- 3D技術(shù)解析
- 各種3D技術(shù)的優(yōu)劣
- 立體照片3D的優(yōu)勢
- 偏振光3D的優(yōu)勢
- 干擾濾波器3D的優(yōu)勢
- 快門眼鏡的優(yōu)勢
3D在上世紀(jì)80年代有過一次短暫的復(fù)辟。這一次，技術(shù)有了一些進(jìn)步——電影院能夠用單獨(dú)一臺而不是兩臺投影機(jī)顯示3D。這極大程度地減少了同步錯(cuò)誤出現(xiàn)的幾率，雖然放映師為了修復(fù)膠片而進(jìn)行的一次不正確的粘合仍然會讓電影失去同步。這個(gè)時(shí)期還出現(xiàn)了IMAX3D。有那么幾年，3D享有了一次健康的復(fù)蘇，而人們又一次確信3D影院是正確的方向。然而隨著《大白鯊3D》（1983），《黑色星期五3）》（1982），以及《鬼屋3D》（1983）這些節(jié)目面市，觀眾們很快就對這些花招感到厭倦了，對3D的狂熱也逐漸消退。
而今，隨著《極地特快》，《鬼媽媽Coraline》，《怪物大戰(zhàn)外星人》，當(dāng)然還有《阿凡達(dá)》這些電影的發(fā)行，3D再一次復(fù)出。這一次，有幾個(gè)關(guān)鍵的區(qū)別，預(yù)示著3D可能會再也不會離開舞臺了。
隨著數(shù)字影院的出現(xiàn)，同步和時(shí)序問題完全被消除。電影放映設(shè)備的成本和復(fù)雜程度的下降，使得3D系統(tǒng)可以被安裝在更多的影院中。而電影攝制者們也正在學(xué)習(xí)怎樣使用3D。早期3D電影的那種投機(jī)取巧的效果已經(jīng)被拋棄，他們現(xiàn)在偏愛對深度感的更讓人投入、更具有整體性的應(yīng)用。
可能最重要的是，如今將3D體驗(yàn)帶進(jìn)家庭要容易得多了。憑借主動式LCD快門眼鏡，一臺兼容顯示設(shè)備，以及一臺足夠強(qiáng)大的電腦，我們已經(jīng)來到了新的時(shí)代：電影和視頻游戲能夠以接近商業(yè)影院體驗(yàn)的高質(zhì)量3D效果進(jìn)行觀看。藍(lán)光播放機(jī)即將能夠以3D的形式將全1080p電影呈現(xiàn)給能夠顯示3D的電視機(jī)和投影機(jī)。
3D已經(jīng)有很長的歷史并且也曾經(jīng)消沉過，因此，類似于“3D這一次不會退出歷史舞臺”之類的結(jié)論，在不加考慮的情況下不能輕易做出。然而，隨著最近的影院和家庭3D投影的技術(shù)進(jìn)步，這一次的把握比之前任何時(shí)候都大。
簡而言之，3D技術(shù)使用兩個(gè)互相重疊的圖像來增加觀看者的深度感。一幅圖像作用于右眼，另一幅圖像作用于左眼。節(jié)目以一種專門的攝像機(jī)拍攝，這種攝像機(jī)有左右分開的兩個(gè)鏡頭，很像你的眼鏡看到兩幅具有些許區(qū)別的圖像的那種方式。這就產(chǎn)生了深度感，使得圖像仿佛由屏幕表面向后方延伸，有時(shí)又仿佛從屏幕往觀眾方向伸出來。
有幾種互相競爭的3D技術(shù)的具體實(shí)現(xiàn)形式，但它們都是為了達(dá)到同樣的目標(biāo)：為兩只眼睛顯示不同的圖像。不同的技術(shù)通過使用不同類型的眼鏡，有選擇性地將畫面的不同部分顯示給你的左眼和右眼，達(dá)到這個(gè)相同的目的。這些方法之間的區(qū)別在于這兩幅圖像的產(chǎn)生方式以及眼鏡用于區(qū)分這兩幅圖像的方法。
立體照片方式
