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1、第五章 立體視頻 (3D Video) 5.1 立體視覺(jué)基本原理 古埃及壁畫(huà) 立體視覺(jué) 早在五千多年前的古埃及，人們就己經(jīng)有 了對(duì)立體成像技術(shù)的追求 考古發(fā)現(xiàn)當(dāng)時(shí)對(duì)人物形象的畫(huà)法造型，全 身側(cè)面造型，唯有雙肩體位保持正面 大部分都把臉表達(dá)成側(cè)面的姿態(tài)，顯示出 額頭、鼻子和嘴唇的輪廓，而眼睛和上身 的位置都是正面的，整個(gè)人物從頭到腳有 兩次 90度的轉(zhuǎn)向 立體視覺(jué) 真人或站或坐都無(wú)法保持這種姿勢(shì)，但這 種奇特的造型卻可使人物具有立體感和厚 重感。古代尚且能以此實(shí)現(xiàn)立體視覺(jué)的夢(mèng) 想，當(dāng)代的人們就更不滿(mǎn)足于平面場(chǎng)景 古埃及壁畫(huà) 5.1.1 立體視覺(jué)定義 立體視覺(jué)是人眼在觀察事物時(shí)所具有的立 體感 人

2、眼對(duì)獲取的景象有相當(dāng)?shù)纳疃雀兄芰?（ Depth Perception），而這些感知能力又 源自人眼可以提取出景象中的深度要素 （ Depth Cue） 立體視覺(jué)的形成因素有兩類(lèi)，一類(lèi)為生理 因素，一類(lèi)為心理因素 5.1.2 立體視覺(jué)的生理因素 雙眼觀察景物能分辨物體遠(yuǎn)近形態(tài)的感覺(jué) 雙眼同時(shí)注視某物體，雙眼視線(xiàn)交叉于一 點(diǎn)，叫 注視點(diǎn) 從注視點(diǎn)反射回到視網(wǎng)膜上，這兩點(diǎn)將信 號(hào)轉(zhuǎn)入大腦視中樞合成一個(gè)物體完整的像。 不但看清了這一點(diǎn)，而且這一點(diǎn)與周?chē)?體間的距離、深度、凸凹等等都能辨別出 來(lái)，這樣成的像就是立體的像 單眼視覺(jué) 單只眼睛視覺(jué)的例子： 單眼視覺(jué) 從不同方向 (A, B)來(lái)的光，落在

3、視網(wǎng)膜的 不同區(qū)域 (a, b)上，因此可以加以辨別，但 是由于在同一方向上的所有各點(diǎn) (A1,A2, A3)投射于視網(wǎng)膜的同一區(qū)域，則無(wú)法確 定哪一點(diǎn)更遠(yuǎn)或哪一點(diǎn)近，因此視網(wǎng)膜點(diǎn) 只能表明客體的方向不能表明它的距離 輻輳 眼球的旋轉(zhuǎn)匯聚運(yùn)動(dòng)可稱(chēng)之為 輻輳 （形容 視線(xiàn)聚集像車(chē)輻集中于車(chē)轂一樣） 兩眼對(duì)一觀察點(diǎn)的兩視線(xiàn)所夾的角稱(chēng)為 輻 輳角 輻輳 其中 a1, a2分別為點(diǎn) Fl和 F2的輻輳角。 Fl 和 F2兩點(diǎn)遠(yuǎn)近不同，因此，輻輳角 a1, a2 也不同，眼球旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的程度也不一樣， 這樣就產(chǎn)生了 深度感覺(jué) 輻輳 看近處，雙眼視軸較集中，看遠(yuǎn)處物體時(shí)， 雙眼視軸趨于分散；當(dāng)距離達(dá)到一定程

4、度 時(shí)，雙眼視軸接近平行 雙眼視差 在觀看空間某個(gè)對(duì)象時(shí)，人的雙眼就從左 右兩邊稍有差別的角度進(jìn)行觀察，因此被 觀察的物體在人的左右眼視網(wǎng)膜上所形成 的像存在 略微的差異 ，這種差異就是 雙眼 視差 。視差的產(chǎn)生是由于人的左右眼之間 有一定的距離 雙眼視差 雙眼視差 把一本書(shū)放在眼睛正前方大約 25厘米的地 方，使書(shū)脊朝向人臉并向下傾斜 45度角， 這時(shí)左眼就能看到書(shū)的封底，而右眼能看 到書(shū)的封面。當(dāng)左右眼視網(wǎng)膜產(chǎn)生的影像 同時(shí)傳向視覺(jué)中樞時(shí)，人就能感到眼前的 這本書(shū)有立體感 書(shū)脊成像過(guò)程 雙眼視差 當(dāng)把書(shū)逐漸離開(kāi)觀察者時(shí)，書(shū)上的每一點(diǎn) 相對(duì)左右眼所形成的視角就逐漸減小，所 形成的視差也就逐漸

