立體成像技術詳解與4D影院的普及

立體成像技術簡介

立體成像原理

人類的眼睛相距6～7 cm，有一定的距離，所以在觀察一個三維物體時，由于兩眼水平分開在兩個不同的位置上，所觀察到的物體圖像是不同的，它們之間存在著一個像差，由于這個像 差的存在，通過人類的大腦，我們可以感到一個三維世界的深度立體變化，這就是所謂的立體視覺原理。據立體視覺原理，如果我們能夠讓我們的左右眼分別看到兩 幅在不同位置拍攝的圖像，我們應該可以從這兩幅圖像感受到一個立體的三維空間。從前面的分析中我們可以知道不同的觀察角度將可以看到不同的圖像。因如果我 們將光柵垂直于兩眼放置，由于兩眼對光柵的觀察角度不同，因而兩眼會看到兩個不同的圖像，從而產生立體感。常為了獲得更好的立體效果我不單單以兩幅圖像制 作，而是用一組序列的立體圖像去構成，在這樣的情況下，根據觀察的位置不同，只要同時看到這個序列中的兩副圖像，即可感受到三維立體效果。

紅藍眼鏡

這種模式下，在屏幕上顯示的圖像將先由驅動程序進行顏色過濾。渲染給左眼的場景會被過濾掉紅色光，渲染給右眼的場景將被過濾掉青色光(紅色光的補色光，綠 光加藍光)。然后觀看者使用一個雙色眼鏡，這樣左眼只能看見左眼的圖像，右眼只能看見右眼的圖像，物體正確的色彩將由大腦合成。這是成本最低的方案，但一 般只適合于觀看無色線框的場景，對于其它的顯示場景，由于丟失了顏色的信息可能會造成觀看者的不適。這種立體方式在高端應用中已經淘汰了。 紅綠、紅蘭眼鏡，已基本淘汰

主動式立體成像技術

主動立體顯示就是用一個投影機投射圖像，某瞬間投射左眼看到的信號，下個瞬間投射右眼看到的信號。當投射左眼信號的瞬間，從工作站發(fā)出一個控制信號去控制 主動立體眼鏡的左鏡片，使它打開，這個時候右眼的鏡片關閉;反之，當投射右眼圖像的時候，左眼的鏡片是關閉的。總之，主動立體的眼鏡是被控制的。任何品牌 和型號的投影機，如果能做主動立體顯示，輸出光線的利用率一定低于16%。因為：投影機做立體圖象顯示時，輸出的左右圖像的實際亮度為標稱立體亮度值(投 影機說明書標稱)的45%(理想值為50%)，光線通過液晶立體眼鏡片后亮度至少要減少65%，因此剩余的亮度為45%*35% 《 16%)。如果亮度因素特別重要，用低亮度的投影機做主動立體顯示時效果不能令人滿意。例如亮度為4000 流明的投影機，實際主動立體亮度只有為640 流明，比普通電影院的亮度(800 流明)還低。如果應用要求環(huán)境比較亮，這種指標是不行的。

主動式立體投影，光線利用率僅為16%

優(yōu)點：

1. 投影機數量少。

2. 系統結構簡潔。

缺點：

1. 眼鏡成本高。每副眼鏡需要500元左右，且易人為損壞。

2. 觀看者感覺不舒服。由于采用了液晶片，導致整個立體眼鏡沉重;同時左右眼鏡片的快速開、關，(60HZ/S)時間久了會導致目眩。

3. 光的利用率太低，只有16%。

4. 對圖形發(fā)生主機要求高。

被動式立體成像技術

被動立體技術是將影象信號輸出到信號分轉設備用，然后接到兩臺垂直疊加的投影機，用兩臺投影機同時投射一 幅影象，一臺投影機投右眼影象，一臺投影機投左眼影象，兩臺投影機采用不同的極化方向，再通過被動立體眼鏡左右眼的圓周偏振極化鏡片實現立體投影效果。該 立體投影方式是目前效果最好的立體投影技術，投影的光通效率很高，可達到50%左右。同時因沒有左右眼影象的來回切換，因此不存在主動立體投影中讓人眩暈 的問題，適合長時間觀看，立體眼鏡的價格很便宜，重量較輕，長時間戴也不會有疲勞的感覺。因不需要與紅外發(fā)射裝置同步，因此使用者可隨意走動，靈活性很 高，被動立體已成為立體投影的主流技術。

偏振立體眼鏡，輕便簡潔

優(yōu)點：

1. 眼鏡成本低，易于維護。

2. 光利用率高，約為38%。

3. 對圖形發(fā)生主機要求低。

缺點：

1. 投影機數量比主動式多一倍。

2. 系統結構略為復雜。

偏振技術介紹

被動立體是通過光的偏振來實現的。光的偏振有內部和外部兩種實現方法。線性偏振是早期時采用的被動式立體解決方式，其原理是將投影機發(fā)出的關分別沿著X 和 Y 軸偏振，然后和立體眼鏡的X 、Y 方向的光柵相吻合，從而實現立體圖像。這種方式最大的缺點就是偏振片方向不動，光只能以固定的角度傳輸，所以觀看者頭部不能偏移，視角很小，因此現在已被 淘汰。

圓周偏振是近年來巴可公司專利發(fā)明出的一種新的偏振方式。其原理是其原理是：光線傳播時，垂直傳播方向的360 度都有光波震蕩傳輸。光的偏振實際上是利用某一特定方向的光波進行顯示的原理。圓周偏振技術的原理是光的偏振方向可旋轉變化，左右眼看到的光線的旋轉方向 相反?；趫A周偏振技術，觀察者的頭部可以自由活動，因為光線的方向變化不影響顯示。

