数字3D立体电影的技术与发展_高五峰.pdf

THE FOCUS 本期焦点013林：很多，我们现在拍出来大概总共有 40 个小时的素材，而且我们为了 3D 效果要用双机拍摄，所以如果换算成胶片，我猜至少也有 50 万呎吧。一呎大概是三块钱，如果是胶片的话，费用大概就是 150万元。张：还不包括后期的洗印。林：对啊。洗完以后还要转磁，转磁又需要花钱。将来剪完以后底片又要扫描进去那个硬盘。买胶片是三块钱一呎，如果加冲洗费、转磁费等等费用，大概需要 67 块钱一呎胶片，所以数字摄影机为我们省了 300 万元左右。还有我们现在最流行讲环保，省下来的这 50 万呎胶片可以减少很多冲洗过程中产生的污染，对环保也是尽了一份责任。张：通过这次拍摄，您觉得数字摄影机 RED ONE的使用和传统的胶片摄影机相比有哪些不同？林：RED ONE 比较轻巧，没有胶片摄影机那么大。另外，它已经随时可以换镜头，可以像胶片摄影机那样进行高速和低速摄影；因为它成片是 4K，我们现在的数字放映只需要 2K 而已，所以拍完以后可以重新构图或者做运动。影片中的很多镜头是后期做的推镜头，不是现场拍的；或者在后期把画面调出很多不同的效果来，譬如说我提局部颜色也行，做颗粒效果也行，对比度很大也行，反差度很小也行，一边反差度很大，一边反差度很小也行，颜色可以偏近油彩，也可以偏近国画的水墨效果。张：给创作带来非常多的可能性。林：还有一点很重要，就是片中的演员大多是第一次参与表演，数字摄影机不用考虑太多的胶片成本压力，也可以让这些新人的表演更加放松。我们都是看胶片电影长大的，也拍了很多胶片电影。我们应该是很爱护胶片才对，但还是觉得新的时代来了，胶片只是其中一种手段而已，应该还有很多别的可能性。现在胶片是 8K，但是数字技术的发展还没停，越来越厉害。将来数字画面可能达到 10K、15K、20K。但是胶片技术的发展已经到头了，只能是微调一下颗粒、微调一下宽容度、微调一下颜色，不能再有很大的发展，而现在我们拍电影，为什么不用新的东西来拍？数字 3D 立体电影的技术与发展文高五峰/Text/Gao Wufeng提要：数字 3D 立体电影已成为世界电影行业的热点话题，我国从 2008 年开始升级数字 3D 影院，放映了多部 3D 立体影片。本文将对数字 3D 电影的主要应用技术进行介绍，对数字 3D 电影在国际和国内的整体发展过程进行回顾，对目前国际上比较常用的几种数字 3D 辅助设备的应用特点进行分析，就有关数字 3D 设备的技术指标的制定及测量提供相关数据，最后还将针对数字 3D 电影产业今后的发展进行分析与展望。关键词：立体电影 数字 3D 技术 制作 放映 技术指标立体电影对大家来讲并不陌生。事实上，在世界电影一百多年的历史长河里，立体电影的浪花始终是时隐时现。它带给很多人美好的回忆，也带给人们种种疑惑和遗憾，以至于当今天数字 3D 立体电影再次出现在眼前的时候，有些人还在提出“数字立体电影能在影院坚持多久”的疑问。本文将就数字 3D 立体电影的发展进行分析。一、立体电影的原理1立体影像的形成要了解立体电影的原理，首先要了解人眼观察事物的过程。人眼在观察外界物体时，不仅能看到物体的外形，还能够辨认物体的距离、物体之间前后位置和取向等，这与人眼的三维视觉特性有关。这些立体视觉信息大致可分为单眼信息和双眼信息。它们由许多不同的感知线索组成，其中单眼信息的感知线索就包含有眼球的调节、视网膜上成像的相对大小、透视感、照明状况、单眼运动视差、视野等。在这些线索中，除了眼球的调节是生理活动外，其他线索一般均认为是心理感知。心理感知多是通过人的习惯产生的，比如通过物体的近大远小、近明远暗、前后遮挡以及光线阴影等关系来感知立体影像。很多图片和绘画作品就是利用这一特点让观众在平面作品上产生强烈的立体感。由于两眼具有约 65 毫米的瞳距，因而人们用双眼观察物体时，物体在左右两眼视网膜上的成像是略有差异的，即双眼视差，它是立体视觉的重要线索。另外，当物体成像不在左右两眼视网膜的相应点上时，所看到的便是两重像（复像），需通过眼球的旋转运动（称为辐辏）并经眼外肌的张力调节而使两重像重合（称为融合），这个过程也为立体视觉提供重要信息。