5、變小，到達(dá)一定距離 時(shí)，視差消失。物體距離眼睛太遠(yuǎn)時(shí)，就 不會(huì)產(chǎn)生有深度感的視覺(jué)了。所以，物體 越近，視差越明顯，人眼就是由此獲得深 度信息的 雙眼視差 眼的調(diào)節(jié) 通過(guò)睫狀肌的收縮與舒張，晶狀體發(fā)生凸 度和曲率的改變，使視網(wǎng)膜上的像得以清 晰，這是保證視差存在的基本條件。假如 視網(wǎng)膜上的像是模糊的，這種視差就會(huì)小 很多，有時(shí)甚至?xí)?，因而形成立體感 能力就差得多 雙眼立體視覺(jué) 雙眼視差、眼的調(diào)節(jié)和雙眼的輻輳是人眼 立體視覺(jué)的生理因素，是以人眼的生理活 動(dòng)為基礎(chǔ)的，而不像單眼立體視覺(jué)中含有 很多的心理（經(jīng)驗(yàn)）因素 立體顯示原理 L和 R分別代表左眼和右眼所在位置， S和 T在 LR的中垂線(xiàn)上，

6、 PQLR 。雙目注視 S 點(diǎn)，即通過(guò)自適應(yīng)調(diào)節(jié)聚焦到 S點(diǎn)，由于 輻輳效應(yīng)，左右眼中的 S合成一點(diǎn) 立體顯示原理 點(diǎn) T1和 T2分別代表 T點(diǎn)在左右眼中形成的 2個(gè)像，讓這 2個(gè)像互不干擾地進(jìn)入左右眼， 由于大腦已經(jīng)習(xí)慣了看輻輳以后的效果， 所以大腦會(huì)自動(dòng)將 T1和 T2合成 T點(diǎn)，和參 考點(diǎn) S相比， T點(diǎn)有了縱深的效果，從而 產(chǎn)生立體的感覺(jué) 雙眼單視 物體在兩眼視網(wǎng)膜上單獨(dú)成像，這兩個(gè)物 像是同時(shí)產(chǎn)生的，大腦皮層能將這兩個(gè)物 像融合成一個(gè)物像，這就是雙眼單視 將雙眼視覺(jué)像融合為一個(gè)視覺(jué)像的機(jī)能稱(chēng) 為融合機(jī)能 5.1.3 立體視覺(jué)的心理因素 立體視覺(jué)除了生理因素之外，還受心理因 素影響

7、心理因素 線(xiàn)性透視 視線(xiàn)方向上平行線(xiàn)上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)隨著視距的 增大，在視網(wǎng)膜上所成像點(diǎn)的距離線(xiàn)性減 小。這種方法常常用在繪畫(huà)上，用以表現(xiàn) 景物的遠(yuǎn)近深度 當(dāng)眺望遠(yuǎn)方時(shí)，遠(yuǎn)處景物看起來(lái)尺寸很小 心理因素 線(xiàn)性透視 心理因素 相對(duì)大小 當(dāng)同時(shí)或短時(shí)間相繼觀察兩個(gè)不同大小的 相似或相同形狀的物體時(shí)，通常感覺(jué)比較 大的刺激離我們較近，這種線(xiàn)索稱(chēng)為相對(duì) 大小 心理因素 熟悉的尺寸 通常情況下，我們知道周?chē)h(huán)境中許多物 體的實(shí)際大小，所以我們能夠根據(jù)記憶和 觀察到的遠(yuǎn)處此物體現(xiàn)在的大小推測(cè)其離 我們的距離 心理因素 運(yùn)動(dòng)視差 當(dāng)物體相對(duì)于觀察者而運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于背景 連續(xù)的光變化，視網(wǎng)膜上的圖像也隨之不 斷變化，

8、并通過(guò)時(shí)間序列的比較，使立體 視覺(jué)成為可能 心理因素 結(jié)構(gòu)級(jí)差 大多數(shù)物體的表面都以其紋理或結(jié)構(gòu)等微 觀形式而相互區(qū)別。當(dāng)我們觀察具有結(jié)構(gòu) 的表面時(shí)，隨著距離的增加，組成結(jié)構(gòu)的 成分的密度越大 心理因素 朦朧透視 隨著距離增大，景物的對(duì)比度降低從而產(chǎn) 生深度覺(jué)，這就是空氣的透視作用 當(dāng)觀看遠(yuǎn)處彌漫著煙霧的風(fēng)景照片時(shí)，會(huì) 有一種強(qiáng)烈的深度感覺(jué) 心理因素 朦朧透視 心理因素 朦朧透視 A scene along the coast of California that illustrates atmospheric perspective 心理因素 遮擋 遮擋是指一個(gè)物體遮蔽了另一個(gè)物體的一 部分

