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特 别专 栏
立体电影技术和其普遍性
作者:李宗琦(CharlesLee)
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本文将从科普的角度向大家介绍目前3D电影的空前盛况。3D 是3维立体的意思,3D电影就是立体电影.
   

3D波涛汹涌,席卷全球

近年来3D电影的狂潮不断加剧。3D 这东西至少已有115年历史,过去因为技术限制,总是被当成小玩艺玩意儿看待,成不了气候。但是今年不同,很多顶级导演和最有名的好莱坞主流制片厂都争先恐后涉足3D,隐然有“波涛汹涌,席卷全球”之势。很多相机制造商如Fujifilm,Sony, Panasonic… 很多电视机巨擘如Sony,Mitsubishi,Samsung,LG,Panasonic,Philips, 很多投影机制造商如Optoma,Viewsonic,都要推出新产品。全球首屈一指的动漫公司電腦動畫界龍頭皮克斯Pixar(Disney),Dreamworks Animation,宣布今后拍摄的动漫片将会以3D立体电影形式制作上市。因为商机实在太诱人,历史上来看,电影从默片到有声片,到彩色,到宽银幕,到数码,到高清,那一步不是给公司带来巨额财富?现在从高清到立体高清(3D HD )是势在必行的下一步,人人都想捞一桶金。

3D立体电影每天都可看到,拿明尼苏达州双子城来说,每天都有三,五个立体片在放映,质量精良,令人有身临其境,栩栩如生之感,尽管需要戴特别眼镜,但视觉上的感受,和影片中的人物有时甚至几乎会有碰到观众的脸的感觉,实在是赏心悦目。因为技术上的突破,例如扫描频率加快减少残影,使用圆偏振眼镜减少头晕等,视听质量大为提高。报载去年的电影“Hanna Montana Concert 3D Movie孟漢娜3D立體演唱會)”以區區七百萬美金製作,卻開出了6500萬美金的傑出北美票房,跌破眾人眼鏡地創下多項影史票房記錄。其他去年和今年推出的更加卖座主要立体电影有:

        
  1. UP (飞屋环游记)
  2. Bolt (闪电狗)
  3.    

        
  4. Monsters vs Aliens(怪兽和外星人)

  5.    
  6. Journey to the Center of the Earth(地心旅行记)


  7.         
  8. Harry Potter(哈利波特)6. Beowulf(贝武夫)
   

7.Coraline (卡罗兰)

8.Ice Age 3.Dawn of the Dinosaur(冰河世纪3-恐龙的黎明)



    

9.

      AVATAR (阿凡达)

 

冰河世纪3-恐龙的黎明到目前的票房纪录是8.8亿美元,哈利波特目前的票房纪录9亿美元。皮克斯的UP (飞屋环游记)3D到目前的票房纪录已达5亿美元,这还不包括DVD,Blu-Ray,电玩等衍生产品。这些全是制作极优良的大片,它们在美国数千家3D电影院上映,票房纪录蒸蒸日上。12月18日在美国放映的AVATAR(阿凡达)3D更是一鸣惊人,在首映的3天就在全球爆收2.3亿美元,几乎与其制作成本(不含广告费等)持平,已经连续三周排行榜第一,被誉为自Star Wars(星际大战)以来最史诗的巨片。2010年新年首周末,也就是上映17天以来,阿凡达在北美票房共获3.52亿美元,海外总票房达6.7亿,全球总累计票房突破10亿美元,这还不包括在中国的票房,因为中国在1月4日才开始首映!据最新消息,阿凡达上映7周连霸7周票房冠军,北美票房超过6亿美元,全球总累计票房突破22亿美元,中国票房超过10亿人民币。成为有史以来的票房冠军。

  

