让人大开眼界的“3D电影”成像技术

杜威

电影《阿凡达》，获得了超过27亿美元的总票房，电影中运用的逼真震撼的3D效果特技，是这部电影取得成功的最关键因素，观众坐在电影院，身临其境般地在外星球穿梭，心绪也随着故事情节跌宕起伏，3D电影为什么能够使画面跃然于纸上？下面就让我们从技术的角度来一同领略3D电影的魅力。

什么是“3D”

3D是英文“Three Dimensions”的缩写，意思是“空间里的三个维度”，三个维度是指日常生活中物体的长、宽、高，而平面上的图像仅有两个维度，“3D电影”能够将银幕上的二维图像，产生突出银幕的一个维度，立体图像可以更好地表达电影所要传达的信息，给观众以栩栩如生的视听感受。

“3D”技术的原理

人用左右两眼观察世界，由于左右两眼观察的角度略有不同，两眼看同一个物体时形成的角度称为“视差角”，视差角有近大远小的特点，人的大脑可以根据两眼形成的不同的像，产生距离感、立体感和空间感，如果两眼观察的“视差角”很大，就能呈现出立体感，为了实现这个目的就要制造“假像”，人为地使左右两眼观看到的图像角度不一样，这种技术，需要运用偏振的原理，光是一种波，自然界的光是向任意方向振动的，偏振光，是把自然光中其他方向振动的光过滤掉，只留下与偏光镜片的偏振方向相同的光，偏振镜片（如偏光镜）、光的反射、双折射晶体（如光栅）都可以产生偏振作用，事实上3D技术的主要应用和类别，也就是由此而来的。

为什么能看到“3D”电影

现在流行的红蓝眼镜3D电影，就利用了偏振镜片成像的技术，我们到电影院观看3D电影，电影院都会给我们配发一副眼镜，你仔细观看，会发现两个镜片的颜色是不一样的：一个是红色镜片，另一个是蓝色的或者绿色的镜片，如果你不戴这个眼镜。你会发现电影院播放的3D电影是“重影”的，这就是3D电影的奥秘所在。

原来，拍摄影片时。剧组会用两架摄像机从不同的角度拍摄同一个场景，然后把这两个机位拍摄的影像分别做成红、蓝两种颜色合成在一张电影胶片上，形成“重影”（如图1），有色眼镜其实是一种偏振镜片，它只允许特定方向振动的偏振光通过，所以虽然播放的是“重影”。可是从红色镜片观看，会得到红色的清晰图像而过滤掉蓝色的“重影”；而从蓝色镜片观看到的图像，是另一个机位拍摄的清晰的图像，由于这两个图像是两架摄像机从不同的角度拍摄而得，所以，我们两眼从两个镜片得到的图像实际上是两架摄像机拍摄的不同图像，当我们的大脑把这两幅图画进行合成的时候，就会形成空间感和立体感，使得电影图像仿佛“跃然于纸上”。

把3D电影发挥到极致的是IMAX 3D电影，这种电影使用的银幕面积是一般电影银幕的数倍，银幕的长度和宽度都超出了人的视野范围，并且银幕略微向观众倾斜，普通3D电影是用一台投影机播放合成过‘的“重影”，而IMAX 3D电影是用两台投影机同时放映从不同角度拍摄的电影画面，IMAX 3D电影使用的胶片也比一般电影大而且采用高亮度放映，当观众带上红蓝眼镜，就可以看到更为震撼突出的立体效果，仿佛置身于电影情境之中，创造了中国票房纪录的电影《捉妖记》就利用了这一高科技。

裸眼3D技术

除了红蓝3D成像技术外，还有许多不需要配戴眼镜、直接用眼睛观看就可以呈现出3D立体效果的技术，称之为裸眼3D技术，裸眼3D技术比较成熟的是光栅立体成像技术，我们小时候玩过的立体画片就利用了光栅立体成像技术，当我们从不同角度去观察画片的时候，会呈现不同的两幅图画，为什么同一个介质里的画面会发生变化呢？

光栅是一种光学元件，分为狭缝光栅和棱镜光栅，狭缝光栅就像是一个栅栏，能让光从栅栏的缝隙里通过，不同的是，光栅的缝隙非常小，用微米来计量，我们通常使用的是棱镜光栅，它是由均匀密集的半圆柱体和一个大的长方体平面组成的（如图2），当我们从不同角度观看光栅版下面的图片时，光线透过光栅棱镜的半圆柱体发生折射，我们看到的就是不同的画面，即使从同一个角度观看，由于左右两眼的观察角度不同。透过棱镜观看的画面也会形成差异，按照这种差异进行排版合成，印刷到光栅版的背面，同时左右两眼将观看到图片的差异反馈给大脑加以分析合成。就产生了立体效果。

如今裸眼3D技术已经应用在电视、游戏机上，其代表的技术是光屏障式3D成像技术，这种技术还不是很完善，有很大的局限性，其产品大都没有成为主流产品，不过随着科技的发展，越来越成熟、越来越先进的3D技术会被运用到生活中的方方面面。

责任编辑：林洋endprint