9、 如果一個(gè)物體部分遮擋另一個(gè)物體，那么 我們就會(huì)知覺(jué)到完全暴露的物體離我們近 遮擋是判斷物體深度秩序的重要條件，但 是不能判斷事物間的距離 心理因素 遮擋 兩個(gè)物體的前后位置關(guān)系會(huì)提供相應(yīng)的深 度線(xiàn)索。圖中的 a, d提供了深度線(xiàn)索。而 b, c沒(méi)有深度線(xiàn)索 心理因素 遮擋 心理因素 陰影 陰影是由不透明或半透明物體的阻礙所引 起的表面亮度的變化。通常情況下認(rèn)為暗 的部分是由于光線(xiàn)被遮擋，亮的部分是光 線(xiàn)的直接照射 心理因素 顏色 同一視標(biāo)由于顏色的不同，有時(shí)看起來(lái)近， 有時(shí)看起來(lái)遠(yuǎn)。因此當(dāng)觀察同一個(gè)物體時(shí)， 根據(jù)該物體顏色的變化也可以獲得該物體 深度變化的心理暗示 亮度相同的顏色，波長(zhǎng)較長(zhǎng)的

10、光線(xiàn)給人近 的感覺(jué)，波長(zhǎng)較短的光線(xiàn)則相反 心理因素 視場(chǎng) 大視場(chǎng)更有利于提高立體感和現(xiàn)場(chǎng)感，比 如說(shuō)人們看電影和電視的感覺(jué)就不一樣 心理因素 電視、電影的立體感會(huì)比照片和圖片強(qiáng)很 多，可能的原因是什么？ 立體作品 美國(guó)震撼 3D壁畫(huà)展現(xiàn)了一個(gè)災(zāi)難場(chǎng)景， 由于太過(guò)逼真，在馬上完成時(shí)，這幅災(zāi)難 畫(huà)引起了消防隊(duì)的注意，他們甚至停下車(chē)， 想去采取營(yíng)救行動(dòng) 立體作品 立體作品 立體作品 立體作品 立體作品 立體作品 立體作品 立體作品 第五章 立體視頻 (3D Video) 5.1 立體視覺(jué)基本原理 5.2 立體電影 立體電影 耗資 5億美元的電影 阿凡達(dá) ，讓觀看 者享受到一種身臨其境的震撼視覺(jué)體驗(yàn)，

11、 成為 2010年初最熱門(mén)的話(huà)題，狂卷全球 20 億票房，也引爆 3D這個(gè)名詞 5.2.1 立體電影概述 1839年，英國(guó)科學(xué)家查理 惠斯頓爵士根據(jù) “人類(lèi)兩只眼睛的成像是不同的”發(fā)明了一 種立體眼鏡，讓人們的左眼和右眼在看同樣 圖像時(shí)產(chǎn)生不同效果，這就是今天 3D眼鏡的 原理 1922年，世界上第一部 3D電影是 愛(ài)情的力 量 ，遺憾的是，影片很早之前就已經(jīng)遺失 了。早期 3D電影都是以展示立體效果為主， 常以指向觀眾的槍、扔向觀眾的物體為噱頭 立體電影概述 1952年，講述非洲探險(xiǎn)的 非洲歷險(xiǎn)記 被認(rèn)定為是史上第一部真正的 3D長(zhǎng)片。 該片的口號(hào)是“獅子在你腿上，愛(ài)人在你 懷里”。盡管 生

12、活 雜志在當(dāng)時(shí)稱(chēng)該片 “廉價(jià)、荒謬”，但觀眾們?nèi)匀粺崆榈財(cái)D 進(jìn)電影院去體驗(yàn)片中的“自然視角” 立體電影概述 立體電影概述 1953年， 恐怖蠟像館 等一批 3D恐怖 片應(yīng)運(yùn)而生， 3D片在上世紀(jì)五十年代進(jìn) 入了黃金時(shí)期 1954年，當(dāng)時(shí)世界上最偉大的導(dǎo)演們，絕 大多數(shù)都對(duì) 3D電影低眼相看，認(rèn)為那只 不過(guò)是在玩魔術(shù)而已，根本不是藝術(shù)。然 而，希區(qū)柯克不這么想，他在 1954年拍攝 了 3D版的 電話(huà)謀殺案 ，成為了當(dāng)時(shí) 3D片中為數(shù)不多的精品 立體電影概述 1962年，我國(guó)的天馬電影制片廠(chǎng)拍攝了國(guó) 內(nèi)第一部 3D立體電影 魔術(shù)師的奇遇 ， ?；?dǎo)演，陳強(qiáng)主演。后來(lái)又陸續(xù)出現(xiàn)了 歡歡笑笑 快樂(lè)的

