数字3D电影技术及相关设备情况介绍.doc

数字3D电影技术及相关设备情况介绍中国电影科研所 高五峰 李枢平 中国电影科研所近年来一直关注国际上数字3D电影的发展动态，从2007年8月到2008年3月，陆续在所里举办了三场数字3D电影演示会。我们也分别对国际上常用的三种方式进行了测试。通过这些工作，我们对数字3D电影设备有了更深入的了解。下面就目前国际上出现的几种主要的数字3D放映设备，从技术原理、放映效果、环境要求和设备特点等几方面做一介绍。一、 数字3D电影的基础技术大家知道，以前我们用胶片放映机放映立体电影时，一般常用的是线偏振技术或红蓝（绿）眼镜技术。随着科学技术的不断进步和数字放映技术的应用，新材料、新技术的发展使数字3D电影影像质量，无论是色彩还原还是观看舒适度上都得到了很大的提高。下面是在国际上被主要应用的几种3D电影技术：1. 圆偏振技术 在放映胶片立体电影时，我们曾经使用过偏振眼镜。但确切的说，那时使用的眼镜应该叫线偏振眼镜。而现在我们介绍的圆偏振技术是在线偏振的基础上发展的，但它在观看效果上比线偏振有了质的飞跃。在使用线偏振眼镜看立体电影时，应始终保持眼镜处于水平状态，使水平偏振镜片看到水平偏振方向的图像，而垂直偏振镜片看到垂直偏振方向的图像。如果眼镜略有偏转，垂直偏振镜片就会看见一部分水平方向的图像，水平偏振镜片也会看见一部分垂直方向的图像，左、右眼就会看到明显的重影。而圆偏振光偏振方向是有规律的旋转着的，它可分为左旋偏振光和右旋偏振光，它们相互间的干扰非常小，它的通光特性和阻光特性基本不受旋转角度的影像。现在看偏振形式的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，也就是说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。我们要介绍的Real-D和Masterimage的3D放映辅助系统主要采用的就是这种技术。2. 开关眼镜技术这项技术的原理比较简单，它的主要技术在眼镜上。它的眼镜片是可以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，在放映左画面时，左眼镜打开，右眼镜关闭，观众左眼看到左画面，右眼什么都看不到。同样翻转过来时，右眼看右画面，左眼看不到画面，就这样让左右眼分别看到左右各自的画面，从而产生立体效果。我们介绍的NuVision 3D系统就是采用的这种技术。NuVision的3D技术最近已经被XpanD公司收购，所以我们现在接触的这类设备都是使用XpanD商标。出于习惯，我们下边的相关介绍还是用NuVision的提法。3.滤光技术 可见光的波长大约在390到770nm之间的区域内。我们在利用数字放映机放映画面时，数字放映机通过数字方式还原以红绿蓝三个颜色为基色的彩色图像（见图一A）。安装在放映机内的、快速转动的滤光轮，将红绿蓝各自分为高（H）、低（L）波长两部分，各包含左、右眼图像内容。通过分色滤光眼镜，让观众感受到左右眼各自的彩色画面，产生立体效果。由于滤光技术要对图像光谱进行分割，对色彩还原产生一定的影响，所以采用这种方式时，要在服务器上增加色彩管理软件，对图像数据进行校正处理。我们介绍的杜比3D系统就是采用的这种技术。下面简单归纳一下单、双放映机放映立体电影的技术和目前应用的相关3D辅助设备。二、 数字放映设备兼容3D功能现在常用的2K数字电影放映机在设计时就将3D功能考虑在内。目前影院使用比较广泛的巴可和科视的2K放映机都支持3D电影放映。在3D功能菜单下，可以达到每一画面交替刷新三次的要求，即刷新频率可达到144Hz。较高的刷新频率可以降低电影画面的闪烁感，观众看起来更舒适。同时在这个菜单下，也可以针对不同的3D设备进行相应的参数设定并保存。放映机还具有3D同步信号输出端口，方便外部设备进行同步控制。在服务器方面，现在使用的GDC和杜比服务器都具备播放3D节目的功能。三、 数字3D设备的选用用数字放映机放映3D电影，可以采用双机放映，这样做可以在大银幕上得到较高的图像质量，但它需要再增加一台数字放映机。