一般说来，人们在The Technology and Development of Three-D Movies 014立体电影技术的研究由来已久。从 1895 年电影问世的同时，人们就在探讨能否让电影画面产生纵深感，并在实验室里试验立体电影。胶片立体电影的拍摄必须遵循的原则就是采用不同的方法，把左右影像分别记录在胶片上，而放映时遵循的原则是将一对立体画面（也称画幅偶）同时或交替放映至银幕，使左右眼分别看到左右影像，影像分离得越干净越好。近百年来，人们为了能拍摄和放映立体电影进行了大量的研究工作。以下对两种常见的放映方式进行分析。（1）偏振眼镜：在放映胶片立体电影时，最常用的就是偏振眼镜。确切地说，应该叫线偏振眼镜。它属于分光法的一种。偏振镜的原理，在有关物理学的书籍和电影技术基础书里都有提及，这里不做过多介绍。本文只分析一个有关线偏振立体眼镜容易出现的问题，即当立体眼镜发生轻微偏转时对观看立体画面的影响。在放映线偏振立体电影时，左右眼画面经过偏振处理，其光线的偏振轴是相互垂直的（见图1）。假设 P1 为左眼画面光的光轴方向，P2 为右眼画面光的光轴方向，线偏振眼镜的左右眼的偏振轴（P1、P2）也是互相垂直，并且分别与 P1、P2 重合，这时观众的左眼看到了最亮的左画面，右画面光被遮挡。同样，右眼也是看到了最亮的右画面，左画面光被遮挡。这是观看立体画面的最佳状态。但是当观众的眼镜偏转角 0 时，可以从图 1 中看出，随着 角的加大，从左眼镜光轴 P1透过的 P2 方向的光渐强，也就是说干扰光变强。试验证明，当 10时，就会感觉到影像的重影，当 15时，重影就比较明显，立体效果减弱。所以，利用线偏振技术放映立体电影时，首先要把放映机镜头前的偏振镜校正好，当观众佩戴线偏振眼镜观看立体电影时，眼镜最好始终处于水平状态，要“正襟危坐”。如果观众的偏振眼镜与银幕水平线之间的角度超过 20，影片的立体感就会明显减弱，观众感觉不适，时间长了还可能出现头晕、恶心的现象。（2）红蓝（绿）眼镜：红蓝（绿）眼镜是一种分色法。它利用光谱中偏红的部分传递左路图像，利用蓝绿部分传递右路图像（见图 2）。观众在银幕上看到的是黑白色、中性灰色的立体影像。这种方法的优点是简便易行、价格低廉，缺点是光线损失大、视觉不平衡，不能放映观看立体图像时，如果辐辏与调节超出平衡范围，就会引起视觉疲劳。单眼信息有时会出现偏差，而双眼信息的感知是比较真实的。立体电影就是利用人的双眼视差来产生立体感的。2立体电影的基本原理人在观察外界物体时，左右眼各看见三维景物的左侧和右侧的细节，在视网膜上形成有水平视差的两个相似的二维像，这两个二维像经过复现，就形成了三维立体图像。立体电影就是模拟人眼三维图像形成的过程，先把左右眼的单眼图像分别记录下来，通过放映机和相应的立体放映设备，让观众左右眼分别看到相应的单眼图像，再通过大脑复现成三维图像。在技术上，就是要实现左右双画面放映并分别映入观众的左右眼。上述原理早在 19 世纪中期就被人们认识到了，所以在胶片电影发明后不久，有人就在尝试以各种方式和形式拍摄和放映立体电影，早期是利用红蓝（绿）眼镜来看立体电影，后来又发展到用偏振技术放映、观看立体电影。影院放映立体电影时要达到的目的就是要通过各种技术手段，让观众的左右眼接受各自的画面，在大脑中复现三维影像。所以立体电影所研究的主要技术就是如何将同时放映到银幕上的左右眼两个画面，分别送到观众的左右眼。这就需要用不同的技术手段将两个画面的光线区分开。要达到这一目的，可以通过分光法、分色法和分时法来实现，这三种方式都是需要佩戴眼镜来观看立体电影。分光法：光是一种极高频率的电磁波，自然光的光矢量是在任意方向上平均分布的。利用光学介质将任意方向的光矢量按一定的规律分成两部分，分别传递左右眼图像信息的方法，称为分光法。线性偏振眼镜和圆偏振眼镜利用的就是分光法。分色法：可见光是电磁波谱中人眼可以感知的部分，可见光的光谱没有精确的范围；一般人的眼睛可以感知的电磁波波长大约在 400700 纳米之间。利用光学介质把一束光按不同的光谱区分开，分别传递左右眼图像信息的方法，称为分色法。以前使用的红蓝（绿）眼镜和现在应用的杜比眼镜利用的就是分色法。