“立體照片”是個(gè)頗具想象力的詞匯，過去常被用來形容大多數(shù)實(shí)用3D投影的基本形式。左眼和右眼的圖像被疊加（通常被記錄在同一張膠片上），而色彩的差異被用來區(qū)分兩者。觀看者戴上一副有色眼鏡（傳統(tǒng)上是紅色和藍(lán)綠色），使得眼睛能夠區(qū)別被疊加的兩幅圖像。
最終結(jié)果是深度感。立體照片方式主要被用于電影的家庭版本的發(fā)布——即使電影在電影院中并未使用立體照片方式——因?yàn)檫@種方式便宜而容易使用。直到現(xiàn)在，如果你看到一張DVD或者藍(lán)光碟標(biāo)記為“3D“，它仍然是使用了立體照片方式。
立體照片3D的優(yōu)勢
容易獲得。立體照片方式被用于現(xiàn)今的3DDVD和藍(lán)光碟片是因?yàn)樗恍枰厥獾脑O(shè)備。你不需要一臺“3D-ready”投影機(jī)或者電視機(jī)。它能夠在你現(xiàn)有的電視機(jī)或者投影機(jī)上工作，不論電視機(jī)或者投影機(jī)是基于何種顯示技術(shù)，其幀速率、寬高比、分辨率是多少，統(tǒng)統(tǒng)不用管。如果你能夠觀看電影，你就能以立體照片的方式觀看3D電影。
廉價(jià)。立體照片方式的3DDVD和藍(lán)光碟片，成本不會比對應(yīng)的2D版本加上4副便宜的紙板框架眼鏡更貴。鑒于對消費(fèi)者來說沒有用于3D眼鏡、視頻顯示設(shè)備或者DVD播放機(jī)的額外的花費(fèi)，它是目前市面上最便宜的3D系統(tǒng)。
被動技術(shù)。我們馬上會更深入地談?wù)撨@個(gè)問題，而立體照片3D正是使用了被動式的眼鏡。被動式眼鏡沒有電路或者電子元件，這使得它們廉價(jià)、易于使用并且重量很輕。對于小朋友或者大量的觀眾來說非常理想，因?yàn)檠劬Φ膿p壞或者“順手牽羊”不會導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)上的重大損失。
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立體照片3D的劣勢
色彩。立體照片3D的最大問題，以及人們對3D的總體的負(fù)面印象的一個(gè)原因，在于差勁的色彩。當(dāng)一個(gè)鏡片給所有的東西染上紅色，而另一個(gè)鏡片給所有的東西染上藍(lán)綠色時(shí)，色彩看上去會有些不正常。最近，后期處理已經(jīng)能夠調(diào)整色彩使其看上去更為自然，但所有的東西仍然有一種發(fā)光的感覺，色彩也沒有正常的2D那樣扎實(shí)可靠。
亮度損失。濾波器的定義就是除去多余的或者不符合需要的東西。一個(gè)立體照片3D系統(tǒng)之所以能夠工作，是因?yàn)閮H僅讓特定波長的光線到達(dá)觀看者的雙眼，所有其它波長的光線都是不符合需要的。因此，通過立體照片3D眼鏡所看到的圖像相比其2D版本要昏暗得多。
串線。部分由于眼鏡的設(shè)計(jì)，部分由于色彩過濾的使用，立體照片3D相比其它類型的技術(shù)更傾向于出現(xiàn)“串線”。串線發(fā)生在一只眼睛看到了用于另一只眼鏡的圖像的一部分。這種情況在出現(xiàn)時(shí)候會讓人分心并且非常明顯，它會破壞觀看者對電影情節(jié)的投入。
