【正文】 何辭藻來形容《阿凡達》都不為過，它的所有元素，不管是該片導(dǎo)演的十余年打磨一劍，還是近乎完美的CG技術(shù)與真人實拍相結(jié)合，為影片全新開發(fā)的表情捕捉系統(tǒng)以及成熟的3D顯像技術(shù)、過硬的劇本、巨額影片投資以及空前的票房回報等，如此種種使《阿凡達》成為世界電影發(fā)展史上濃墨重彩的一筆。早期的3D電影都是以展示立體效果為主，片中常以指向觀眾的槍、扔向觀眾的物體為噱頭。如今，3D電影已經(jīng)進入了發(fā)展的黃金期。其100元的高昂票價和前所未有的視覺沖擊力，讓該片在有限的80塊3D銀幕放映27周，票房達6700萬元，平均每塊銀幕票房80萬元。08年中國的3D銀幕數(shù)量還只有86塊，一部《地心歷險記》6700萬的票房極大的刺激了各院線老板的胃口，紛紛升級3D銀幕和設(shè)備，到暑期《冰河世紀3》上映之時，中國的3D銀幕數(shù)量已經(jīng)迅速發(fā)展到350塊。一種是放映機成本較低，投入幾十萬，但科技含量在眼鏡上，因此一副立體眼鏡的成本就達到了700元（如今更新?lián)Q代，不少影城已經(jīng)不需押金了）；另一種方式，則是眼鏡只有20到30元，但設(shè)備成本高達幾百萬。同時，一批優(yōu)秀的影視、動畫工作者也投入到了3D電影的制作，開創(chuàng)了國產(chǎn)3D電影的先河。論文主體內(nèi)容分為以下四個部分：第一部分：第二章主要介紹3D電影和它的光學(xué)原理，光學(xué)原理包含了四個重要的光學(xué)參數(shù)。第三部分：第四章圍繞著3D電影的顯示技術(shù)展開討論，介紹了兩類顯示技術(shù)，分別是眼鏡式和裸眼式技術(shù)。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。3D電影同我們通?？吹钠胀娪安煌幵谟冢浩胀娪埃ㄒ卜Q2D電影）畫面只有上下和左右兩個維度，3D電影除了上下和左右兩個維度之外，又增加了一個新的維度——前后。一只眼睛雖然能看到物體，但對物體遠近的距離卻不易分辨。觀察外界景物時，在每只眼睛的視網(wǎng)膜上都形成一個獨立的圖像，這兩幅圖像大部分重疊，而只存在一些微小的差別，這種差別即視差。圖22中的是立體空間的坐標系，和分別是左眼和右眼的位置，則，（f為瞳孔的成像焦距）。其實3D電影還可以通過另外一種光學(xué)技術(shù)來實現(xiàn)，那就是光學(xué)全息技術(shù)。全息技術(shù)是利用干涉和衍射原理記錄并再現(xiàn)物體真實的三維圖像技術(shù)。這個波前記錄和再現(xiàn)的過程就是全息技術(shù)。（2）波前再現(xiàn)用一束相干光波（通常選球面波和平面波）照射全息圖，假定它在全息圖面上的復(fù)振幅分布為，則透過全息圖的光場為： （29）前的系數(shù)表示常量，只改變照明光振幅；表示物光波單獨存在時在底片產(chǎn)生的不均勻光強；指振幅受到調(diào)制的照明光波，產(chǎn)生離散雜光。在物理學(xué)上我們把和稱之為光角，即物體與兩眼所形成的角度。如圖24中，物體1比物體2小，其視角比視角小。3．視差視差是透過雙眼各自所看到目標物體位置的差異性，是指在兩眼視網(wǎng)膜上成像的位差，如圖25所示。可為了增加立體效果，一般會將視差加大。圖28 視差分類4．深度立體影像中的深度即指場景中各點相對于攝像機的距離。偏光眼鏡法是利用偏光原理制作的，需要觀眾佩戴偏光眼鏡才能感受到3D的立體效果；360度全息顯示法是利用光學(xué)全息制作的，觀眾無須佩戴眼鏡，就能全方位的感受3D的立體效果。每臺放映機前端裝有改變光線相位的偏振片。當(dāng)觀眾戴上特制的偏光眼鏡時，由于左、右兩片偏光鏡的偏振軸互相垂直，并與放映鏡頭前的偏振軸一致，致使觀眾的左眼只能看到左像、右眼只能看到右像，通過雙眼匯聚功能將左、右像疊加在視網(wǎng)膜上，由大腦神經(jīng)產(chǎn)生三維立體的視覺效果，展現(xiàn)出一幅幅連貫的立體畫面，使觀眾感到景物撲面而來、或進入銀幕深凹處?？梢哉f這些技術(shù)很多國家都在研制，毫不夸張的說這項技術(shù)它包含了未來，誰最先使用這項技術(shù)，誰就最先走入未來的先進技術(shù)行列。 本章小結(jié)本章主要介紹了3D電影的概念，在此基礎(chǔ)上探討了3D電影的光學(xué)原理，主要有偏光原理和光學(xué)全息技術(shù)。圖31 3D電影的實現(xiàn)過程 立體圖像獲取 由雙目立體視覺原理可知，要想產(chǎn)生立體感，立體圖像必須包含至少一對具有一定視差的立體圖像對，即一對左眼圖像和右眼圖像，并且這種視差要符合人眼的生理結(jié)構(gòu)。與多相機拍攝不同，通過立體掃描觀看者可以在任何角度看到立體效果。體視顯示方式借助眼鏡、頭盔等設(shè)備，使人的雙眼同時分別看到具有視差的立體圖像對，以形成立體視覺；而自由顯示方式大都采用光學(xué)板，觀看者不需要佩戴輔助設(shè)備就能看到立體影像。