分时法：把立体画面的左右眼图像进行快速交替切换，同时观众佩戴的眼镜也进行相应的同步切换，这种按时间轴交替传递左右眼图像信息的方法，称为分时法。胶片立体电影时期是采用机械方式完成上述功能，而在数字 3D 电影上则是应用液晶开关眼镜达到同样的目的。另外，还有一些方法可以实现空间成像，不用戴眼镜就能看到立体影像。它主要应用在立体显示方面，其效果目前还不能满足电影放映的要求。上述这些方法都利用了光的不同传播特性，传递左右眼图像信号。3传统立体电影的放映特点THE FOCUS 本期焦点015彩色片。二、立体电影的发展历程据记载，1915 年，世界上第一部立体影片火车大盗在戏院里放映。这之后，胶片立体电影的发行、放映时起时落，偶尔有一两部立体影片问世，燃起观众一片热情，但时间不长便销声匿迹。究其原因，主要有以下几点：最主要的原因是立体电影的片源不足。由于立体电影从题材的选择、拍摄、剪辑、洗印到发行放映，都有一些特殊的技术要求，因而制作成本较高、周期也相对较长。其二，由于采用偏振眼镜的立体影院选用的都是高增益的金属银幕，它的放映机也是两台同步连锁的，所以当时的立体影院只能放映立体电影，不能兼顾普通电影。影片产量低，立体影片供应不上时只能闲置，造成了资源浪费，影院自然难以长时间维持。第三，观众观看电影时，可能会产生不舒适的感觉。一般的立体电影都是双机联动放映，当两个画面产生颜色偏差、抖动、错格或影像偏移时，人的视觉神经就会受到干扰，产生眼疲劳甚至头晕脑胀。另外，当时用的眼镜是一种叫做线性偏振的眼镜，这种眼镜要求观众看电影时，要保证眼镜处于水平状态，歪头或身体倾斜也会造成立体感消失、重影严重，产生不良后果。因此，胶片立体电影的观看时间不宜过长。以上诸多原因造成了胶片立体电影在电影院里时隐时现的局面。1国外数字 3D 电影的发展进程进入 21 世纪以后，数字电影制作和放映设备逐渐开始取代传统的胶片电影。这一历史性转折又给立体电影带来一线光明，数字 3D 立体电影的帷幕已渐渐拉开。在数字电影刚刚兴起的时候，人们就在研究如何制作和放映数字 3D 立体电影。2005 年 11 月，美国迪士尼公司首次推出数字 3D 立体影片小鸡快跑，到目前为止，世界上已经安装了大约一万四千多块数字立体银幕，其中数字 3D 立体电影达到了六千多块。北美的 3D 银幕数为四千多块，超过了其他国家的总和。在亚洲，中国的影院独领风骚，在不到一年的时间里从无到有，截止目前已经安装了 476 块 3D 银幕。中国已经成为世界上除了美国以外最大的 3D 电影市场。近几年，国际上上映了二十多部数字立体影片。从 2008 年开始，迪士尼和梦工厂相继宣布其生产的动画片将全部采用数字 3D 格式。像地心历险记这样的数字实拍 3D 影片也不断涌现出来。2009 年数字 3D影片将超过 15 部，今后这个数字还要不断增加。这种特殊类型的电影在商业影院一经推出，就受到各国观众的喜爱，虽然在国外数字立体电影的票价比普通电影的价格高出 12.5 美元，在国内高出普通电影票价 1030 元，但观众却非常踊跃。票房的成功极大地激发了影院经营商、影片制作商和设备生产商的积极性。许多国家已经掀起了发展数字立体影院的热潮。2008 年，美洲和欧洲的放映商纷纷开始实施数字 3D 系统安装计划。预计到 2013 年北美将有 90%以上影院为数字影院，全球 50%的银幕都将被数字化。在此基础上，数字 3D 影院也将得到迅速发展。国际电影界一致认为数字立体电影改变了人们在影院的观影方式和体验，已经成为电影新的增长点，并将有效地增加盗版的难度，加快了全球数字影院的发展进程。从 3D 影片的逐年增加到影院的积极态度，特别是3D 电影诱人的票房，种种迹象表明，影院经营商们已经从对 3D 电影的观望态度改为欣然接受。2K 数字放映系统的增加是发展 3D 放映的基础，同时，数字 3D技术的兴起也加快了数字放映设备更新的步伐。未来的数字 3D 电影将随着影院数字化的步伐以平稳增长的趋势发展。伴随着 3D 电影的热潮，IMAX 3D 电影也将成为吸引观众的一个热点。在观看效果上，IMAX 3D 可以给人最好的立体感受，巨大的银幕几乎充满了观众的视野范围，没有了窗口感的立体影像可以让观众真正体会到什么叫身临其境。