眼睛疲勞。相比其它技術(shù)，立體照片3D還傾向于導(dǎo)致更多的眼睛疲勞。一部分原因是使用紅色和藍(lán)綠色的濾鏡會改變進(jìn)入眼睛的光線的波長。便宜的眼鏡沒有糾正這一點(diǎn)的能力。因此，一只眼睛的焦距和另一只的焦距不一致，從而能讓眼睛的對焦困難。再加上已經(jīng)讓眼睛很費(fèi)力的3D視頻的作用，立體照片3D能夠給一些人帶來眼睛疲勞——包括頭痛的癥狀。
偏振光方式
光線偏振系統(tǒng)被用于商業(yè)影院和其它高端應(yīng)用。這些方式提供了商業(yè)影院中的高品質(zhì)3D體驗(yàn)，而數(shù)字投影機(jī)的流行使得3D效果更上一層樓。在一個(gè)偏振光系統(tǒng)中，來自一臺或者多臺投影的光線通過一個(gè)偏振濾波器，使得所有的光波在同一方向上振蕩。
觀眾佩戴的眼鏡上的特殊濾鏡，僅允許屬于某只眼鏡的光線通過。如果你曾經(jīng)見過百葉窗，你就已經(jīng)明白了這個(gè)概念——從某個(gè)角度你能夠清楚地看出窗外，而從其它角度你的視線會被遮掩。為兩只眼睛使用不同的偏振方向，使得兩幅分離的圖像可以被投射，一幅圖像用于一只眼睛，從而產(chǎn)生深度感。
目前在商用3D投影領(lǐng)域存在著兩種不同的基于偏振光的系統(tǒng)。一個(gè)版本使用了兩臺投影機(jī)，每臺機(jī)器擁有自己的偏振濾波器，分別投射左眼和右眼圖像。該系統(tǒng)用于IMAX3D播放。另外一種系統(tǒng)，被稱為RealD，使用一臺投影機(jī)和一個(gè)快速切換的單個(gè)偏振器來完成同樣的事情。該系統(tǒng)在左眼圖像和右眼圖像之間非常迅速地切換，偏振濾鏡同樣也在順時(shí)針和逆時(shí)針偏振方向中配合左右眼圖像的改變而切換。再一次，偏振眼鏡讓觀看者的眼睛只看見屬于每只眼睛自己的信息。
偏振光3D的優(yōu)勢
色彩。與立體照片系統(tǒng)相比，使用偏振光系統(tǒng)時(shí)的色彩更為準(zhǔn)確。雖然有一些源于眼鏡的光線損失，但色彩更接近其原始值。鑒于眼鏡的透鏡本身幾乎沒有任何顏色，對用于偏振光系統(tǒng)的節(jié)目內(nèi)容進(jìn)行色彩糾正也更為容易。尤其是膚色，在一個(gè)偏振光系統(tǒng)中，看上去更為真實(shí)可信。
被動眼鏡。和立體照片3D一樣，偏振光3D使用被動式的眼鏡，廉價(jià)并且不包含電器元件。和立體照片3D不同的是，偏振光眼鏡的框架通常是用塑料制作的，使其相比紙質(zhì)框架的3D眼鏡更耐用、更能重復(fù)使用。
串線。偏振光3D系統(tǒng)相比立體照片3D系統(tǒng)具有更低的串線發(fā)生率。由于偏振光線的特性，左眼圖像被右眼看到的情況幾乎不可能發(fā)生（反過來也一樣）。如果你的頭向兩個(gè)方向偏得太厲害，那么使用左右偏振光的系統(tǒng)例如IMAX會失去3D效果，但除非你睡到鄰座的肩膀上，這都不會成為問題。
偏振光3D的劣勢
亮度損失。與一個(gè)2D系統(tǒng)相比，所有的單投影機(jī)3D系統(tǒng)都有明顯的亮度縮減。對于不是物理學(xué)家的ProjectorCentral的讀者來說，亮度指的是從一個(gè)表面（在這個(gè)的例子里，即屏幕）以一個(gè)指定的角度（即朝向觀眾眼鏡的角度）反射的光線。這和照明度不同，后者是對到達(dá)一個(gè)表面的單位區(qū)域的光線的計(jì)量，一般以每平方米的流明為單位，通常發(fā)布在我們的投影機(jī)評測中。
