10.5　3D立体影视及制作技术

图10‐17　偏振式立体电影原理

10.5.1　偏振式3D立体电影

最初的立体电影摄影机装有两个相距60～65mm的镜头，这一间距与双眼的瞳距相同。它们分别从两个角度把同一场景的两个不同画面拍摄下来，记录到两条胶片上；放映时又用两台同步放映机同时放映这两个画面，使银幕上出现两个在横向略有偏差的画面（图10‐17）。两台放映机前分别放置两块偏振片，它们的偏振光轴互相垂直。一片能透过横向振动的光波，另一片能透过纵向振动的光波。同样，观看时每个观众戴上一副偏振眼镜，两个镜片的光轴方向分别与两台放映机上的偏振片相同，于是观众的每只眼睛只能看到银幕上的一个画面，即左眼看到左侧放映机投射的画面，右眼只能看到右侧放映机映出的画面。由于荧幕上的两个画面是从两个不同的角度拍摄的，因此它们的像在视网膜上便形成了双眼视差，融合后就产生了立体视觉的效果。

10.5.2　补色3D立体电影及其制作技术

除了偏振式立体电影之外，补色3D立体电影是另一类典型的立体电影技术。将记录在两条电影胶片上的电影画面，用两台同步放映机同时放映投射到荧幕上，使荧幕上出现两个在横向略有偏差的画面；两台放映机前分别放置两块互为补色（如红色与青色）的滤色片，一片能透过红色光，另一片能透过青色光。同样，观看时每个观众戴上一副红青补色眼镜，于是观众的每只眼睛只能看到荧幕上的一个画面，即左眼看到左侧放映机投射的画面，右眼只能看到右侧放映机映出的画面，由此获得逼真的立体效果（图10‐18）。

图10‐18　补色3D立体电影原理示意图

随着数码技术的发展，在很多情况下无需再将原始的立体电影场景画面记录在电影胶片上，而是可以直接采用数码立体摄像机拍摄记录左右格式的原始立体视频（截图如图10‐19所示，原图为彩色），导入到计算机，然后利用软件技术，将左右格式的立体画面一帧一帧滤色与叠加合成，最终制作成补色3D立体视频，直接在电脑上或通过投影机放映出来，观众配戴补色眼镜，即可观赏3D立体影视，如图10‐20所示。

图10‐19　双镜头立体摄像机及左右格式立体视频截图

需要指出，戴上一副偏振眼镜或补色眼镜观看整部立体电影，对观众来说多有不便，甚至会造成眼睛疲劳，为此后来又出现了全景电影。全景电影就是双眼自由观看，不需要戴偏振眼镜，甚至用单眼也能产生明显的立体效果。全景电影的电影院屋顶是穹形的，整个屋顶是一块大荧幕，由许多台同步电影机放映一幅巨大的画面，画面充满了整个屋顶。电影院的椅子可以后仰，观众能够舒适地观看屋顶的大银幕。另一种全景电影院的墙壁是圆环形的。多台同步放映机同时放映的画面充满四周墙壁的荧幕，观众无论从哪个方向看，都可以看到环形画面的一部分。例如当电影画面上出现坐在汽车上向前行驶时，观众若向前观看，远处的景物迎面而来；而当观众向后看时，背后的景物又向后快速退去，使观众获得好像自己坐在汽车上一样的现场感觉。如果画面增加一些颠簸，观众会更觉得身临其境。全景电影的立体感非常逼真，正在取代偏振式立体电影。

从全景电影的立体效果可见，大视野画面的平面刺激，也可以产生空间知觉的结果。在这其中，电影画面的动态变化所造成的光流分布的改变，物体的大小、透视、遮挡等深度线索的变化，都会促进全景电影立体视觉的产生。不过全景电影的原理仍然是基于人眼的视觉功能。在飞机训练器中，也利用了相同的原理来模拟飞机起降和飞行过程中的视觉环境，使飞行员在真正驾驶飞机上天之前，就能先获得有效的训练。显然，这种训练方法既经济又安全。

图10‐20　补色3D立体影视的放映与制作软件界面（参见附录彩图）(www.daowen.com)

10.5.3　立体电视

立体电视的设想已经有多年的历史，但直到目前为止也还没有真正普及。这其中有多方面的原因，归结起来不外乎制作技术及成本的限制，以及观赏效果的不理想等。曾经提出过的立体电视方案有直接视看系统和投影式系统两大类。其中又可分为双色法、偏振法、分时法、双狭缝挡板法、透镜—狭缝挡板法、振动法、特殊阴极射线管法等技术。

1.双色法立体电视。也称为补色法立体电视。首先，用双镜头的电视摄像机从两个不同的角度拍摄同一景物，每个镜头前放置一块滤色片，两者互为补色，如左边为红色滤色片，右边为青色滤色片，将拍摄下来的景物记录在同一摄像带上。放映时，观众戴上一副与摄像镜头前滤色片相同的红—青眼镜观看画面，即左边红色，右边青色。显然，左眼只能观察到摄像机左边镜头拍摄的画面，右眼只能看到右边镜头的画面，由于这两种画面之间有视差，因此观众可看到与原有景物相一致的立体画面。不过，这种立体电视的画面色彩往往会失真，观众的眼睛也容易疲劳。

2.偏振法立体电视。每台电视机需要采用两只阴极射线管，在两个显示屏之前放置两块偏振片，偏振方向互相垂直。两只阴极射线管同时放映有视差的图像，观众戴一副偏振眼镜，根据立体视觉的产生原理，即可获得立体感。

图10‐21　液晶光阀眼镜

3.分时法立体电视。在电视屏幕上显示的有视差的图像，交替地进入两只眼镜，这可以用与电视信号同步的快门机构或液晶光阀开关实现（图10‐21）。目前少数电视台试播的立体电视，采用的就是这一方法。不过，这种立体电视存在技术上的缺点，因为阴极射线管有后像效应，例如，本该只被左眼接收的图像，其残留的后像也能进入右眼，从而使立体视觉效果不明显，并产生重影现象。

4.双狭缝视差挡板法立体电视。方案与偏振式立体电视相似，只是将偏振片改为两块狭缝板。这样就可与狭缝板立体照片一样欣赏立体电视。该方案的缺点是狭缝板的制作与对准技术难度较大，还有就是由于狭缝的遮挡使电视画面比较黯淡。

5.透镜—狭缝板立体电视。方案基本同上，将狭缝板改为由柱镜—狭缝板组成的挡板。这样光线的损失较小，可获得较理想的立体效果。

6.特殊阴极射线管法立体电视。这种方法受柱镜板立体照片的启发，把柱镜板放置在电视机的显示屏前。其原理与柱镜板立体照片相同，只是显示的是动态画面，故不作赘述。

此外还有投影式立体电视系统，左眼像与右眼像同时显示在电影放映机上，再由它们投影到一个特殊的屏上，这种立体电视技术涉及的问题，与立体电影是基本相同的。