立體成像技術(shù)詳解與4D影院的普及

立體成像技術(shù)簡(jiǎn)介

立體成像原理

人類(lèi)的眼睛相距6～7 cm，有一定的距離，所以在觀(guān)察一個(gè)三維物體時(shí)，由于兩眼水平分開(kāi)在兩個(gè)不同的位置上，所觀(guān)察到的物體圖像是不同的，它們之間存在著(zhù)一個(gè)像差，由于這個(gè)像 差的存在，通過(guò)人類(lèi)的大腦，我們可以感到一個(gè)三維世界的深度立體變化，這就是所謂的立體視覺(jué)原理。據立體視覺(jué)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(gè)立體的三維空間。從前面的分析中我們可以知道不同的觀(guān)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(guān)察角度不同，因而兩眼會(huì )看到兩個(gè)不同的圖像，從而產(chǎn)生立體感。常為了獲得更好的立體效果我不單單以?xún)煞鶊D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(guān)察的位置不同，只要同時(shí)看到這個(gè)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(dòng)程序進(jìn)行顏色過(guò)濾。渲染給左眼的場(chǎng)景會(huì )被過(guò)濾掉紅色光，渲染給右眼的場(chǎng)景將被過(guò)濾掉青色光(紅色光的補色光，綠 光加藍光)。然后觀(guān)看者使用一個(gè)雙色眼鏡，這樣左眼只能看見(jiàn)左眼的圖像，右眼只能看見(jiàn)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(guān)看無(wú)色線(xiàn)框的場(chǎng)景，對于其它的顯示場(chǎng)景，由于丟失了顏色的信息可能會(huì )造成觀(guān)看者的不適。這種立體方式在高端應用中已經(jīng)淘汰了。 紅綠、紅蘭眼鏡，已基本淘汰

主動(dòng)式立體成像技術(shù)

主動(dòng)立體顯示就是用一個(gè)投影機投射圖像，某瞬間投射左眼看到的信號，下個(gè)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(gè)控制信號去控制 主動(dòng)立體眼鏡的左鏡片，使它打開(kāi)，這個(gè)時(shí)候右眼的鏡片關(guān)閉;反之，當投射右眼圖像的時(shí)候，左眼的鏡片是關(guān)閉的?？傊?，主動(dòng)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(dòng)立體顯示，輸出光線(xiàn)的利用率一定低于16%。因為：投影機做立體圖象顯示時(shí)，輸出的左右圖像的實(shí)際亮度為標稱(chēng)立體亮度值(投 影機說(shuō)明書(shū)標稱(chēng))的45%(理想值為50%)，光線(xiàn)通過(guò)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(dòng)立體顯示時(shí)效果不能令人滿(mǎn)意。例如亮度為4000 流明的投影機，實(shí)際主動(dòng)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(dòng)式立體投影，光線(xiàn)利用率僅為16%

優(yōu)點(diǎn)：

1. 投影機數量少。

2. 系統結構簡(jiǎn)潔。

缺點(diǎn)：

1. 眼鏡成本高。每副眼鏡需要500元左右，且易人為損壞。

2. 觀(guān)看者感覺(jué)不舒服。由于采用了液晶片，導致整個(gè)立體眼鏡沉重;同時(shí)左右眼鏡片的快速開(kāi)、關(guān)，(60HZ/S)時(shí)間久了會(huì )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(dòng)式立體成像技術(shù)

被動(dòng)立體技術(shù)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(shí)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(guò)被動(dòng)立體眼鏡左右眼的圓周偏振極化鏡片實(shí)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(shù)，投影的光通效率很高，可達到50%左右。同時(shí)因沒(méi)有左右眼影象的來(lái)回切換，因此不存在主動(dòng)立體投影中讓人眩暈 的問(wèn)題，適合長(cháng)時(shí)間觀(guān)看，立體眼鏡的價(jià)格很便宜，重量較輕，長(cháng)時(shí)間戴也不會(huì )有疲勞的感覺(jué)。因不需要與紅外發(fā)射裝置同步，因此使用者可隨意走動(dòng)，靈活性很 高，被動(dòng)立體已成為立體投影的主流技術(shù)。

偏振立體眼鏡，輕便簡(jiǎn)潔

優(yōu)點(diǎn)：

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(diǎn)：

1. 投影機數量比主動(dòng)式多一倍。

2. 系統結構略為復雜。

偏振技術(shù)介紹

被動(dòng)立體是通過(guò)光的偏振來(lái)實(shí)現的。光的偏振有內部和外部?jì)煞N實(shí)現方法。線(xiàn)性偏振是早期時(shí)采用的被動(dòng)式立體解決方式，其原理是將投影機發(fā)出的關(guān)分別沿著(zhù)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(shí)現立體圖像。這種方式最大的缺點(diǎn)就是偏振片方向不動(dòng)，光只能以固定的角度傳輸，所以觀(guān)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(lái)巴可公司專(zhuān)利發(fā)明出的一種新的偏振方式。其原理是其原理是：光線(xiàn)傳播時(shí)，垂直傳播方向的360 度都有光波震蕩傳輸。光的偏振實(shí)際上是利用某一特定方向的光波進(jìn)行顯示的原理。圓周偏振技術(shù)的原理是光的偏振方向可旋轉變化，左右眼看到的光線(xiàn)的旋轉方向 相反?；趫A周偏振技術(shù)，觀(guān)察者的頭部可以自由活動(dòng)，因為光線(xiàn)的方向變化不影響顯示。

