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追寻3D影像的脚步

时间:2022-05-06 16:30:05 浏览次数:

力于开发其对用户生活所能带来的一切乐趣,通过拍摄、后期处理,冲印等技术记录生活的美妙瞬间。越来越多的消费者开始使用并享受数码相机、PC和冲印所带来的巨大乐趣,对画面精度、色彩的追逐趋向饱和之后,大家又开始对3D影像展开了新一轮追逐。就连从前电影公司花费巨资并且配发3D眼镜才能实现的3D影像,也即将可以民用化了。

如何显示立体画面,是一个在20世纪初就有人开始研讨的课题。立体显示技术的关键是解决怎样让一幅图像生成两个略有差别的图像,并把这略有差别的两幅图像分别投送到我们左右两个眼睛的问题。这个问题看起来很简单,但是解决起来却很不容易。目前研发结果表明,经过角度计算,将不同的角度拍摄的影像组合,便可不加立体眼镜,实现裸视立体成像。现在,立体显示设备居于世界前列的大致有美国的DTI公司、飞利浦、夏普、三洋电机、三星与美国的ActualitySystem公司。在产业结构,技术亮点方面他们各有千秋。

目前,民用级3D影像产品已经进入实质性成品销售阶段。在百思买(Best Buy),我们已经能看到三星标价1199美元的42英寸等离子电视机,其产品标明“具备3D播放功能”;三菱和飞利浦也紧随其后。同时,DDD集团(DDDGroup)则生产与能播放3D影片的电视机无线同步的偏光镜(杜比公司也在做这方面努力)。一旦立体显示终端进入家庭,立体影像节目的受众就会进入广大的电视观众,这是一个巨大的市场。日本NHK已开播3D电视节目(我国的一些收费数字电视也早就开始这方面的尝试),随着高清DVD和HDTV广播的普及,相信越来越多的人宁愿在家里观看电影情节片,以获得时间上的自由度,而越来越多的高清立体转播也会出现。当然,立体影像的电视广播或许还需要一些时间,但观众可能会先看到高清立体的蓝光DVD。

巨人的声音

此间研究建树颇丰的富士胶片公司认为,传统3D成像系统始终受制于其过低的成像质量,以及必须使用3D眼镜才能看到的繁琐操作,改变势在必行。2008年9月23日,德国科隆,PHOTOKINA 2008——富士胶片发布了全新的完全不同于现今市场上所有影像系统的数码影像系统(3D数码相机,3D数码相框,3D数码冲印),标志着数码影像世界一片全新领域的开辟。这是从输入到输出一整套非常完备的解决方案。它通过“如眼睛所见那般捕捉影像”。“自然影像技术”两大关键技术点来完成。他首先由“内建3D auto”为两块传感器决定最理想的拍摄条件。3D auto意味着当快门被完全按下的瞬间,跟拍摄相关的重要参数,例如对焦、变焦范围、曝光等都被同步。它还应用了最先进的使用在2D处理引擎上的高感光和高分辨率技术以保证获得超高的成像质量。除此之外,相机也内建了同步控制系统,精度达到了惊人的0.001s数量级以实现快门控制和电影拍摄同步,然后再由“自然影像处理引擎3D”,负责将采集到的两块CCD传感器上的同步图像信号合并,而且即时处理成高质量的影像,无论是静态照片和动态录像,都能高效还原。

不仅是富士,索尼、NEC等厂商亦开始在该领域内开拓市场:NEC液晶科技在“CEATECJAPAN 2008”上亦展出了裸眼观看三维影像的液晶面板,其以高精细度为卖点,主要用于游戏等娱乐用途。为了显示高精细度的三维影像,该公司采用了称为“HDDP(horizontally double-densitv pixels)”的像素排列方法,可使左眼和右眼看到不同的图像,继而实现裸眼43D的效果。

早在2006年下半年开始,韩国著名数码品牌LG推出了里面搭载了3D影像功能的DMB手机,利用立体手机的3D小型照相模块拍得的照片和摄像资料既可以在本机欣赏,也可以在网络上传送。此外,韩国3大数码电影院运营投资者之一的CJ集团,也开始在自己的数码影院采用了这项技术,使观众不再需要带繁琐的立体眼镜便能享受立体电影带来的美妙感受。无独有偶,飞利浦日前也携WOWvx技术而来。它在LCD或等离子显示屏幕每一个红、绿、蓝色的像素之前,覆盖特殊透镜,这些透镜会将每1个次画素所射出的光线,偏折至9种不同的扇型角度。利用有倾角的多视角双凸透镜技术,可达到立体效果,还可让屏幕有更高亮度、对比率与真实色彩表现。和传统的透过偏光眼镜方式产生立体感的屏幕不同,今日WOWvx技术,有多重视角(Multiview)特点,这意味着有较多的可视角,可透过屏幕体验画面的立体感,而不再只是位于在屏幕正中央的人,才能享受到立体感。

