3d電影原理有哪些（看了這麼多年3D電影）

2023-06-02 17:57:04 3

3D 電影在今天已經相當普及了，那麼它的原理是什麼呢？為什麼戴3D眼鏡時間長了有些人還會感到頭暈噁心呢？3D成像與全息投影又有什麼區別呢？這篇文章都告訴你！

出品：科普中國

製作：星之隊

監製：中國科學院計算機網絡信息中心

3D 電影在今天已經相當普及了，那麼它的原理是什麼呢？這就得先從人腦的成像規律講起了。其實3D電影是利用大腦的成像規律耍了一個小把戲。在實際生活中當我們看一件東西時，我們左右兩隻眼睛看到的景象其實是略有差別的（不信的話，可以盯著桌面上的水杯，然後左右眼輪換關閉試試），這種有差別的像經過我們的大腦處理之後就變成了一個具有立體感的3D圖像。大腦的這種功能有利於我們去判別物體的大小和距離，對於我們祖先在野外生存是十分重要的,這是因為在野外打獵的時候需要根據獵物的大小和距離來決定採取什麼樣的策略。顯然，同等條件下，距離越近的獵物更容易被捕獲。

△大腦立體成像原理（圖片來自http://mobile.yesky.com/4/30176504_3.shtml）

會變魔術的3D眼鏡

對於普通的2D電影，我們左右兩眼看到的景象都是一樣的，因此不會有立體感。但是對於3D電影，情況就不一樣了。3D電影給我們左右眼輸入的圖片需要不一樣，這樣圖像經過我們大腦的處理就會變成立體圖像。這也就是為什麼在觀看3D電影時，我們需要佩戴特殊的眼鏡。

當然不同時期的3D電影採用的是不同的3D眼鏡。例如，幾年前的3D 眼鏡主要是藍綠色的，相信不少同學可能都見過。這種3D眼鏡的紅色的眼鏡片可以過濾掉藍光，而藍色的眼鏡片可以過濾掉紅光，這樣透過兩個鏡片看到的像就會有細微的差別，經過大腦的加工處理，我們看到的就是立體的像了。這種紅藍鏡片的3D眼鏡透過的光大多數都是紅光或者藍光，因此看到的3D影響會有一些失真，色彩也並不是十分鮮明，時間長了有些人還會感到頭暈噁心等等。

△紅藍3D眼鏡（圖片來自：https://www.teachersource.com）

而現在大多數電影院採用的都是偏振光3D眼鏡。偏振光指的是光波的振動方向沿著同一個平面，我們平時看到的燈光或者太陽光，光在每一個平面都有偏振，因此它們都屬於非偏振光。而偏振光3D眼鏡，每個鏡片只允許特定的偏振光通過。左右鏡片的偏振光的偏振方向互相垂直，它們攜帶的成像信息略有差別，這樣最後我們看到的就是立體的3D圖像了。如下圖所示，左邊鏡片通過的是水平偏振的光，右邊鏡片通過的是垂直方向的偏振光，兩束偏振光所攜帶的成像信息略有差別，經過我們大腦處理後就會變成3D圖像了。

△偏振光鏡3D眼鏡（圖片來自：https://science.howstuffworks.com/3-d-glasses2.htm）

因此，說的簡單一些3D電影實現的關鍵在於給我們的左右雙眼輸入了稍有差別的圖案，然後經過我們大腦視覺系統的處理之後，屏幕上的圖案就變成了看起來像是具有立體感的實物一樣。

3D電影的成像技術

現在3D電影的成像技術有很多，比如不閃式3D技術、時分法技術、光柵式技術等等，它們都各有優缺點，不過它們最終的實現依靠的還是上面所講的原理。

例如，不閃式3D技術就是上面提到的偏光式3D成像；而時分法技術是通過提高屏幕刷新率把圖像按幀一分為二，形成左右眼連續交錯顯示的兩組畫面，然後通過特殊的3D眼鏡使得這兩組畫面分別進入左右雙眼，最終在大腦中合成3D立體圖像；而光柵式技術是通過光柵屏障來控制光線行進方向，讓左右兩眼接受到不同的影像，從而產生視差，最終形成立體顯示效果。

由於3D電影需要給我們的左右雙眼輸入不一樣的圖像，因此3D電影在拍攝的時候也是用兩架擺放位置稍有差別的攝影機同時拍攝的，如下圖所示，3D攝像機的具有兩個鏡頭，可以捕捉到稍微具有差別的兩幅圖像：