基本介紹
- 中文名：3D影像
- 別稱：立體影像
- 特點：比2D真實感更強
- 原理：人雙眼立體視覺原理
概念,影像分類,
概念
從去年底開始，不論是3D電影、3D電視、3D電腦遊戲甚至大家最瘋狂的世界盃足球賽事都要瘋3D，從皮克斯十多年前的《玩具總動員》電影開始，就已經開啟了3D動畫的新紀元，在更小的時候，我們早就帶著一種小小像紙片一樣的眼鏡進電影院看3D電影，為何過了十來年，所謂的3D視聽享受又襲卷而來，尤其是電影好像沒有3D特效，高端電視如果沒有3D效果，就同過中秋不烤肉一般，感覺生活就是少了一個味－讓影像更加立體的感官滋味。 我們見到各式的3D視覺，其實是一種立體視覺，我們用一個簡單的例子來說明，拍照的時候我們喜歡拍一種照片－前面是人像，後面是美麗的風景，但這時候風景和人像是貼在一起的，彼此沒有強烈的距離感。
好，如果我們把一張照片用立體的方式分成兩張照片，一張人像離你的眼睛比較近，一張風景離你比較遠。那我們將身體左傾斜45度來看這個影像，遠近的感覺會更清楚，而且後面的風景感覺會遠一點；相對的，如果我們往右傾斜45度來看這組照片，也有同樣的感覺。神奇的事情出現囉！如果把左傾和右傾看到的影像融合在一起，腦袋裡就會出現人像浮在你眼前，風景在背後的立體感。我們在戲院或電視前看到的立體感，就是所謂的3D顯像，所以與其說看3D影音，其實就是就是通過視差看到的立體影像。
概念是如此，但天才的開發者透過各式各樣的技術讓觀眾感受到影像的立體感，從小時候就開始玩的鬥雞眼看圖片、去電影院戴上紅籃鏡片、墨綠黑色的偏光鏡到家裡高級3D電視的快門鏡，這些讓影像立體化的技術不論新或舊，仍然活生生的出現在你我的眼前。
3D影像與普通影像區別
3D影像與普通影像的區別在於它利用人的雙眼立體視覺原理，使觀眾能從視頻媒介上獲得三維空間影像，從而使觀眾有身臨其境的感覺。觀眾看到的影像和真實物體感覺接近，真實感強。特別是震撼畫面讓人感覺身臨其境，恍如一切就在身邊。3D的真實感使得其比2D畫面更具震撼力。
影像分類
視覺移位創造真實場景
要說3D影像因何而生？歸結起來就是“視覺移位”。下面我們就從觀看世界最重要的--眼睛談起。人的兩眼左右相隔在6厘米左右，這意味著假如你看著一個物體，兩隻眼睛是從左右兩個視點分別觀看的。左眼將看到物體的左側，而右眼則會看到她的中間或右側。當兩眼看到的物體在視網膜上成像時，左右兩面的印象合起來，就會得到最後的立體感覺。而這種獲得立體感的效應就是“視覺位移”。
而拍攝影像時，只要用兩台攝影機模擬左右兩眼視差，分別拍攝兩條影片，然後將這兩條影片同時放映到銀幕上，放映時加入必要的技術手段，讓觀眾左眼只能看到左眼圖像，右眼只能看到右眼圖像。最後兩幅圖像經過大腦疊合後，我們就能看到具有立體縱深感的畫面。 這就是我們所說的3D影像。下面就來說說幾種不同原理的3D。
早期黑白立體影像：紅綠濾色透鏡
這種眼鏡我估計大家都見過，小時候這種眼鏡已經非常常見了。我們可以自己試著分別用紅筆和綠筆在一張白紙上寫字，透過紅色鏡片後，白紙也變成了紅色，眼睛就看不到紅色筆寫下的字，但是可以看到綠筆寫下的字。而透過綠色鏡片看紙當然就看不到綠字，只能看到紅筆的字跡。根據這個原理通過紅綠眼鏡的過濾處理，兩隻眼睛各自就看到了，由兩部攝影機拍攝的不太一樣的畫面，最終兩幅畫面的疊加就形成了立體視覺，這是早期立體電影紅綠濾色透鏡技術。這種技術實現起來比較簡單，而且造價低廉。
早期彩色立體影像：分像偏光立體影像