13、動(dòng)物園 靚女阿 萍 俠女十三妹 等 立體電影概述 1982年，迪士尼拍攝了短片 魔法之旅 ， 雖然這部短片只有 16分鐘，但通過(guò) CGI(Computer Generation Image)與真人表 演的混合，打造出了在當(dāng)時(shí)令人驚訝的 3D效果 1982年， 13號(hào)星期五 第三部上映，令 80年代的 3D電影慢慢復(fù)蘇 立體電影概述 1983年， 3D版的 大白鯊第三集 轟動(dòng) 一時(shí)，放映首周就賺得 1300萬(wàn)美元的票房。 但因?yàn)殡娪氨旧硭疁?zhǔn)低下， 3D效果也無(wú) 過(guò)人之處，很快就讓觀眾失去了興趣 1985年， 魔晶戰(zhàn)士 成為世界首部 3D 動(dòng)畫(huà)長(zhǎng)片 立體電影概述 2004年，第一部 IMAX 3D

14、長(zhǎng)片 極地特快 誕生。該片在 2000塊普通 2D銀幕上放映， 3D IMAX銀幕只有 75塊。然而就是這 75塊 3D IMAX銀幕，獲得的票房占全片總票房 的百分之三十。 3D+IMAX的“超強(qiáng)組 合”，讓發(fā)行方看到了巨大的商業(yè)潛力 極地特快 立體電影概述 2005年，迪士尼的動(dòng)畫(huà)片 四眼天雞 ( 雞仔總動(dòng)員 )采用了新型投影技術(shù)放 映，減輕了以往看 3D電影時(shí)容易產(chǎn)生的 眼睛疲勞 立體電影概述 2008年， U2 3D演唱會(huì) 是第一部完全 用 3D攝影機(jī)拍攝的真人影片，這個(gè)音樂(lè) 紀(jì)錄片堪稱(chēng)先鋒 立體電影概述 2009年，環(huán)球影業(yè)的動(dòng)畫(huà)片 鬼媽媽 是 第一部采用停格動(dòng)畫(huà)形式的 3D電影 立

15、體電影概述 2009年， 阿凡達(dá) 成為有史以來(lái)制作規(guī) 模最大、技術(shù)最先進(jìn)的 3D電影。阿凡達(dá) （ Avatar）是一部科幻電影，由著名導(dǎo)演 詹姆斯 卡梅隆 (James Cameron)執(zhí)導(dǎo)，二 十世紀(jì)?？怂钩銎?。該影片預(yù)算超過(guò) 5億 美元，成為電影史上預(yù)算最高的電影 立體電影概述 大衛(wèi) 斯萊德執(zhí)導(dǎo)的 暮光之城 3：月食 于 2010年 6月 30日上映，影片采用 3D IMAX技術(shù) 立體電影概述 1997年電影 泰坦尼克號(hào) 以 3D形式再 次亮相大銀幕。在 3D影片 阿凡達(dá) 的 制作過(guò)程中，導(dǎo)演詹姆斯 卡梅隆受到啟 發(fā)，決定用這一高科技手段重新制作當(dāng)年 由凱特 溫斯萊特 (Kate Wins

16、let)和萊昂納 多 迪卡普里奧 (Leonardo DiCaprio)主演， 頗受贊譽(yù)的影片 泰坦尼克號(hào) ，于 2012 年 4月全球上映 立體電影概述 3D版 海底總動(dòng)員 于 2012年 9月 14日在 北美地區(qū)上映，讓大家一起重溫小丑魚(yú)馬 林千里尋子的感人故事，重新感受皮克斯 動(dòng)畫(huà)片無(wú)窮的魅力，氣勢(shì)磅礴的 3D效果 堪比影片 泰坦尼克號(hào) 立體電影在中國(guó) 3D電影在國(guó)內(nèi)大范圍上映實(shí)際始于 2008 年的 地心歷險(xiǎn)記 。近在咫尺的細(xì)微生 物、呼嘯而過(guò)的珍奇異獸、過(guò)山車(chē)般身臨 其境的美妙感覺(jué) 100 元的高昂票價(jià)和 前所未有的視覺(jué)沖擊力，讓該片在有限的 80塊 3D銀幕放映 27周，票房達(dá) 6

17、700萬(wàn)元， 平均每塊銀幕票房 80萬(wàn)元 立體電影在中國(guó) 以票房 3.2億元的 赤壁 (上 )為例，它在 3600塊銀幕放映合每塊銀幕票房 8萬(wàn)多元。 比較兩部影片， 3D電影平均銀幕票房數(shù) 是普通影片的 10倍！“賣(mài)一部電影的票房 就收回了放映設(shè)備的投入”，堪稱(chēng)奇跡 立體電影在中國(guó) 一系列引進(jìn)的 3D大片掀起了 3D熱潮，國(guó) 內(nèi)眾多院線(xiàn)紛紛擴(kuò)建、更新放映設(shè)備，力 推 3D電影。 08年中國(guó)的 3D銀幕數(shù)量還只 有 86塊，一部 地心歷險(xiǎn)記 6700萬(wàn)的票 房極大的刺激了各院線(xiàn)老板的胃口，紛紛 上馬升級(jí) 3D銀幕和設(shè)備，到暑期 冰河 世紀(jì) 3 上映之時(shí)，中國(guó)的 3D銀幕數(shù)量已 經(jīng)迅速發(fā)展到 3

