3D电影技术介绍.doc

1、人以左右眼看同样的对象，两眼所见角度不同，在视网膜上形成的像并不完全相同，这两个像经过大脑综合以后就能区分物体的立体电影就是用两个镜头如人眼那样的拍摄装置，拍摄下景物的双视点图像，再通过两台放映机，把两个视点的图像同步放映，使这略有差别的两幅图像显示在银幕上，这时如果用眼睛直接观看，看到的画面是重叠的，有些模糊不清，要看到立体影像，就要采取措施，使左眼只看到左图像，右眼只看到右图像，如在每架放影机前各装一块方向相反的偏振片，它的作用相当于起偏器，前后、远近，从而产生立体视觉。立体电影的原理即为以两台摄影机仿照人眼睛的视角同时拍摄，在放映时亦以两台投影机同步放映至同一面银幕上，以供左右眼观看，从

2、而产生立体效果。 拍摄立体电影时需将两台摄影机架在一具可调角度的特制云台上，并以特定的夹角来拍摄。两台摄影机的同步性非常重要，因为哪怕是几十分之一秒的误差都会让左右眼觉得不协调；所以拍片时必须打板，这样在剪辑时才能找得到同步点。 放映立体电影时，两台投影机以一定方式放置，并将两个画面点对点完全一致地、同步地投射在同一个银幕内。在每台投影机的镜头前都必须加一片偏光镜，一台是横向偏振片，一台是纵向偏振片(或斜角交叉)，这样银幕就将不同的偏振光反射到观众的眼睛里。观众观看电影时亦要戴上偏振光眼镜，左右镜片的偏振方向必须与投影机搭配，如此左右眼就可以各自过滤掉不合偏振方向的画面，只看到相应的偏振光图象

3、，即左眼只能看到左机放映的画面，右眼只能看到右机放映的画面。这些画面经过大脑综合后，就产生了立体视觉。利用人的双眼视角差和会聚功能等特性拍摄的放映时产生立体效果的电影。普通的电影或照片都是一个镜头从单一视角拍摄的，影像都在同一平面上，人只能根据生活经验（如近大远小、光线明暗）产生空间感。而立体电影则是由从类似人两眼的不同视角摄制的具有水平视角差的两幅画面组成的，放映时两幅画面重叠在幕上呈双影，通过特制眼镜或幕前辐射状半锥形透镜光栅，观众左眼看到的是从左视角拍摄的画面、右眼看到的是从右视角拍摄的画面，通过双眼的会聚功能，于是合成为立体视觉影像。观众看到的影像好像有的在幕后深处，有的脱框而出，似伸

4、手可攀，给人以身临其境的逼真感。采用幕前辐射状半锥形透镜光栅的立体电影受观众厅座位区位置的严格限制，观众头部不能随便移动，否则立体效果消失，因此观众感到异常不便。在戴眼镜观看的立体电影中，广泛采用着彩色眼镜法和偏光眼镜法。彩色眼镜法是把左右两个视角拍摄的两个影像，分别以红色和青（或绿）色重叠印到同一画面上，制成一条电影胶片。放映时可用一般放映设备，但观众需戴一片为红另一片为青（或绿）色的眼镜。使通过红镜片的眼睛只能看到红色影像，通过青色镜片的眼睛只能看到青色影像。此法的缺点是观众两眼色觉不平衡，容易疲劳；优点是不需要改变放映设备。初期的立体电影常用这种方法。1985 年日本筑波国际科技博览会上

5、展出了采用这种方法的球幕黑白电影，效果更佳。偏光眼镜法的立体电影，从 1922 年开始一直为各国所重视，有些国家已和大视野的电影相结合，拍成质量更高、效果更好的彩色立体电影。这种电影在放映时，左右画面以偏振轴互为 90的偏振光放映在不会破坏偏振方向的金属幕上，成为重叠的双影，观看时观众戴上偏振轴互为 90、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。由于制作和放映工艺的不同，偏光立体电影有双机和单机之分。1985 年的筑波博览会上展出了 70 毫米大银幕彩色立体电影。自 60 年代以来，中国拍摄的立体电影是偏光立体电影。 苏联在 70 年代研试了全息立体电影，观看时不必戴眼