今天的3D,明天的商机

美国有38,800 电影院,其中只有2,500 家配备了3D数码设备放映立体电影。比例只占6.4%,但是呈几何级数上升之势。一般来说3D 电影的票房是2D 的3倍,而制作成本仅多15%。仅是迪士尼公司就有17 部3D 电影计划推出,人们拭目以待的“A Christmas Carol – 3D”和“Toy Story(玩具总动员-3D)”在首映的周末三天就获得票房冠军。乔治卢卡斯也要将“Star Wars(星球大战6部曲)”变为3D。日本一年之内就会上映15部新3D片。将一间2D电影院改装为3D,银幕,投影机,电脑等设备都需更新,估计要花几十万美元。听说明年3D电影院会增加到4,000-5,000家以上,这些现象正是3D席卷全球之写照。在电影新闻之中炒得沸沸扬扬的是今年12月将首映詹姆士卡麦隆(James Cameron)导演的史诗3D大片“Avatar”,由20th Century Fox 出品,耗资2.35亿美元,打破最贵的3D电影之纪录。Cameron 是影剧界极力推动立体电影的重量级人物,他的2D电影Titanic泰坦尼克号创电影史上最高票房纪录。他的电影采用了最先进的3D 摄像机,投影机,编辑软件,动漫特效科技。他觉得在3D Avatar 的票房中赚回几倍多于成本是不在话下的。杂志界也在为3D煽风点火,今年3月,5大杂志,包括Time,Fortune, People,Sports Illustrated, 和Entertainment Weekly,出版专刊,图文并茂介绍3D技术,还有精辟的社论,并赠送黄蓝3D 眼镜。有人估计成熟的3D产业收入至少会占GDP的1% 至10%,这是多大的市场,所以说,今天的3D,是明天的商机。    

3D 显示技术解析

要达到上述宏伟目标,除了要做到3D 电影普及,还必须将3D 电视带入千家万户,抢进客厅才行。现在向大家简单解析一下形形色色的3D 显示技术原理。

人的两眼因为分开约2.5英寸,看东西时角度不同,这个视差经视网膜传到大脑里,产生远近的深度,从而产生立体感。设想用两台照相机,分开2.5英寸,代表双眼照出两帧影像,然后让两只眼睛一边一个,各看到自己一边的影像,透过视网膜就可以使大脑产生景深的立体感了。这就是各种3D  显示技术的基本原理。换句话说,3D 显示技术的基本原理主要利用了双眼的视差,通过给观众左右两眼分别送去不同的画面,而达到立体效果。

实景3D 电影正是如此拍的。采用两台高清数码摄像机并列安装在云台上,同步拍摄的视频就会是带有视差的画面。这里的关键技术是“同步”而字。既然是同步,画面里的景物有风吹草动是无关紧要的,因为两台摄像机瞬间捕捉到的画面是含等同抖动的。Cameron 所用的数码摄像机名为Pace Fusion 3DCam.

10.Pace Fusion 3D摄影机

以下我来简单介绍一下目前显示3D 立体电影或电视的三种主流技术之原理,它们是偏振光法,红蓝滤镜成像技术,和液晶开关眼镜法。

偏振光法号称可达到高清立体电影质量之颠峰-双投影技术

3D电影放映时所采用的技术最为大众接受的是偏振光法。主要原因是画面清晰,银幕巨大,(液晶LCD或等离子PLASMA显示屏绝对做不成巨幅宽银幕),号称达到高清立体电影质量之颠峰。做法也很直接了当,将上述拍摄的左右两个影片分别输入两台DLP 投影机,(DLP是美国德州仪器公司开发出来的一种光学芯片技术),每一台光束镜头前分别加装偏振角度互成90度的线偏振滤光片,这样同步操作的画面投影到金属粉银幕上有两幅左右重合的双重影像。观众带上相应配合的线偏振眼镜,左眼只能看左影像,右眼只能看右影像,大脑就会自动为您形成连贯的3D电影。此成像技术用于IMAX电影院,Disney World,Universal  Studio。 近年来,RealD 公司用左右旋转圆偏振片取代成90度的线偏振片,据说可减轻头晕的毛病,效果不错,前面提起的身临其境,栩栩如生,人在画中,景色扑面之感油然而生。圆偏振片技术用于Disney 3D 数码影片采用RealD 眼镜的大量3D 影院中。
   

