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发表于 2010-04-19 09:02 | Tags 标签:, , ,

呼之欲出

呼之欲出,扑面而来

在看到《冰河世纪3》里那只执着的松鼠抱着橡果从身边呼啸而过的时候,不由得想起第一场3D电影。小时候看过的那场电影,内容早已模糊不清,只记得入场时同样要领一副眼镜。现在的我仿佛再度回到童年,不停地戴上和摘下眼镜,看着那些动物角色往返奔波于银幕内外,乐此不疲。

小时候那个散场后从影院里昏昏然走出来的我,并没有意识到当时的3D电影正在步入最后一个短暂的辉煌期。当时3D电影使用的线偏振技术不仅仅是让我一个人头疼,从摄影师到放映师再到观众,在新鲜感过后,都把3D当成一个还没成熟的新玩具。从那之后,3D电影几乎完全销声匿迹,静静期待二十一世纪的到来。这一次,3D电影、3D显示和3D电视将一起卷土重来,彻底打破过去百年间大小屏幕的铁定规则。

3D显示粗看起来有些不可思议,是因为一个相当常见但是人们却很少意识到的事实:我们以为自己看到的东西,与我们真正看到的东西,其实是两回事。千百万年的进化过程让我们早就忘记了在视觉过程中大脑的重要作用,本能地认为眼睛看到的就是事实。我们的立体感就是这种经典骗术的一个表现——眼睛看到的画面,会被大脑重新组织,然后让我们认为到我们看见的是什么。

肉食性哺乳动物的眼睛几乎都长在脸的正面,这样虽然减少了视野范围,但是却会提供立体视觉。两只眼睛看到的同一个物体会存在一个很小的角度差,而大脑根据这个角度差别告诉我们物体和我们的距离。试着闭上一只眼睛,就会发现我们丧失了大部分判断空间远近的能力。这样看来,奇幻电影里那些战技高超的独眼龙战士,也许并不会真的存在——他们实际上很难在近身白刃战中生存下来。

如果要在一个平面屏幕上显示立体效果,只能利用大脑的这种特性。人们很早就意识到了这种可能性,早在在十九世纪九十年代,托马斯·爱迪生让他画片上的马运动起来的那年,远在德国的威廉·弗里斯-格林就开始动3D电影的脑筋。他设计了一种摄像机,两个镜头之间的距离和人两眼之间的距离差不多。他的设想是,用两只“眼睛”记录下电影的场景,在播放时,让左侧镜头拍摄的画面进入人的左眼,右侧镜头的画面进入人的右眼,那么自然就能看到立体的场景。但是很可惜,由于当年的技术限制和他的财务状况,这项发明没得到应用。当法国的卢米埃尔兄弟在1895年建立了世界上第一个电影制片厂的时候,弗里斯-格林已经破产了。

虽然运气不大好,但是他的这种设想的确是可能成功的。后来的发明家们沿用这种思路,终于制造出了真正的3D电影——利用双镜头摄像机和偏振片,在影院中呈现出立体效果。不过,这已经是1936年以后的事了。

偏振片有一种奇妙的性质,它只能够让在某个平面上振动的光通过。我们可以把光看成微小的波,就像我们抖动一条绳子时看到的那种形状。在自然界里,几乎所有的光束都包含了在所有方向上振动的光波——有的光可能是在上下振动,有的光可能是左右振动,还有些光在对角线方向上振动。偏振片像是一道小小的篱笆,只有那些振动方向刚好能够通过篱笆缝的光才能透过来,其他的光都会被吸收掉。

有了偏振片,3D电影就容易得多了。在拍摄电影时,一个镜头前加上一块水平方向上的偏振片,这样只有水平方向振动的光能够透进镜头;另一个镜头前加上垂直方向的偏振片。然后将这两个镜头并排排列,之间的距离和人眼之间距离差不多,就可以开始拍摄了。在播放时,让观众带上带有偏振片的眼镜,偏振方向和摄像机偏振片的方向相同——这样,左眼的眼镜就会完全滤掉右侧摄像机拍摄的画面,而右眼的眼镜则滤掉左侧摄像机的画面。左右眼看到的不同画面经由大脑的处理,观众们就可以在银幕上看到一个更有层次感的世界。

这种3D电影的原理最简单,但是实现起来却很麻烦。不仅是拍摄时会很麻烦,在播放时也会有不少问题。两台电影投影机必须严格同步、胶片需要完全一致、划伤要严格避免,否则左眼和右眼看到的画面出现时差,观众一定会看得一头雾水。另外,在看这种电影时必须正襟危坐,要是歪着头的话,眼前会出现重影,严重一些就是一片漆黑——水平方向和垂直方向的光都通不过偏振片了。在电影院里端端正正地坐一个半小时也算是一件苦差事,毕竟看电影又不是上刑。