18、50塊 立體電影在中國(guó) 阿凡達(dá) 上映之時(shí)，中國(guó)的 3D銀幕數(shù) 量將突破 600塊，成為緊隨美國(guó)之后的全 球第二大 3D電影市場(chǎng)。中國(guó) 3D銀幕數(shù)量 2010年是 1300塊，直追美國(guó)目前的 2000多 塊 立體電影在中國(guó) 中國(guó) 3D電影市場(chǎng)一不留神成為全球第二， 成長(zhǎng)速度可謂一日千里。同時(shí)，一批優(yōu)秀 的影視、動(dòng)畫(huà)工作者也投入到了 3D電影 的制作。中國(guó)第一部真人實(shí)景拍攝的 3D 電影 樂(lè)火男孩 已于 2009年 8月上映， 開(kāi)創(chuàng)了國(guó)產(chǎn) 3D電影的先河 4D影院 4D影院是相對(duì) 3D立體影院而言的，就是 在 3D立體影院基礎(chǔ)上，加上觀眾周邊環(huán) 境的各種特效，稱(chēng)之為 4D。環(huán)境特效一 般是指 閃電

19、模擬 /下雨模擬 /降雪模擬 /煙 霧模擬 /泡泡模擬 /降熱水滴 /振動(dòng) /噴霧模 擬 /噴氣 /噴霧 /掃腿 / 耳風(fēng) /耳音 /刮風(fēng)等 其中的多項(xiàng)。 4D影院的設(shè)備構(gòu)成相對(duì)較 為復(fù)雜，在 3D立體設(shè)備基礎(chǔ)上，增加特 效座椅以及其他特效輔助設(shè)備 4D影院 4D動(dòng)感影院 與 4D影院的概念比較接 近，區(qū)別起來(lái)比較模糊。 4D動(dòng)感影院主 要強(qiáng)調(diào)“動(dòng)感”二字，體現(xiàn)在座椅更具多 自由度，更強(qiáng)的動(dòng)感效果，而不僅僅是 4D影院的簡(jiǎn)單顛簸震動(dòng)效果 觀看距離 與傳統(tǒng)電影的觀看方式會(huì)有不同，由于 3D電影技術(shù)的目的是讓人感到身臨其境， 所以在影院觀看時(shí)，坐在前排要比坐在中 后排的位置的效果好。由于前排距離銀

20、幕 近，視角大，畫(huà)面會(huì)將眼球轉(zhuǎn)動(dòng)的范圍完 全覆蓋，讓人會(huì)有身處電影環(huán)境之中的完 美感覺(jué) 眼球的適應(yīng) 初看 3D電影的觀眾，偶爾會(huì)感到看不到 3D效果，或是立體效果不明顯，這種現(xiàn) 象的根本原因可能與戴上了眼鏡這種觀看 方式有關(guān)，畢竟影院所提供的眼鏡是大眾 尺寸的，不舒服的感覺(jué)和鏡片的距離等方 面的因素，分散了觀影的注意力 5.2.2 IMAX IMAX(Image Maxium)是加拿大的 IMAX集 團(tuán)所研發(fā)的一種巨型銀幕電影 除了一般的 IMAX影片之外， IMAX后來(lái) 又發(fā)展出了 IMAX 3D技術(shù)，所以 IMAX電 影并不一定是 3D立體電影 IMAX 3D立體電影設(shè)計(jì)是通過(guò)觀眾所戴的

21、3D立 體眼鏡分別接收左右眼影像后呈現(xiàn)成 3D 立體的效果 傳統(tǒng)的 3D膠片技術(shù)，將左右眼視覺(jué)影像 同時(shí)存放在同一個(gè)膠卷中，而 IMAX 3D技 術(shù)不僅使用世界最大的 IMAX底片，并且 使用雙膠片分開(kāi)錄制、播放左眼及右眼的 影像，使得影像更立體清晰，色彩也更鮮 明 IMAX 使用 Imax 3D影片時(shí)， Imax攝影機(jī)裝有兩 個(gè)相同的鏡頭，鏡頭間距正好是人眼間距 65mm，兩幅圖像被分別記錄到兩條同步 運(yùn)行的空底片上。在 Imax 3D影院，專(zhuān)用 的 Imax 3D立體放映機(jī)分別把左右兩條影 片上的圖像通過(guò)一對(duì)放映鏡頭放映到巨幕 上 立體電影拍攝 數(shù)字立體電影拍攝 IMAX Imax膠片采用