大战外星人这次就在北美的200 块 IMAX 3D 银幕上放映，预计今年将有五部以上的 IMAX 3D 影片上映。2008 年 11 月，首届国际 3D 娱乐电影节在新加坡拉开了帷幕。电影节围绕着 3D 电影的拍摄、制作和放映等内容展开了一系列活动。其中有新影片的观摩、编导演员的见面会，会议还设有技术论坛，针对数字 3D的有关热点技术问题展开了讨论。电影节的成功举办也证明了大家对这一新形式电影寄予了很高的期望。2009年 9 月，第二届 3D 娱乐电影节在美国的加利福尼亚举办。各方面的均衡发展使数字 3D 电影成为市场的新宠，种种现象表明，这一电影形式有望在影院长期保留并得以稳固地发展，所以 2009 年也被许多媒体称为数字 3D 立体电影的元年。表 1：国际上近年数字 3D 立体电影发行统计2数字 3D 电影在国内的发展情况对于数字电影技术以及数字 3D 立体电影的发展，一直受到中国电影科学技术研究所（以下简称“科研所”）等单位的关注和密切跟踪。2007 年底，“科研所”专门成立了数字 3D 电影课题组进行相关研究。在经过对国外数字 3D 设备的应用分析和性能测试，掌握了世界上数字 3D 影片的发行量逐年增加的趋势下，中影数字院线公司和“科研所”在2008 年 5 月举办了全国数字 3D 电影演示研讨会，会上进行了数字立体电影的发展状况和分析和数字3D 电影技术及相关设备情况介绍两项主题介绍，其间进行了四场 3D 设备示范演示。全国一百多家院线经理和技术负责人参加了研讨会。会后许多影院积极投年代 2005 年 2006 年 2007 年 2008 年 2009 年预计发行数量1 部2 部3 部8 部15 部016入了数字 3D 立体的升级热潮。2008 年 9 月，数字 3D电影正式进入我国 86 家影厅。首次引进的两部实验影片的票房情况是：地心历险记为 6900 万元。闪电狗4500 万元。截至 2009 年 10 月底，全国有数字银幕一千五百多块，其中具备放映 3D 电影的 476 套，接近全国数字银幕的三分之一，我国数字 3D 银幕数居世界第二位。与此同时，万达院线也引进了亚洲第一套数字 IMAX 3D 放映系统。在不到一年时间里，数字 3D电影在中国得以迅速发展，可见影院和观众都欣然接受了这一新形式的电影。今年，国内影院将上映六部以上进口 3D 影片。与此同时，国内的许多制片单位对数字 3D 电影也产生了浓厚的兴趣，在积极筹备拍摄和制作国产的数字3D 电影。今年 8 月 25 日，第一部国产实拍数字 3D 歌舞片乐火男孩已在全国上映，另外一部动画 3D 影片齐天大圣前传也于 9 月底与观众见面。此外，据了解，还有多部国产 3D 影片正在制作之中。随着大家对数字 3D 电影的关注，国产数字 3D 电影的质量将会很快得到提高。表 2：国内数字 3D 影院银幕数与影片票房统计数字 3D 立体电影的火爆引起了人们对整个 3D 产业的关注。具有 3D 功能的多媒体设备开始崭露头角，相关的研究也日渐深入，立体显示形式呈现多样化发展。不过从整体效果看，数字 3D 立体电影还是质量最高的一种立体显示形式。3数字 3D 立体电影的前景2009 年，数字 3D 电影成为电影界的热门话题，很多人对它大加称赞，称之为电影的第四次革命，把它与无声电影到有声电影、黑白电影到彩色电影、胶片电影到数字电影相提并论，这是一种非常激进的想法。另外，也还有一些人对数字 3D 电影能否发展下去持怀疑态度。总之，大家的反应不一，态度各异。通过调研分析，笔者认为数字 3D 电影将成为现代数字影院的一种新型放映形式，与普通 2D 电影长期共存。未来 3D 银幕数将占据总银幕数的 50%左右。其主要原因大致有以下几点：不断增长的影片数量：3D 立体电影的发展主要看片源，不断推出的优秀影片是支撑 3D 产业的重要因素由于目前众多的制片公司在积极推进数字 3D 影片的制作，特别是像迪士尼、梦工厂等将其制作的动画影片全面 3D 化，3D 动画片将成为影院立体电影的主要片源。随着 3D 影院的增加和实拍设备的不断进步，很多知名导演也会投入到立体电影的创作之中，3D 大片也将不断推出，未来 3D 电影的片源会越来越多。