立体电影的物理原理

立体电影的物理原理作者：农学1603班 摘要：3D技术近年来迅速发展并且已近走进了我们的生活。立体电影又称3D电影。从2010年的美国大片阿发达打入中国市场，3D电影便进入了人们的眼球。近年来，中国电影公司也纷纷推出3D电影，3D电影给我们的日常生活带来了许多乐趣，是目前一种主流的电影播放形式,深受人们的喜爱。在观看3D电影的时候只要戴上特制的眼镜观看电影就会有身临其境的效果。参考网上众多资料，加之自己的理解，3D立体电影之中深含着众多物理原理,本文将对其进行大致的阐述。关键词：3D 3D立体电影 红绿或红蓝眼镜法液晶开关眼镜法 时分法 偏振光法The physics of stereoscopic filmThe author: nongxue class1603 Ren-Haosheng 2016010086Abstract: 3D technology has developed rapidly in recent years and has entered our life. 3D movies are also called 3D movies. 3D movies have been in the eye of the Chinese since the 2010 American blockbuster ah developed entered the Chinese market. In recent years, Chinese film companies have also launched 3 d movies, 3 d movie brought a lot of fun to our daily life, is now a mainstream movie play form, was deeply loved by people. When you watch a 3D movie, you have to wear special glasses to watch the movie. In addition to the extensive information on the Internet and its own understanding, there is a lot of physics in 3D movies. This paper will give a general description of it.Keywords: 3D 3D stereoscopic film red green or red and blue eyeglasses method Liquid crystal switch glasses methodTime division method Polarized light method正文：1922年，世界上第一部3D电影是爱情的力量，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。1936年利用双镜头摄影机和偏振片可以造出具有立体效果的影片，但此技术具有不少限制。之后从RealD三维等技术发展、阿凡达等电影流行之后，立体影片才进一步被广泛推广。一系列引进的3D大片掀起了3D热潮，国内众多院线纷纷扩建、更新放映设备，力推3D电影。08年中国的3D银幕数量还只有86块，一部地心历险记6700万的票房极大的刺激了各院线老板的胃口，纷纷上马升级3D银幕和设备，到暑期冰河世纪3上映之时，中国的3D银幕数量已经迅速发展到350块。阿凡达上映之时，中国的3D银幕数量已突破600块，成为紧随美国之后的全球第二大3D电影市场。中国3D银幕数量2010年的目标是1300，这个目标已经实现。虽然3D电影已经家喻户晓，但其中的原理一直不被大家所理解，大多数人看3D电影会发现，不戴眼镜会模糊，戴了眼镜 反而清晰，故认为3D立体电影与眼镜有关。本文首先从3D感的形成为介绍，解释人体形成立体感的原理，同时引出偏振光的概念，继续进而解释3D电影技术原理，从而得出，3D电影是根据人体认知功能的特殊性。巧妙地设计出的一种符合人体构造的放映机，佩戴相应的眼镜达到立体的效果。1、3D3D是three-dimensional的缩写，就是三维图形。在二维里显示三维图像不像是现实世界里的真实的三维空间，有真实的距离空间。只是看起来很像真实世界。由于我们的两只眼睛一左一右相隔大概6厘米，这意味着假如当两个人看着一物体时，两只眼睛是从左右两个视点分别观看的。