在除了立體照片3D的所有3D系統(tǒng)中，這個(gè)損失是由于為左眼和右眼顯示不同的圖像而必需的快速切換。在觀看一部3D電影的任何一個(gè)給定的瞬間，一只眼睛看見一個(gè)投射圖像而另一只眼鏡什么都看不到。這樣，每只眼睛都只看到了屏幕反射的一半光線，立即導(dǎo)致至少50%的亮度縮減。我之所以說“至少”，是因?yàn)槠耒R和3D眼鏡都不具有完美通光效率。偏振鏡其本質(zhì)上只允許投影機(jī)的總光量的一部分到達(dá)屏幕。3D眼鏡還有一些進(jìn)一步的亮度損失。最終的結(jié)果是畫面的亮度顯得比來自同一臺投影機(jī)的2D電影低很多。
這其實(shí)正是使用雙投影機(jī)系統(tǒng)的主要優(yōu)勢之一。每只眼睛都從一臺投影機(jī)的全部亮度輸出中獲益，雖然偏振鏡和3D眼鏡帶來的亮度損失仍然存在。最終結(jié)果是一個(gè)明亮得多的畫面，所有其它方面則是相同的。最后這句話是很重要的，因?yàn)樗衅渌矫婧茈y做到相同。最為普遍的雙投影機(jī)系統(tǒng)的商用實(shí)現(xiàn)是IMAX，使用一個(gè)比大多數(shù)RealD影院都大得多的屏幕。使用的投影機(jī)在流明輸出范圍上變化很大。偏振片和3D眼鏡的效率也有很大不同。在判斷哪個(gè)系統(tǒng)“更好”時(shí)有太多的變數(shù)，但兩種系統(tǒng)都各有其優(yōu)勢。
昂貴。雖然3D眼鏡本身不貴，但系統(tǒng)的其它部分卻不是這樣。要求至少一個(gè)高端數(shù)字投影機(jī)以及與之配合的特殊處理設(shè)備來管理同步，至少一個(gè)偏振光濾波器，以及一張鍍銀屏幕（傳統(tǒng)的白幕不能保持光線的偏振性）。雙投影機(jī)系統(tǒng)當(dāng)然需要兩臺投影機(jī)和兩組偏振鏡。
干擾濾波器3D
另外一種用于商業(yè)影院的3D實(shí)現(xiàn)使用了一種稱之為干擾濾波器的技術(shù)，由一家德國公司Infitec制造。該系統(tǒng)使用一臺投影機(jī)并且不需要鍍銀屏幕。Infitec3D兼容的投影機(jī)有一個(gè)特殊的色輪被插入到燈泡和成像器件之間，將主色分離成不同的片段。想像一下：之前是紅色、綠色、藍(lán)色，現(xiàn)在則是紅色1、紅色2、綠色1、綠色2、藍(lán)色1、藍(lán)色2。特殊的干擾濾波器眼鏡，允許左眼只看到標(biāo)記為“1”的片段而右眼只看到標(biāo)記為“2”的片段。3D眼鏡使用額外的濾波器來就糾正對色彩的感知，因此眼睛所看到的東西是盡可能地接近原始電影的。你可能已經(jīng)看過了這種技術(shù)：在商業(yè)影院中它被稱為Dolby3D（杜比3D）。
干擾濾波器3D的優(yōu)勢
被動式眼鏡。被動式眼鏡是為商業(yè)影院和其它大型場地而設(shè)計(jì)的3D系統(tǒng)的共同的要素，因?yàn)槠湟子谑褂靡约跋鄬^低的成本。干擾濾波器3D眼鏡相比偏振光眼鏡，其制造更為困難。因此，它們被制造成具有較高的耐用性。透鏡由玻璃制作，而結(jié)實(shí)的鏡框甚至還有一個(gè)用于防盜裝置的掛繩孔。與脆弱的偏振光透鏡相比，它們更能抵抗擦掛和磨損。
不需要鍍銀屏幕。數(shù)十年前，鍍銀屏幕被用于所有的電影，但它們逐漸失寵。鍍銀屏幕相比白幕，觀看角度的限制更大一些，因此當(dāng)投影機(jī)變得足夠明亮，能夠充分地點(diǎn)亮一張白幕的時(shí)候，鍍銀屏幕就退出了歷史舞臺。