利用偏振片只過(guò)濾特定光線(xiàn)的原理實(shí)現被動(dòng)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(chǎn)品。所謂4D電影，也叫四維電影;即三維的立體電影和周?chē)h(huán)境模擬組成四維空間。觀(guān)眾 在看立體電影時(shí)，順著(zhù)影視內容的變化，可實(shí)時(shí)感受到風(fēng)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(dòng)、掃腿等功能，以氣動(dòng)為動(dòng)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(yíng)造一種與影片內容相一致的環(huán)境。以上兩類(lèi)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(gè)性。身臨其鏡、驚險刺激、感受科技是它們的共性;一個(gè)是在運動(dòng)中感受刺激、一個(gè)是在視覺(jué)中感受 刺激，這是它們的個(gè)性。

眾所周知，3D影院(通常稱(chēng)為立體電影)已經(jīng)具有幾十年歷史。近年來(lái)，隨著(zhù)影娛樂(lè )技術(shù)的發(fā)展和娛樂(lè )市場(chǎng)的需 求，人們不僅將震動(dòng)、墜落、吹風(fēng)、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(dòng)感4D影院。

由于動(dòng)感4D影院中電影情節結合各種特技效果發(fā)展，所以觀(guān)眾在觀(guān)看4D影片時(shí)能夠獲得視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、嗅覺(jué)等全方位感受。

今年來(lái)動(dòng)感4D影院的發(fā)展非常迅猛，動(dòng)感4D影院的表現形式也根據人們不斷提高的娛樂(lè )需求有了很大的發(fā)展，目前平面銀幕方式的動(dòng)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(dòng)感平臺，又使動(dòng)感4D影院進(jìn)入了一個(gè)嶄新的階段。在進(jìn)入21世紀后，大直徑、多畫(huà)面的環(huán)幕動(dòng)感4D影院逐漸成為主流。尤其是 環(huán)幕銀幕動(dòng)感4D影院的出現，各種動(dòng)感平臺，旋轉平臺，軌道車(chē)也根據劇情進(jìn)入影院，成為當今發(fā)展最為迅猛的動(dòng)感4D影院類(lèi)型。生機勃勃的4D影院將為觀(guān)眾 帶來(lái)更新的娛樂(lè )感受。

Power film 動(dòng)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(gè)系列(簡(jiǎn)稱(chēng)為平面系列和環(huán)幕系列，或稱(chēng)為P系列和H系列)，每個(gè)系列都有電影和投影兩種類(lèi)型。

動(dòng)感4D影院的銀幕結構

Power film 動(dòng)感4D影院的銀幕分為平面和環(huán)幕兩種類(lèi)型。平面動(dòng)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(dòng)感4D影院的影像拼接為無(wú)縫拼接方式，銀幕采用具有偏振光保護作用的金屬硬幕。

動(dòng)感4D座椅

特技座椅是Power film 動(dòng)感4D影院系統中非常重要的組成部分。Power film 動(dòng)感 4D影院系統中的特技座椅針對自然界中的風(fēng)、水等效果以及生活中比較常見(jiàn)的震動(dòng)、墜落等運動(dòng)進(jìn)行模擬，這些特技通過(guò)特技控制系統，與影片中的情節進(jìn)行配 合，使觀(guān)眾在觀(guān)看影片時(shí)有身臨其境的感受。Power film 動(dòng)感 4D特技座椅共包含五種特技，它們分別是墜落、震動(dòng)、噴風(fēng)、噴水、拍腿。特技座椅的各種特技的啟動(dòng)由計算機控制，用戶(hù)可以根據影片劇情的需要，靈活改變特 技控制時(shí)序以及特技表演的時(shí)間長(cháng)度，以適配不同的視覺(jué)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(jìn)行左右前后上下6個(gè)方向移動(dòng)并產(chǎn)生搖擺的功能

震動(dòng)墜落 座椅可以在垂直方向上產(chǎn)生4厘米的墜落，墜落完成時(shí)間為0.5秒。座椅的墜落恢復由控制系統自動(dòng)完成。墜落功能是Power film 動(dòng)感 4D影院特技座椅的獨特功能。

噴水 噴水特效可以在規定的時(shí)間內從觀(guān)眾前方快速?lài)娝?。噴水時(shí)間、方向、出水量均可以根據劇情的需要進(jìn)行調整。

吹風(fēng) 吹風(fēng)特技主要用于模擬影片中的風(fēng)。模擬風(fēng)采用壓縮氣體的方式，從觀(guān)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(dòng)物經(jīng)過(guò)觀(guān)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(dòng)的氣管，這些氣管在不需要時(shí)收縮在座椅內部，在需要時(shí)自動(dòng)伸到座椅的外部，并同時(shí)產(chǎn)生不規則擺動(dòng)的效果。Power film 動(dòng)感 4D影院中特技座椅由于采用四條氣管，所以產(chǎn)生的效果比較強烈。

Power film 動(dòng)感 4D影院特技座椅為兩個(gè)人一組，上述座椅通過(guò)組合，基本可以滿(mǎn)足影院的各種需要

特效控制箱

特效控制箱是動(dòng)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(gè)特效機構相連，在總控系統的協(xié)調下控制和驅動(dòng)各種機構與影片同步運作。每個(gè)4D影院至少配備一套特效箱。