整个视觉产业链上,大家都在随3D产业的指挥棒而舞动。

视觉产业的革命

是的,厂商发起的革命正在宣告,真正的民用3D影像系统已经来到了我们的身边。以往要去IMA>(立体影院甚至迪士尼乐园才能领略到的精彩如今将出现在平板电视、投影幕和相框里了。美国有研究报告指出,3D显示市场将由此从2007年的3亿美元规模扩大到2010年的20亿美元以上。

目前,在上述新兴3D影像产业的快速崛起推动下,以亚太地区为核心的3D立体影像研发共同体架构也以陆续形成。随着3D立体影像产业的快速崛起,显示器也将开发出新的应用商机,目前欧、美、日、韩都把3D影像显示列为产业发展技术重点。友达光电、奇美电子、荷兰皇家飞利浦电子、跃狮影音、澳大利亚Dynamic DigitalDepth(DDD)等业界巨臂都携相关技术成果蓄势待发,其中便包括裸眼式立体显示器,如手机、数码相框或车用的小尺寸屏幕,或可观赏动画、影片及游戏的42-46英寸大屏幕,展现3D立体影像的多元化应用。正如当初的彩色显示器代替了黑白显示器、LCD代替CRT一样,随着显示技术的革新,没有辅助设备的3D显示技术代替平面显示技术将是必然趋势。

正如我们在全新的8.4英寸超过92万像素的“FUJl FlLM FinePix自然3D数码相框”中看到的,因为新兴3D显示技术的实现,消费者对于所享受的影像乐趣的理念正在被全面颠覆。我们,也将因此而获得更多由影像带来的快乐。

打开新3D的潘多拉魔盒

人们对视觉效果的追求从来没有停止过。在越来越清晰的画面仍然无法满足人类的视觉需求时,更有临场感的3D立体影像开始受到关注。3D的缩写是three-dimen6ional,就是三维图形,那些栩栩如生的人物、层次分明的场景、清晰锐利的画面正无比真实地重现着我们生活的点滴。当观众直面那些向他们飞来的物体时,逼真的效果仿佛身临其境……

风光无限好

无需佩戴特殊眼镜的新一代3D影像技术一经面世便宛若打开了潘多拉的魔盒,新一轮市场狂潮将被引爆已毋庸置疑。

以往,我们在接触立体影像技术产品的时

技术的进步带动着影像的革命,我们经历了从黑白到彩色,从模拟到数字,从标清到高清等数次影像革命。下一个会是能让人有身临其境的视觉颠覆的3D影像吗?下面,我们细细道来。

3D影像的前世今生

大导演詹姆斯·卡梅隆告诉你“当你看到立体电影的时候,你就知道我们在做什么了”。

简直令人无法呼吸,像前额开了天眼。你会觉得自己顿时变成《变形金刚》里的那只大甲虫,你与各种硕大的细胞一起浮游在一个人的身体里,你就站在冰雪覆盖的南极洲之巅与企鹅一起吹冷风,你漫步在白垩纪原始森林中。《地心历险记》中巨大的蘑菇化石,神奇的发光萤火鸟,愤怒的霸王龙,可怕的食人鱼触手可及。主人公漱口吐水的小小细节都逼真得仿佛水珠迎面碰溅……

3D影像的前世

其实3D影像并不神秘,早在几十年前就曾出现过,其生物学基础很容易被理解。分别蒙上左右眼,再看看你眼前的这本杂志,左右眼看到的其实是不同的侧面和不同的背景,两个不同的实像(生物学称之为视差(Parallax))通过视网膜进入大脑,于是人就获得了空间的“立体印象”。如果主动向你的双眼展现模拟视差的胶片动画,双眼被欺骗之后,同样会产生景深错觉。这样的话,大概你我都能理解卡梅隆有点匪夷所思的坚持了:“3D电影的普及将是电影工业迈向未来的一大步,最简单的理由是,我们有两只眼睛,而不是一个。”

从什么时候开始,电影院不再是观看电影的惟一场所?上世纪50年代,电视机流行和普及重创了影院的票房收入,3D电影的风潮开始第一波涉及到好莱坞。然而,在技术发展的幼稚年代,大概只有那些不按理出牌的尝试者才会试水立体电影,最初诞生的是1952年的《非洲历险记》一部循规蹈矩的风光加历险的剧情电影,同年的恐怖片《恐怖蜡像馆(House of wax)》可能是历史上最成功的立体电影,之后,《TheStewardesses》(1969年的一部X级电影))以10万美元的小成本制作换回了250万美元的意外收获。很可惜,浅尝辄止的3D技术只是为恐怖片和粉红电影多了层美丽外衣。

之后的几十年,3D电影几乎销声匿迹。

3D影像的复兴时代

在3D电影几乎被大家忘记的这半个世纪中:影像行业也发生了巨大的变化:数字技术替代了传统胶片成为电影的主要技术,数字技术的发展不仅在电影行业广为应用,还在个人电子消费品中大放异彩,许多电子巨头竞相生产出能够播放高清电影的家庭娱乐设备。于是,电影院要开始想各种怪招来吸引观众重新走进电影院。在他们看来,数字技术是把双刃剑,完全可以为我所用。梦工厂动画公司的老板杰弗里·卡岑伯格(Jeffrey Katzenberg)满怀信心地宣称,3D电影是好莱坞自推出彩色电影后的另一次里程碑,从明年开始其所有的动画片都会用3D技术制作,包括《史莱克4》(ShrekGoes Fourth)。那些经由计算机制作的三维动画在立体影像制作上比较简单(相对于实体拍摄而言),只需要在计算机已经设计好的场景里增加另一虚拟摄影机位,同时渲染出两组图像序列。