这对一些专门用来播放数字3D电影的场合，如在大银幕、票房好、经济能力强的影院以及游乐项目或科技馆是比较适合的。而在大多数影院，特别是需要兼容放映2D影片的影院，使用单台数字放映机则是比较实惠的选择，目前国际上通常也是这样做的。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4种：Real-D 、NuVision、杜比3D和Masterimage。上述3D设备中，Real-D和Masterimage需要配备金属幕，杜比3D则使用高增益数字白幕，不支持金属幕放映。NuVision推荐使用高增益白幕，是否可用金属幕放映由影院观看效果后自行选择，但在金属幕和高增益白幕上放映2D电影时都会出现银幕亮度均匀度下降的问题，金属幕亮度均匀度下降的更为多些。据了解，国外的一些影院就是在金属幕或高增益白幕上兼容放映2D电影。我们在金属幕和高增益白幕下放映2D电影，进行了主观评价，认为在金属幕和高增益白幕放映普通2D电影的效果是可以接受的。有人讲“可以在普通白幕上放3D电影”，我们认为以现有的技术而言，这句话是有前提条件的，那就是在放映机氙灯功率足够大，银幕画面较小的条件下，也就意味着要么更换高功率放映机，要么银幕画面小，否则就需要更换高增益白幕来达到正常观看3D电影的目的。增加3D辅助设备和佩戴3D眼镜以后，放映机的光利用率都要大幅度降低，这是无可置疑的，所以在数字3D系统设备的配置和选择上，要统筹考虑放映银幕的规格尺寸、氙灯的功率的等方面因素。据我们了解，目前我们国内普遍使用的巴可DP2000放映机在4000W氙灯功率下，数字3D节目可在1012米宽度的银幕上放映，而DP1500则可以在810米的银幕上放映。巴可的DP100、DP90和科视的CP2000在采用大功率氙灯的情况下，也可以达到上述要求。另外对于重复使用的立体眼镜，考虑到节目换场、眼镜需要清洁、消毒、损坏丢失等方面的因素，影院需按自身周转情况决定购置眼镜的数量，一般需要3套以上。四、 几种数字3D设备的构成及简要工作过程使用单台数字放映机放映3D电影，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。下面分别简要介绍如下：1. Real-D系统Real-D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，见图二。系统中的Z屏通过固定支架安装在镜头正前方的位置上，放映3D电影时，放映光束通过Z屏上的窗口投射到金属银幕上。同步控制器发出电信号控制Z屏的窗口切换不同的偏振方向，从而产生左旋偏振或右旋偏振，将左右眼画面投射到银幕上。观众带上圆偏振眼镜，就可以看到3D影像了。2. NuVision系统NuVision系统主要由同步转换器、信号发射器和液晶开关眼镜组成。在上述介绍的几种方式中，这套系统的安装是最简单的。图三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。系统工作时，放映机同步信号通过转换器和发射器将控制眼镜的信号从影院前方发向所有观众佩戴的眼镜，眼镜上安装有接收器，眼镜接收到控制信号后控制左右眼交替开闭，就可以分别看到左右眼的图像，感受到立体影像。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（见图四）。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。另外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。使用杜比3D系统放映电影时，滤光轮自动旋转并进入放映机光路，同步控制器控制滤光轮切换左、右滤光片，改变光源的光谱，配合放映机放映画面。观众佩戴滤光眼镜分别看到两组不同波段光谱带来的不同画面，感受立体影像。4. Masterimage系统 这套系统也是采用圆偏振原理，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，见图五。 控制装置需要安装在数字放映机的镜头前方。