一、人類立體視覺與3D:
立體視覺即是人們通常所說的3D,來自于英文Three-Dimensional的縮寫。3D影像技術(shù)的核心是利用人的雙眼觀察物體的角度略有差異,因此能夠辨別物體遠(yuǎn)近,產(chǎn)生立體視覺的這個(gè)原理,把左右眼所看到的影像分離,從而使觀看者在2D的顯示平面上可以看到立體的、有空間感的圖像或視頻,大大加強(qiáng)觀眾的臨場(chǎng)感和身歷其境的感覺。
人類的立體視覺分為兩種,一種是基于單眼的,另一種是基于雙眼的。單眼立體視覺之一是焦點(diǎn)調(diào)節(jié),人眼觀察景物時(shí)通過水晶體厚度的調(diào)節(jié)對(duì)關(guān)注重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)聚焦,觀看近處景物時(shí)水晶體變厚,觀看遠(yuǎn)處景物時(shí)水晶體變薄。當(dāng)人眼聚焦點(diǎn)在近處景物時(shí)近處景物實(shí)焦、清晰,遠(yuǎn)處景物虛焦、模糊,大腦通過這種焦點(diǎn)的實(shí)虛變化得到空間深度信息,其有效范圍在5米以內(nèi)。
雙眼立體視覺之一是會(huì)聚角,觀看近距離物體時(shí)雙眼視線向內(nèi)側(cè)會(huì)聚,大腦通過左右眼視線會(huì)聚角度得到空間深度信息,其有效范圍在20米以內(nèi)。雙眼立體視覺之二是視差,由于雙眼位置不同左右眼看到的圖像存在差異,人腦通過雙眼圖像位置的差異感受到空間深度信息也就是立體效果。大腦對(duì)視差非常敏感,可以感受到1/60度也就是1分的雙眼視差。
雙眼3D電視就是用兩臺(tái)攝像機(jī)模擬人的雙眼相隔一定距離分別同時(shí)拍攝對(duì)應(yīng)左右眼的圖像,兩個(gè)圖像經(jīng)過處理后同時(shí)顯示在3D電視的屏幕上,觀看者佩戴與3D電視配合的3D眼鏡后左右眼就會(huì)分別觀看到左右眼攝像機(jī)拍攝的圖像并在大腦中產(chǎn)生立體效果。因此,一路3D電視就是對(duì)應(yīng)于左右眼的一對(duì)(兩個(gè))高清信號(hào)。因?yàn)樾枰瑫r(shí)處理兩個(gè)高清圖像,3D節(jié)目制作也比普通2D高清更復(fù)雜。
在3D電視屏幕上如果左眼看到的圖像顯示在左側(cè),右眼的圖像顯示在右側(cè)稱為正視差,佩戴3D眼鏡觀看正視差的圖像時(shí)盡管實(shí)像位于顯示屏幕表面,但觀看者感受到的虛像位于顯示屏幕后面,圖像遠(yuǎn)離了屏幕。左右眼看到的圖像在顯示屏上完全重合就是零視差,無論是否佩戴3D眼鏡都會(huì)感覺這個(gè)圖像位于顯示屏的表面,與普通的高清電視相同,沒有立體感。如果左眼看到的圖像顯示在右側(cè),右眼的圖像顯示在左側(cè)就是負(fù)視差,觀看者感受到的虛像位于顯示屏幕前面,圖像從屏幕上跳出來了。
二、3D顯示技術(shù):
3D顯示技術(shù)是整個(gè)3D流程中最復(fù)雜的一步,由于播放的平臺(tái)都是平面顯示設(shè)備,且左右眼素材要在同一個(gè)顯示設(shè)備上出現(xiàn),這就涉及到如何將左右眼素材進(jìn)行分離,并分別準(zhǔn)確的送到觀眾的左右眼中。一旦左右眼素材的分離出現(xiàn)問題,3D效果就不會(huì)出現(xiàn),而觀眾也將看到混亂、有重影的畫面內(nèi)容。3D顯示技術(shù)可以分為眼鏡式和裸眼式兩大類。裸眼3D自3D技術(shù)出現(xiàn)以來就一直被人們關(guān)注和期待著,不少?gòu)S商都致力于開發(fā)裸眼3D技術(shù),如任天堂的裸眼3D游戲機(jī)、東芝的裸眼3D電視等等。但由于裸眼3D技術(shù)尚不十分成熟,目前沒有在廣電行業(yè)應(yīng)用的實(shí)例。