高于 2D 电影的票房收入：数字 3D 电影由于改变了观影方式和整体感受，它的票价相应高于普通 2D 影片，影院可以得到更多的票房收入，所以影院对 3D 电影也是非常欢迎的。拥有一定的观众群：近一年来几部高质量的 3D 影片的推出，这种新形式的、高质量的立体影像吸引了一定的观众。3D 影院技术水平提高，并可兼容放映 2D 电影：新型数字 3D 电影可完全兼容 2D 电影的放映，这就给影院提供很大的灵活性，他们可以根据各类影片的发行情况及时进行调整。上文所说的可以有 50%的银幕为数字 3D 银幕的判断也是基于这个原因。三、数字 3D 电影的制作与放映1数字 3D 电影的制作数字技术的引入对 3D 电影的发展起着至关重要的作用，在制作形式上出现了动画 3D 电影、数字实拍3D 电影和 2D 转 3D 影片。（1）动画 3D 电影，又称 CG 电影。它是完全由计算机完成制作而成。这种影片不需要真人演员，不需要庞大的剧组，不需要摄影机。它只需要编剧提供电影脚本，导演带领创作人员在计算机前就可以完成影片的大部分工作，然后经过后期合成，便能完成一部影片。由于目前计算机动画制作水平的不断提高，三维动画影片在制作时使用了建模等技术手段，它所呈现的人、物、景都是三维的，所以很容易在计算机里生成立体影像。这类影片也不乏有精品出现，近几年发行的 3D 电影绝大部分都属于这一类。（2）数字实拍 3D 电影则是利用两台安装在专用平台（支架）的数字摄影机进行实地拍摄，这对摄影设备和后期制作都有此较高的要求。目前国内外有不少影视公司都在采用高清摄像机拍摄 3D 实验节目。（3）2D 转 3D 影片。这是对传统经典影片的再创作过程，它通过计算机技术将一些有价值的影片回炉再造，用数字立体技术增强影片的艺术感和冲击力，给观众以耳目一新的感觉。目前只有美国的一家公司在从事相关业务，制作成本较高。上述三种方式中，采用动画制作 3D 立体电影的难度相对小一些，所以目前出品的动画 3D 电影比较多，今后这类电影也将占据数字 3D 立体电影的大部分市场；数字实拍 3D 电影的制作还有一些技术难度有待克服，它将在数字 3D 电影节目中占据次席；而 2D 转 3D 影片的工作量大、耗时长，所以其市场发行量不会太多，但是能够被制片商认可，并投资进行转片工作的影片，一定是比较经典的影片，应该会引起电影市场的强烈反响。数字 3D 电影具有强烈的现场感和写实性，因此国外的 3D 影片内容不仅仅局限于故事影片，也在向体育和娱乐等方面拓展。此外，利用 3D 技术拍摄的风光片和科教片同样极富观赏性。影片上映银幕数（块）影片票房（万元）地心历险记1396900闪电狗1854500大战外星人2303200月球大冒险2611000冰川时代 333516000飞屋环游记3369000THE FOCUS 本期焦点017除了上述介绍的数字 3D 电影的制作方式，数字3D 技术又引发了新的放映形式，那就是在影院进行立体直播。今年初，在美国实现了两场体育比赛在数字3D 影院的直播，一场是美国大学橄榄球冠军杯比赛，另一场是 NBA 全明星赛。八十多家影院参与了这些直播活动。观众犹如身临其境，年轻人更是欣喜若狂，放映获得了巨大的成功。近期，音乐会 3D 转播又成为美国的一个热点，很多人身着礼服出现在电影院观看音乐会，就像在音乐厅的感觉一样。在影院进行3D实况直播，开创了电影放映节目的一个新纪元。2新型数字 3D 电影放映技术随着科学技术的不断进步和数字放映技术的发展，各种新材料、新技术也逐步应用于数字 3D 电影的放映，新兴的数字 3D 电影技术使电影放映质量和观看舒适度都得到了很大的提高。以下介绍几种主要的 3D 电影技术：（1）圆偏振技术：圆偏振技术是在线偏振基础上发展而来。圆偏振镜由一块线偏振镜和一块四分之一波片组成。四分之一波片是用一种各向异性介质做成的，它将经过线偏振片的光线转化为圆偏振光。由于圆偏振光的偏振方向是有规律旋转着的，分为左旋偏振光和右旋偏振光，相互间的干扰非常小，因此它的通光特性和阻光特性基本不受旋转角度的影响。这就使在观看效果上比线偏振技术有了质的飞跃。