3D影像
概述
3D影像就是人左右眼看到的影像其实并不完全相同,尤其是在观察近距离场景时,左右眼看到的画面有较大像差,这是因为人两眼之间大约有6厘米的间距。可以通过一个简单的实验来感受这一细节,端起一个杯子仔细观察,左右眼看到的其实是杯子不同的侧面和不同的背景,两个不同的实像通过视网膜进入大脑,于是人就获得了空间的“立体印象”。
何为“立体印象”?
有一个细节往往被大家忽略,就是人左右眼看到的影像其实并不完全相同,尤其是在观察近距离场景时,左右眼看到的画面有较大像差,这是因为人两眼之间大约有6厘米的间距。可以通过一个简单的实验来感受这一细节,端起一个杯子仔细观察,左右眼看到的其实是杯子不同的侧面和不同的背景,两个不同的实像通过视网膜进入大脑,于是人就获得了空间的“立体印象”。
这种“立体印象”让我们产生了真实的视觉印象和身临其境的现场感受。为了记录并模拟重现这种视觉体验,Stereoscopic 3D 三维3D影像技术应运而生。
3D影像的技术轮廓
3D影像技术发源已有几十年的历史,早期的立体电影侧重给人以空间的视觉冲击力,但由于传统的工艺成本高、手段复杂、视觉观感并不太好,以至于不能形成市场规模。而今的3D影像技术逐渐成熟,逼真生动的空间影像给人君临现场的感受,推广成本也大幅降低,市场前景看好。
为重现人眼的视觉习惯,立体电影采用双机进行拍摄,摄影机之间有一定的物理间距,在放映时观众佩戴眼镜将两路图像分离,左右眼分别看到左右摄影机拍摄的画面,从而获得立体观感。
摄影机会采用不同焦距的光学镜头进行拍摄,和人眼有所区别,在用长镜头拍摄远距离场景时,需要适当增加两摄影机之间的间距,而采用广角镜头拍摄时,需要适当缩小间距,以获得符合视觉习惯的立体观感。
立体节目的拍摄,可以采用传统的电影摄影机或HD摄像机拍摄,也可以采用计算机图形动画技术产生两路虚拟图像。
立体节目的主要播放场地一般为电影院、游乐园,而今随着各种型号立体电视显示终端的推出,立体电视广播成为人们关注的话题,立体DVD等设备也将面世,IPTV立体广播也逐渐启动,甚至一些消费产品,类似于立体MP4播放器(又被称为“眼镜立体影院”“立体随身看”)之类的产品也纷纷面世。立体节目的播放,可以通过胶片或数字放映机完成,而未来立体节目会通过IPTV或电视广播进入家庭。
立体节目的观看大多还需佩戴眼镜,眼睛主要有低成本的色差眼镜和偏振眼镜。目前,不需要佩戴眼镜也可获得立体观感的电视显示终端也已经进入市场。
总之,3D影像的主要技术轮廓是:用双机进行拍摄,将两路画面在播放时分离,分别进入人的左右眼,让观众产生“立体印象”。
近年来,数字化技术的快速发展使3D影像技术的推广应用很快成为市场热点。
HD与3D影像共同创造更真实的视像
高清作为提高画面质量和细节观感的理想格式却一直未能迅速打开市场局面。早期的困难主要是因为推广成本太高,而今,却是消费者关注不够热。如果电视屏幕不足够大,观看距离较远,则高清的画面效果会被淡化,观众未必会为了这点视觉差距“买单”。
而针对3D影像节目来说,如果清晰度不够高,则不能产生真实感。如果节目瑕疵太多,则严重影响立体观感,容易产生视觉疲劳,从而不被大众接受。
如果说HD对市场的冲击还不够强的话,3D影像与HD的结合将创造更加真实的视像,给观众产生完全不同于标清电视的视觉冲击力。也正是基于这一逻辑,在美国,3D影像被运用于音乐会或体育比赛等活动的高清现场转播。比如2007年拉斯维加斯NBA扣篮大赛,立体高清转播获得了巨大的市场反响。
3D影像的与普通影像的区别
3D指的是三维空间,D是英文Dimension 的首字,即线度、维的意思,国际上用3D来表示3D影像。
3D影像与普通影像的区别在于它利用人的双眼立体视觉原理,使观众能从视频媒介上获得三维空间影像,从而使观众有身临其境的感觉。观众看到的影像和真实物体感觉接近,真实感强。特别是震撼画面让人感觉身临其境,恍如一切就在身边。3D的真实感使得其比2D画面更具震撼力。
3D影像的趋势
进入21世纪,标准化的产品和物美价廉的产品不再是消费者购买产品的一个重要消费理由,取而代之的是一种新兴的生活方式或体验,产品的时代已经结束,顾客时代已经悄然开始!