該方法是指將左右圖像按幀(場)序交替顯示，通過單一顯示器用液晶閑閉的方式實現(xiàn)圖像分像。左右液晶快門以高頻率交替開關(guān)，由于人眼的視覺延遲作用，觀看者就可以觀看到立體圖像。如果眼鏡中左右眼的畫面刷新速度不夠快，顯示畫面會出現(xiàn)明顯閃爍，這將導(dǎo)致觀看者眼部不適合和頭暈。所以，在使用這種液晶眼鏡的時候，要求顯示器的垂直刷新率至少達到120Hz。紅綠分色實現(xiàn)立體的方法成本低廉，實現(xiàn)容易，觀看者只需佩戴紅綠濾光片，觀看方便。分光法立體顯示系統(tǒng)是基于偏振光平臺的[11]。圖33 分光法演示圖利用偏振光的這一特性，讓投射左眼圖片和右眼圖片的光分別經(jīng)過相互正交的偏振片，觀看者帶上相應(yīng)的偏振眼鏡后，由于偏振眼鏡的“檢偏作用”，左眼和右眼分別接受到左眼圖片和右眼圖片，再經(jīng)過大腦合成，可產(chǎn)生立體感。當(dāng)前電影院，博物館，展覽館等大型場合的3D實現(xiàn)均采用此種方式。因此，偏振光立體顯示系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用。1．線光源照明法線光源照明法是在立體顯示器LCD或TFT的像素層后使用一系列并排的線狀光源給像素提供背光照明，線光源寬度極小且與顯示器的列像素平行。 圖35 線光源照明法原理圖根據(jù)此方法立體顯示原理可知，左眼圖片和右眼圖片分別顯示在顯示器的奇行像素區(qū)和偶行像素區(qū)（分別成L區(qū)和R區(qū)），因此，立體片源制作過程如圖36所示：首先得到左右并列顯示的左眼和右眼圖片(a)，再把左眼圖片按像素列離散化，使之分離成梳狀映射到L區(qū)(b)，同樣再把右眼圖片按像素列離散化，使之分離成梳狀映射到R區(qū)，此時左眼圖像和右眼圖像在屏幕上是交錯分布的(C)。多視圖經(jīng)過視差柵板的遮擋，形成多視圖區(qū)域。這種采用垂直視差(圖38)的現(xiàn)實方式是以犧牲水平分辨率為代價的，成像的時候水平分辨率將大幅下降，而垂直分辨率卻沒有變化，顯示圖像嚴重失真。著重對立體設(shè)備顯示方式展開研究，介紹了體式顯示方式和自由立體顯示方式兩種。 眼睛式3D技術(shù) 目前市場上的3D電影，幾乎都是眼鏡式顯示技術(shù)，就是說觀眾在觀看電影時必須戴上特制的眼鏡，才能體會到3D的立體效果。這種技術(shù)歷史悠久，成像原理簡單，實現(xiàn)成本相當(dāng)?shù)土?，眼鏡成本僅為幾塊錢，但是獲得的3D效果也是最差的。色差式技術(shù)雖然效果不是很好，但成本低廉、容易實現(xiàn)，自己在家就可以制作，因此應(yīng)用還是比較廣泛。主動快門式3D主要是通過LCD技術(shù)控制鏡片透光率來實現(xiàn)3D效果。用于人眼的反應(yīng)速度有限，只要刷新率足夠高，人眼就感覺不到鏡片開關(guān)帶來的閃爍。偏光式3D是利用光線有“振動方向”的原理來分解原始圖像的，在顯示時會送出垂直方向偏振光和水平方向偏振光兩組畫面，然后3D眼鏡左右分別采用不同偏振方向的偏光鏡片，這樣人的左右眼就能接收兩組畫面，呈現(xiàn)立體影像。 裸眼式3D技術(shù)[16]由于在畫面的亮度和分辨率上3D電影比起2D電影仍然存在諸多差距。許多觀眾戴上這種眼鏡觀看立體電影會有頭暈等不舒適之感，近視眼的觀眾需要同時戴著兩副眼鏡，非常不方便。從技術(shù)上來看，裸眼式3D可分為光屏障式、柱狀透鏡技術(shù)和指向光源三種。 本章小結(jié)本章主要介紹了3D電影的顯示技術(shù)，分為兩類：眼鏡式和裸眼式技術(shù)。早在上世紀50年代，就有立體影像的出現(xiàn)，但由于技術(shù)不成熟、市場缺少關(guān)注等原因，一直未得到普及和發(fā)展。這也是重新掀起3D熱潮的直接原因，但是3D顯示技術(shù)一直沒有很大的突破，所以一直阻礙著3D電影的發(fā)展與普及。參考文獻[1] 洪艷，陳佩怡. 3D電影的現(xiàn)狀與問題研究. 重慶郵電大學(xué)學(xué)報，2012：93.[2] 信息技術(shù)與標準化. 我國啟動立體影像技術(shù)標準化工作. 信息技術(shù). 2009，12.[3] 紀成剛. 3D電影的成像原理簡介和聲音制作探討. 現(xiàn)代電影技術(shù)，2009：17~23.[4] 胡佳寧. 基于立體影像技術(shù)的產(chǎn)品展示設(shè)計研究. 藝術(shù)探索，2011，25（2）.[5] 許磊. 立體影像技術(shù)的研究與實踐. 碩士學(xué)位論文，2009，3~11.[6] 黃干. 立體影像攝制系統(tǒng)開發(fā)與關(guān)鍵技術(shù)研究. 碩士學(xué)位論文，2004：3~6.[7] 呂乃光. 傅里葉光學(xué). 北京：機械工業(yè)出版社，2006：227~230.[8] ，. 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