出于这些原因,使用偏振技术的3D电影一直没怎么辉煌过,仿佛一直被冻在冰川时代。直到一位叫兰尼·利普顿的作家改良了这种技术,偏振3D电影才重新成为一部吸金机器。他改良的技术叫做RealD 3D。与以前的3D电影所采用的偏振方式不同,它使用的是圆偏振——它的偏振光振动方向在一个圆周上旋转。在电影上,左侧投影投出的画面逆时针旋转,而右侧则顺时针旋转,再加上传统电影速度6倍的播放速度,想怎么歪着看电影都行。现在全球有超过一千三百家影院安装了RealD 3D设备,而且数量还在不断增长中。市场决定技术,RealD 3D前途大好。

3D Real 3D原

除了偏振技术以外,分光技术和开关眼镜技术也是3D电影中的常用技术。传统的分光技术现在正在逐渐退出市场,但是新型分光技术正在兴起当中;而后者正开始向小型化方向发展,很有希望作为家庭产品出现。

传统分光技术的影片,投影出来像是印刷有偏差的彩色画册,有的色块重叠,有的色块出界。但是带上红青滤光眼镜或者琥珀深蓝滤光镜片之后,眼前就能出现色彩鲜艳的立体场景。这种技术早在20世纪20年代就投入使用,但是戴着这种眼睛看电影,容易引起视觉疲劳。所以虽然市场上还能买到滤光眼镜,但是人们只是偶尔用来在家里看一些特制的电视节目,而从影院的大屏幕上逐渐淡出了。直到2007 年,Dolby 公司引入了被称为“立体浮雕”的3D系统。它借助放在放映机前的滤光片将投影机射出的光线分成红绿蓝三原色光,并分别投影到屏幕上。这些光谱的一半用于左眼,另一半用于右眼,同样是通过滤光眼镜来分别接收。“立体浮雕”技术比传统技术好得多,而且最重要的是,放映机装上滤光片就可以放映3D电影,而取下滤光片,还可以放映传统电影。不用购买全新的放映设备,是立体浮雕系统最大的优势。

3D dolby 3D原理

而随着放映设备和计算机性能的提升,人们又开始在播放速度上动脑筋。开关眼镜技术就是在这方面的一个创新——它让电影每秒钟播放更多的帧数,但是每只眼睛只需要看到其中的一半就行了。在这一瞬间屏幕上显示左眼影像,同时左眼眼镜变得透明;下一个瞬间显示右眼影像,同时右眼眼镜变透明,周而复始。只要镜片变黑的程序与显示画面同步化,就能构成立体视觉。出于视觉暂留的需要,传统电影每秒钟播放24帧,那么只要我们让每只眼睛每秒钟看到24帧,就可以达到和传统电影同样的播放效果。开关眼镜采用液晶技术,会迅速地从不透明变成透明,再从透明变成不透明——每秒钟最少24次。

大银幕的技术总是会向小屏幕转移。在电影公司为了3D电影吸引来的如潮观众而得意洋洋时,小屏幕上的3D显示也已经开始起步了。和影院的大银幕相比,电视或者电脑显示器这样的小屏幕可能会有更大的优势——真实立体的游戏可能比3D电影更有吸引力。

对电脑来说,一般显示器的最低刷新率是60赫兹,这就意味着画面每秒钟重新绘制60次——在我们的视觉暂留的作用下,并不会感觉到屏幕在闪烁,单独的画面也变成了连续的动画。为了保证左右眼都能够分别达到每秒钟60次的画面改变,显示器的刷新率最少需要升高一倍,变成120赫兹。除此之外,我们还需要一个设备来快速遮挡光线,让其中的60次绘制被左眼看到,另外的60次则被右眼看到。这时候就需要使用液晶眼镜了。就是我们液晶显示器用的那种液晶——通电时变透明,不通电则不透明。将其闪烁频率调整到和刷新率一致的时候,我们就可以看到显示器上的立体场景。

显卡厂商NVIDIA今年正式发布了3D眼镜,而优派和三星等显示器大厂也不失时机地推出了相配套的120Hz刷新率的显示器——只有这样的显示器,才能保证每只眼睛每秒钟看到60Hz的刷新率,而不至感觉屏幕闪烁。NVIDIA的3D眼镜和计算机同步,使用液晶镜片,让每个瞬间只有一只眼睛能够看到显示器上的图像。当显示器显示左眼画面时,右眼镜片变得不透明,下一个瞬间显示右眼画面时,左眼镜片则变成漆黑一片。由于人的视觉暂留再加上大脑的加工处理,3D游戏终于可以变成名至实归的立体。在魔兽世界这样的游戏中尽情驰骋的时候,感觉会像是真的置身于另一块神奇大陆。