這也是一種常見的立體成像方法，普通的光線是沿波浪狀路線前進的，就如人抖動一條長繩一樣。如果讓光波通過一種特製的鏡片，只允許某一種特定的振動光波通過，就好像給波動的繩子設定柵欄一樣，結果使波動的繩子只能通過垂直方向的柵欄，而不能通過平行方向的柵欄。這種特製的鏡片就稱為“偏光鏡”。而早期彩色立體電影的效果就是利用光的偏振現象形成的。立體電影利用一左一右兩架攝像機同時拍攝同一景物，放映時使用兩架放映機，各套上一個偏振鏡，把兩個偏振光的影像同時放映在銀幕上，兩個偏振光的振動方向就能互成直角。觀眾在觀看電影時要戴上特製的偏光眼鏡，而左右兩鏡片透過的偏振光振動方向互相垂直，能通過左眼的偏振光就不能通過右眼，而能通過右眼的偏振光就不能通過左眼，這樣一來，左眼的鏡片只允許左方攝像機的影像通過，而右眼的鏡片只允許右方攝像機的影像通過，最後，彩色立體影像出現了。
對於已經是近視的朋友來說，再戴一副3D眼鏡真的非常痛苦，而最理想的3D觀影效果是什麼哪？肯定是裸眼就能看出3D效果。日本富士膠捲公司已發售可拍攝3D照片和錄像的數位相機。這是全球首款不必使用專業眼鏡、用肉眼就可以享受立體圖像的數位相機。這款相機擁有兩個富士瓏鏡頭和兩個CCD感測器。相機本體上的兩個鏡頭可以從差別很小的兩個角度同時拍攝兩個畫面，通過新開發的畫像處理技術將兩個畫面合成後即可產生3D效果。用戶不用戴特殊的眼鏡，在相機背面2.8英寸的液晶顯示屏上就能看到立體的照片和錄像。任何人只要按下快門，就可以拍攝出立體效果。除了相機自帶的顯示屏外，用戶還可通過零售的專用數碼相冊觀看拍攝的3D照片和錄像。此外，富士膠捲還提供3D照片沖洗業務，使用特有鍍膜技術控制光線傳播方向，實現裸眼3D效果。
“裸眼”3D技術還沒有成熟，但已經有一些家電廠商研製了一些不戴眼鏡就能看到立體影像的電視機，另外科學家們也在嘗試利用全息成像技術來實現立體效果，後者已經在一些大型活動中成功運用。而在影院方面，美國Real D公司宣布要在10年內讓觀眾摘下3D眼鏡直接觀看立體電影，到那個時候，觀眾觀看3D電影將會更加便捷和舒暢。
3D影像是如何在大腦中形成
3D電影和3D電視逐漸普及，不僅給我們帶來視覺上的震撼，也給我們帶來一系列的問題。我們生活在三維立體的世界中，理所當然應該用立體的眼光來看世界，3D技術的誕生，是視覺需求與科技發展高度結合的產物。那么，3D影像是如何在大腦中形成的?3D電影和3D電視對我們的身體、特別是眼睛有何影響呢?
3D是三維立體的簡稱，表明物體在空間有3個方向分布，即物體的左右方向、上下方向和前後方向。我們的眼睛觀察物體時，不僅能夠看到物體的長度和高度，也能看到物體的深度。這是因為我們兩眼的觀看角度不同，這種差別由視網膜傳至大腦，就能區分出物體的前後遠近，產生立體感，這就是立體視覺。
我們用照片、電視和電影記錄時，將現實中的三維立體實景轉變為二維平面影像。如果我們想要從平面影像中看到立體影像，需要把同樣一個影像，根據兩眼視角的差距製造出兩個影像，讓兩眼分別看到一個影像，通過大腦的融合，產生立體感。有三種方法可將平面影像變為立體影像，即眼睛模式、眼鏡模式和螢幕模式。
眼睛模式是一種裸眼模式。我們眼睛轉動是兩眼同步同方向進行，向左看，都向左轉;向上看，都向上轉。只有一種情況，兩眼向相反方向轉動，即兩眼可以向內轉。這是眼球輻輳作用，是適應看近而特有的功能。 有一種三維立體畫，由一系列重複的圖案組成，當眼球高度內聚、形成“對眼”時，就看到了立體的影像。此方法也可觀看立體電影，用“對眼”觀看並排放映的相同內容電影片段時，可看到三個影像，中間的影像為立體的。這種模式只能短時間使用，時間長了會造成視力疲勞。