6、镜，有很大的影像亮度范围。由于观众眼睛的视觉调节和收敛是自然的，不会引起过分紧张和疲劳，观众只要转动头部，即可看到如同实物那样的位置变化，比普通电影有更大的深度感，就象真实物体那样。 2 立体电影-技术种类光分法光分法观看眼镜现在有不少影院都拥有 3D 立体放映厅，放映时通过两个放映机来播放两个摄影机拍下的电影，在屏幕上就会同步出现两组有差别的图像。在放映机的前面会有一个偏振片，两台放映机前的偏振片方向相互垂直，这个时候使用肉眼看屏幕只能看到模糊不清的重叠画面。这个时候就需要使用偏振眼镜来观看，镜片的偏振方向同样是互相垂直，每只眼睛都只能看到对应的画面，这样双眼看到不同的内容在头脑中就会形成立

7、体的影像。 优势： 1.立体效果不错； 2.适合人数较多的放映场合； 缺点： 1.画面会有重影出现； 2.观看角度受到限制； 3.长时间观看会感觉到疲倦，偏振眼镜佩戴不够舒适； 4.立体放映厅造价较高，也有一些影院的放映厅出于成本考虑不使用金属幕布，影响观看效果； 5.个人家庭影院实现难度大，成本高。 色分法随 Nvidia 显卡附赠的红蓝眼睛分色技术是另一种 3D 立体成像技术，现在也比较成熟，有红蓝、红绿等多种模式，但采用的原理都是一样的。 色分法会将两个不同视角上拍摄的影像分别以两种不同的颜色印制在同一副画面中。这样视频在放映是仅凭肉眼观看就只能看到模糊的重影，而通过对应的红蓝等立体眼镜

8、就可以看到立体效果，以红蓝眼镜为例，红色镜片下只能看到红色的影像，蓝色镜片只能看到蓝色的影像，两只眼睛看到的不同影像在大脑中重叠呈现出 3D 立体效果。 2007 年，Dolby 公司开发出 Dolby 3D 系统，色分技术才重新热起来。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。通过滤光眼镜来分别接收这些光谱的高频部分和低频部分，同样可以实现立体效果。该技术比传统色分技术好得多。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。 阿凡达首映礼上，采用的就是 Dolby 3D+IMAX。优势： 1.放映设备没有特别的要求

9、，无需额外的投入； 2.立体眼镜造价很低，甚至可以手工完成； 不足： 1.极易出现重影，画面不清晰； 2.立体效果有些不足； 3.观众容易疲劳。 时分法NVIDIA 推出的时分法时分法是 NVIDIA 现在主推的一项应用，需要显示器和 3D 眼镜的配合来实现 3D 立体效果。时分法所采用的立体眼镜构造最为复杂，当然成本也最高。两个镜片都采用电子控制，可以根据显示器的输出情况进行状态的切换，镜片的透光、不透光切换使得人眼只能看到对应的画面（透光状态下），双眼看到不同的画面就能够达到立体成像的效果。时分法所采用的同步工具，同时带有景深调整的功能。时分法需要进行频繁的画面切换，也就需要显示器可以提供

10、足够快的刷新速度，才能避免画面的闪烁，NVIDIA 对于支持 3D 立体幻镜的显示器都要求提供 120Hz 的刷新速度，这样才能保证切换的双眼画面达到基本的 60Hz，从而保证显示效果。当然，高于 120Hz 的刷新率会获得更好的效果，画面闪烁情况也会越少。 优势： 1.立体效果明显，画面闪烁不明显； 2.色彩、亮度表现相对更好； 不足： 1.显示器、眼镜加显卡需要搭配使用； 2.成本不低，普及难度较大。 3 立体电影-发展历史胶片立体电影红绿分色技术和线偏振光分光技术 数字立体电影在胶片立体电影时代，使用最多的是红绿分色技术以及线偏振光分光技术，红绿分色技术最大的优点是兼容性好，应用范围广，

11、任何有 35mm 胶片放映设备的单位，只要购买廉价的红绿眼镜，都可以放映胶片立体电影，大规模的应用导致现在一说到立体电影，人们就想到硬纸壳做的红绿眼镜。其缺点是容易出现重影，放映的画面稳定性差、画面不清晰、立体效果差，观众容易产生疲劳感。 线偏振光技术最大的优点是立体效果稍好于红绿眼镜，但仍然有明显的重影，放映的画面仍不够稳定性、画面仍不够不清晰，较长时间观看仍产生疲劳感，观众的头部倾斜角度不能大于 15，否则会影响观看效果。 IMAX IMAX 3D 利用偏振光分光原理，所使用的 70 毫米 15 齿孔电影胶片的面积是普通 35 毫米胶片的 10 倍，是一般 70 毫米宽银幕胶片的 3 倍。