左眼看到物体的左侧一点，右眼看到它的右侧。当两只眼睛看到的物体同时在视网膜上成像时，左右两面的印象合起来，就得到对它的立体感觉了。引起这种立体感觉的效应叫做“视觉位移”。正因为如此，我们不仅可以分辨出事物的高度、宽度、表面颜色和明暗程度，而且还可以判断出物体离我们的远近程度和物体之间的相隔距离。3D技术就是虚拟三维技术。它是利用计算机的运算达到视觉、听觉等方面立体效果的一种技术。从图象学的角度来看三维不再是平面，而改为立体的。 如图就是一个最常见的3D图形，它是用斜二测法绘制出来。当单眼看图形时，也许也会看出立体的感觉，我认为，这个就与视觉位移没有关系，只是由于我们对图形过于熟悉，形成了象形记忆，大脑自动读取记忆，把之前储存的3D立体感再次呈现而已。2、3D立体电影技术3D立体电影技术，其原理就是建立在双眼视觉的基础之上的。普通电影是用一架摄影机拍摄，一架放映机放映的，银幕上的画面是一幅平面图像立体电影是用两架摄影机并排在一起，同时拍下同一景物的两幅图象，由于两架摄影机对景物的角度不同，所以拍下的两幅图像略有差别，就如同两眼看到的同一物体略有差别一样放映时，用两架放映机把两个摄影机拍下的两组影片同步放映，使略有差别的两幅图像重叠在银幕上这时如果用眼睛直接观看，看到的画面是模糊不清的，要看到立体电影，只需放映时采用必要的技术手段，使观众左眼只能看到左眼图像，右眼也只能看到右眼图像。当两幅图像经过电影观众的大脑叠合后，他们就对银幕画面产生了立体纵深感，然后，你就可以不断地听到他们的大呼小叫了。在立体电影中，对摄影和放映的左右眼画面分像有许多种方法。例如：红绿或红蓝眼镜法、时分法、液晶开关眼镜法和偏振光法等。本文详细介绍偏振光法。3、红绿或红蓝眼镜法红绿或红蓝眼镜法：如果分别用红笔和绿笔在一张白纸上写字，透过红色镜片后，眼睛就看不到红色笔写下的字，但是可以看到绿笔写下的字；同理，当我们透过绿色镜片看这张白纸当然就看不到绿字，只能看到红笔的字迹。这样，通过这幅红绿眼镜的过滤处理，两只眼睛各自就看到了，事先由两部摄影机拍摄的不太一样的画面，最终两幅画面的叠加就形成了立体视觉。4、时分法时分法需要显示器和3D开关眼镜的配合来实现3D立体效果。时分法所采用的立体眼镜构造有些复杂，当然成本也高些。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。5、液晶开关眼镜法液晶开关眼镜法：XpanDNuVision主动式数字立体电影系统。XpanDNuVision主动式数字立体电影系统除一台数字电影放映机外，还包括3D电影同步分配模块和3D电影红外发射器，观众则需佩戴3D电影主动式液晶同步开关眼镜。3D电影同步分配模块需安装在放映机上，最多可以为四个红外发射器提供动力和同步信号，它还监测发射器的性能和提供准备信号，以便即使在不使用放映机的情况下也能安装和测试红外发射器。红外发射器架设在放映窗口或影厅后墙上，指向银幕，负责发射940nm的红外信号，使液晶眼镜的切换与放映机实现同步。一台发射器最多可以覆盖250300个座位。观众配戴液晶同步眼镜后，左眼将只能看到放映电影的左眼影像，右眼将只能看到放映电影的右眼影像，从而获得3D的体验6、偏振光法偏振光法：偏振光( polarized light )，光学名词。光是一种电磁波，电磁波是横波。而振动方向和光波前进方向构成的平面叫做振动面，光的振动面只限于某一固定方向的，叫做平面偏振光或线偏振光。光线按其偏振特性，可以分成自然光和偏振光两种。自然光的振动方向是在垂直于其传播方向的平面内各个方向是均等的。偏振光的则只在振动面的一个固定的方向上振动。只要在自然光的光路上插入一块偏振片，偏振片只允许和其偏振方向一致的那一部分光波通过，当该偏振光进入偏振轴垂直于第一块的偏振片时，通过第一块偏振片的偏振光就会受到阻挡，不能通过。在放映立体电影时，在每架放映机前装一块偏振镜，其作用相当于起偏器。左右眼画面的光束分别通过放映机两块偏振轴互相垂直的偏振片后，变成两束偏振光。左右两架放映机前的偏振镜的偏振化方向互相垂直，因此产生的两束偏振光的偏振方向也互相垂直。这两束偏振光投射到银幕上再反射到观众，偏振方向不改变观众戴的眼镜是一副偏光眼镜，相当于检偏器，偏光眼镜的两只镜片的偏振化方向也是互相垂直的，而且左眼镜片的偏振化方向跟左边放映机前偏振镜的一致，右眼镜片的偏振化方向跟右边放映前偏振镜的一致，这样，左眼只能看到左机映出的画面，右眼只能看到右机出的画面，两眼看到的画面略有差别，从而实现了左右眼画面分像，因而产生立体感