眼鏡模式是通過眼鏡使我們產生立體感，常見有色差方法、偏光方法和快門方法。色差方法在早期的立體電影中較為常用，通過濾光片，使雙眼分別看到同一物體的不同顏色，產生立體感。偏光方法是將水平方向和垂直方向的偏振光通過偏光鏡分別進行兩眼中，產生立體感。快門方法是佩戴快門式眼鏡，控制眼鏡的開合，分別讓我們分別看到左右眼的圖像，在大腦中形成3D影像。影院多採用偏光方法，而3D電視採用偏光和快門兩種方法。
螢幕模式是把雙眼立體成像的任務交給了螢幕，是更高級的裸眼模式，一般用於電視、手機和遊戲機等，主要使用視差障壁技術和柱狀透鏡技術。兩種技術的共同特點，是通過改造螢幕將兩眼的可視畫面分開，使左眼看到“左眼圖像”，使右眼看到“右眼圖像”，通過大腦的融合，使我們看到3D影像。這是3D電視的未來方向。
上述三種模式是將平面影像轉為立體影像，還有一種觀看立體影像的方式為全息模式。全息影像是將三維立體物體用光的形式表現出來，可以表現的微妙微翹，它可從各個方向進行觀察，是一種純立體的模式。它是虛擬的，只能看到，不能觸到。生活中也存在這種全息影像，那就是海市蜃樓。這種模式在電影的製作中較為常用，它可表現出真實世界不存在景像，豐富了人們的生活。
有部分人看完3D電影后，出現噁心、頭暈，眼睛乾澀、酸痛等症狀，甚至出現了青光眼急性發作。觀看3D電影本身對眼不會造成危害，有人看完3D電影后會有噁心、頭暈現象，可能與影院強烈聲光特效和影片清晰度等因素有關。眼睛乾澀、酸痛可能與長時間觀看螢幕、眨眼少有關。青光眼急性發作與影院的暗環境有關，在黑暗的環境下，房角窄的人都易發生青光眼，在影院看普通電影也可發生。
大家比較關心是看3D電視對眼的影響。大多數人很少去影院，而多在家中看電視，從看2D電視改為看3D電視是對生活品質的大大提升，但人們對眼花繚亂的3D電視不知如何選擇。3D電視主要分為分時模式和分光模式。分時模式利用的是主動快門式眼鏡實現3D效果。電視螢幕上左右眼的圖像按時間順序播放，配合眼鏡的開合，使右眼只看到“右眼圖像”，左眼只看到“左眼圖像”，在大腦中合成3D視覺。這種模式對圖像清晰度無影響，由於左右眼播放圖像的快速變換，會造成閃爍。分光模式是將電視螢幕貼上偏振膜，使電視出來的光線只有水平偏振光和垂直偏振光，再配合偏振眼鏡，使兩眼看到不同方向的偏振光，在大腦中形成3D視覺。這種模式由於圖像採用了上下格式、左右格式或水平交錯格式等壓縮方法，會對圖像的清晰度造成影響，但由於沒有圖像的變換，不閃爍，也稱為不閃式3D電視。看3D電視不同於影院看3D電影，音響和室內燈光可自由調節，看電視期間可隨意走動，因此，看3D電影出現的眼及全身的問題，在看3D電視時可能較少出現。有專家分析指出，3D的視覺效果與平時我們雙眼看到的真實的3D不完全相同，要適應這種變化，需要更多大腦的融合力，從而容易導致頭疼;眼睛為適應這種變化，會過度調節，從而造成視力疲勞。
3D影片是用相鄰的兩台攝像機分別拍攝出“左眼圖像”和“右眼圖像”，左右眼分別同時看到自己的圖像才能形成3D影像，日前3D電視的分時播放和分光播放都有不足之處。理想的3D電視應是對人眼立體視覺的全面模擬，我們期待裸眼3D電視解決這些問題，這將人工立體視覺的最高境界。
技術分類
3D顯示技術可以分為眼鏡式和裸眼式兩大類。裸眼3D主要用於公用商務場合，將來還會套用到手機等攜帶型設備上。而在家用消費領域，無論是顯示器、投影機或者電視，都是需要配合3D眼鏡使用。 主流的眼鏡式3D技術主要有兩種類型：
不閃式3D
不閃式3D 電視方式是最接近我們實際感受立體感，最自然的方式。如同在電影院裡享受生龍活虎的3D影像，能夠同時看兩個影像把分離左側影像和右側影像的特殊薄膜貼在3D電視表面和眼鏡上。通過電視分離左右影像後同時送往眼鏡，通過眼鏡的過濾，把分離左右影像後送到各個眼睛，大腦再把這兩個影像合成讓人感受3D立體感。
不閃式3D的特點：
