3D影像

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更新時間: 2013-09-06

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3D影像 - 簡介
從去年底開始,不論是3D電影、3D電視、3D電腦遊戲甚至最近大家最瘋狂的世界盃足球賽事都要瘋3D,從皮克斯十多年前的《玩具總動員》電影開始,就已經開啟了3D動畫的新紀元,在更小的時候,我們早就帶著一種小小像紙片一樣的眼鏡進電影院看3D電影,為何過了十來年,所謂的3D視聽享受又襲卷而來,尤其是今年的電影好像沒有3D特效,高端電視如果沒有3D效果,就同過中秋不烤肉一般,感覺生活就是少了一個味-讓影像更加立體的感官滋味。

3D影像 -什麼是3D 影像?
 3D指的是三維空間,D是英文Dimension 的首字,即線度、維的意思,國際上用3D來表示立體影像。
現在我們見到各式的3D視覺,其實是一種立體視覺,我們用一個簡單的例子來說明,拍照的時候我們喜歡拍一種照片-前面是人像,後面是美麗的風景,但這時候風景和人像是貼在一起的,彼此沒有強烈的距離感。3D影像
一般我們難以肉眼看到像上圖這樣的3D影像

 

       好,如果我們把這張照片用立體的方式分成兩張照片,一張人像離你的眼睛比較近,一張風景離你比較遠。那我們將身體左傾斜45度來看這個影像,遠近的感覺會更清楚,而且後面的風景感覺會遠一點;相對的,如果我們往右傾斜45度來看這組照片,也有同樣的感覺。神奇的事情出現啰!如果把左傾和右傾看到的影像融合在一起,腦袋裡就會出現人像浮在你眼前,風景在背後的立體感。現在我們在戲院或電視前看到的立體感,就是所謂的3D顯像,所以與其說看3D影音,其實就是就是通過視差看到的立體影像。

概念是如此,但天才的開發者透過各式各樣的技術讓觀眾感受到影像的立體感,從小時候就開始玩的鬥雞眼看圖片、去電影院戴上紅籃鏡片、墨綠黑色的偏光鏡到家裡高級3D電視的快門鏡,這些讓影像立體化的技術不論新或舊,仍然活生生的出現在你我的眼前。

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3D影像與普通影像的區別

        3D影像與普通影像的區別在於它利用人的雙眼立體視覺原理,使觀眾能從視頻媒介上獲得三維空間影像,從而使觀眾有身臨其境的感覺。觀眾看到的影像和真實物體感覺接近,真實感強。特別是震撼畫面讓人感覺身臨其境,恍如一切就在身邊。3D的真實感使得其比2D畫面更具震撼力。

3D影像 -3D影像技術全解析
  3D就是three-dimensional的縮寫,意思就是三維圖形,在1839年英國科學家查理-惠斯頓爵士根據「人類兩隻眼睛的成像是不同的」發明了一種立體眼鏡,讓人們的左眼和右眼在看同樣圖像時產生不同效果,這就是當今3D眼鏡的基礎原理。

視覺移位創造真實場景

要說3D影像因何而生?歸結起來就是「視覺移位」。下面我們就從觀看世界最重要的--眼睛談起。人的兩眼左右相隔在6厘米左右,這意味著假如你看著一個物體,兩隻眼睛是從左右兩個視點分別觀看的。左眼將看到物體的左側,而右眼則會看到她的中間或右側。當兩眼看到的物體在視網膜上成像時,左右兩面的印象合起來,就會得到最後的立體感覺。而這種獲得立體感的效應就是「視覺位移」。

而拍攝影像時,只要用兩台攝影機模擬左右兩眼視差,分別拍攝兩條影片,然後將這兩條影片同時放映到銀幕上,放映時加入必要的技術手段,讓觀眾左眼只能看到左眼圖像,右眼只能看到右眼圖像。最後兩幅圖像經過大腦疊合后,我們就能看到具有立體縱深感的畫面。 這就是我們所說的3D影像。下面就來說說幾種不同原理的3D。

早期黑白立體影像:紅綠濾色透鏡

這種眼鏡我估計大家都見過,小時候這種眼鏡已經非常常見了。我們可以自己試著分別用紅筆和綠筆在一張白紙上寫字,透過紅色鏡片后,白紙也變成了紅色,眼睛就看不到紅色筆寫下的字,但是可以看到綠筆寫下的字。而透過綠色鏡片看紙當然就看不到綠字,只能看到紅筆的字跡。根據這個原理通過紅綠眼鏡的過濾處理,兩隻眼睛各自就看到了,由兩部攝影機拍攝的不太一樣的畫面,最終兩幅畫面的疊加就形成了立體視覺,這是早期立體電影紅綠濾色透鏡技術。這種技術實現起來比較簡單,而且造價低廉。