利用偏振片只過濾特定光線的原理實現被動式立體投影

4D 影院是在3D立體電影的基礎上加環(huán)境特效模擬仿真而組成的新型影視產品。所謂4D電影，也叫四維電影;即三維的立體電影和周圍環(huán)境模擬組成四維空間。觀眾 在看立體電影時，順著影視內容的變化，可實時感受到風暴、雷電、下雨、撞擊、噴灑水霧、拍腿等身邊所發(fā)生與立體影象對應的事件，4D的座椅具有噴水、噴 氣、振動、掃腿等功能，以氣動為動力的。環(huán)境模擬仿真是指影院內安裝有下雪、下雨、閃電、煙霧等特效設備，營造一種與影片內容相一致的環(huán)境。以上兩類電影 都有身臨其境，驚險刺激的效果。這兩項電影既有共性，也有個性。身臨其鏡、驚險刺激、感受科技是它們的共性;一個是在運動中感受刺激、一個是在視覺中感受 刺激，這是它們的個性。

眾所周知，3D影院(通常稱為立體電影)已經具有幾十年歷史。近年來，隨著影娛樂技術的發(fā)展和娛樂市場的需 求，人們不僅將震動、墜落、吹風、噴水、撓癢等特技引入3D影院，而且還根據影片的清潔精心設計出煙霧、雨、光電、氣泡、氣味、布景、人物表演等效果，形 成了一種獨特的表演形式，這就是當今十分流行的動感4D影院。

由于動感4D影院中電影情節(jié)結合各種特技效果發(fā)展，所以觀眾在觀看4D影片時能夠獲得視覺、聽覺、觸覺、嗅覺等全方位感受。

今年來動感4D影院的發(fā)展非常迅猛，動感4D影院的表現形式也根據人們不斷提高的娛樂需求有了很大的發(fā)展，目前平面銀幕方式的動感4D影院正受到環(huán)幕方式 的沖擊，而新型特技座椅配合動感平臺，又使動感4D影院進入了一個嶄新的階段。在進入21世紀后，大直徑、多畫面的環(huán)幕動感4D影院逐漸成為主流。尤其是 環(huán)幕銀幕動感4D影院的出現，各種動感平臺，旋轉平臺，軌道車也根據劇情進入影院，成為當今發(fā)展最為迅猛的動感4D影院類型。生機勃勃的4D影院將為觀眾 帶來更新的娛樂感受。

Power film 動感4D影院系統根據銀幕的形式分為平面銀幕4D影院和環(huán)幕銀幕4D影院兩個系列(簡稱為平面系列和環(huán)幕系列，或稱為P系列和H系列)，每個系列都有電影和投影兩種類型。

動感4D影院的銀幕結構

Power film 動感4D影院的銀幕分為平面和環(huán)幕兩種類型。平面動感4D影院采用同步播放方式，銀幕的高寬比例為16:9或者4:3。環(huán)幕銀幕針對環(huán)幕4D影院，其銀幕 的大小尺寸取決于環(huán)幕銀幕的度數與直徑。中視京誠Power film系列環(huán)幕動感4D影院的影像拼接為無縫拼接方式，銀幕采用具有偏振光保護作用的金屬硬幕。

動感4D座椅

特技座椅是Power film 動感4D影院系統中非常重要的組成部分。Power film 動感 4D影院系統中的特技座椅針對自然界中的風、水等效果以及生活中比較常見的震動、墜落等運動進行模擬，這些特技通過特技控制系統，與影片中的情節(jié)進行配 合，使觀眾在觀看影片時有身臨其境的感受。Power film 動感 4D特技座椅共包含五種特技，它們分別是墜落、震動、噴風、噴水、拍腿。特技座椅的各種特技的啟動由計算機控制，用戶可以根據影片劇情的需要，靈活改變特 技控制時序以及特技表演的時間長度，以適配不同的視覺效果和感官效果

五種特技的功能描述如下：

搖擺 座椅可以進行左右前后上下6個方向移動并產生搖擺的功能

震動墜落 座椅可以在垂直方向上產生4厘米的墜落，墜落完成時間為0.5秒。座椅的墜落恢復由控制系統自動完成。墜落功能是Power film 動感 4D影院特技座椅的獨特功能。

噴水 噴水特效可以在規(guī)定的時間內從觀眾前方快速噴水。噴水時間、方向、出水量均可以根據劇情的需要進行調整。

吹風 吹風特技主要用于模擬影片中的風。模擬風采用壓縮氣體的方式，從觀眾的前方吹出。

掃腿 拍腿特技是大多數4D影院都有的特技效果。拍腿特技通常用于模擬腳下老鼠、蛇、狗、貓等動物經過觀眾腿邊的效果。HYTCH特技座椅的下部靠近腳跟 部的地方安裝了四條可以自由擺動的氣管，這些氣管在不需要時收縮在座椅內部，在需要時自動伸到座椅的外部，并同時產生不規(guī)則擺動的效果。Power film 動感 4D影院中特技座椅由于采用四條氣管，所以產生的效果比較強烈。

Power film 動感 4D影院特技座椅為兩個人一組，上述座椅通過組合，基本可以滿足影院的各種需要

特效控制箱

特效控制箱是動感4D影院特效系統的運行控制中心，它上與影院總控系統連接，下與各個特效機構相連，在總控系統的協調下控制和驅動各種機構與影片同步運作。每個4D影院至少配備一套特效箱。