阿凡達Avatar電影 3D立體顯示技術簡介 @ 設計潘朵拉

看過3D Max版如果沒頭暈的人,相信都會覺得很酷吧!

下次進電影院看3D電影時,也可以順便研究一下各家戲院所用的立體影像技術,

有人去日新威秀看的IMAX 3D 應該是用偏光鏡的技術,眼鏡很大.蠻輕的.沒有裝電池,頭歪歪的會看到一些鬼影,

我則是剛好去台中,便在台中重新裝潢後設備更新的日新戲院,整個有賺到的感覺!因為IMAX電影票價才280!

跟台北比起來,差了快一百哩~音響畫質都很好,值得推薦!!!

雖然有人覺得沒啥劇情,不過它的畫面與人物設計,真的很美...

(每次看到這種超屌動畫片...潘朵拉就會覺得:啊我現在是在作什麼啊!!!

針對它的3D效果呈現,和同事討論了不少心得呢~

在這裡先跟大家分享同事整理出的立體顯示技術簡介:

3D 和 Stereoscopy

在開始介紹前，先稍為釐清一下名詞的問題。目前對於這方面的名詞，一般比較常見的有兩個，一個是「3D」，也就是三維、或是三度空間；另一個則是「stereoscopy」，也就是立體視覺。

實際上，一般來說講 3D 的話，所指的應該會是電腦圖學（3D Computer Graphics），也就是透過電腦，將 3D 模型這類的東西，繪製出來的技術（參考維基百科）；最普遍的例子，就是現在的 3D 遊戲了～所以其實單講 3D Display 要來描述立體螢幕，其實算是不夠充分的；要講 stereoscopy 才是真正直指「立體」這項關鍵。不過目前大部分的廠商，都還是以 3D Display 來講立體顯示就是了…

立體視覺

在介紹立體成像技術前，Heresy 在這一篇先稍微來談一下，什麼是立體視覺。首先，人類為什麼能透過視覺看出深度、並感覺到立體感呢？最主要的一點就是，人眼的視覺是可以感覺出深度的，也就是「深度知覺（depth perception）」；而有了深度的資訊後，才能判斷出立體空間中的相對位置。

怎麼做到的呢？一般最簡略的講法，就是「因為人有兩個眼睛」。由於兩個眼睛的位置不一樣（一般人兩眼間距約 5 到 7 公分），所以看到的東西會有兩眼視差（binocular parallax），而人腦會再將這兩個影像做融合（convergence），而產生出立體的感覺；而這就是所謂的「binocular cues」。

像右圖就是一個兩眼視差的簡單例子。由於紅色的三角形位於藍色的方塊之前，所以左眼看到的畫面會是紅三角稍微偏右一點，而相對的，右眼看的到就會是紅色三角稍微偏左一些。而當這兩張不同的照片給人腦處理後，就會產生「紅色三角形在藍色方塊前」這樣的立體空間的感覺。

雙眼視覺這個說法用來解釋立體視覺基本上是沒問題；但是實際上，還有很多其他的因素，會對人類的立體視覺有影響。就算在單眼的情況下，人類依然可以依靠「monocular cues」的各種性質，感覺出場景中的深度；這主要包括了：

人眼本身的調適性（accommodation），眼睛本身在調整遠近焦距時的變化

動態視差（motion parallax），因位置的前後差異，而產生的移動時的差異；比如說在坐車時，會覺得較近的物體移動地比較快。

透視（perspective），主要是「線性透視（linear perspective）」和「空氣透視（aerial perspective）」。
以線性透視來說，最好的例子就是站在火車軌道上往遠方看，兩條平行的鐵軌會在遠方交接。而空氣透視則是指在地球的大氣中，因為空氣的影響使遠方的物體會有蒙上一層霧的感覺，而近距離的物體相形之下則顯得清晰。

而其他像是被觀測物體間的大小關係、光影、材質等等，也都有可能影響到對於物體在立體空間中位置的判斷。

所以一般來說，就算是單眼，雖然沒有雙眼來的好，但是人類也還是可以大致判斷出深度、產生立體感的～像我們一般看到電腦產生的立體畫面、或是一般的照片、繪畫等，也都是透過 monocular depth cues 的性質，讓觀察者可以判斷出空間中的相對位置。但是真正要有比較完整的立體感，還是要有兩隻眼睛的。

重現立體

既然對於人類的立體視覺最重要的是雙眼視覺的部分，那麼，要怎麼重現立體呢？其實，不管是任何的成像方法，要重新呈現出立體的感覺，目前最重要的方向，大多還是想辦法讓兩隻眼睛看到左右眼各自不同的畫面；而為了做到這一點，也衍生出了各式各樣不同的方法。

不過也由於立體成像的技術非常多元，所以似乎也還沒有一個統一的分類方法；到目前為止，Heresy 也已經看過不少人的介紹，但是分類方法都不盡相同。不過一般來說，第一層是用「要不要帶眼鏡」這個條件來做區分的，似乎是比較普遍的。

而在這裡，Heresy 參考一些廠商的分類，稍微自己整理了一下目前立體顯示技術的方法分類：

需要配戴眼鏡（with glasses）

主動式眼鏡（active glasses）

被動式眼鏡（passive glasses）

彩色眼鏡（anaglyph）

偏光眼鏡（polarizer）

波長多路式（wavelength multiplex）

其他

頭戴式顯示器（head mount display）

裸眼式立體（without glasses, autostereoscopic）

平面顯示器

空間多工（spatial-multiplexed）

分時多工（time-multiplexed）

其他

多層深度式螢幕（depth-fused multi-layer）

全像式（holographic）

容積式（volumetric）

這些技術都算是目前比較普及或是知名的了～而各種方法也都有各自的優缺點。詳細的介紹，請參考各項的說明（會慢慢補上）；而 Heresy 這邊真正在用的，主要是需要配戴眼鏡的立體系統，包括了主動式眼鏡、彩色眼鏡式立體、偏光眼鏡式立體以及波長多路式。其他的系統，大多是有看過實際的呈像結果，但是卻沒有真的有認真玩到了。