早期彩色立體影像:分像偏光立體影像

 這也是一種常見的立體成像方法,普通的光線是沿波浪狀路線前進的,就如人抖動一條長繩一樣。如果讓光波通過一種特製的鏡片,只允許某一種特定的振動光波通過,就好像給波動的繩子設置柵欄一樣,結果使波動的繩子只能通過垂直方向的柵欄,而不能通過平行方向的柵欄。這種特製的鏡片就稱為「偏光鏡」。而早期彩色立體電影的效果就是利用光的偏振現象形成的。立體電影利用一左一右兩架攝像機同時拍攝同一景物,放映時使用兩架放映機,各套上一個偏振鏡,把兩個偏振光的影像同時放映在銀幕上,兩個偏振光的振動方向就能互成直角。觀眾在觀看電影時要戴上特製的偏光眼鏡,而左右兩鏡片透過的偏振光振動方向互相垂直,能通過左眼的偏振光就不能通過右眼,而能通過右眼的偏振光就不能通過左眼,這樣一來,左眼的鏡片只允許左方攝像機的影像通過,而右眼的鏡片只允許右方攝像機的影像通過,最後,彩色立體影像出現了。

最方便的觀看:裸眼3D立體圖像


對於已經是近視的朋友來說,再戴一副3D眼鏡真的非常痛苦,而最理想的3D觀影效果是什麼哪?肯定是裸眼就能看出3D效果。目前,日本富士膠捲公司已發售可拍攝3D照片和錄像的數碼相機。這是全球首款不必使用專業眼鏡、用肉眼就可以享受立體圖像的數碼相機。這款相機擁有兩個富士瓏鏡頭和兩個CCD感測器。相機本體上的兩個鏡頭可以從差別很小的兩個角度同時拍攝兩個畫面,通過新開發的畫像處理技術將兩個畫面合成后即可產生3D效果。用戶不用戴特殊的眼鏡,在相機背面2.8英寸的液晶顯示屏上就能看到立體的照片和錄像。任何人只要按下快門,就可以拍攝出立體效果。除了相機自帶的顯示屏外,用戶還可通過零售的專用數碼相冊觀看拍攝的3D照片和錄像。此外,富士膠捲還提供3D照片沖洗業務,使用特有鍍膜技術控制光線傳播方向,實現裸眼3D效果。

  「裸眼」3D技術目前還沒有成熟,但目前已經有一些家電廠商研製了一些不戴眼鏡就能看到立體影像的電視機,另外科學家們也在嘗試利用全息成像技術來實現立體效果,後者已經在一些大型活動中成功運用。而在影院方面,美國Real D公司宣布要在10年內讓觀眾摘下3D眼鏡直接觀看立體電影,到那個時候,觀眾觀看3D電影將會更加便捷和舒暢。

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3D影像實現方式

 
色分法

  目前應用最普及的是色分法,這是利用不同顏色的影像重疊,然後利用紅藍眼鏡來分離過濾過重疊影像,達到景深,好處是眼鏡價格低廉,而且技術門檻低、設備要求低,總體成本低,不過效果最為普通。缺點:就是影像未能全色顯示。

光分(偏振)法

3D影像光分法

   製作3D立體電影,其中較為廣泛採用的是光分法 (或稱偏光法)。它利用兩個偏光軸互成90度的偏光鏡,分別放在兩部放映機鏡頭前,再將影像重疊,達到3D立體效果。眼鏡方面,亦使用偏光鏡片。不過,在拍攝製作及硬體設備,成本都較為偏高。缺點:影像需要和眼鏡水平觀看。
光分法
  目前大部分3D電影院採用的就是光分3D技術。

時分法

3D影像時分法

   時分法是效果最好的方式。它是利用時差來達到3D立體效果。它利用一台高頻率的顯示器,透過頻繁的頻率來快速切換左右影像;同時間,眼鏡亦會將左右邊鏡片變得透光可視和關閉狀態,左右反覆;令顯示器中的重疊影像分別傳到左右眼,透過視覺殘影,使大腦計算成一幅3D立體影像。優點:全色顯示、沒有觀看影像的位置問題。


3D影像 -3D影像技術分類
 3D顯示技術可以分為眼鏡式和裸眼式兩大類。裸眼3D目前主要用於公用商務場合,將來還會應用到手機等攜帶型設備上。而在家用消費領域,無論是顯示器、投影機或者電視,現在都是需要配合3D眼鏡使用。 而目前主流的眼鏡式3D技術主要有兩種類型:
 
