裸眼3D的技术原理是什么?《阿凡达2》预计会第一个使用这项技术

3D技术的下一个篇章是什么?也许,卡梅隆已经将答案告诉了我们。“卡神”用第一个十年,开创了3D电影的盛世,用第二个十年开写他人生的“续集”——2017年,“卡神”宣布用“裸眼3D +120帧+全息投影”技术来摄制《阿凡达2》。

“卡神”一直是一个“技术控”,裸眼3D、120帧、全息投影这三个关键词中的任何一个用到目前的影院行业,都足以产生不小的震动。每当有《阿凡达2》的消息出来,很多读者都会去关心裸眼3D技术实现的可能性以及它需要怎样的影院设备支持,3D效果好不好等等。对此,我们觉得有必要做一个详细的科普,来帮助大家对裸眼3D技术有一个初步的认识。

裸眼3D的技术原理是什么?《阿凡达2》预计会第一个使用这项技术

1.为什么要开发裸眼3D技术?

其实“卡神”推动任何一项新技术除了他自身的因素之外,很大一部分也是基于观众的需求。

当下3D技术的流行做法是用“双眼视差”的方式来实现画面的立体感。以偏光式3D技术为例解释一下“双眼视差”原理:将左右眼画面分别投射到银幕上,再让观众带上3D眼镜,使左眼只看到左图像,右眼只看到右图像,最终形成3D电影的纵深感。主动式、偏光式、杜比3D等实现的途径有所差异,但原理都是一样的。

裸眼3D的技术原理是什么?《阿凡达2》预计会第一个使用这项技术

采用“双眼视差”原理,若采用单机时分法的方式,会损失一半以上的亮度,导致其整体画面偏暗。再加上不少3D影片在母版制作、3D系统、银幕等环节出现的问题,还会引发一系列银幕“鬼影”现象;而3D眼镜本身对观影舒适度也会造成一定影响,这些都令现行3D技术显得不那么完美。

这时候,裸眼3D技术便被视为了一种“更好”的解决方案,其原理完全与上述形式不同,在色彩、亮度方面会有很大改善。当然实际还有待验证,至少就目前来讲,裸眼3D技术在大屏、高清显示上还有较大问题。

即便如此,人们对这项可以摆脱眼镜束缚的新技术,还是有较大的期待。

裸眼3D的技术原理是什么?《阿凡达2》预计会第一个使用这项技术

据赛诺推断2018年全球手机裸眼3D显示市场的盈利空间将达到500亿

著名市场调研机构赛诺市场咨询在去年6月发布的《裸眼3D发展趋势分析报告》中指出,在技术、产品、内容和应用场景等方面,裸眼3D已具备了完善的生态环境,未来用户体验的提升将带动裸眼3D进入市场爆发期。赛诺预测,2021年全球3D显示器出货量和市场规模将达到2.8亿台和830亿美元,未来裸眼3D市场渗透率将达到50%以上。而政策红利,更为裸眼3D显示的发展提供了强大助力,在2016年,国务院印发“十三五”国家战略性新兴产业发展规划,裸眼3D就被纳入其中。

2.影院中的裸眼3D技术是怎么样的?

曾有人将市面上主流的4种裸眼3D技术(狭缝式液晶光栅、柱状透镜、指向光源、主动式背光)一一套用在大银幕上,最后却发现它们几乎都是为主动发光的LED屏幕而设计的,如手机的OLED屏幕,且自身或多或少会存在分辨率、可视角度、可视距离、兼容性、画面亮度、分辨率等问题。

其中,大部分裸眼3D技术都难以解决的一个技术瓶颈是观看区域小,也就是说你在观看3D效果的时候不能随意走动或转动头部,原因在于它们的最佳3D观看区域不大。

裸眼3D的技术原理是什么?《阿凡达2》预计会第一个使用这项技术

卡梅隆很明确地宣布,《阿凡达2》是采用激光全息技术制作的。根据百度百科资料,这项技术的原理可以分两步来解释。第一步是利用干涉原理记录物体光波信息,这便是拍摄过程,被拍摄物体在激光辐照下形成漫射式的物光束。第二步是利用衍射原理再现物体光波信息,这是成象过程,全息图犹如一个复杂的光栅,在相干激光照射下,一张线性记录的正弦型全息图的衍射光波一般可给出两个象,即原始象和共轭象。再现的图像立体感强,具有真实的视觉效应。这种技术被誉为“3D的未来”。

很明显,现有大部分影院都是采用DLP投影系统。卡梅隆的《阿凡达2》在这一点上不会有根本性的改变。可以预判,《阿凡达2》激光全息裸眼3D技术一定是现有3D技术的革命者,与现阶段成功应用在任天堂3DS游戏机、裸眼3D广告机上的任何技术都不相同。

3.裸眼3D的画面会是真3D吗?

所谓一朝被蛇咬十年怕井绳,现在国内观众最关注的就是,裸眼3D会不会是“伪3D”技术。

事实上,这是一个“伪命题”。裸眼3D是一项技术,技术没有真伪之分。观众所理解 “伪3D”也好、“真3D”也罢,都是3D技术。只不过一种是通过软件后期制作形成3D效果,而另一种则是采用专业摄影机来拍出3D影片。原理都是一样的,只不过使用软件后期制作时,调整视差后的效果与实际场景有差距,不符合人们现实中观看的实际感受,于是就形成了“伪3D”的概念。

裸眼3D的技术原理是什么?《阿凡达2》预计会第一个使用这项技术

推此及彼,如果裸眼3D技术真的在电影行业中引起了轰动,可以预见,一定会有一批“伪裸眼3D”电影横空出世。因为真伪的概念,只是针对观众实际看到的感受而言的。举一个PS的例子,如果P得成功,谁能分出这张图片是真的还是假的。

如果仅以《阿凡达2》而论,据卡梅隆透露,这部影片是采用激光全息投影技术,并与科视RGB激光放映系统合作,一切只为保障在画面亮度、色彩、3D效果等方面做到最好。

4.多少影院具备放映《阿凡达 2》的能力?

《阿凡达 2》将在2020年上映,那么有多少影院有能力放映这部电影呢?

首先,激光全息技术的概念必须采用RBG激光光源放映机才能放映,这也是卡梅隆和科视合作的原因。因为“全息”必须保留RGB激光光源的相干性,这与我们现有的 “去相干性、消散斑”的做法相反。

其次,我们预判银幕必须是金属幕而不是白幕,因为只有金属幕才能保证光线的相干性。

第三,卡梅隆宣布会用120帧的高帧率技术,就目前来讲,大部分现有的服务器和存储系统都不能满足条件。这一点回想下李安的《比利·林恩的中场战事》吧,全球只有5家影院有能力放映4K/3D/120帧版,其中中国大陆两家。

RGB旗舰版激光光源放映机+高清播放服务器,至少目前符合条件的影院还是比较少的,两三年后会怎么样,这取就取决于这套系统的成本了。或许,影片届时也会以120帧裸眼3D、60帧裸眼3D,以及低配版的不同形式在全球影院上映,这也仅仅只是猜测。


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