反而，擔心子女過分貼近電視而影響眼健康的聰明父母而言，更喜歡遵守視聽推薦距離我這個不閃式3D。而且，因為採用IPS硬屏面板所以在左右視角上都沒有限制，不管是在哪個角度看都很鮮明，沒有色變現象，而且不閃式3D電視在任何角度都能享受3D影像。
不閃式3D的優越性：
1.沒有閃爍，能體現讓眼睛非常舒適的3D影像。不閃式3D沒有電力驅動，可舒適佩戴眼鏡並且全然沒有閃爍感。因此可以盡情享受讓眼睛非常舒適的3D影像。看實際測量閃爍程度的數據就能知道數據幾乎是零，不會有頭暈的狀態出現。
3.能夠用輕便舒適的眼鏡享受3D影像。不閃式3D眼鏡輕便、價格合理，還可以使用夾套眼鏡讓配戴眼鏡的人也能舒服使用。
4.體現沒有重疊畫面的3D影像。畫面重疊現象是因為右側影像進入左側眼睛或左側影像進入右側眼睛而發生的。不閃式3D所使用的特殊薄膜分離左右影像後體現3D影像，所以不會發生畫面重疊現象享受好像看到活生生的真實物體的立體影像。通過實際測量畫面重疊的數據就能知道不閃式3D的重疊數據是人無法感知的水平。
5.體現沒有畫面拖拉現象的高清晰3D影像。不閃式3D能夠體現1秒鐘240張3D合成影像。所以在相同的時間裡，不閃式3D能表現更多的畫面情報而體現沒有拖拉的高清晰立體影像。
有關視角方面，在視聽推薦距離內觀看時不閃式3D全然不成問題。比如，除了在一米以內站著、坐著或者用非常不正常的姿勢觀看電視以外，在3D電視視聽推薦距離內觀看時沒有任何問題的。
快門式3D
快門式3D技術，英文為Active Shutter 3D，配合主動式快門3D眼鏡使用。這種3D技術在電視和投影機上面套用得最為廣泛，資源相對較多，而且圖像效果出色，受到很多廠商推崇和採用，不過其匹配的3D眼鏡價格較高。
快門式缺點：
1、戴上眼鏡之後，亮度減少較多；
2、3D眼鏡的開合頻率被日光燈等發光影響導致3D眼鏡快門的開合與左右圖像不完全同步，會出現串擾重影現象，觀看時建議關燈
3、快門式3D眼鏡的售價基本在1000元左右，相對較貴，並且需要安裝電池或充電使用。
3D影像實現方式
色分法
目前套用最普及的是色分法，這是利用不同顏色的影像重疊，然後利用紅藍眼鏡來分離過濾過重疊影像，達到景深，好處是眼鏡價格低廉，而且技術門檻低、設備要求低，總體成本低，不過效果最為普通。缺點：就是影像未能全色顯示。
光分（偏振）法
製作3D立體電影，其中較為廣泛採用的是光分法(或稱偏光法)。它利用兩個偏光軸互成90度的偏光鏡，分別放在兩部放映機鏡頭前，再將影像重疊，達到3D立體效果。眼鏡方面，亦使用偏光鏡片。不過，在拍攝製作及硬體設備，成本都較為偏高。缺點：影像需要和眼鏡水平觀看。
光分法
大部分3D電影院採用的就是光分3D技術。
時分法
時分法是效果最好的方式。它是利用時差來達到3D立體效果。它利用一台高頻率的顯示器，透過頻繁的頻率來快速切換左右影像；同時間，眼鏡亦會將左右邊鏡片變得透光可視和關閉狀態，左右反覆；令顯示器中的重疊影像分別傳到左右眼，透過視覺殘影，使大腦計算成一幅3D立體影像。優點：全色顯示、沒有觀看影像的位置問題。
3D影像的趨勢
進入21世紀，標準化的產品和物美價廉的產品不再是消費者購買產品的一個重要消費理由，取而代之的是一種新興的生活方式或體驗，產品的時代已經結束，顧客時代已經悄然開始！展望未來3D影像產業的發展，從各種發展情勢來分析，應該是會逐漸『蓬勃發展』，不會像以往那樣『曇花一現』，所以全球在3D影像產品的發展，會有不錯的成長率。以3D顯示技術來看，大尺寸的都以戴眼鏡技術為主，廠商認為大尺寸的裸眼技術尚未成熟，所以還無法推出消費者可以接受之大尺寸的裸眼3D的產品。
3D影像技術套用領域
