数字电影3D技术浅析
陈凡陈栩翔
巴可有限公司北京办事处
［摘要］本文介绍目前数字电影3D技术的最新进展，分析了数字3D放映技术的分类、特点及其适用范围，举例说明主动立体放映技术，并讨论了数字3D 技术的应用前景。
［关键词］数字电影，数字3D技术，立体电影
在2005年中国BIRTV第3届数字电影论坛上，看过3D数字电影（片段)演示的与会者可能还清晰地记得那身临其境、不同于普通电影的美妙感受，那些短片：如《马达加斯加》、《星球大战IV》…等，给与会者留下了深刻的印象。这就是数字3D技术赋予数字电影放映的一个新亮点。
立体电影技术并不是一种新技术，胶片立体电影已经有70年多的历史，由于传统立体电影的制作成本高，制作工艺手段复杂，立体影像同步不易准确、容易引起眼睛疲劳等问题，使其应用受到限制，因此发展缓慢。
自从数字电影问世以后，数字电影3D技术的研发受到了特别的关注。这是因为它改变了传统立体电影的制
作方法和手段，用电脑进行加工处理，从而大大降低制作和发行成本，并且使立体影片的质量和效果达到了前所未有的高度。更突出的是它可以将计算机动画（CG）产生的2D影片直接进行加工处理，转换成3D影片，这样可以大大地扩大影片节目来源和选择性，一部影片可以有2D和3D两个版本供观众选择观赏。乔治.卢卡斯（George Lucas）在2005年ShoWest上看到由In-Three 专利技术处理制作的3D 影片片断时说，“当我第一次
看到In-Three的空间处理（Dimensionalization process）技术时，我真的被震惊了。这种3D影片的影像质量比我以前所看到的都好。看到自己《星球大战》的立体影像，使我相信数字3D对观众会是一种全新的欣赏方式，它使《星球大战》影片重新富有活力。Dimensionalization 将使任何现有电影处理后显著增强了真实感。”这是电影技术的一个革命性的改变，由此增加了立体电影的生命力，从而使之提升到一个崭新的阶段。
就像詹姆斯.卡梅隆（James Cameron）所说的“随着数字3D影片的放映，电影将进入了一个崭新的时代”。
本文将讨论数字电影3D技术与放映的相关问题。
1．3D技术原理及分类
人工3D技术是利用了人左右眼瞳距在大脑形成的视差从而产生立体感的原理，将左右两幅不同的影像投射到银幕上，让观看者左眼和右眼分别看到连续的左、右两幅影像，从而使观看者有身临其境的沉浸感觉。实际上这种技术是一种人工生成的虚拟立体环境。
一种胶片立体电影，利用anaglyph处理技术处理的35mm胶片立体影片，产生的立体影像质量不太理想，容易使眼睛疲劳。另外胶片技术的24格速度限制，也影响胶片立体影像的效果，加上胶片立体影片需要复杂的、不够精确且昂贵的双机拍摄，因此，此种立体技术将来会被遗弃。
数字立体电影，以计算机作为工具，利用先进的数字影像处理技术研发出来的数字3D技术，可用96帧（48Hz）刷新影像，可产生比胶
片更好的立体影像。
数字3D技术首先用于投影显示系统，它可分为三大类，主动立体投影显示系统、被动立体投影显示系统、光谱立体投影显示系统。
（1）主动立体显示系统，用一台投影机，普通银幕，配置外部同步装置和主动立体眼镜，靠同步切换主动立体眼镜来实现左、右眼的影像分离，立体效果很好。但由于眼镜成本比较高，眼镜光损比较大，对投影机亮度要求较高，因此这种显示技术比较适合中等或中等以下的放映厅使用。如图1所示。
图1主动立体显示系统
（2）被动立体显示系统，利用偏振光实现左、右眼影像的分离，有单机和双机两种不同实现方法。
单机被动用一台投影机，在投影机前配置可切换光偏振方向的Z-Screen，需要偏振银幕和被动立体眼镜。由于眼镜成本较低，但银幕成本比较高，这种显示技术适合于比较的小放映厅使用。如图2所示
图2被动单机立体显示系统
双机被动用两台投影机，在投影机前配置固定的（相互垂直的）偏振透镜，需要偏振银幕和被动立体眼镜。由于需要双机，且银幕成本比较高，这种显示技术比较适合于中型的放映厅使用。如图2所示
图3被动双机立体显示系统
（3）光谱分割立体显示系统，此技术是一种新型的立体显示技术（专利技术Infitec），有被动和主动之分，利用光谱分割方法将左、右眼影像分离开，可以使用普通银幕，配置专用Infitec眼镜，成本不高，因此比较适合于银幕较大的放映厅使用。
不同实现立体方式的比较
主动立体被动立体光谱分割
单机双机被动
优点普通银幕眼镜费用低眼镜费用低眼镜费用较低
视角宽普通银幕视角宽
缺点眼镜费用高Z-screen 寿命较短需两台投影机需两台专用的投影机
需要偏振银幕视角窄需要偏振银幕视角窄
光效率中等中下高较高
2．数字电影主动立体放映系统
数字电影主动立体放映系统由三部分组成：可播放3D内容的数字电影服务器、支持3D放映的数字放映机、外部偏振系统。
服务器可以是两个普通数字电影服务器加上一个同步控制器实现对3D影片内容的播放；另一种先进的双通道（Dual channel）数字电影服务器（如：QuVis Acuity TM,Dolby Digital Cinema Server）可以在一个服务器上实时地把分开的两路影像信号同步地录制存储到同一个文件上，一个服务器可以同步输出左右两路3D影像信号，因此可以彻底消除播放时可能引起的左右不同步问题。
数字放映机可以是支持3D功能的数字放映机，也可以是目前影院使用的经过升级和调整的数字放映机，需要进行特殊配置，使之支持3D放映功能。
外部偏振系统，由同步信号转换器、信号传输电缆、红外发射头（一个或多个）以及若干主动偏振立体眼镜组成。
数字电影主动立体放映系统的系统组成如图4所示。
图4 数字电影主动立体放映系统的组成
一个主动立体电影放映系统的实例，使用QuVIS Acuity TM
数字电影
服务器、Barco DP100数字放映机以及外部偏振系统，其3D 处理过程如图5所示。
图5 数字放映机内部3D 处理过程
红外发射头
3d立体电影红外发射头
音箱