3D影像的应用
3D影像技术的应用领域相当广阔,主要包括:3D电影后期制作,3D动漫制作,数字城市建设,宣传片,虚拟仿真,幻影成像,立体影院建设,3D游戏制作,展览展示,大型巡演活动,3D教学,3D医疗成像等领域。
3D不会只是短暂的潮流,3D将会彻底改变我们的视觉体验!
3D影像显示原理及其技术发展
在信息显示方面,人们追求的终极目标是“身临其境”,这包括两个方面,一方面是高清晰度,另一个方面就是立体显示。现有的显示技术在高清晰度方面已经日趋完善,但在立体显示方面仍然需要长久的探索。
1、 视差与立体显示
人眼有2个基本特性:自适应调节和辐辏,眼睛通过自适应调节将远处物体的像聚集到视网膜上,并通过辐辏效应将左右眼看到的2幅图像合成1幅,避免产生重影,而在产生立体视觉时,这两个特性都起着重要的作用。
产生远近感觉最主要的原因是双目的视差。由于两眼在空间有不同的位置,同一景物在左右两眼所成的像有微小的差别,这就是视差。人眼在自适应调节聚焦和辐辏的同时,视差所包含的视场中各点纵深距离的信息就通过相应的调节过程产生生理反应,再经过大脑的相关运算就得出立体图像。
根据视差原理,人们设计了很多种立体显示的技术,这些技术的基本方法都是在平面上制作对应左右眼的像,再分别输入左右眼。
2、 体积型立体显示方式
体积型立体显示方式的原理比较简单,即再现立体物体表面的散射光,通过将三维物体分割成点阵,或者分割成一系列的二维图像。显然这种显示方式兼顾了眼睛自适应聚焦和辐辏的特性,不会引起眼睛的不适。
3、 电子全息立体显示
由于全息的原理是再现物体的光波前,所以这是立体显示追求的终极目标。通常全息照片的拍摄和再现使用的都是全息底片,为了能动态显示全息图像,可以将全息图像用摄像机拍摄下来存成电子图片,在全息再现时用动态屏幕将全息图像显示出来即可显示动态3D影像,这被称为电子全息立体显示。
3D影像“节目真空”
推动市场的不单是技术,最重要的还是节目内容,而至今,我们几乎找不到专门的3D影像节目制作设备。随着市场的快速发展,3D影像市场面临“节目真空”。
依照传统的立体节目制作工艺, 拍完的素材利用常规后期制作系统分别进行左、右眼画面的分离制作,所见不所得,同步编辑误差、画面瑕疵等错误经常发生而且不易被发现与纠正,最终只是让观众感到视觉疲劳和观感不佳,其原因在于:
第一,最容易出现的问题是左右眼编辑误差,在拍摄运动物体时,一两帧的误差也会导致观众视觉紊乱和疲劳;
第二,因为摄像机在拍摄时有一定的角度,产生两眼画面亮度、色度、白平衡的差异,左右眼画面颜色一旦不一致,观众看上去就会产生不舒服的感觉;
第三,在单独的左右眼工作模式下,未必能看到只被一个摄影机拍摄下来的瑕疵(例如:脏点,镜头眩光等问题),这样就产生了干扰效应,误导眼睛;
第四,无法准确判断和调整立体观感,难以准确地预知边缘误差,拿捏不好观众的视觉感受。
新一代立体电影的热潮需要更高的制作效率和更自然的立体效果,在这样的市场背景下,英国Quantel公司在2007年IBC展会上推出全球第一套3D影像后期制作系统,采用了双路画面实时操作方式,可以实时看到左右眼画面,也可以戴上眼睛实时看到最终放映的3D影像,便于对两个画面的同步、色彩、曝光、景深等进行匹配,便于修饰闪烁、畸变等各种立体瑕疵,便于调整两个画面之间的视觉夹角(夹角决定纵深感和立体感)等等。这一重大的技术突破马上引起了业界的强烈关注并被马上投入到好莱坞最新立体电影的制作及诸多高清立体节目的后期制作中。由于采用了Quantel的3D影像后期制作系统,导演终于可以在制作过程中看到了自己的立体作品从而创作出一系列完美的立体大片。
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