在看偏振形式的数字 3D 电影时，观众佩戴的偏振眼镜片一个是左旋偏振片，另一个是右旋偏振片，观众的左右眼分别看到的是左旋偏振光和右旋偏振光带来的不同画面，通过人的视觉系统产生立体感。这种圆偏振技术既可以应用于单机 3D 电影，也可以应用在双机 3D 电影放映。后文将要介绍的 Real-D和 Masterimage 的 3D 放映辅助系统主要采用的就是这种技术。（2）滤光技术：滤光技术属于分色法的应用，类似红蓝眼镜，但它的技术水平比红蓝眼镜提高了很多。新的滤光技术不但提高了光效，更重要的是它可以看到艳丽的彩色画面。滤光技术就是利用多层镀膜的滤光方式（即滤光轮）将氙灯光源光谱中的部分RGB 滤 出，以 右R、右 G、右 B 构成右路光，滤出另一部分 RGB 构成左路光（见图 3）。左路、右路光均含有 RGB 基础色，其合成色彩也接近白色，但由于它们取自色谱中不同的区域，也就形成了互不相关的两束光，右路光放映右眼画面，左路光放映左眼画面。与滤光轮原理类似，观众佩戴的眼镜也是多层镀膜镜，它的滤光特性与滤光轮的滤光特性相吻合，也就是说右眼镜片只能透过右路光带来的画面，而阻挡左路光画面，反之亦然。这就保证了观众的左右眼分别看到各自的影像，从而形成立体感。（3）液晶开关眼镜技术：液晶开关眼镜技术采用的是分时法观看立体影像。液晶是一种介于固体与液体之间、具有规则性分子排列的有机化合物，一般最常用的液晶为向列相液晶，分子现状为细长棒形，在不同电流电场作用下，液晶分子会做规则旋转 90排列，产生透光度的差别，所以外电源接通与断开的情况下，会产生阻光和通光现象。把液晶的这一特性应用在 3D 眼镜上，就可以制造出液晶开关眼镜。液晶开关眼镜的镜片好像是分别控制开闭的两扇小窗户。在同一台放映机上交替播放左右眼画面时，通过液晶眼镜的同步开闭功能，这样在放映左画面时，左眼镜片打开通光，右眼镜片关闭，观众左眼看到左画面，右眼什么都看不到。同样在放右画面时，右眼能看到右画面，左眼看不到画面，就这样让左右眼以较快的速度分别看到左右各自的画面，从而产生立体效果。由于采用此项技术不需要对放映设备进行过多改动，所以目前国际、国内都有厂家生产类似技术的 3D产品，将它应用在各类立体影像的再现上。四、国际上常见的数字 3D 设备及相关技术发展1国际上常见的几种数字 3D 设备目前在国际市场上，利用单放映机放映 3D 电影的辅助设备主要有四种：Real-D 系统、XPAND 系统、杜比 3D 系统和 Masterimage 系统。使用单台数字放映机放映 3D 电影时，都需要在原放映机的基础上增加一些附件和设备，同时观众在观看3D 电影时，还要佩戴相应的 3D 眼镜。由于它们采用不同的技术原理，其设备结构也不尽相同。（1）Real-D 系统Real-D 系统是目前世界上数字 3D 设备的领军者，占据着 3D 设备市场的很大份额，在北美地区的市场份额更是高达 97%以上。2008 年 57 月，Real-D 公司又 与 帝 王 院 线、CINEMARK、CINEPOLIS 等 院 线 共计签订了三千五百多套 Real-D 系统的安装合同。Real-D 系 统采用圆偏振技术（分光法），它的 3D辅助系统主要由3D 同步控制器、Z屏（是由可交替切换的液晶偏振片等组件构成）和圆偏振眼镜组成（见图 4）。观众戴上圆偏振眼镜，就可以看到 3D 影像了。Real-D 公司在 2008 年又开始推出 3D 设备的升级系统，被称为 XL 系统。XL 系统在原 Z 屏的基础上，更改了新的光路设计，使数字 3D 放映时的亮度大为提高，据说它的放映银幕宽度可以达到 18 米。018应用特点：该系统需使用金属银幕，需要在放映机镜头前加装 Z 屏，对放映机无其它要求。对数字 3D 电影节目要进行“消鬼影”处理，制作专用母版。由于该系统也是采用圆偏振原理，其新开发的 XL 系统具有较高光效。3D 眼镜可一次性使用，也可经过消毒、清洁后重复使用。（2）XPAND 系统XPAND 系统是目前国内应用得最多的系统。主要由同步转换器、信号发射器和液晶开关眼镜组成。在本文介绍的几种方式中，这套系统的安装是最简单的。