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虚幻的真实,三维视觉帝国探索之旅

2010-04-29本刊特约作者 张健浪《微型计算机》2010年4月上

终端显示:如何在二维银幕上构建立体电影

双镜头摄制或者3D化的后期处理,这就完成了3D电影的制作工作。当拷贝提交到影院之后,就必须要专门的3D放映系统才能将立体视觉加以展现。3D放映系统同样利用视角差原理,这套系统必须同时播放左右眼的画面,并让左、右眼分别都只看到属于自己的画面,形成视角差,这样观众就能体验到高度逼真的画面纵深感。

3D电影的制作与放映其实是完全分开的环节,3D电影的放映系统目前存在双机立体(双机偏振镜)式、Real D、XpanD、Dolby3D和IMAX 3D等五种不同的解决方案,这五个方案各有优缺点,且都在一定范围内获得应用。其中,双机立体是一种较自然的方案,这套系统要使用两部放映机,放映前将左右眼对应的两套电影胶带分别装,两个放映机的镜头前都装有一个偏振镜,彼此的偏振轴互成90度。两台放映机需要保持同步运转,这样左右眼的画面可以被同时投放到金属银幕上。此时如果裸眼直接观看影像,便会发现存在明显的重影现象,不过当观众戴上特制的偏光眼镜后便会看到立体的视觉画面—奥秘就在于偏光眼镜的左、右两个镜片的偏振轴互相垂直,且与放映机偏光镜的偏振轴相一致,观众的左眼只能看到左像,右眼只能看到右像,进而由大脑神经产生三维立体的视觉效果。此时,观众眼前将出现一幅幅连贯的立体画面,景物扑面而来或者深入到银幕的深处,产生了强烈的“身临其境”的感受。双机立体方案的优点是可以同前期的3D摄制工作完美配合,它也是自然的3D放映。但缺点在于需要昂贵的金属银幕,才能保证偏振光不会发生角度改变,在3D电影仍不够普及的情况下,对于影院来讲是个不菲的投资。


图5 双机立体放映系统是为自然的方案

国际上流行的Real D方案其实也是采用类似的偏振光原理。Real D拥有高达81%的市场占有率,居于绝对主导地位。Real D只需要单台放映机,不过它需要在数字放映机前安装用于切换光线偏振方向的电-光液晶调制器(Real D公司称之为“Z-screen”)。当光线透过Z-screen投射到屏幕上后,系统中的3D同步控制器则会发出信号,来控制Z-screen窗口切换不同的偏振方向,这样画面就被分成左眼和右眼影像投向银幕。为了保证观看的舒适感,画面的播放速度会达到144帧/秒,对于每只眼来说是72帧/秒。同样,Real D系统也要求电影院使用高成本的金属银幕,可以获得很好的画面亮度和色彩还原度。由于成本较高,国内影院较少采用该套系统。不过Real D 3D系统也有自己的优点,那就是它仅需要几元成本的偏光眼镜,很多使用Real D系统的影院干脆就直接赠送了事。


图6 XpanD的液晶眼镜,单价较为高昂

第三种便是国内较为流行的XpanD 3D系统,它是美国NuVision公司(后被XpanD收购)推出的一种使用主动式眼镜的3D电影系统。这套系统在眼镜内装有电子芯片、红外接收器和电池,造价在400元~700元之间。它的播放系统也需要在数字放映机上安装同步控制模块和3D电影红外发射器。当影片放映时,3D放映机的同步控制模块为指向幕布的红外发射器提供同步信号,红外发射器收到指令后发射出940纳米波长的红外信号,并指挥液晶眼镜作相应的切换,从而与放映机播放的画面实现同步。当观众配戴这种液晶同步眼镜后,左眼将只能看到放映电影的左眼影像,右眼将只能看到放映电影的右眼影像,放映机则是高速轮流播放左右眼画面。XpanD系统的优点是可以采用普通的数字电影白幕,虽然眼镜价格不菲,但整体构建成本仍然较低。不过XpanD可能会遭遇眼镜同步错误,表现为长期高度的重影,此时只能更换一副新的眼镜。

杜比推出的Dolby3D系统在国内也较为流行。Dolby3D使用了分色技术:数字放映机发出的光线通过一个特殊的旋转滤色镜盘,之后光谱成分就能达到分色要求,接着光线再进入放映机光路,由同步控制器控制滤光轮切换左右滤光片,改变光源的光谱,来配合放映机进行播放。由于这个分色过程是在光线到达影片胶带之前发生,观众可感受到较鲜明的立体感。不过这个旋转滤色镜盘需安装在放映机内部,所以需要放映机厂家方能完成。另外这套系统不使用偏振光,现行的白色银幕上即可直接放映3D影片,而一副偏振光眼镜的造价也较低(约人民币200元)。Dolby3D以其低廉的造价获得国内众多影院采用,不过这套系统必须依靠专用软件进行亮度、串扰度、色彩的调校,否则画面色彩和保真度都会大打折扣,这也是国内很多影院3D电影效果一般的主要原因。


图7 Dolby3D技术要求对放映机进行改造,但它的建造成本为低廉,在国内影院中广为采用

IMAX 3D是电影业公认的佳3D系统。IMAX(Image Maximum,大影像)采用专用的“15/70”格式胶片,尺寸高达69.6mm×48.5mm,感光面积相当于普通35mm胶片的10倍,传统70mm胶片的3倍,IMAX摄像机的理论分辨率可达18k(每帧18000×13433像素),不过目前电影工业母带制作的极限分辨率只能达到8K,现行IMAX影院在放映70mm胶片时的分辨率则可以达到6k—与此相比,国内主流的数字电影放映分辨率是2k(2048×1556分辨率),不难看出,IMAX在分辨率方面优势巨大:它可以提供更清晰、更亮丽和超大尺寸的画面。IMAX3D系统则是以此为基础,它使用两盘IMAX专用的15/70胶片来放映影像、一盘胶片对应一只眼睛,然后通过偏振过滤眼镜或红外同步系统配合电子眼镜来提供两个单独的图像。后再结合IMAX的巨大银幕,产生超级震撼的全视野立体效果。


图8 IMAX 3D放映系统可以提供具震撼力的立体感,被公认为是好的3D电影技术

《阿凡达》的首映式就采用Dolby 3D+IMAX技术进行播放,不过《阿凡达》并不是真正的IMAX 3D电影,因为影片的摄制依然采用35mm胶片而非IMAX专用的70mm胶片,只是后期转录到IMAX 70mm胶片进行播放,因此在IMAX 3D放映时可以察觉到较明显的颗粒感。真正采用原生IMAX摄制的影片非常稀少,仅仅只是在部分片段中加以采用,如《蝙蝠侠-开战时刻》的片头和《变形金刚2》也只有4个片段采用IMAX拍摄而成。IMAX的应用更多是拍摄那些科技馆中的特效电影,远谈不上商业化——个中原因在于IMAX公司并不是专业的摄像机厂商,而只提供影院解决方案,也就是IMAX仍未进入到影片拍摄领域。

除了IMAX3D需要使用专用的摄影机和放映机外,其他几种3D影院系统都可以在现行数字放映机基础上升级而成,所以数字放映机可以添加任何一种3D系统,主动权掌握在影院运营商的手中。

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