11.RealD 公司的园偏振眼镜 3D Glasses


   12.线偏振眼镜3D 显示技术示意图

  

杜比3D滤光技术

这是放映3D 电影的最新技术,有部分人认为是观看3D 电影的最佳选择。它采用被动式窄带滤光眼镜,塑料的,很轻便。左右镜片过滤的是略为不同的3原色可见光。价格比偏振眼镜贵。可是投影屏幕没有特殊要求,白色就行。因为采用全可见光谱色彩过滤技术,其色彩比较鲜艳。基本上无杂影,看电影没有头晕感觉。  

    

    13.Dolby 3D


红蓝滤镜法成像技术-单显示屏

另一种较原始而简便的3D 显示法是红蓝滤镜成像技术。因为它只须用一个屏,视频文件很容易录在记忆元件上。原理是将左右两幅红蓝图像重叠在显示屏上,再由红蓝滤镜分别输送到观众的左右眼。这个方法又称为Anaglyph Display System。其最大的缺点是丢失了景物的颜色,基本上不大受欢迎。因为红蓝重叠图像的文件可以很容易录在4.7GB的DVD光碟上,很多红蓝3D电影片的DVD已推入市场。我觉得唯一的优点是它能用普通的电视机播放。另外一种相似的系统采用黄蓝二色成像。例如今年初美国超级杯足球赛中场播放的3D Monsters vs Aliens(怪兽和外星人)广告则采用此模式。赞助商Intel 制作了几百万个黄蓝滤镜免费送给千家万户。

14.红蓝滤镜成像技术示意图

   

15. Red Blue Glasses (红蓝滤镜)


液晶开关眼镜法可能是3D电视的新宠

顾名思义,此项解决方案需要观众佩戴一种特别的名叫开关眼镜的东西。著名的显卡公司NVIDIA推出了一套方案,叫做NVIDIA 3D Stereo 技术,它在拥有120赫兹刷新率的液晶屏上显示3D 画面。此技术采用画面交换的办法,将左右眼图像频繁交互显示,它将垂直同步讯号作为快门切换,控制液晶开关眼镜,显示器在第一次刷新时显示左眼画面,而开关眼镜只开左镜,遮蔽右镜,在下一次刷新时显示右眼画面,而开关眼镜只开右镜,遮蔽左镜,人们看到的就是连续的立体画面。

16. NIVIDIA 3D Vision Principle 示意图                     17. Nividia3D VisionNVIDIA在CES 2009展销会上正式宣布推出业界第一套高清3D立体视觉方案,专为GeForce显卡打造的“GeForce 3D  Vision”。其核心配件就是一副采用液晶分时技术的3D开关眼镜,附带大功率USB红外接收器,用来和3D眼镜同步遮光频率,当然还需要一台刷新率达120Hz显示器的支持,可以是液晶显示器、等离子电视或者投影仪。目前GeForce 3D Vision已经支持近350多款PC游戏,并且支持3D电影和3D图片。该装置已经在网上商店出售,价格为199美元,携带三星显示器价格为598美元.

“液晶开关眼镜法”早已受到众多电视机巨头的青睐,在今年的CES 展销会上Samsung, Sony, LG, Panasonic, Mitsubishi, Philips, Sharp 表明2009年底,或2010年会推出人们期待已久的3D 电视机。这些厂商等的是国际公认的3D 标准出炉。

Vista 3D 家庭3D 影院

   讲了这么多相关的原理与知识,下面就该轮到主角登场了,我想向大家介绍的是Vista 3D 公司的家庭3D影院(HD 3D Home Theater System)。这套高清立体视频系统由3D世界公司生产,其必备设备为

1.
  

    立体视频拍摄设备,它由立体拍摄云台和两架高清摄像机组成。


18. 立体拍摄云台


19.Two Panasonic 1080 HD Camcorders两台松下高清摄影机可拍摄各种立体片源 

2.

    立体视频播放设备,它由立体放像云台和和四核电脑组成。


20. 立体放像云台

3.