不閃式3D
  
不閃式3D 電視方式是最接近我們實際感受立體感,最自然的方式。如同在電影院里享受生龍活虎的3D影像,能夠同時看兩個影像把分離左側影像和右側影像的特殊薄膜貼在3D電視表面和眼鏡上。通過電視分離左右影像后同時送往眼鏡,通過眼鏡的過濾,把分離左右影像後送到各個眼睛,大腦再把這兩個影像合成讓人感受3D立體感。 不閃式3D的特點:有關視角方面,在視聽推薦距離內觀看時不閃式3D全然不成問題。比如,除了在一米以內站著、坐著或者用非常不正常的姿勢觀看電視以外,在3D電視視聽推薦距離內觀看時沒有任何問題的。反而,擔心子女過分貼近電視而影響眼健康的聰明父母而言,更喜歡遵守視聽推薦距離我這個不閃式3D。而且,因為採用IPS硬屏面板所以在左右視角上都沒有限制,不管是在哪個角度看都很鮮明,沒有色變現象,而且不閃式3D電視在任何角度都能享受3D影像。
  
不閃式3D的優越性:
 
   1.沒有閃爍,能體現讓眼睛非常舒適的3D影像。不閃式3D沒有電力驅動,可舒適佩戴眼鏡並且全然沒有閃爍感。因此可以盡情享受讓眼睛非常舒適的3D影像。看實際測量閃爍程度的數據就能知道數據幾乎是零,不會有頭暈的狀態出現。
  2.可視角度廣,觀看不閃式3D電視時只要是在推薦距離內,在任何角度觀看,它的畫面效果、色彩表現力都不打折扣,可以在沒有角度限制的情況下去享受完美震撼的3D影像。
  3.能夠用輕便舒適的眼鏡享受3D影像。不閃式3D眼鏡輕便、價格合理,還可以使用夾套眼鏡讓配戴眼鏡的人也能舒服使用。
  4.體現沒有重疊畫面的3D影像。畫面重疊現象是因為右側影像進入左側眼睛或左側影像進入右側眼睛而發生的。不閃式3D所使用的特殊薄膜分離左右影像后體現3D影像,所以不會發生畫面重疊現象享受好像看到活生生的真實物體的立體影像。通過實際測量畫面重疊的數據就能知道不閃式3D的重疊數據是人無法感知的水平。
  5.體現沒有畫面拖拉現象的高清晰3D影像。不閃式3D能夠體現1秒鐘240張3D合成影像。所以在相同的時間裡,不閃式3D能表現更多的畫面情報而體現沒有拖拉的高清晰立體影像。
  有關視角方面,在視聽推薦距離內觀看時不閃式3D全然不成問題。比如,除了在一米以內站著、坐著或者用非常不正常的姿勢觀看電視以外,在3D電視視聽推薦距離內觀看時沒有任何問題的。

快門式3D
 
 快門式3D技術,英文為Active shutter 3D,配合主動式快門3D眼鏡使用。這種3D技術在電視和投影機上面應用得最為廣泛,資源相對較多,而且圖像效果出色,受到很多廠商推崇和採用,不過其匹配的3D眼鏡價格較高。
  
快門式缺點:
 
   1、戴上眼鏡之後,亮度減少較多;
  2、3D眼鏡的開合頻率被日光燈等發光影響導致3D眼鏡快門的開合與左右圖像不完全同步,會出現串擾重影現象,觀看時建議關燈
  3、快門式3D眼鏡的售價基本在1000元左右,相對較貴,並且需要安裝電池或充電使用。

3D影像的趨勢
  
        進入21世紀,標準化的產品和物美價廉的產品不再是消費者購買產品的一個重要消費理由,取而代之的是一種新興的生活方式或體驗,產品的時代已經結束,顧客時代已經悄然開始!展望未來3D影像產業的發展,從各種發展情勢來分析,應該是會逐漸『蓬勃發展』,不會像以往那樣『曇花一現』, 所以全球在3D影像產品的發展,會有不錯的成長率。以3D顯示技術來看,大尺寸的都以戴眼鏡技術為主,廠商認為大尺寸的裸眼技術尚未成熟,所以還無法推出消費者可以接受之大尺寸的裸眼3D的產品。 


 
3D影像應用領域
  
        立體影像技術的應用領域相當廣闊,主要包括:3D電影後期製作,3D動漫製作,數字城市建設,宣傳片,虛擬模擬,幻影成像,立體影院建設,3D遊戲製作,展覽展示,大型巡演活動,3D教學,3D醫療成像等領域。 
 

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