图 5 中左部为同步转换器，上面为影院用大功率信号发射器，右侧为液晶开关眼镜。将 XPAND 系统由 3D 放映状态转换为普通 2D 放映状态的操作就是关闭同步控制器电源，非常简便。2 0 0 9年初，XPAND 公 司 推 出 了 新型 的 3D 眼 镜（见 图 6）。新型眼镜有两个突出的特点：一是眼镜佩戴更加舒适、不易损坏，二是眼镜的电池可以更换了。应用特点：该系统推荐使用高增益的数字白幕，光效比较高。3D 设备移、装方便。不需要在放映机上加装设备，对节目和服务器没有特殊的要求。目前配置的信号发射器可用于 400 座以内的影院。一代眼镜内置电池供电，电池使用寿命为 600 小时。新款眼镜可更换电池，电池寿命为 300 小时。眼镜比较贵，可进行消毒、清洁处理和重复使用。（3）杜比 3D 系统杜比 3D 系统包括滤光轮装置、同步控制器和滤光眼镜（见图 7）。其中滤光轮装置是要安装在放映机内部的，安装时需要放映机厂家来配合。这套系统要求使用杜比服务器，如果使用其它厂家的服务器，需要向杜比公司购置色彩管理软件。将杜比 3D 系统转换为普通 2D 放映状态的操作就是按下同步控制器的按键让滤光轮退出光路。应用特点：该系统推荐使用高增益的数字白幕。需要在放映机内安装滤色轮装置。安装在放映机内的滤色轮可方便地移出光路，便于从 3D 到 2D 放映的转换。需要一套专门用于色彩调试的软件。目前只能使用杜比服务器播放3D 节目，使用其它服务器需要安装由杜比公司提供的色彩管理系统软件。眼镜较贵，为重复使用，可进行清洗和消毒处理。（4）Masterimage 系统这 套 系 统 是 韩 国 KDC 集团近年推出的产品，它也是利用圆偏振原理，要求使用金属幕。系统是由圆偏振转盘控制装置和圆偏振眼镜组成（见图 8）。应用特点：该系统需使用金属银幕。3D 系统安装在放映机的镜头前，不对放映机做改动，但现有设备要求放映镜头前有大约 25cm 宽的空地用于放置一体化的控制箱。对节目和服务器没有特殊的要求。装置体积较大、较重，运行时有一定的噪音。该设备在使用中要注意定期对旋转偏振片进行清洁处理。3D 眼镜可一次性使用，也可经过消毒、清洁后重复使用。2近期数字 3D 技术的新进展数字 3D 电影的日渐兴起也大大激发了数字电影设备更新的速度。除了前面介绍的 RealD 公司的 XL 系统和 XPAND 公司今年正式推出的第二代眼镜，还有以下几项：德州仪器专为放映数字 3D 电影而研制 的 1.2 吋 DMD 芯片，替代原来的 0.98吋 DMD 芯 片（见 图9）。应用新型引擎的数字放映机放映 2K 分辨率的数字3D 电影，其亮度最高可提升 34%。由于 1.2 吋提高了芯片的有效面积和工作速度，在放映 3D 电影时，使用6：2 的方式，可以将实际放映像素由 1628880 提高到 19981080。科 视 公 司 率 先 应 用 TI 公 司 芯 片，生 产 了Brilliant3D技术的新一代数字放映机，采用新技术的放映 机 有 Christie CP2000-SB、CP2000-XB、CP2000-ZX。其中近期推出的 Christie CP2000-SB 以其高亮度成为科视公司的旗舰产品。SONY 推出了 4K 单机放映 3D 电影设备。为适应市场大银幕立体电影的需要，多家公司还推出了双机放映 3D 方案。GDC 公司新近推出的 SA-2100AQ 备 有 4 个 HD-SDI 输 出，两 路 12Bit 4：4：4同时支持两台数字放映机放映双机 3D 电影。另外，针对数字 3D 电影的拍摄和后期制作的技术手段和设备也在不断提高和更新。3对影院的要求（1）保证放映质量，确保影片亮度，确保设备正常工作。数字 3D 立体电影对放映设备的要求比较高，如果亮度达不到要求，立体效果下降，严重时会引起观众的图9图6THE FOCUS 本期焦点019不良反应。目前国内各大影院都拥有数字 3D 放映设备，各影院对数字 3D 电影寄予很高的期望。由于数字 3D影院的技术要求尚未出台，3D 设备升级又属于影院自身的商业行为，加之影院对新设备的升级和管理缺乏经验，所以有的影院在 3D 影片放映的质量上还存在一定问题。