它的上半部分是一个高度可调的圆偏振转盘，使用时转盘窗口调节到放映光路位置上。转盘上装有左旋偏振片和右旋偏振片。在放映机工作时，同步信号经过控制器驱动转盘，放映左、右画面时它分别转到左、右旋偏振片的位置。从而产生左旋偏振或右旋偏振，将左右眼画面投射到银幕上。观众带上偏振眼镜，就可以看到3D影像了。五、 有关数字3D放映的主要技术指标根据一般光学测试原理和通过我们对3D电影的特性的研究试验，我们认为影响数字3D放映效果的主要技术指标如下：1. 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规格尺寸。2. 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。3. 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。4. 平均串扰度：所谓串扰，我们是指在数字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，反映在银幕上是重影，其数值越小越好。左、右眼串扰度的平均值为平均串扰度。六、 几种数字3D设备的主要特点 通过我们对NuVision、杜比3D、Masterimage和REAL D系统的技术研究，对这几种设备的特点归纳如下：1. NuVision应用特点： 1推荐使用高增益的数字白幕。光效比较高。23D设备移、装方便。不需要在放映机上加装设备。3对节目和服务器没有特殊的要求。4目前配置的信号发射器可用于400座以内的影院。如果眼镜对信号接收不好，会出现闪黑现象或重影现象。5眼镜内置电池供电，电池使用寿命为600小时。6眼镜比较贵，可进行消毒、清洁处理和重复使用。2. 杜比3D的应用特点：1推荐使用高增益的数字白幕。2需要在放映机内安装滤色轮装置。3安装在放映机内的滤色轮可方便地移出光路，便于3D到2D放映的转换。4需要一套专门用于色彩调试的软件。5目前系统可在杜比服务器上播放节目，使用其它服务器需要向杜比公司购置色彩管理系统软件。6眼镜较贵，为重复使用，可进行清洗和消毒处理。3.Masterimsge应用特点：1需使用金属银幕。23D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35cm宽的空地用于放置一体化的控制箱，但Masterimsge公司承诺，可将现有设备进行拆分，拆分后放映镜头前要求的宽度为25cm。3对节目和服务器没有特殊的要求。4装置体积较大、较重，运行时有一定的噪音。53D眼镜可一次性使用，也可经过消毒、清洁后重复使用。4.Real-D应用特点：1需使用金属银幕。2需要在放映机镜头前加装Z屏，对放映机无其它要求。3对数字3D电影节目要进行“消鬼影”处理，制作专用母版。4由于该系统也是采用圆偏振原理，其光效应与Masterimage接近。53D眼镜可一次性使用，也可经过消毒、清洁后重复使用。中国触摸屏网（ )您下载的该触摸屏技术文档来自于中国触摸屏网( / )What you are downloading are from China Touchscreen Site: ( / )中国触摸屏网四大版块： 触摸屏论坛： / 触摸屏供求商机： / 招聘/找工作求职： /forum-12-1.html 触摸屏行业杂志： /emag/1. 触摸屏论坛：中国触摸屏网论坛是触控面板人讨论触摸屏技术，解决触摸屏技术问题，发布触摸屏产品供求信息，了解触摸屏市场动态，触摸屏厂商招聘和找工作求职的第一平台。2. 触摸屏供求商机：免费发布触摸屏相关产品：触控面板、触摸屏材料、触摸屏设备、触摸屏一体机、人机界面、大屏幕显示器、广告机、金融自助设备、薄膜开关、电子显示屏等3. 招聘/找工作求职：触摸屏厂商招聘和触摸屏行业人才找工作求职，招聘/找工作效果好！4. 触摸屏杂志：触动中国电子杂志聚焦触控面板行业资讯、追踪技术潮流和市场趋势。 中国触摸屏网 ( 51Touch.Com ) 是中国首家以触控面板行业为基础的大型资讯、供求商机和论坛网站平台。自2003年9月创立起，中国触摸屏网一直致力于提供触摸屏行业资讯与商务服务