12、IMAX 巨幕 3D 画面大、视野宽广、视觉效果好，但成本高，所需放映的场地和空间巨大，制作费用高昂，而且需要使用 70 毫米 15齿孔的设备进行放映。目前 IMAX 放映系统也在进行数字化，刚刚推出 IMAX 数字立体放映机，但其数字放映系统的价格和胶片 IMAX 系统基本一样。总的来说，IMAX 3D 投资高、经营成本高，不是一般影院所能承受的，不适合在普通商业影院推广。 数字 3D 电影数字立体电影依托目前数字影院放映设备（2K）的平台，只需增加放映数字立体电影的辅助设备和更换金属银幕或高增益白幕就可放映数字立体电影。数字立体电影比胶片立体电影的放映具有画面清晰、稳定、无明显重影、亮度高

13、、与普通数字放映设备相兼容等众多优点，克服了观看传统胶片立体电影时的头晕、疲劳等弊端，能给观众以特殊的观影体验和视觉享受。自从 2005 年 11 月美国迪士尼首次推出数字立体影片 小鸡快跑以来，目前在全球已经出品了 10 多部数字立体影片（全部是动画、科幻、历险类主题，主要追求立体观感效果，片长一般与普通故事片相同），两年以来世界上已安装了 1500 多块数字立体银幕。这种特殊类型的电影在商业影院一推出就受到各国观众的喜爱，虽然在国外数字立体电影的票价比普通电影的价格高出 1-2.5 美元，但观看电影的人次却远远高于普通电影，据统计，一块数字立体银幕的放映收入一般要比普通银幕高出 2-5 倍

14、，以 2007 年 3 月 30日上映的拜访罗宾逊一家为例，首映当天每块银幕的 3D 版本票房约 12000 美元，而2D 版本票房只有 4000 美元，该片在美国总票房 9800 万美元，其中三分之一来自数字 3D放映，而数字 3D 银幕只占放映总银幕的六分之一。票房的成功极大地激发了影院经营商、影片制作商和设备生产商的积极性。目前国外发达国家已掀起了发展数字立体影院的热潮，美国和欧洲的放映商纷纷开始实施数字 3D 系统安装计划，预计到 2009 年全球数字影院中放映立体电影的银幕将超过 5000 块；美国好莱坞梦工厂去年宣布 2009 年以后出品的动画影片全部采用数字立体格式，迪士尼最近宣

15、布从今年起生产的动画片也全部采用数字立体格式。数字 3D 放映系统相比胶片放映系统具备以下优点： 1) 数字 3D 放映技术提供了良好的立体显示效果 数字放映技术在原理上相比胶片立体有较大的改进，使用了液晶开关技术、圆偏振光分光技术及光谱分光技术等，这些技术抗干扰性强、画面稳定、立体效果好、无明显重影，画面清晰度高。由于目前数字立体放映系统亮度还不够高、光效率还不够大，因此在大银幕上放映（14 米宽以上）仍然有待改进和提高，或采用双机放映的方式。但随着技术发展，较大功率放映机或者使用双机放映，都有可以有效地解决这个问题，而且随着放映尺寸的增加，也能解决窗口感的问题，将挑战 IMAX 立体电影，

16、会给观众一个更加精彩的立体世界。2) 数字立体放映系统安装方便、操作简单 胶片放映机使用机械方式进行控制，人工装卸拷贝，操作复杂、精度低；数字放映机使用数字方式进行控制，操作简单、精度高，数字放映系统只需要在镜头前或者是放映机内部光路上添加一个滤光器件，可方便进行拆卸 3) 数字技术简化了立体影片制作工艺 制作胶片立体电影因为要处理两条同步的负片，因此不论是剪辑还是洗印都费时费力，还容易出错，所以愿意制作胶片立体电影的人不多。现在数字技术的应用大大简化了立体影片在后期制作时剪辑、特效、配光调色等方面的工序，而且如果是制作动画立体影片，还可以利用数字技术虚拟另外一个摄影机，用一条影片的内容就可生

