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IMAX技术与3D电影

来源:管理员  发布于2016-12-16

     不需眼镜的裸眼3D技术

通过佩戴专用的眼镜来观看立体电影毕竟稍感不便,因此自立体电影问世后,有人即开始了不需佩戴眼镜的裸眼3D显示技术的研究,试图通过特定结构的银幕(显示屏幕)来实现对于左、右眼图像的分离,使人的左眼只能(或主要)看到左眼图像,右眼只能(或主要)看到右眼图像。

裸眼式3D可分为光屏障式(Barrier)、柱状透镜(Lenticular Lens)技术和指向光源(Directional Backlight)三种。

光屏障式3D技术是使用一个开关液晶屏、偏振膜和高分子液晶层,利用液晶层和偏振膜制造出一系列宽度仅几十微米且方向为90°的垂直条纹,使通过它们的光就呈垂直的细条栅模式(称之为“视差障壁”)。在立体显示模式下,当左眼图像显示时,不透明的条纹会遮挡右眼;而当右眼图像显示时,不透明的条纹会遮挡左眼,这样,通过“视差障壁”即实现了将左、右眼图像分开显示的功能,使观者看到3D影像。这种技术适合于小尺寸屏幕的近距离观看,亮度偏低。

柱状透镜技术是使液晶屏的像平面位于透镜的焦平面上,这样在每个柱状透镜下面的图像的像素被分成几个子像素,使透镜能以不同的方向投影每个子像素。当人用双眼从不同角度观看显示屏时,就可看到不同的子像素。

指向光源(Directional Backlight)3D技术搭配两组LED光源,配合快速反应的液晶面板和驱动方法,使左、右眼图像以顺序的方式分别进入观看者的左右眼,从而使人观看时产生立体感。

裸眼式3D技术最大的优势便是摆脱了眼镜的束缚,但是其分辨率、可视角度和可视距离等方面均难以达到上述通过专用眼镜实现的大屏幕(电影银幕)的立体效果。

2D转3D技术

虽然3D电影给人们带来了身临其境的视觉享受,但是由于3D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要求,因此制作成本很高,周期也相对较长,致使市场上3D片源严重不足,然而大量的早期优秀影片却都是采用传统2D工艺拍摄的。那么,能不能根据已有的2D影片直接生产出3D影片呢?答案是可能的,这就是当今不少电影技术公司采用的2D转3D技术。该技术的核心任务就是从普通的2D影片中获取每一幅画面所对应的深度信息(也即与画面中景物的前后位置相关的信息),并根据深度信息,渲染出用于立体放映的左眼图像和右眼图像。

3D渲染主要有两大类:第一类是采用双目立体技术的渲染(BSR),它十分类似于传统的3D电影的渲染方式,通过采用某种方法从单一的电影画面中直接重建出具有视差的左眼图像与右眼图像;另一类是基于深度图的渲染(DIBR),其转换结果是在原有2D电影的基础上附加每一幅画面所对应的深度图,最后由嵌入式DIBR处理模块的显示终端将其输出,并将其转换为适合于双目观看的立体电影。

上述前一类方法是基于“视差”,后一类方法是基于“深度”,由于有视差才会有深度感,而根据深度信息可产生视差数据,因此上述两类方法可以相互转换。

在实际应用中,根据摄影机与场景的相对运动情况,一般可分4种情况进行转换,即:1)静止的摄影机,运动的场景;2)运动的摄影机,静止的场景;3)静止的摄影机,静止的场景;4)运动的摄影机,运动的场景。

对于第1种情况,因为运动的物体距离固定的观测者越近,其在人眼视网膜上的相对运动就越快,运动视差也越大,因此可以通过对时间轴上相邻的两幅图像中运动物体的特征点匹配即可进行深度估计,而根据物体的遮挡关系则可以方便地求取场景中物体的相对深度;第2种情况比较复杂,通常采用计算机视觉中从运动恢复结构的SFM方法,对诸如从空中对整个城市俯瞰之类的2D场景进行3D转换时效率较高;第3种情况由于摄影机和场景都是静止的,难以通过相邻幅图像的运动差别分析提取视差数据,只能在单一视角的情况下,通过线性透视、消失点位置、物体相对大小以及景物聚焦程度等各种启发式线索来获取场景的深度信息(相当于人眼的单目立体视觉);第4种情况则是前面各种情况的综合。由于不同算法通常只对特定的场景有效,且都存在着各自的应用局限性,因此实际的2D转3D通常都是根据实际情况取长补短,把各种算法有机地结合起来应用。即使是通过图像内容分析进行自动转换,也需要在转换流程中进行人工修补。