22、獨(dú)特的 70mm橫排以造成巨 幅效果。如圖所示為幾種常見(jiàn)的電影膠片， 從左到右分別是： 70mm Imax膠片（僅一 個(gè)鏡頭的膠片）、 70mm膠片、 35mm膠片 （電影院里看的電影，幾乎全部是用 35mm膠片放映的）、 16mm膠片。（前些 年還有 8mm膠片，不過(guò)已經(jīng)絕跡了）這些 膠片是按照寬度來(lái)命名。除了 Imax，其他 膠片都是豎著放映的 Imax 3D膠片與其他膠片的區(qū)別 Imax 3D膠片與其他膠片的區(qū)別 5.2.3 立體電影的觀看方式 立體電影的觀看方式主要有：色分法、時(shí) 分法、光分法等 觀看方式 立體觀察效果 成本 觀看要求 色分法 彩色畫(huà)面較差 低 紅綠眼鏡 光分法 效果穩(wěn)

23、定并適合長(zhǎng) 時(shí)間觀看 很高 偏振眼鏡 時(shí)分法 效果穩(wěn)定，易疲勞 較高 同步快門(mén)式 眼鏡 5.2.4 色分法 色分法是把兩幅具有適當(dāng)視差的同一景物 分別制成紅色和綠色圖像，再把這兩幅圖 像組合在一起 紅綠立體形成的基本原理就是將左右圖像 用紅綠兩種補(bǔ)色同時(shí)顯示出來(lái)并用相應(yīng)的 補(bǔ)色觀察，即分別用紅色繪出左眼圖像， 用綠色繪出右眼圖像 色分法 觀察者戴上紅綠眼鏡觀看，其中的紅色鏡 片濾掉綠色圖像，看到紅色圖像，綠色鏡 片濾掉紅色圖像，看到綠色圖像。這樣， 觀察者的每個(gè)眼鏡就只能看到一個(gè)圖像， 就實(shí)現(xiàn)了分像。因此通過(guò)紅綠眼鏡將具有 視差的兩張圖各自反映到大腦，使人產(chǎn)生 逼真的立體感 色分法 色分法 目

24、前較為常見(jiàn)的濾光片顏色是紅藍(lán)、紅綠 或者紅青，目前采用這種技術(shù)的影院已經(jīng) 越來(lái)越少了，畢竟跟不上用戶(hù)體驗(yàn)度的需 求 優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)難度低，成本低廉 缺點(diǎn)： 3D 畫(huà)質(zhì)效果不理想，畫(huà)面邊緣容 易偏色 色分法 5.2.5 時(shí)分法 時(shí)分法的技術(shù)原理是在發(fā)送端用兩臺(tái)攝像 機(jī)，模擬人的左、右兩眼進(jìn)行攝像，產(chǎn)生 一對(duì)視差圖像信號(hào)，編碼成一路信號(hào)進(jìn)行 傳送。接收端解碼成兩路信號(hào)，在屏幕上 同時(shí)顯示兩幅圖像，由人的兩眼分別觀看， 從而獲得立體感 左右眼的視圖在不同時(shí)刻無(wú)交叉地交替顯 示 時(shí)分法 時(shí)分法需要顯示器和 3D快門(mén)式眼鏡的配 合來(lái)實(shí)現(xiàn) 3D立體效果。時(shí)分法所采用的 立體眼鏡構(gòu)造有些復(fù)雜，當(dāng)然成本也高。 兩

25、個(gè)鏡片都采用電子控制，可以根據(jù)顯示 器的輸出情況進(jìn)行狀態(tài)的切換，鏡片的透 光、不透光切換使得人眼只能看到對(duì)應(yīng)的 畫(huà)面（透光狀態(tài)下），雙眼看到不同的畫(huà) 面就能夠達(dá)到立體成像的效果 時(shí)分法 優(yōu)點(diǎn)：應(yīng)用得最為廣泛，資源相對(duì)較多 缺點(diǎn)： 戴上眼鏡之后，亮度減少較多 3D眼鏡快門(mén)的開(kāi)合在日光燈作用下與左 右圖像不完全同步，會(huì)出現(xiàn)串?dāng)_重影現(xiàn)象 快門(mén)式 3D眼鏡相對(duì)較貴，并且需要安裝 電池或充電使用 5.2.6 光分法 光分法立體電影是用兩個(gè)鏡頭如人眼那樣 從兩個(gè)不同方向同時(shí)拍攝下景物的像，制 成電影膠片；在放映時(shí)，通過(guò)兩個(gè)放映機(jī)， 把用兩個(gè)攝影機(jī)拍下的兩組膠片同步放映， 使這略有差別的兩幅圖像重疊在銀幕上