3D NVIDIA时分3D眼镜

而电视厂商则关注另外一个重点——如何让观众不戴眼镜也能看到立体影像。几乎全球所有的电视厂商都投入了这项研发,市场上已经有了一些试水的产品。大致来看,其原理可以分成两类:柱面透镜和双层屏幕。柱面透镜起到分光的作用,某个像素只让左眼或者右眼看到。这种方式被大多数电视厂商采用,但是往往受到视觉角度的限制——也就是说,几乎只有坐在电视正前方才能看到立体效果。如果这种技术就这样大量推广的话,也许在家看电视的时候,除了抢遥控器之外,还得顺便抢电视正前方的“黄金位置”才行。

而双层屏幕技术现在还没有大规模应用的迹象,仅仅是在一些娱乐场所能够看到。顾名思义,它采用了两层液晶面板,中间间隔一定的空间,就像双层窗户一样。通过在两层面板上显示图像的尺寸、位置和亮度差别,观众可以得到不错的立体视觉享受。不过,它的成本也同样令人印象深刻。

无论如何,3D取代2D是显而易见的趋势。人们对更真实更新颖体验的爱好似乎早就烙印在基因当中,看起来并没什么道理可言。如果要非要说一个理由,那么导演詹姆斯·卡梅隆的一句话可能最合适。他说:“理由很简单。我们有两只眼睛,而非一只。”

扩展阅读:

南非世界杯与3D转播

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25 Responses to “世界杯的3D转播”

  1. 郭玮说道:

    沙发,哈哈哈

  2. 郭玮说道:

    不过哥会晕3d,avatar就看晕了。。。

  3. 顽主说道:

    不知怎么的,看的时候突然联想到了立体声耳机和音响,3D的大规模推广应该也快了。

  4. 拼音佳佳说道:

    视觉暂留所需的最低刷新率并不很高的.低画质的视频只需15fps就够了.我自己压片就只用20fps,减少不必要的数据量.

    CRT必须调到85以上的刷新率才不会感觉到闪烁,但液晶屏的显示原理不一样,它在切换下一帧的时候,亮度完全不发生变化,所以帧率60足以保证显示效果.打对折也有30FPS,够高的了.

    荧光屏受到电子激发的时候,只是一瞬间点亮,之后就是黑的,液晶屏在接受下一个信号之前,可以保持当前亮度不变.是这样吧?

  5. Diplodocus说道:

    在拍摄3D电影的时候镜头前没必要用偏振片过滤吧?

    • donggua说道:

      我也觉得拍摄时是不需要的。

      • wuliss说道:

        从偏振技术的原理上可以知道用偏振技术的3D电影拍摄也需要偏振片的,但是分光技术和开关眼镜技术不需要。

        • 黑金说道:

          我觉得拍摄时没必要,拍摄时两个镜头分别拍左右眼睛的内容,在放映时再档上偏正片,左右放映机播放的不同偏正光的内容,再通过偏振眼镜看就可以了。

    • Ernesto说道:

      应该是放映时才加偏振过滤。

  6. 打破的管道说道:

    赞!
    不过,我是冲着"世界杯的3D转播"才进来看的,有提到世界杯吗?!

  7. 金属铱说道:

    应该讲讲IMAX 3D

  8. 周公说道:

    最近一直听说3D,可从未体会过,改天云影院感受一下

  9. SARS虫虫说道:

    几乎所有的电影3D显示方式都介绍了遍啊,IMAX 3D[偏振]、RealD 3D、Dolby 3D、Xpand 3D[开关眼镜]。以我的高中物理的水平,看着原理图还是无法理解RealD 3D和Dolby 3D啊,有没有强人给解释解释。。。

    • 10086说道:

      我也没看懂RealD 3D和Dolby 3D原理,忘达人说细一点。XPAND倒是好理解,我也体验过,其他的我们这还真没有。
      那个圆形偏振镜,顺时针逆时针那个,为什么就可以让人歪头也可以正常看?不懂。

  10. 安庆法律人说道:

    期待更强大的3弟技术出现

  11. solon说道:

    在昨天央视世界杯的推介会上听说,南非世界杯3D转播在北京落地的可能性极大

  12. ҉说道:

    我国研制成功新型三维图像悬浮显示装置http://news.sciencenet.cn//htmlnews/2010/4/231262.shtm

  13. 听雪峰说道:

  14. 贝雅特丽齐的但丁说道:

    直接全息摄/投影,随便怎么看

    • MILESJ说道:

      全息投影的局限是空间问题,比如一条隧道,视差3D会有很长很深的感觉,完全采用全息图像就要隧道那么长的空间,显然是不可能的,最好的解决方案是近范围全息图像来解决入视角度问题,远距离采用视差3D,或者平面3D模拟图。无聊那种技术都需要发展,以便结合起来达到最佳效果。

  15. 小安说道:

    我也晕3D

  16. HelloBeauty说道:

    不用显示器,直接用眼镜将左右眼画面投射到视网膜上

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