希望影院能真正做到对观众负责，在设备升级过程中不凑合、不勉强，把真正高质量的数字 3D 电影奉献给观众，让观众真正体会到数字 3D 电影的魅力，迎接电影 3D 时代的到来。（2）要根据自身情况发展数字 3D 立体电影。对于前面介绍的几种数字 3D 影院设备的情况，影院可根据自身的规模、环境、资金情况和观众群加以综合考虑，确定如何开展 3D 立体设备的升级和改造。（3）加强对观众的宣传，保证服务质量。数字 3D 电影对影院管理提出了更高的要求，票价提高了，相应的服务也要跟上，需要加强对观众的宣传，让观众正确观影。数字 3D 电影有其特殊性，在观看前要有提示，提示要包含两个方面：一是要简单了解 3D电影的特点，知道如何正确观看；另外一方面就是要正确使用 3D 眼镜，避免损坏眼镜，造成不必要的麻烦。五、有关 3D 电影的技术指标和基本技术要求目前国际上针对数字 3D 电影的有关技术要求和标准还没有出台。在 DCI 和 SMPTE 标准中只是针对 3D电影的生成格式和文件要求等几点进行了规定。目前各家设备公司都有一些针对数字 3D 的质量测试手段和指标，这些指标一般可以达到正常观看电影的要求。“科研所”课题组目前也在密切关注国际上有关数字 3D 电影的标准进展情况，并参考 35mm 单机偏光立体电影的亮度标准，结合数字 3D 放映设备的特点拟定了一些主要技术指标。银幕中心亮度：这项指标同常规电影的指标有些类似，所不同的是，我们是在 3D 设备正常运转时，透过 3D 左眼镜（或右眼镜）测量到的银幕中心的亮度。这项指标是保证图像质量的基础指标，可用来指导选择氙灯功率及银幕的反射系数和规格尺寸等数据。此项指标一般要求在 12cd/m2以上。光效：光效是反映 3D 设备通光效率的一个指标，可分为左眼光效和右眼光效。设备调整到最佳状态，眼镜质量达标时，左、右眼光效值应比较接近，以确保观众双眼看到相同质量的图像。平均光效：取左眼光效和右眼光效的平均值为平均光效。这项指标可衡量 3D 设备的通光效率，数值越大越好。它对设备的调试也具有指导作用，是数字 3D电影的一项重要指标。我们检测过的数字 3D 设备中，此项指标一般在 8%17%之间。平均串扰度：所谓串扰是指在数字 3D 电影放映过程中，左眼图像对右眼（或右眼图像对左眼）的干扰程度，数值越小越好。左右眼串扰度的平均值为平均串扰度。此项指标一般应低于 3%。上述指标的定义及参考数据都是“科研所”课题组在近期研究中总结和积累的经验数据，仅供参考。针对几套设备的测试都是在同一条件下进行的，结果具有一定的可比性。通过这些指标的测量，可以对数字 3D影院的放映质量进行评测，也可以对不同的 3D 设备进行比较，对设备的选型和配置起到参考的作用。（高五峰，教授级高级工程师，中国电影科学技术研究所，100086）3D 电影美学初探文李相/Text/Li Xiang提要：“立体电影”已经发明多年，过去却始终难以成为影院主流。电脑 CG 技术发展所带来的推动力使得 3D 电影在近年异军突起，强势回归。由于观影方式的变化，3D 电影在表现手法上并不完全遵循传统电影的规律，在视听语言和观众认知方式上与传统电影存在着相当大的差异。尤其是 3D 电影因为具有立体视觉幻觉，对于空间的表现和塑造与传统电影具有显著的不同。本文试图从最基本、直观的层面，对 3D 电影有别于传统电影的美学特征进行初步的概括和探索。关键词：3D 电影 视听语言 立体视觉 CG 技术 电影空间2009 年被称作是 3D 电影复兴的一年，然而在几年前，这种预言却被认为是哗众取宠。随着皮克斯出品的 3D 动画电影飞屋环游记在今年的戛纳国际电影节亮相，随着威尼斯国际电影节设立3D 电影单元，3D 电影已经正式登堂入室，作为一种成熟的电影门类，与传统电影分庭抗礼。冰川时代 3、豚鼠特工队等 3D 动画电影扎堆儿北美暑期档的现象，展示了 3D 电影高涨的热浪，而一批正在制作中的 3D 影片，更明确地告知大家，明年的世界影坛，3D 电影将更加引人注目。在中国电影市场，3D 电影的发展也十分迅猛。从去年上映的地心历险记、闪电狗，到今年的冰Some Aesthetics Aspects of Three-D Movie