當(dāng)年鍍銀屏幕的缺點(diǎn)，現(xiàn)在仍然存在：對于坐在偏離中間的觀眾來說，亮度下降明顯。在一間商用影院中，這包括了相當(dāng)一部分觀眾。鑒于干擾濾波器3D不需要使用偏振光，就不需要鍍銀屏幕，從而改善了每一個(gè)觀眾的觀賞體驗(yàn)。坐在影院兩邊的人能夠獲得更為一致的屏幕照明度，而所有的觀眾都能獲得和非3D電影一樣的色彩保真度。
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干擾濾波器3D的劣勢
亮度損失。任何單投影機(jī)3D顯示方式相比在同一臺投影機(jī)上進(jìn)行的2D顯示，都會遭受顯著的亮度損失。這并不意味著單投影機(jī)的干擾濾波器3D和偏振光3D系統(tǒng)總是具有相同的亮度，或者說雙投影機(jī)的實(shí)現(xiàn)總是比單投影機(jī)系統(tǒng)更為明亮。單投影機(jī)的偏振光系統(tǒng)，干擾濾波器系統(tǒng)以及快門眼鏡系統(tǒng)都有這個(gè)共同的局限性。
專門的設(shè)備。在一臺很多商業(yè)影院已經(jīng)在使用的DLP影院投影機(jī)上安裝一套類似于RealD的單投影機(jī)偏振光系統(tǒng)是可行的，這種改動不需要對投影機(jī)本身進(jìn)行改裝。鑒于Infitec3D的機(jī)制工作在投影機(jī)內(nèi)部，影院或者需要購買預(yù)裝了Infitec色輪的影院投影機(jī)，或者需要讓一個(gè)培訓(xùn)過的工程師將色輪安裝到他們已有的DLP影院投影機(jī)的內(nèi)部。
昂貴的眼鏡。被動式眼鏡的最大的優(yōu)勢在于它們的價(jià)格不貴，因此人們可能會期待Infitec3D眼鏡也不會太貴。錯(cuò)了。Infitec眼鏡的大多數(shù)制造成本在于透鏡本身——玻璃必須進(jìn)行多次鍍膜才能區(qū)分不同的波長。Dolby最近關(guān)于3D眼鏡的新聞發(fā)布會，宣布了每副眼鏡27.50美元的批發(fā)價(jià)格。這明顯是院線的一大筆開銷，因此有很多手續(xù)被用來保證影院觀眾歸還3D眼鏡。我去過的一家Dolby3D影院要求提供一張帶有照片的身份證明才能換取眼鏡。
LCD快門眼鏡方式
LCD快門眼鏡是第一種適合家庭使用的高質(zhì)量3D實(shí)現(xiàn)。在使用這種眼鏡的系統(tǒng)中，視頻顯示以非常快的速度交替顯示左右眼的圖像——最高達(dá)120幀每秒。觀看者佩戴一幅主動式LCD快門眼鏡，交替地阻礙左眼和右眼。就像DLP色輪的效果一樣，這種左右交替發(fā)生得如此之快，以至于你的大腦將兩幅圖像融合成一體，從而產(chǎn)生了單幅圖像的3D深度感。
快門眼鏡的優(yōu)勢
色彩。雖然快門3D眼鏡各式各樣，但大多數(shù)都有不帶明顯染色的透鏡，這就使得它們具有和偏振光方式一樣的色彩準(zhǔn)確性。我們一直在使用的快門3D眼鏡有呈綠色的染色，但我們見過的其它品牌的眼鏡沒有染色。
串線。就串線而言，LCD眼鏡可能是所有3D方式中最好的一種，因?yàn)槲幢皇褂玫哪侵谎劬Ρ豢扉T機(jī)制主動的屏蔽了。早期的版本有重影的問題，即之前圖像的一部分會在新的圖像出現(xiàn)之后仍然保留在屏幕上。更新、更快的顯示技術(shù)已經(jīng)完全消除了這種圖像錯(cuò)誤。
相對較為便宜。3D投影機(jī)和電視機(jī)的價(jià)格已經(jīng)非常低了。今天，一臺能夠顯示3D的投影機(jī)只需要800美元就可以獲得。雖然有其它的費(fèi)用，例如配備了高端顯卡的電腦以及每個(gè)觀看者一副3D眼鏡，但對于只有很少觀眾的家庭應(yīng)用來說，還是能夠承受的。
