片(右眼)，拍摄时剔除掉的蓝色像素自动还原，产生另一角度的画面，当它通过红色镜片(左眼)时大部分被过滤掉，只留下昏暗画面。

这两个角度的画面经过滤光镜之后依然是偏色的，但当人眼传递给大脑后，又会被自动合成从而生成接近原始色彩的立体画面。

从整体的使用感受中来看，3D立体效果还是非常明显的，但是缺点也非常明显，毕竟这仅仅是通过对两种颜色的过滤实现的效果，无法避免的偏色让这种3D的效果大打折扣，而且如果立体位移较大的话，人脑就无法将两幅偏色的画面自动合成了，这样会导致立体感丧失。

而且，红蓝滤光技术需要与放映机匹配的眼镜。

杜比3D技术
利用偏振原理实现立体电影的效果是最好的，但要在家庭影院或者个人电脑上实现的难度很大，除非你使用2台加装了偏振光镜头的投影仪和2张不同角度拍摄的DV D和专业的播放设备和同步器，这样复杂的装备还有高昂的成本是大众无法接收的。

因此就诞生了比较廉价的实现方案——光谱分光技术，俗称为红绿滤光或红蓝滤光。

我们在利用数字放映机放映画面时，数字放映机通过数字方式还原以红绿蓝三个颜色为基色的彩色图像（见图一A）。

杜比放映系统采用了安装在放映机内的、快速转动的滤光轮，将红绿蓝各自分为高（H）、低（L）波长两部分，各包含左、右眼图像内容。

通过分色滤光眼镜，让观众感受到左右眼各自的彩色画面，产生立体效果。

虽然原理和简陋的红蓝虑光相同，但是这种技术在图像的分隔上比早期的红蓝要优秀的多，效果也就不可同日而语了。

特点：杜比3D使用标准的白色屏幕，放映者不需要增加额外成本，也不会有因为使用金属屏幕而带来的质量下降问题，该技术能让坐在影厅任何一个座位上的观众都得到出色的3D体验。

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，所以采用这种方式时，要在服务器上增加色彩管理软件，对图像数据进行校正处理。

（三）图像分时的原理
液晶分时技术主要靠眼镜来实现。

它的眼镜片实质上是可以分别控制开闭的两扇液晶小窗户（开：透明；关：全黑），通过液晶眼镜和显示器刷新的精确的同步，在同一台放映机上交替播放左右眼画面时，在放映左画面时，左眼镜打开，右眼镜关闭，观众左眼看到需要让左眼看见的画面，右眼什么都看不到。

同样翻转过来时，右眼看右画面，左眼看不到画面，就这样让左右眼分别看到左右各自的画面，模拟出“视觉位移”从而在平面上产生3D效果。

事实上真3D游戏的实现比3D电影更加简单，因为电影还涉及到拍摄片源的问题，必须用双摄像头拍摄，后期还必须用软件将影像合成。

而游戏因为本身生成的模型就是3D的，所以我们只需要让它从不同的角度再投影一次到屏幕上，即可输出3D图像。

而观看方法则和3D电影完全一样。

虽然眼镜镜片的切换很关键，但实际上原始显示设备更是不可或缺，假如显示器的刷新率是60Hz，那么通过遮光眼镜后左右眼看到的画面实际刷新率只有30Hz，这样的刷新率我们会感到明显的闪烁，很容易产生视觉疲劳，所以“时分法遮光技术”要求显示器刷新率至少为100Hz，最佳值是120Hz。

事实上真3D游戏的实现比3D电影更加简单，因为电影还涉及到拍摄片源的问题，必须用双摄像头拍摄，后期还必须用软件将影像合成。

而游戏因为本身生成的模型就是3D 的，所以我们只需要让它从不同的角度再投影一次到屏幕上，即可输出3D图像。

而观看方法则和3D电影完全一样。

数字影片的立体转换
由于采用3D手段拍摄的影片数量十分有限，因此限制了3D技术的应用。

日前，
CyberLink公布了最新的播放软件完善了对加速技术的支持，可支持TrueTheater 3D技术，可把普通的2D画面转换为3D画面！并且可以选择红蓝滤光或图像分时的格式，应分别对应不同的放映系统。

如此看来，随着3D技术的发展，人们很快就可以足不出户地的获得3D技术带来的优越视觉享受。

3D技术的发展，将引起一场崭新的视觉革命。