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

人類的眼睛相距6～7 cm，有一定的距離，所以在觀察一個(gè)三維物體時(shí)，由于兩眼水平分開在兩個(gè)不同的位置上，所觀察到的物體圖像是不同的，它們之間存在著一個(gè)像差，由于這個(gè)像 差的存在，通過(guò)人類的大腦，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(jù)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(yīng)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(duì)光柵的觀察角度不同，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兩幅圖像制 作，而是用一組序列的立體圖像去構(gòu)成，在這樣的情況下，根據(jù)觀察的位置不同，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(lán)眼鏡

這種模式下，在屏幕上顯示的圖像將先由驅(qū)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(bǔ)色光，綠 光加藍(lán)光)。然后觀看者使用一個(gè)雙色眼鏡，這樣左眼只能看見左眼的圖像，右眼只能看見右眼的圖像，物體正確的色彩將由大腦合成。這是成本最低的方案，但一 般只適合于觀看無(wú)色線框的場(chǎng)景，對(duì)于其它的顯示場(chǎng)景，由于丟失了顏色的信息可能會(huì)造成觀看者的不適。這種立體方式在高端應(yīng)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(jī)投射圖像，某瞬間投射左眼看到的信號(hào)，下個(gè)瞬間投射右眼看到的信號(hào)。當(dāng)投射左眼信號(hào)的瞬間，從工作站發(fā)出一個(gè)控制信號(hào)去控制 主動(dòng)立體眼鏡的左鏡片，使它打開，這個(gè)時(shí)候右眼的鏡片關(guān)閉;反之，當(dāng)投射右眼圖像的時(shí)候，左眼的鏡片是關(guān)閉的。總之，主動(dòng)立體的眼鏡是被控制的。任何品牌 和型號(hào)的投影機(jī)，如果能做主動(dòng)立體顯示，輸出光線的利用率一定低于16%。因?yàn)椋和队皺C(jī)做立體圖象顯示時(shí)，輸出的左右圖像的實(shí)際亮度為標(biāo)稱立體亮度值(投 影機(jī)說(shuō)明書標(biāo)稱)的45%(理想值為50%)，光線通過(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(jī)做主動(dòng)立體顯示時(shí)效果不能令人滿意。例如亮度為4000 流明的投影機(jī)，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(yīng)用要求環(huán)境比較亮，這種指標(biāo)是不行的。

主動(dòng)式立體投影，光線利用率僅為16%

優(yōu)點(diǎn)：

1. 投影機(jī)數(shù)量少。

2. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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. 觀看者感覺(jué)不舒服。由于采用了液晶片，導(dǎo)致整個(gè)立體眼鏡沉重;同時(shí)左右眼鏡片的快速開、關(guān)，(60HZ/S)時(shí)間久了會(huì)導(dǎo)致目眩。

3. 光的利用率太低，只有16%。

4. 對(duì)圖形發(fā)生主機(jī)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(hào)輸出到信號(hào)分轉(zhuǎn)設(shè)備用，然后接到兩臺(tái)垂直疊加的投影機(jī)，用兩臺(tái)投影機(jī)同時(shí)投射一 幅影象，一臺(tái)投影機(jī)投右眼影象，一臺(tái)投影機(jī)投左眼影象，兩臺(tái)投影機(jī)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(xiàn)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(dá)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(zhǎng)時(shí)間觀看，立體眼鏡的價(jià)格很便宜，重量較輕，長(zhǎng)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(hù)。

2. 光利用率高，約為38%。

3. 對(duì)圖形發(fā)生主機(jī)要求低。

缺點(diǎn)：

1. 投影機(jī)數(shù)量比主動(dòng)式多一倍。

2. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)略為復(fù)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(xiàn)的。光的偏振有內(nèi)部和外部?jī)煞N實(shí)現(xiàn)方法。線性偏振是早期時(shí)采用的被動(dòng)式立體解決方式，其原理是將投影機(jī)發(fā)出的關(guān)分別沿著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(xiàn)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，所以觀看者頭部不能偏移，視角很小，因此現(xiàn)在已被 淘汰。