快門眼鏡的劣勢
主動式眼鏡。這是LCD快門眼鏡和其它類型的系統(tǒng)的最主要的區(qū)別：控制哪只眼睛看到什么內(nèi)容的機(jī)制是嵌入在眼鏡內(nèi)部的，而不是由節(jié)目內(nèi)容或者投影機(jī)決定的。LCD快門眼鏡對于人數(shù)較少的可信賴的成年觀眾來說是很好的，但它也有幾個(gè)弱點(diǎn)。相比其它技術(shù)，其眼鏡的成本昂貴（在本文發(fā)布之時(shí)，每副眼鏡100到150美元）。眼鏡構(gòu)造復(fù)雜，帶有電池、電器元件以及脆弱的LCD透鏡。如果落在地上、被踩踏、或者電池用盡，都會破壞觀眾的3D體驗(yàn)。并且，如果你有一大群朋友想要到你家里欣賞3D的超級碗（注：美國職業(yè)橄欖球聯(lián)盟年度總決賽），為每個(gè)人都提供一副3D眼鏡太昂貴了。
同步。主動快門系統(tǒng)需要一種方式來對3D眼鏡的快門動作和屏幕上顯示的內(nèi)容進(jìn)行同步。一些系統(tǒng)使用紅外發(fā)射器。德州儀器用于投影機(jī)和電視機(jī)的系統(tǒng)稱為DLPLink，它使用了包含在投影圖像內(nèi)部的同步脈沖。雖然兩種實(shí)現(xiàn)方式使用了不同的脈沖信息信號源，但脈沖本身是相同的。
左眼脈沖和右眼脈沖有所不同，這就是為什么所有同步到一臺特定電視機(jī)的3D眼鏡，相互之間也是同步的。但投影機(jī)無法知道哪一幀是屬于那只眼睛，從而帶來一個(gè)有趣的問題。這些脈沖有可能翻轉(zhuǎn)了，使得一只眼睛看到了屬于另一支眼鏡的畫面。換句話說，左眼脈沖和右眼圖像關(guān)聯(lián)在了一起。這被稱之為“偽立體效應(yīng)”并且這個(gè)現(xiàn)象會讓你在最初幾次體驗(yàn)到的時(shí)候感到相當(dāng)不安。其效果是圖像內(nèi)外翻轉(zhuǎn)的奇怪的場景，仿佛你正在從錯(cuò)誤的一邊觀看著一個(gè)凹陷的3D圖像。這個(gè)現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)，因此廠家有相應(yīng)的對策——可以通過切換顯示器、電腦顯卡或者軟件本身的的一個(gè)選項(xiàng)來加以補(bǔ)救。盡管如此，它還是沒有其它類型的系統(tǒng)那樣簡單可靠。
閃爍。一些人報(bào)告說在使用快門眼鏡時(shí)看到了閃爍。閃爍是刷新率不足時(shí)產(chǎn)生的一種動作停止的效果。的確，鑒于每只眼睛只接受了一半的刷新率，投影機(jī)使用的快門眼鏡必須非常快。為了這個(gè)目的，目前的實(shí)現(xiàn)使用了至少120Hz的刷新率來為每只眼睛呈現(xiàn)每秒鐘60幀的圖像。在ProjectorCentral的測試中，我們還未遇到任何閃爍的情況，因此我們無法對這個(gè)現(xiàn)象的流行程度或者嚴(yán)重性作出評論。
亮度損失。快門眼鏡系統(tǒng)使用了單臺投影機(jī)，快速切換顯示不同的左右眼圖像，因此和其它單投影機(jī)系統(tǒng)一樣，相比2D有至少50%的亮度輸出的減少。眼鏡同樣也會降低可視亮度。雖然不是所有的眼鏡都一樣，但不論顯示器還是節(jié)目本身,我們測試過的型號都使可視亮度降低了大約60%。好處在于，眼鏡也降低了黑色電平，從而顯著增加了對比度。
