【正文】 在生活上，我們互幫互助、團結(jié)友愛，才讓我在快樂中度過這寶貴的四年。大學期間 ，教過我的老師們：吳軍、肖慶生、鐘陽萬、邱鑫等老師個個 虛懷若谷的胸懷 、 謙遜寬厚的為人 、 以及孜孜不倦的奮斗精神 ，將永遠是我學習 的楷模 。在這短短的四年里，我學會了很多，不僅僅是書本上的知識，還包括如何對待生活、對待朋友。 本人結(jié)合 3D電影的發(fā)展歷程與現(xiàn)狀，預 測裸眼式顯示技術將是 3D電影發(fā)展的新方向，因為裸眼式技術摘掉了眼鏡這個障礙，給觀眾帶來了方便。直到 2020 年《 阿凡達 》 的出現(xiàn)，重新掀起了 3D 電影的熱潮。其中，眼鏡式憑借 3D 效果好，目前占主要市場；但是由于眼鏡式技術必須佩戴眼鏡，導致觀眾不方便甚至不舒服。 光屏障式技術 光屏障式技術 利用 了 安置在 背 光模塊 及 LCD 面板間 的“ 視差障壁 ” ， 在立體顯示模 式 下 ， 應該由左眼看到的圖像顯示在液晶屏上 時， 不透明的條紋會遮擋右眼 ； 同理 ， 應該由右眼看到的圖像顯示在液晶屏上時 ， 不透明的條紋會遮擋左眼 ， 通過將左眼和右眼的可視畫面分開 ， 使觀者看到 3 D 影像 。 同時 ， 觀眾也 會 對 3D 眼鏡的衛(wèi)生問題有所擔憂 。 有3D 觀影經(jīng)驗的觀眾必然會察覺到戴上立體眼鏡觀看 3D 電影時 ， 所呈現(xiàn)的畫面要比摘下眼鏡時的畫面亮 度 暗 。在偏光式3D 系統(tǒng)中，目前市場中較為主流的有 RealD 3D 系統(tǒng) 、 MasterImage3D、杜比 3D系統(tǒng)三種?？扉T式 3D 技術 能夠保持畫面的原始分辨率，且不受視角視距和佩戴姿勢影響，因此能獲得很好的 3D 效果。當 3D 信號輸入到顯示設備 （ 諸如顯示器、投影機等 ） 后，圖像以左右?guī)惶娴姆绞斤@示。下面通過圖 41 介紹一下 6 步完成立體眼鏡的制作過程 [15]。色差式 3D 先使用兩種不同顏色的濾光片對左右視角圖像進行畫面濾光，然后疊加到一個顯示平面上。之所以采用這種技術，是因為眼鏡式顯示技術比裸眼式顯示技術效果更好 。 第四章 3D電影顯示技術 隨著廣大消費者對 3D 顯示需求的增加，各種各樣的 3D 技術也在不斷發(fā)展 。為了克服這一缺陷而采用 光屏障式技術 （圖 39）技術 [12]， 該技術與垂直視差柵相比 ，其遮擋方式為矩形塊， 而不是條狀，這樣可保證圖像水平分辨率和垂直分辨率 一 致。在多視圖區(qū)域內(nèi)，人的雙跟可同時觀察到兩幅子畫面，如果這兩幅子畫面是相鄰的攝像機拍攝得到，根據(jù)立體視覺原理，人可以感覺到立體效果。 圖 36 線光源照明法立體圖的制作 2．多視圖顯示系統(tǒng) (光柵遮擋法 ) 多視圖顯示系統(tǒng)由平面顯示面板和視差柵板組成，利用視差柵的分光作用進行立體顯示。背光照明使整個顯示器的奇列像素和偶列像素傳播路徑分離，在可視區(qū) 內(nèi)保證觀察者左眼接收到奇列像素組成的圖像，右眼接收到偶列像素觀察的圖像。 自由立體顯示方式 自由立體顯示方式是通過柱面鏡、視差柵、 全息屏和菲涅耳透鏡等光學板，來產(chǎn)生具有立體感的視覺區(qū)域。 但由于需要采用具有非去極化性能的金屬屏幕，因此成本比較昂貴。偏振光立體電影原理如圖 34 所示。偏振光是具有偏振特性的光，它的振動方向固定在一個平面內(nèi)的。分色立體技術早期應用于印刷品，立體照片等靜態(tài)顯示。如果是在計算機平臺上實現(xiàn)，則要求顯示卡必須能夠快速交替顯示左右圖像，因此，液晶閃閉法對顯示設備的要求較高。當顯示器每秒刷新 120 次 （ 120 Hz） ，左眼和右眼每秒分別可以看到每秒 60 幅 (60Hz)的畫面，這時候人眼才會覺得畫面沒有太大的閃爍。 圖 32 分時法演示圖 這種方式是通過對視頻信號處理讓左右眼畫面交替顯示，然后以特定頻率的同步信號控制液晶眼鏡。顯示過程中，顯示屏上沿水平方向交替顯示兩幅具有視差的立體圖像對。 體式顯示方式 體式顯示方式的立體實現(xiàn)主要有三種：分時法， 分 光法和分色法。 3．軟件生成 軟件生成是利用計算機圖像處理技術，通過某個具體的立體建模軟件生成立體場景。立體圖像的來源有三種： 1．多相機拍攝 多相機拍攝中最簡單的方法是雙目攝像機拍攝。并就 光學原理里面講到了幾個重要的光學參數(shù)，光角、視角、視差及深度 進行了討論 ，它們之間都是相互聯(lián)系的，可以相互推導的。全息投影技術是全息攝影技術的逆向展示，本質(zhì)上是通過在空氣或者特殊的立體鏡片上形成立體的影像。但是 ， 由于膠片放映的穩(wěn)定性較差 ， 長時間觀看這樣的影片 ， 會感覺到頭暈等不適。同時 ， 兩臺放映機前面有一個周期轉(zhuǎn)動的遮光板 ， 通過遮光板的轉(zhuǎn)動 ， 將放映機輸出的每秒 24 格畫面提升至每秒 48 格。 偏光眼鏡法 3D 立體電影 有多種 制作方 式 ， 其中較為廣泛 采用的是偏光眼鏡法 [3]。 下面結(jié)合深度示意圖推導出深度的計算公式 ： 圖 29 深度示意圖 在 圖 27 中， F 是攝像機的焦距， 1X 是物點 P 在左攝像機中成像的位置， rX是物點 P 在右攝像機中成像的位置， B 是基線距離。 圖 27 示意圖 根據(jù)人眼看景物的近、中、遠三個不同的層次，如圖 26 可將視差分為以下三類： （ 1） 非交錯視差： 兩眼焦點視線在屏幕前沒有任何交叉情況 ，此時其影 像將會呈現(xiàn)在屏幕后 。 就是 因為有了視差 ， 才能賦予立體影像有深度 、 層次的空間感 。 圖 26 視角示意圖 光角與視角 的 最大區(qū)別，在于光角的形成必須要兩眼才行；而視角的形成只需單眼即可。 