當(dāng)下,主流的3D顯示技術(shù)都需要佩戴眼鏡。在眼鏡式3D技術(shù)中,我們又可以細(xì)分出三種主要的類型,即:色差式、偏光式、主動(dòng)快門式,也就是平常所說的色分法、光分法和時(shí)分法。
三、3D拍攝設(shè)備:
3D原理很簡(jiǎn)單,3D拍攝很容易,拍好并完美顯示3D很困難。廣電總局科技司業(yè)已下發(fā)了《3D電視技術(shù)指導(dǎo)意見》,用以規(guī)定3D電視節(jié)目在拍攝、制作和播出等方面需要關(guān)注的技術(shù)內(nèi)容,確保3D電視的拍攝、播出效果和質(zhì)量。
3D電視節(jié)目拍攝可采用雙攝像機(jī)加3D支架的方式或一體化3D攝像機(jī)方式。雙攝像機(jī)加3D支架拍攝方式是使用2臺(tái)相同的攝像機(jī)和2個(gè)鏡頭,把2臺(tái)攝像機(jī)安裝在一起的設(shè)備是3D支架,從結(jié)構(gòu)上看3D支架有水平和垂直(反射鏡)兩種方式。水平支架適合間距比較大的拍攝場(chǎng)合,但并列安裝的水平支架光軸間距受到攝像機(jī)和鏡頭尺寸的限制無法做的很小,垂直支架把一臺(tái)攝像機(jī)垂直放置后可以實(shí)現(xiàn)最小零間距設(shè)置,采用半反射半透射鏡實(shí)現(xiàn)光軸轉(zhuǎn)向。但該方式拍攝準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng)、移動(dòng)拍攝困難,在調(diào)整不正確的時(shí)候可能3D圖像質(zhì)量很差。
現(xiàn)在廣電設(shè)備的供應(yīng)商已經(jīng)開發(fā)出了一站式的解決方案,即把兩個(gè)鏡頭和兩臺(tái)攝像機(jī)以水平并列的方式安裝在一個(gè)機(jī)身內(nèi)的一體化3D攝像機(jī)。一臺(tái)一體機(jī)內(nèi)不僅有兩個(gè)鏡頭,而且在鏡頭之后的處理電路、編碼和存儲(chǔ)都是兩套獨(dú)立的系統(tǒng),中間由精確的控制電路相連接。
四、3D拍攝需要注意的問題:
拍攝3D與拍攝高清有很大不同,3D拍攝要根據(jù)不同場(chǎng)景、主題、物距隨時(shí)調(diào)節(jié)兩臺(tái)攝像機(jī)間距、匯聚角,還需對(duì)兩臺(tái)攝像機(jī)及其機(jī)架的參數(shù)、定位、對(duì)焦,變焦進(jìn)行同步細(xì)調(diào),才能確保左右眼畫面匹配并呈現(xiàn)恰當(dāng)?shù)目v深效果。3D拍攝還要防止視差過大,或視點(diǎn)沖突過多,以避免造成觀眾疲勞、暈眩等不適。
影響立體感的三個(gè)要素:“鏡距”(V)、“物距”(L)、“深度”(S)。:
立體感關(guān)系式 g ∝ VS/L ( g立體感 V鏡距 S深度 L物距 )
如下是3D視頻拍攝截圖:左右格式與紅藍(lán)格式:
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