圓周偏振是近年來(lái)巴可公司專利發(fā)明出的一種新的偏振方式。其原理是其原理是：光線傳播時(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(zhuǎn)變化，左右眼看到的光線的旋轉(zhuǎn)方向 相反?；趫A周偏振技術(shù)，觀察者的頭部可以自由活動(dòng)，因?yàn)楣饩€的方向變化不影響顯示。

利用偏振片只過(guò)濾特定光線的原理實(shí)現(xiàn)被動(dòng)式立體投影

4D 影院是在3D立體電影的基礎(chǔ)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圍環(huán)境模擬組成四維空間。觀眾 在看立體電影時(shí)，順著影視內(nèi)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(duì)應(yīng)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(nèi)安裝有下雪、下雨、閃電、煙霧等特效設(shè)備，營(yíng)造一種與影片內(nèi)容相一致的環(huán)境。以上兩類電影 都有身臨其境，驚險(xiǎn)刺激的效果。這兩項(xiàng)電影既有共性，也有個(gè)性。身臨其鏡、驚險(xiǎn)刺激、感受科技是它們的共性;一個(gè)是在運(yùn)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(通常稱為立體電影)已經(jīng)具有幾十年歷史。近年來(lái)，隨著影娛樂(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(jù)影片的清潔精心設(shè)計(jì)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(dú)特的表演形式，這就是當(dāng)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(jié)結(jié)合各種特技效果發(fā)展，所以觀眾在觀看4D影片時(shí)能夠獲得視覺(jué)、聽覺(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(xiàn)形式也根據(jù)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(tái)，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(jì)后，大直徑、多畫面的環(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(xiàn)，各種動(dòng)感平臺(tái)，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，軌道車也根據(jù)劇情進(jìn)入影院，成為當(dāng)今發(fā)展最為迅猛的動(dòng)感4D影院類型。生機(jī)勃勃的4D影院將為觀眾 帶來(lái)更新的娛樂(lè)感受。

Power film 動(dòng)感4D影院系統(tǒng)根據(jù)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)稱為平面系列和環(huán)幕系列，或稱為P系列和H系列)，每個(gè)系列都有電影和投影兩種類型。

動(dòng)感4D影院的銀幕結(jié)構(gòu)

Power film 動(dòng)感4D影院的銀幕分為平面和環(huán)幕兩種類型。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(duì)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(shù)與直徑。中視京誠(chéng)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(hù)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(tǒng)中非常重要的組成部分。Power film 動(dòng)感 4D影院系統(tǒng)中的特技座椅針對(duì)自然界中的風(fēng)、水等效果以及生活中比較常見的震動(dòng)、墜落等運(yùn)動(dòng)進(jìn)行模擬，這些特技通過(guò)特技控制系統(tǒng)，與影片中的情節(jié)進(jìn)行配 合，使觀眾在觀看影片時(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(jì)算機(jī)控制，用戶可以根據(jù)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(zhǎng)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(fù)由控制系統(tǒng)自動(dòng)完成。墜落功能是Power film 動(dòng)感 4D影院特技座椅的獨(dú)特功能。

噴水 噴水特效可以在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)從觀眾前方快速噴水。噴水時(shí)間、方向、出水量均可以根據(jù)劇情的需要進(jìn)行調(diào)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，從觀眾的前方吹出。

掃腿 拍腿特技是大多數(shù)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(nèi)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(guī)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(qiáng)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(tǒng)的運(yùn)行控制中心，它上與影院總控系統(tǒng)連接，下與各個(gè)特效機(jī)構(gòu)相連，在總控系統(tǒng)的協(xié)調(diào)下控制和驅(qū)動(dòng)各種機(jī)構(gòu)與影片同步運(yùn)作。每個(gè)4D影院至少配備一套特效箱。