关于3D的10个问题

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3d立体技术制作的原理是什么?

在“问题01”我们曾经介绍过人眼直接看到真实大千世界立体视觉的原理：人类的两只眼睛相距6～7Cm，有一定的距离(瞳距)，所以在观察一个三维物体时，两只眼睛看到的图像是不同的，它们之间存在着一个像差。由于这个像差的存在，通过人类的大脑，我们可以感到一个三维世界的深度立体变化，这就是所谓的立体视觉原理。

根据立体视觉原理，如果能够让我们的左右眼分别看到两幅在不同水平位置拍摄的相同构图的图像，我们的大脑应该可以从这两幅图像感受到一个立体的三维空间。

3D立体制作技术实际上就基于对人的左右眼立体视觉原理的仿真：两台在左右方向上具有一定距离(类似“瞳距”)的摄影机，拍摄角度稍有差别的“左右眼影像”：或者基于三维软件或合成软件中具有一定水平距离的两台虚拟摄像机，渲染角度稍有差别的“左右眼影像”。

目前大部分基于摄影机(摄像机)实拍为主的3D立体节目制作流程，其素材(电影胶片、录像磁带、数字文件等)都是采用左右眼影像分别记录的方式。在剪辑时也可以使用普通的剪辑设备，如计算机非编，先使用“左眼影像”(主摄影机／摄像机)剪辑故事，然后由剪辑助理根据“左限影像”时间线套剪“右眼影像”，然后再进入立体合成工作站进行立体效果的精致调整、特效合成处理、校色等。

如果是在三维动画软件中制作3D立体节目，在创建脚本的时候必须有立体图形师(stereographer)创建的深度脚本(depth script)，这一步对与整个影片的立体效果来说显得至关重要：一方面，它帮助决定了每一个镜头的景深度；另一方面，有利于前后镜头间的深度衔接，确保观众能观看到舒适的画面。虽然在最终渲染时只需对应“左右眼影像”的两台虚拟摄像机，但在制作过程中一般需要建立三台虚拟摄像机组成一个camera rig(立体摄像机支架)，其中位于中央的摄像机为观测摄像机，其余两台的为渲染摄像机用以渲染出左右眼影像。

如上期杂志“问题02”所言，除了以上两种方式外，近年来随着计算机图像处理技术的发展，2D转3D技术也成为3D立体节目的重要制作手段之一。

2D转3D技术

第一种情况，以色键(抠像)手段为主的影视节目。为了降低制作成本，采用摄影机(摄像机)单机拍摄蓝幕(绿幕)镜头，在后期制作中与三维动画等技术手段结合，最终建立两台虚拟摄像机，渲染为左右眼画面。

第二种情况，针对纯三维动画影片，如果完整保留了原始工程文件，那么只需在这些三维场景中增加一台虚拟摄像机重新渲染“左右眼影像”即可。

第三种情况，专用硬件设备转换。在电视EFP现场节目制作和播出环节，某些无法实现双摄像机的特殊机位，使用专用立体转换处理器转为3D左右眼信号，再进入切换台。另外因为目前3D立体节目量明显不足，3D立体电视频道也会把一些普通2D节目转换后填充播出时间。

在电影院，人眼如何看到3D立体技术制作的立体影像?

那么，这种制作出来的角度稍不同的“左右限”影像将如何再现，让我们的眼睛重新看到立体视觉呢?最简单的办法是通过某种装置，让我们的左眼只看到制作完成的“左眼影像”，让右眼只看到“右眼影像”，通过大脑的综合分析获得立体视觉。实际上在立体照片摄影诞生时，就使用了这种方法，如图片中这种十九世纪末的“立体观屏镜”。在中国电影博物馆立体电影展区，每天都在循环播放1962年拍摄的中国首部立体彩《魔术师的奇遇》，观看者通过左右两只圆孔直接看到立体感颇强的魔术表演。如果大家有机会参观电影博物馆的话，一定别忘了在这里体验一下昔日国产立体电影的别样味道。

这种方式虽然简单，但是只能一个人观看，并且限于两只眼睛要同时看到左右并置的两个图像，图像和眼睛的距离不能太大，图像的显示面积也不能太大。如果要多人同时在大银幕上或高清电视机上观看视野更加宽阔的3D立体节目，显然就不能使用这种方式了。

如何让人的双眼在大银幕上同时观看到制作的“左右眼影像”?上个世纪50年代，电影技术工程师们采用了“空间复用”的方式，即在同一块银幕上同时投射制作好的“左右眼影像”，观众戴上一种左右镜片滤色性能相反的眼镜，就能使左眼只看到银幕上的“左眼影像”，右眼只看到银幕上的“右眼影像”。

最早采用“空间复用”原理的电影放映技术包括分光技术和分色技术。其中分光技术采用双机双拷贝放映、在放映机镜头前安装偏振镜，左右画面以偏振轴互为90度的偏振光放映在不会破坏偏振方向的金属幕上，成为重叠的双重影像，观看时观众戴上偏振轴互为90度、并与放映画面的偏振光相应的偏光眼镜，即可把双影分开获得立体效果。分光技术色彩效果好，但由于需要发行两套分别记录“左右眼影像”的拷贝，并需要两台放映机严格同步放映，发行成本和放映成本较高。

分色技术相对比较简单，它是把拍摄制作好的“左右眼影像”的两套胶片母版通过特制滤色镜叠印在一套胶片拷贝上，这样发行和放映时只需要一套电影拷贝和一台电影放映机就能完成了，降低了发行和放映成本。观众在观看这种立体电影时，需要佩戴红蓝或红绿眼镜，两只镜片分别滤掉部分光线，使得左眼只看到“左眼影像”，右眼只看到“右眼影像”。在实际应用中，由于在滤掉另外一只眼睛对应影像的同时，也把这只眼睛对应图像中的某种颜色(红、蓝、绿等)也过滤掉了，因此整体上色彩损失较为严重。

近几年来，随着立体电影放映技术的发展，导致色彩损失严重的分色方式(即红蓝眼镜、红绿眼镜方式)已基本上从电影院消失了，分光方式也基本上从采用双电影胶片放映机转为双投影机的方式，并且由于成本较高，国内只有部分高端影院采用这种方式(如IMAX影院)。目前在国内影院更为流行的是基于采用“空间分时复用”原理的单投影机立体放映系统，其中也包括将分时和分色、分光技术结合的放映系统。

所谓“空间分时复用”就是采用高帧频放映技术，如144帧／秒就是每秒钟向银幕投射144个图像，左眼影像和右眼影像交替投射，即72个图像是左眼影像，另外72个影像是右眼影像。配合专用眼镜，让人的每一只眼睛只能看到对应的左右眼影像，这样就实现了在一块银幕上同时显示左眼和右眼的图像了。这种“空间分时复用”方式也简称为“分时方式”或“分时法”，目前主流放映系统包括X－PanID、杜比3D、ReaID和MasterImage 3D四大类型，其中杜比3D是将分时法和分色法结合的放映系统，后两种即ReaID和MasterImage 3D是把分时法和分光法结合起来的放映系统。