26、， 這時(shí)如果用眼睛直接觀看，看到的畫(huà)面是 模糊不清的 光分法 要看到立體電影，就要在每架電影機(jī)前裝 一塊偏振片，它的作用相當(dāng)于起偏器，從 兩架放映機(jī)射出的光通過(guò)偏振片后，就成 了偏振光，左右兩架放映機(jī)前的偏振片的 偏振化方向互相垂直，因而產(chǎn)生的兩束偏 振光的偏振方向也互相垂直，這兩束偏振 光投射到銀幕上再反射到觀眾處，偏振光 方向不改變 光分法 通過(guò)眼鏡的過(guò)濾，把分離后的左右影像送 到各個(gè)眼睛，大腦再把這兩個(gè)影像合成 3D立體感 其他立體顯示方法都有暈眩感，觀看半小 時(shí)以上需要中間休息以緩解視力疲勞，而 光分法則沒(méi)有，因此具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn) 第五章 立體視頻 (3D Video) 5.1 立體視覺(jué)

27、基本原理 5.2 立體電影 5.3 立體電視 5.3.1 立體電視的發(fā)展 5.3.2 立體電視技術(shù) 需要輔助眼鏡 左右眼圖像的偏振光調(diào)制技術(shù)：被動(dòng)式， 采用偏振片，不同偏振方向的光進(jìn)入不同 的眼睛。采用隔行掃描，分辨率受限 時(shí)間域調(diào)制技術(shù)：主動(dòng)式，同一位置不同 的時(shí)間給出兩個(gè)圖像。左眼圖像出現(xiàn)時(shí)， 右眼眼鏡關(guān)閉，右眼圖像出現(xiàn)時(shí)，左眼眼 鏡關(guān)閉。采用逐行掃描，分辨率較高，可 實(shí)現(xiàn)真正的 1080p 立體電視技術(shù) 無(wú)需輔助眼鏡 -裸眼 3D 裸眼直視自動(dòng)立體顯示技術(shù)，該類(lèi)技術(shù)主 要通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)將左右眼圖像分別在空間 不同方向進(jìn)行傳播，從而在特定位置使左 右眼觀看到不同圖像內(nèi)容來(lái)實(shí)現(xiàn)立體顯示 被動(dòng)偏

28、振眼鏡式 一部分 3D液晶電視采用了被動(dòng)偏振眼鏡 式。在屏上，另有一層偏振導(dǎo)向膜，交錯(cuò) 將每一行的光線(xiàn)偏振方向做方向扭轉(zhuǎn)，奇 數(shù)行扭轉(zhuǎn)到與左眼鏡片偏光方向相同的角 度，偶數(shù)行扭轉(zhuǎn)到與右眼鏡片偏光方向相 同的角度（也可奇數(shù)行對(duì)右眼，偶數(shù)行對(duì) 左眼） 被動(dòng)偏振眼鏡式 主動(dòng)偏振眼鏡式（快門(mén)式） 顯示屏高速交替顯示左右眼畫(huà)面，眼鏡左 右眼也分別高速切換開(kāi)關(guān)，顯示左眼畫(huà)面 時(shí)，眼鏡左眼打開(kāi)右眼關(guān)閉，顯示右眼畫(huà) 面時(shí)，眼鏡右眼打開(kāi)左眼關(guān)閉。所有的等 離子 3D電視和一部分液晶 3D電視使用這 種技術(shù)形式 目前三星、 LG 、 SONY等廠(chǎng)商所推出的 3D電視主要使用的就是這種 3D顯示技術(shù) 主動(dòng)偏振眼鏡式

29、 主動(dòng)偏振眼鏡式 通過(guò)提高畫(huà)面的快速刷新率（至少要達(dá)到 120Hz），左眼和右眼兩個(gè) 60Hz的快速刷 新圖像才會(huì)讓人對(duì)圖像不會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)感， 并且保持與 2D圖像相同的幀數(shù) 優(yōu)點(diǎn)：資源相對(duì)較多，廠(chǎng)商宣傳推廣力度 大， 3D效果出色 缺點(diǎn)：快門(mén)眼鏡價(jià)格昂貴 主動(dòng)偏振眼鏡式 裸眼式 柱狀透鏡式 在屏表面上有一道道緊密排列的半圓柱形 透鏡，利用這些柱鏡的折射角度不同，將 左右眼的圖像分開(kāi) 優(yōu)點(diǎn)：不需要眼鏡，使用方便，制作成本 相對(duì)較低，亮度較高 缺點(diǎn)：分辨率損失較嚴(yán)重， 2D兼容性不 好 裸眼式 柱狀透鏡式 裸眼式 平行光柵式 在屏前或屏與背光板之間再加一層遮蔽物， 把部分方向的光線(xiàn)遮住，只讓某些角