17、成两只眼对应的影片。但是拍摄真人实景立体影片在摄制方面依然存在较大的难度，不过国际上已经有许多人在尝试用数字摄影机于拍摄立体电影和，相信真人实景拍摄的数字 3D 影片将很快面世并逐渐增多。 4) 数字技术丰富了节目内容 胶片立体电影由于制作技术的限制，很难加入特技，再加上胶片立体电影制作困难，所以能吸引观众的片源稀少，这在胶片时代是造成立体电影难以发展的最大的一个问题。 现在数字技术的应用降低了人们制作动画立体影片的难度，数字动画特技的大量使用扩展了制作人的创作空间。而且除了数字动画立体电影之外，还可以用数字摄影机拍摄数字 3D影片，可通过数字技术将普通 2D 胶片电影转成数字 3D 格式，国

18、际上已经有一些大导演例如 乔治卢卡斯等对此非常感兴趣。这样将较大地拓宽数字立体电影的片源，增加了数字立体影片的题材和数量，能够为影院吸引更多的观众。 5) 数字立体电影可以提高票房收入 由于使用了数字立体放映技术，良好的视听效果吸引了大批观众，在国外即便影院把票价提高 1 到 2.5 美元，仍然有大量观众慕名而来，使得数字立体电影就是用两个镜头如人眼那样的拍摄装置，拍摄下景物的双视点图像，再通过两台放映机，把两个视点的图像同步放映，使这略有差别的两幅图像显示在银幕上，这时如果用眼睛直接观看，看到的画面是重叠的，有些模糊不清，要看到立体影像，就要采取措施，使左眼只看到左图像，右眼只看到右图像，如

19、在每架放影机前各装一块方向相反的偏振片，它的作用相当于起偏器，3D影片比 2D 影片高出 2 到 5 倍的票房收益。优异的票房成绩调动了多方面的积极性，制片厂纷纷推出各种题材的数字立体影片拍摄计划，放映商积极安装数字立体放映系统，设备商努力改进和推广产品，抢占市场份额。 数字 3D 片源情况 1) 好莱坞制片厂已上映的数字 3D 影片： 迪士尼 2005 年 11 月 4 日小鸡快跑（Chicken Little）（81 分钟） 2007 年 3 月 30 日拜访罗宾逊一家（102 分钟） 2007 年 10 月 19 日圣诞夜惊魂（76 分钟） 派拉蒙 2007 年 11 月 16 日贝奥武

20、夫（113 分钟） 2) 正在和将要制作的数字 3D 影片： 迪士尼 2008 年 11 月 26 日美国狗谭 2009 年 11 月 6 日圣诞颂歌 2009 年 5 月 29 日UP 2009 年 10 月 2 日玩具总动员：3D 2010 年 2 月 12 日玩具总动员 2：3D 2010 年 6 月 18 日玩具总动员 3 2010 年 3 月 19 日爱丽丝梦游仙境 时间未定舞出我人生 3 时间未定科学怪狗 派拉蒙公司 时间未定 蓝精灵 梦工厂 2009 年 3 月份怪物大战外星人 2010 年 3 月 26 日如何训练你的龙 2010 年 5 月份史莱克 4 20 世纪福克斯 20

21、09 年 7 月 1 日冰河世纪：恐龙的黎明 2009 年 12 月 18 日神之化身 新线 2008 年 7 月 11 日的 地心游记 3D2009 年的 死神来了 4 索尼影像 时间未定生化危机：退化 荧幕目前全球数字银幕数为 6464 块，影院数字化改造规模处于前 5 位的国家是： 美国：4675 块，占 72.3% 中国：524 块，占 8.1% 英国：276 块，占 4.3% 韩国：160 块，占 2.5% 德国：144 块，占 2.2% 国际上正在开展的大规模影院数字化项目 （1）北美 2005 年 7 月，AccessIT 和科视联合推广数字影院，到 07 年底已经安装超过 40

22、00 块数字银幕，计划到 2010 年底再完成 10000 块数字银幕的安装。 Technicolor 公司计划从 2008 年开始耗时 3 年在北美安装 5000 块数字银幕。 NATO 下属的影院购买者组织（CBG）计划从 2008 年开始对美国中小影院以及独立影厅进行数字化，已经选择和 AccessIT 公司合作推广数字影院，其数字化规模至少 8000 块以上。 北美 3 大院线 AMC 院线、Cinemark 院线以及帝王娱乐院线,于 2007 年 2 月合资成立数字影院执行伙伴组织（DCIP），于 2008 年初开始对下属 14000 块银幕进行数字化，计划到2010 年底能转化 7

