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物理 3D眼镜,如何让平面世界变立体?

2019-12-31韩子奇

课堂内外(初中版) 2019年11期
关键词:红蓝色差右眼

韩子奇

都在说3D,你真的认识3D吗?

3D电影、3D建模、3D打印机……各种各样的3D层出不穷,对于频繁出镜的3D一词,我们也十分眼熟了,可到底什么是3D呢?

3D是“3Dimensions"的缩写,即“三维”。三维就是拥有三个维度,上下、左右和前后,没错,我们就生活在一个三维立体的空间里,平时看到的东西也呈现为立体形态。但电影就不同了,投影的屏幕只是一个二维的平面,只有长和宽,那么问题来了:为什么二维的屏幕上能呈现出有立体感的3D电影呢?

回答这个问题,得从立体感说起,3D电影看着之所以立体,是因为它比普通电影多了深度感。所以我们的问题变成了:深度感是如何形成的?

深度感的形成与双眼效应分不开。假设我们前方约5米处有一棵树,当我们两眼注视它时,由于左右眼位置不同,树在左右眼视网膜上形成的物象会有小小的差异,经过大脑的综合判断后,我们能大致“目测”出树与自己的距离。这便是深度感的来源。

为了让影像也有深度感,人们想出了一个办法:模仿双眼看东西的方式,用两台摄像机来拍电影。播放电影时,再将两台摄像机拍摄的画面分别传递给左右眼,此时我们就像看现实中的景象一样看电影画面,3D感就出现啦。

3D眼镜的作用,就是为了让左右眼能分别看左右摄像机拍摄的画面。

种类不同,画面怎能强融?

不知你是否有这样的体验?在A电影院买了一副3D眼镜,希望能“一劳永逸”,结果下次去B电影院时,发现戴着这副眼镜看电影看得头昏眼花,体验极差,严重怀疑自己是不是买到了伪劣产品。

3D眼镜这下可委屈了,事实上,不是它不好,而是它恰好没能与B电影院的这部电影使用的技術“对上暗号”一3D眼镜也是有不同种类的,它们的工作原理也各不相同。

常见的3D眼镜有三种,色差式、偏振式和时分式。

色差式3D眼镜

色差式3D眼镜的两个镜片颜色互补,红蓝3D眼镜就是常见的一种。电影放映时,如果左边摄像机的画面剔除红色像素,右边的剔除蓝色像素,就需要戴红蓝3D眼镜。红蓝3D眼镜的镜片左红右蓝,能分别自动还原被剔除的红色和蓝色像素。

两者相结合,结果就能使我们的左眼看到左边摄像机拍摄的画面,右眼看到右边摄像机拍摄的画面,影像就出现了3D效果。

当然色差式3D眼镜也有明显的缺陷:长时间佩戴容易头晕目眩,严重时甚至无法继续观影。试想,我们开开心心买了票,结果不仅电影没看完,还受了罪,任谁都会无比沮丧。所以现在已经越来越少使用色差式3D眼镜了。

偏振式3D眼镜

第二种是偏振式3D眼镜,现在我们去电影院,用到的多半就是这种。为了让左眼看到左摄像机拍摄的画面、右眼看到右摄像机拍摄的画面,偏振式3D眼镜瞄准了光本身——不像色差式3D眼镜那样过滤颜色,而是直接过滤光。

这次,导演拍电影的时候,会让左边摄像机的画面经过一个横偏振片过滤,右边的经过纵偏振片过滤,得到的结果是左边画面为横偏振光,右边画面为纵偏振光。

相应的,我们的偏振式3D眼镜,左眼和右眼分别装上横偏振片和纵偏振片。由于横偏振光只能通过左眼的镜片,纵偏振光只能通过右眼的镜片,因此戴上眼镜后,我们的左右眼就分别只能看到左右摄像机拍摄的画面了,获得3D感的目标达成。

从过滤颜色“升级”为过滤光后,偏振式3D眼镜各方面

都变得OK了:图像的效果更好、更真实,长时间佩戴也不会

有强烈的眩晕感,造价还低。要说有哪儿不那么好,大概就是对显示设备的亮度要求比较高吧。

时分式3D眼镜

时分式3D眼镜也叫主动快门式眼镜。说是眼镜,其实它更像头戴式虚拟显示器,它的工作原理与我们眼睛的视觉频率有关,这就要追溯到电影的原理了。

有种视觉游戏叫“飞鸟入笼”:在扇面的两面分别画一只小鸟和一个鸟笼,双手夹着扇柄快速来回转动,就会看到小鸟被关进鸟笼。之所以会产生这样的效果,是因为已消失的图像会在我们的视网膜上滞留0.1s-0.4s左右,这叫“视觉暂留”。电影利用这个原理,快速刷新胶片图像,让我们以为自己看到了连续的画面。

时分式3D眼镜就是在快速交替我们左右眼看到的图像。输出左眼图像时,左边镜片透光,右边不透光,输出右眼图像时同理。由于画面高频率刷新,所以我们不仅不会觉察到画面在交替或者有抖动,在经过大脑处理后,反而还会觉得自己看到的是立体的影像。

虽然时分式3D眼镜的技术更贴近电影本质,但一些明显的不足阻挡了它攻占各大电影院的步伐:眼镜得自己控制镜片透光的“开关”,所以需要安装电池续航;画面的刷新可能被眼睛捕捉到,这会给眼睛造成很大的负担。

3D眼镜自制攻略

原来,看似高端的3D眼镜也没有太神秘嘛。接下来,我们就小试牛刀,DIY一副红蓝3D眼镜吧。

目的:制作红蓝3D眼镜

材料:红色玻璃纸、蓝色玻璃纸、卡纸(或者现成的眼镜框)、胶水或胶带、剪刀、铅笔

Step1:制作眼镜框

有现成眼镜框的小伙伴,请直接跳到Step2。

没有现成的,就借用家人的眼镜,比照着用铅笔在卡纸上分别画出眼镜框(注意别把镜片磨损啦)和两条眼镜腿的轮廓,然后裁剪。用胶水或胶带固定眼镜框与眼镜腿。

Step2:制作并安装镜片

左右两个镜片分别用红色和蓝色玻璃纸来裁剪,大小比照着眼镜框来就行。用胶水将镜片贴在眼镜框上面时,注意要展平玻璃纸,让色纸没有褶皱。再次强调,镜片是左红右蓝哦!

至此我们就做好了一个红蓝3D眼镜,怎么样,是不是很简单?

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