30、度的 光線(xiàn)可以發(fā)出去，將左右眼的圖像分開(kāi) 優(yōu)點(diǎn)：不需要眼鏡，使用方便，如果遮蔽 物使用可以切換狀態(tài)的材質(zhì)，則可以很好 的兼容 2D 缺點(diǎn)：制作成本相對(duì)較高，亮度較低，分 辨率損失也較嚴(yán)重 裸眼式 平行光柵式 多視點(diǎn)技術(shù) 如圖 (a)所示，視區(qū) 1表示觀看者眼睛位于 該視區(qū)時(shí)只能看到第一幅視差圖像；同理 視區(qū) 2表示觀看者眼睛位于該視區(qū)時(shí)只能 看到第二幅視差圖像。當(dāng)觀看者左眼位于 視區(qū) 1而右眼位于視區(qū) 2時(shí)，就能感知到立 體圖像 多視點(diǎn)技術(shù) 若觀看者水平移動(dòng)一定距離就會(huì)使得左眼 位于視區(qū) 2而右眼位于視區(qū) 1，從而產(chǎn)生 偽 立體（贗立體） 。采用雙視點(diǎn)技術(shù)，觀看 者只能在相對(duì)固定的位置觀看到立

31、體圖像， 缺乏自由度 多視點(diǎn)技術(shù) 為了給觀看者提供較大的觀看自由度，可 采用 多視點(diǎn)技術(shù) 所謂多視點(diǎn)技術(shù)，即有 N（ N2）幅視差 圖像信息 N幅視差圖像交錯(cuò)排列在平板顯示屏上， 借助光柵的分光作用，當(dāng)觀看者水平移動(dòng) 時(shí)，總有兩個(gè)最佳視差圖像進(jìn)入左眼和右 眼，從而形成立體視覺(jué) 多視點(diǎn)技術(shù) 多視點(diǎn)技術(shù)中也存在偽立體，即左眼位于 視區(qū) N而右眼位于視區(qū) 1時(shí)，但相對(duì)于雙 視點(diǎn)技術(shù)而言，偽立體視區(qū)要小得多 2D到 3D圖像轉(zhuǎn)換技術(shù) 轉(zhuǎn)換的核心工作主要由兩部分構(gòu)成：識(shí)別 出物體和背景、深度賦值 立體電視面臨的問(wèn)題 無(wú)比混亂的市場(chǎng)可以說(shuō)是 3D市場(chǎng)目前面 臨最大的難題。作為一種新型的顯示技術(shù)， 3D技術(shù)

32、目前正處于蓬勃發(fā)展的階段，但 是整個(gè) 3D行業(yè)卻無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，不僅消費(fèi) 者暈頭轉(zhuǎn)向，有些廠(chǎng)商的技術(shù)人員也為之 頭疼 立體電視面臨的問(wèn)題 3D畫(huà)面長(zhǎng)時(shí)間觀看很容易出現(xiàn)頭暈、頭 痛。另外，電影院內(nèi)光線(xiàn)比較暗，觀眾瞳 孔自然就會(huì)放大， 3D畫(huà)面對(duì)于眼睛刺激 性也特別大，眼壓也會(huì)隨之升高，出現(xiàn)眼 干、眼痛等癥狀 立體電視面臨的問(wèn)題 想看 1080p高清視頻？網(wǎng)上隨便一搜便琳 瑯滿(mǎn)目。但是 3D內(nèi)容呢？雖然支持 3D的 游戲已經(jīng)多達(dá)百款，但是每年在影院放映 的 3D電影還寥寥無(wú)幾，其他諸如 3D圖片 等資源更是為數(shù)稀少，在這種情況下，消 費(fèi)者又有什么理由耗費(fèi)數(shù)倍的價(jià)錢(qián)去購(gòu)買(mǎi) 一款“華而不實(shí)”的產(chǎn)品呢？ 立

33、體電視面臨的問(wèn)題 真正的 3D電視應(yīng)該是裸眼就可欣賞到 3D 效果的，但目前已知的 3D電視產(chǎn)品基本 都需戴專(zhuān)門(mén)的 3D眼鏡才能觀看。在裸眼 3D電視真正成熟之后， 3D電視才可能普 及。否則，不單是 3D眼鏡的售價(jià)高昂， 一些近視人群的佩戴舒適度等因素都將阻 礙 3D的推廣 立體電視發(fā)展動(dòng)態(tài) 三星電子于 2010年 1月 27日正式宣布，開(kāi) 始大批量的生產(chǎn) 3D LED電視和 3D LCD電 視 三星高端超薄 LED 8000系列 65寸 3D電視 立體電視發(fā)展動(dòng)態(tài) 2010年 1月，松下公司宣布已經(jīng)開(kāi)發(fā)出全 球最大的 152英寸、擁有 4K*2K超高清分 辨率、支持 3D顯示的等離子電視 立體電視發(fā)展動(dòng)態(tài) 英國(guó)天空電視臺(tái) (British Sky Broadcasting)2010 年開(kāi)通歐洲首家 3D電視臺(tái)，對(duì)阿森納 Vs曼 聯(lián)的英超重頭戲進(jìn)行 3D現(xiàn)場(chǎng)直播 中國(guó)中央電視臺(tái)于 2012年開(kāi)通 3D頻道