23、5%（1 万块）的银幕。 以上统计可能有重复计算的部分，据好莱坞报道网预测到 2010 年底美国和加拿大的数字银幕能超过 2 万块，北美目前的银幕总数约 3.7 万块。 （2）欧洲 英国艺术联盟和 20 世纪福克斯以及环球影视签署了关于在欧洲推广数字影院的长期协议，计划在未来几年将安装约 7000 块银幕。 （3）印度 印度 Scrabble 娱乐公司（SE 公司）计划从 2008 年 4 月开始未来 5 年内在全印度安装 1750块数字银幕。 （4）中国 中国目前 2K 数字影院的银幕已经达到 524 块，其中中影首钢 443 块，中影数字院线 32 块，大地 49 块。另有 350 多块银

24、幕即将数字化，其中上影集团 100 块,首钢 257 块。 有分析机构预计到 2013 年，北美将有 90%以上，全球 50%的银幕都将被数字化。 4 立体电影-电影史力推 3-D 立体电影的好莱坞巨头们1839 年，英国科学家查理惠斯顿爵士根据“人类两只眼睛的成像是不同的”发明了一种立体眼镜，让人们的左眼和右眼在看同样图像时产生不同效果，这就是今天 3D 眼镜的原理。1922 年，世界上第一部 3D 电影是爱情的力量，遗憾的是，影片很早之前就已经遗失了。早期的 3D 电影都是以展示立体效果为主，片中常以指向观众的枪、扔向观众的物体为噱头。 1951 年，环球公司推出最有名的 3D 恐怖片黑湖

25、妖谭，该片也是至今为止惟一一部有续集的 3D 电影。新版黑湖妖谭计划在 2011 年上映。 1952 年，讲述非洲探险的非洲历险记被认定为是史上第一部真正的 3D 长片。该片的口号是“狮子在你腿上，爱人在你怀里”。尽管生活杂志在当时称该片“廉价、荒谬”，但观众们仍然热情地挤进电影院去体验片中的“自然视角”。 1953 年，恐怖蜡像馆等一批 3D 恐怖片应运而生，3D 片在上世纪五十年代进入了黄金时期。 1954 年，当时世界上最伟大的导演们，绝大多数都对 3D 电影低眼相看，认为那只不过是在玩魔术而已，根本不是艺术。然而，希区柯克不这么想，他在 1954 年拍摄了 3D 版的电话谋杀案，成为了

26、当时 3D 片中为数不多的精品。 1962 年，中国的天马电影制片厂拍摄了国内第一部 3D 立体电影 魔术师的奇遇 ，桑弧导演，陈强主演。后来又陆续出现了欢欢笑笑快乐的动物园靓女阿萍 侠女十三妹等。 1982 年，迪士尼拍摄了短片魔法之旅，虽然这部短片只有 16 分钟，但通过 CGI 与真人表演的混合，打造出了在当时令人惊讶的 3D 效果。 1982 年，13 号星期五第三部上映，本片令 80 年代的 3D 电影慢慢复苏。 1983 年，3D 版的大白鲨第三集轰动一时，放映首周就赚得 1300 万美元的票房。但因为电影本身水准低下，3D 效果也无过人之处，很快就让观众失去了兴趣。 1985 年

27、，魔晶战士成为世界首部 3D 动画长片。 2004 年，第一部 IMAX 3D 长片极地特快诞生。该片在 2000 块普通 2D 银幕上放映，3D IMAX 银幕只有 75 块。然而就是这 75 块 3D IMAX 银幕，获得的票房占全片总票房的百分之三十。3D+IMAX 的“超强组合”，让发行方看到了巨大的商业潜力。 2005 年，迪士尼的动画片鸡仔总动员采用了新型投影技术放映，消除了以往看 3D 电影时容易产生的眼睛疲劳。 2008 年，U2 3D 演唱会是第一部完全用 3D 摄影机拍摄的真人影片，这个音乐纪录片堪称先锋。 2009 年，环球的动画片鬼妈妈是第一部采用停格动画形式的 3D 电影。 2009 年，阿凡达成为有史以来制作规模最大、技术最先进的 3D 电影。立体电影-与 4D 电影4D 电影院3D 立体影院在普通投影数字电影基础上，在片源制作时，片源画面使用左右眼错位 2路显示，每通道投影画面使用 2 台投影机投射相关画面，通过偏振镜片与偏振眼镜，片源左右眼画面分别对映投射到观众左右眼球，从而产生立体临场效果。 3D 立体影院一般设计成弧幕形式，立体感更强。