    立体视频显示设备,它由两台立体投影机,投影机架,和3D银幕组成。

21.立体视频显示设备

 

22.Two DLP Projectors with Polarizing Filters 带有偏振片的双投影机

有了这些设备,您就可以在自家客厅看3D 电影,不必到电影院排队。想身临其境感受立体电影的爽快吗?想体验电影中子弹飞出,恐龙扑面而来的刺激吗?想观赏跃然于屏幕的立体图片吗?Vista 3D 公司这一套远低于壹万美元全新高清立体视频系统就能满足你的这些幻想。它让您在家中欣赏如IMAX Theater 那种顶级3D 立体电影。此套系统的品质已达3D影像之颠峰,价格比起那些十万到几十万美元的设备便宜甚多。尤其值得强调的是此系统能直接提供您最想要的3D片源.

 

Vista 3D 观屏镜

Vista 3D 观屏镜是一款在电视屏上观看立体图对(Stereo Pair)最最价廉物美的工具。只要花30美元就可买到,不必消费几千或上万美元。在任何电视屏上都可看。另一绝佳用途是观看放大的打印好的立体图对图片。一张您自己得意的相片,放大做成3D 图对,挂在墙上,本来就赏心悦目,再用Vista 3D观屏镜一看,景物跃然纸上,栩栩如生,岂不过瘾?

   

     


23. Vista 3D 观屏镜示意图                        24. stereoscope optical path 

什么是“立体图对”?它是带有双眼视差的左右两帧图片,请看下面的图例:

25.3D 图对鸟巢

26.3D 图对女排

  

27.3D 图对大观园

3D 产品展望

Panasonic 今年4月宣布将生产双镜头高清3D摄影机,至今尚未报价,不知何时出货,估计价格不菲,总得好几千美元。估计价格不菲,总得好几千美元。http://cache.gawker.com/assets/images/gizmodo/2009/04/panny3dhd.jpg


 28.  Panasonic 3D video camera

Fujifilm W1 3D Camera 富士胶片3D 数码相机(3D数码相机,3D数码相框,3D数码冲印),标志着数码影像世界一片全新领域的开辟。无论是LCD回放、显示和冲印,用户只需要用裸眼就能充分享受3D影像的全新乐趣。富士胶片3D 数码相机是头一款由照相机巨擘生产的产品,此前只有胶片式3D相机,如俄国的Sputnik,和杭州3D世界的T120 立体相机,前者早已关闭,后者需用T120胶片,质量虽然极高,可是不是数码的。现在富士胶片3D数码相机有大厂做后盾,令人期盼。相机售价为600美元,已在日本上市。

  

29. Fujifilm 3D Camera        30. Fuji Lenticular print for 3D

国也有厂家生产玩具档次的3D数码相机,售价约200美元,虽能做到了双镜头同步,但价格偏高。

Sony 2009年9月2日宣布将于2010年推出3D LCD TV,这是采用液晶开关眼镜技术,刷新率为240赫兹的系统,产品将与其Bravia TV, Playstation,BluRay 配套。http://www.newyork-tokyo.com/wp/2009/09/03/sony-3d-lcd-tv/
 

Panasonic 3D Plasma TVMitsubishi 3D TV 可望明年出笼。松下拉来了詹姆士卡麦隆(James Cameron)为其助阵,所以Panasonic将会是Sony的劲敌。

光栅裸眼3D TV方案的样品已经在各种展会中亮相,可是质量不高,想和液晶和等离子电视一较长短,恐怕还得等几年。不过3D光栅(Lenticular Lens Sheet)图像印刷已经很普及。在北京奥运会礼品部就供应很多3D 相片,3D明信片,广告画。销路不错。

结语

时代杂志社论说2009年是3D 革命性的一年,新一轮3D电影,显示,拍摄的狂潮正像我们袭来,前面介绍的Vista 3D 公司的家庭3D影院系统,和便宜的Vista 3D 观屏镜,都会带来十分精美的视觉震撼,你们也想下水大显身手吗?

李宗琦(CharlesLee)文, 电子邮件:3dcamera@comcast.net

    

    

    

    

 



    

    

    

    


    

    

    

    


[2010-12-22]

  


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