利用光角可以判斷物體的遠近 。 * ( , )U x y R O x y?? ， 34UU 分別產(chǎn)生虛像和實像，虛像發(fā)生變形，實像不變形。當 CR?時， 23 ( , ) 39。 （ 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振幅分布 為 ( , )Cxy ，則透過全息圖的光場為： 1 2 3 4( , ) ( , ) ( , ) 39。這個波前記錄和再現(xiàn)的過程就是全息技術。 簡介 全息技術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 。 其實 3D 電影還可以通過另外一種光學技術來實現(xiàn)，那就是光學全息技術。圖 22中的 OXYZ 是立體空間的坐標系， Lo 和 Ro 分別 是左眼和右眼的位置， 1 11OXY 和2 2 2OXY 分別是左右眼的像平面坐標系 .設 d 為 人 的 雙 眼 瞳 距 ， 則/2LROO OO d??， 12LRO O O O f??（ f 為瞳孔的成像焦距）。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。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。 3D 電影同我們 通常看的普通電影不同之處在于： 普通 電影 （也稱 2D 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。 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。 第三部分： 第四章圍繞著 3D 電影的顯示技術展開討論，介紹了兩類顯示技術，分別是眼鏡式和裸眼式技術。 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 電影和它的光學原理， 光學原理包含了四個重要的光學參數(shù)。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。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，但設備成本高達幾百萬。 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。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。如今， 3D 電影已經(jīng)進入了發(fā)展的黃金期。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。似乎用任何辭藻來形容《阿凡達》都不為過，它的所有元素，不管是該片導演的十余年打磨一劍，還是近乎完美的CG技術與真人實拍相結(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、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。如果說對 3D 電影的研究具有很重要的意義，那么對3D電影的光學原理探討則是重中之重。這樣，就可以使觀眾欣賞到一種逼真的、具有空間立體感的視覺效果。從而也引起三維立體影像（ 3D 電影）的迅猛發(fā)展，三維立體影像是繼二維平面影像的自然演進。著重對光學原理的光學參數(shù)、 3D 電影的實現(xiàn)過程、裸眼式 3D 顯示技術展開探討， 并對 3D 電影的發(fā)展前景做出預測。 立體效果好、成本低廉、 實現(xiàn)容易的立體顯示系統(tǒng)是當前立體顯示技術發(fā)展的一個重要方向。 設計（論文）提綱及進度安排： 設計提綱： 第一章 緒論 研究意義和背景 3D 電影的發(fā)展歷程 論文 結(jié)構 第二章 3D 電影介紹 3D 電影簡介 光學原理 3D 電影的制作方法 本章小結(jié) 第三章 3D 電影的實現(xiàn)方式 立體圖像獲取 立體顯示方法 本章小結(jié) 第四章 3D 電影顯示技術 眼鏡式 3D 技術 裸眼式 3D 技術 本章小結(jié) 第五章 總結(jié)與展望 進度安排： 2020 年 1 月 ~3 月 確定選題、文獻 調(diào)研 、開題報告； 2020 年 4 月 撰寫論文，提交一稿、中期檢查 2020 年 5 月 修改論文，提交最終定稿，準備答辯。 研究現(xiàn)狀： 其實，早在上世紀 50 年代就出現(xiàn)了 3D 技術，只是由于當時技術不成熟、觀眾反應不太好，才一直未得到發(fā)展。 江 西 理 工 大 學 本 科 畢 業(yè) 設 計（論文）開 題 報 告 信息工程學院 光信息科學與技術專業(yè) 09級（ 09屆） 1班 學號 : 20202577 學生 : 段小虎 題 目： 3D 電影的光學原理探討 專題題目 （ 若無專題則不填 ） ： 本課題來源及研究現(xiàn)狀： 課題來源 ：自 2020 年 3D 電影《阿凡達》的出現(xiàn)，重新掀起了 3D電影的熱潮。 要求學生在理解光的偏振特性基礎上，探討 3D 電影的光學原理，找到創(chuàng)新點，給出更易實現(xiàn)的制作或顯示 3D 電影的方案。這就要求學生有一臺電腦能夠上網(wǎng)下載文獻和完成相關計算。 江 西 理 工 大 學 本 科 畢 業(yè) 設 計（論文） 題 目： 3D電影的光學原理探討 學 院：信息工程學院 專 業(yè)：光信息科學與技術 班 級： 091 班 學 生：段小虎 學 號： 20202577