“3D眼”是如何练就的？-学姐来了-中国数字科技馆

世界因双眼而立体

为什么我们的眼睛看到的东西是立体的？

1839年，英国科学家温特斯顿通过一系列研究发现，人由于两眼间存在一定的间距（大约6.5cm），在观察三维物体时视角稍有不同，因此看到的画面也有微小的差距，左眼看到左侧，右眼看到右侧。同时，物体上的每一个点对应两只眼睛都有一个张角，离双眼越远，这个张角就越小。大脑通过对两只眼睛接收到的画面信息进行叠加融合，就能够构造出物体的前-后、左-右、远-近等立体方向的画面，从而产生立体感。

你可以试一下，闭上一只眼，然后试着将两支笔的笔尖对齐，是不是十分困难？看着明明是在一条线上，但总是擦肩而过，就是对不上。这是因为一只眼无法准确判断物体的距离远近和深度。闭上一只眼无法进行穿针引线，也是同样的道理。

现在我们来思考一下，想要从一个平面中获得立体感该怎么做呢？很显然，首先需要在这个平面中含有两个图像信息，分别模拟左眼和右眼看到的有一定差别的图像，然后再通过一定的方法，将这两个图像分别传送到我们的左眼和右眼，这样经过大脑的分析融合，就能够产生具有立体感的画面了。

这就是3D技术的基本原理。

3D眼镜——让平面变立体

通过以上分析，我们知道，要想看3D电影，首先需要3D影片的每一个画面都有左右两个不同的视觉画面，这个不难办到，只要有两个摄像头，按照人眼间距并排放置，分别模拟人的左眼和右眼，从不同的视角进行拍摄就可以了。难的是如何做到让人的左眼只看左边摄像头的图像，右眼只看右边摄像头的图像。这就不得不提到现在主流的方法——3D眼镜。

3D眼镜使用到的技术主要有以下几种：

1. 分色式

学过物理的人应该对滤光片不陌生，特定颜色的滤光片只能允许该颜色的光通过，其他颜色的光则会被吸收。根据这个原理，分色式3D眼镜出现了，将左右两个不同视角的摄像头拍出的画面，用两种不同的颜色（通常是是红色和蓝色）印制到一个画面中，再在左眼和右眼分别加上这两种颜色的滤光片，就可以实现左眼看左视角的画面，右眼看右视角的画面了。但是该方法看到的画面质量较差，目前已经很少采用。

2. 偏振式

偏振片对光具有选择作用，只能允许在某一个特定平面内振动的光通过。放映时，将左右两个视角的影片分别装入两个放映机，并在放映机镜头前分别装方向不同的两个偏振片，将光线分成两个不同的方向。同时观众也佩戴与放映机相对应的偏振片眼镜，左侧镜片只能透过左视角放映机的光，右侧镜片只能透过右视角放映机的光，这样就能实现左侧眼睛看左视角画面，右侧眼睛看右视角画面了。

3.分时式

分时式3D技术，主要是通过信号发射器控制3D眼镜左右镜片的开关，放映时左右视角的画面交替切换显示，放映左视角画面时,左眼镜片透光,右眼镜片不透光；放映右视角画面时,右眼镜片透光,左眼镜片不透光。保证左右眼分别在正确的时刻看到相应画面，大脑再将两只眼睛看到的画面进行处理从而得到立体影像。这种方式需要提高画面的刷新率，从而使人感觉不到画面的切换和抖动。

3D眼镜在带给我们更好的影音、游戏效果的同时，也带来了潜在的危害。由于影片的帧数比较高，左右眼频繁地接收不同画面，同时需要大脑高速地处理两个画面信息以得到立体画面，因此容易造成眼疲劳、眩晕等。此外，3D眼镜的卫生问题也是一大隐患，不少人因在影院使用消毒不到位的3D眼镜而患结膜炎，因此已经有多个城市的多家影院宣布，不再提供免费的3D眼镜，需要观众自备3D眼镜或在影院购买3D眼镜。

裸眼3D——让你轻松拥有“3D眼”

那有没有什么办法既能让我们摆脱3D眼镜的束缚，又能看到立体、逼真的画面呢？3D眼镜是以眼镜为介质，分离左右眼的画面，如果把这个“眼镜”戴在屏幕上，把左右眼画面分离，使左视角画面的光线只进入左眼，右视角画面的光线只进入右眼，不就可以摆脱3D眼镜了吗？这就是目前裸眼3D技术的主要方向。

当然，屏幕所戴的“眼镜”和人眼所戴的3D眼镜技术可是不一样的。一方面需要3D视频经过特殊的编码处理，另一方面需要将设备进行改造，使得左右视角的画面能分别独立送入人的左右眼。目前裸眼3D设备主要是光栅式显示器，在显示器前叠加具有分光作用的光栅，使左右视角画面的光线分别向不同的方向传播，当人站在特定的区域观看时，能够使左右眼分别接收到左右视角的画面。光栅有两种类型：狭缝式光栅和柱透镜式光栅。

1. 狭缝式光栅

狭缝式光栅由大量等宽度、等间距的平行狭缝构成，透光部分和不透光部分间隔分布，置于显示屏和观察者之间。在狭缝式光栅的作用下，左眼只能接收到左视角画面的光，右眼只能接收到右视角画面的光，由此产生立体视觉。此方法由于狭缝光栅的不透光部分遮挡了部分光线，因此人看到的画面亮度比较低。

2. 柱透镜式光栅

柱透镜式光栅由一排柱状透镜组成，加装在显示屏前，左右视角图像的像素点通过柱状透镜后折射至不同的方向，从而分别到达人的左右眼，人在大脑中将双眼所接收到的图像进行叠加从而形成立体图像。由于柱状透镜没有遮挡光线，因此相比于狭缝式光栅亮度要稍高一些。

不过这两种技术都是基于液晶显示屏的立体显示技术，而且人需要站在特定的区域才能看到较好的效果，而影院是用投影的方式进行放映，所以目前并不适用于影院播放，现阶段裸眼3D终端产品也主要是电视和手机。要在影院当中实现裸眼3D观看，需要采用新的放映技术，并对影院放映设备和显示设备进行改造。《阿凡达2》会采用何种技术手段实现裸眼3D，就让我们一起拭目以待吧。

悄悄告诉你，中国科技馆一层大厅就有一个6000mm*1800mm的裸眼3D大屏，还同时应用了AR技术，观众可以“走进”屏幕中的虚拟世界，与各种动物进行近距离接触和交互，快来体验吧~