真人拍摄的立体电影也同样得益于数字技术,今年年初推出的《米莉演唱会纪实》是迪士尼出品的3D作品,第一周就获得了3000万美元的销售成绩。好莱坞当然希望3D电影能成为影院的收入启动器,因此KatZenberg投资制作《史莱克》的3D版,皮克斯动画制作公司(PIXAR)在制作两部出色的《玩具总动员》电影后,乘胜追击,下一部将会推出3D版,当然还有詹姆斯·卡梅隆刚完成73D电影《Avatar异次元战神》,曾经执导《魔戒》的导演彼得·杰克森(Peter Jackson)和史蒂文,斯皮尔伯格联手制作三部《丁丁历险记》(Tintin)的3D电影。的下一部力作也是3D电影……好莱坞导演们、继续追求形式上突破,越来越往视觉刺激的路线上走。12年前,卡梅隆从《泰坦尼克号》赚足了钱,又深深厌烦传统电影制作方式的无趣,就自己埋头开发了一套立体摄影系统,拍摄了一部深海纪录片,2004年在IMAX影院中播出。当时,泽米吉斯也正在制作IMAX版的《极地特快》,两人交流之后都觉得3D立体电影会是好莱坞下一个革命性的技术,是惟一能够把观众拉回电影院的秘密武器。2010年前,将有12~18部3D电影上映。

3D影像的困惑

立体影像技术的引入,能让人产生亲临现场的真实感受,使人仿佛置身奥运开幕现场或明星演唱会的近距离坐席。然而,技术并非完美无暇,尤其是在体验上,首当其冲的问题是如何缓解眼睛的疲劳。Real-D公司开发的系统在很大程度上缓解了眼部的不适感。这家公司的3D技术以144fps的速度交替投射供左右眼观看数字影像。利用设置于投影仪前方的圆形偏振光滤光器“Z Screnn”改变右眼及左眼影像的圆偏振光方向,戴上粘贴有偏光膜的专用眼镜后,右眼和左眼可以看到视角各不相同的影像。144fps的帧速率为通常24fps胶片放映的6倍,使图像的闪烁得以控制。

即便这样,还是有许多消费者表现出不适,这也属于正常的反应。人在通过听觉、视觉、触觉获取外界信息时,各种感觉器官是高度协调合作的,如内耳中的“前庭器”器官就负责感受运动方向和加速度等身体的平衡。而3D画面有强立体感,视角切换频繁,这使人眼向大脑传达“自己真的在动”这一讯息,但与此同时,大脑却没收到肌肉运动的信号。这时,头脑就会发生“知觉错误”矛盾,加上耳前庭器的平衡感被打乱,人就可能出现头晕、恶心、冒汗、脸色苍白等不适。

此外,3D电影成本的增加(拍摄一部3D电影成本将比普通电影高20%)、影院高昂的改建费用(改建一条院线约10万美元)和专门的偏光镜成本(Real-D公司生产价格比较便宜的一次性或者可循环再用的眼镜,但电影院要在存货上花费不少钱。杜比实验室生产的眼镜价格高达40美元/副)也在制约着3D影像的普及。

不得不承认,这项技术仍然要面对很多需要解决的现实问题。然而,我们却不要怀疑这个技术的应用前景,许多大型游戏(尤其是竞技类游戏)采用3D格式编制,显卡巨头NVIDIAE,经把这种逼真的效果从3D电影院带到PC的3D游戏世界里,推出全新GeForce Stereoscopic 3D技术,让平面的3D游戏摇身一变成为真正的立体世界。互联网中,虚拟世界(Virtual World)的兴起(比如Secondlife),正是3D技术的极好搭配;而不需要戴特制眼镜就能看见3D影像的立体显示器也已经有多家厂商都在研发相关技术,而且也已经推出不少试作品,并非遥不可及。

裸眼看3D

是的,现在已经可以了!

民用数码影像技术诞生十多年来,一直致

候,往往对于其是否能够最终应用到实际产品中去有所怀疑。而新兴3D立体影像技术却完全无需担心这个问题,因为人们对无需借助外界器材的3D显示梦想由来已久。是的,它是完全有别于现有3D的下一代影像技术,无需配戴特殊眼镜,即可实现与人的自然视觉最接近的特定影像的突出感及远近感,它不但能改变原有的影像文化,并随着技术的发展将替代原有巨大的2D影像市场,是一个高度整合的具有高附加价值的下一代影像产业。目前,从前期拍摄到终端显示再到最终生产出立体照片,都有完整的解决方案和现实产品。据美国计算机协会图形图像分会的统计,3D技术应用发展迅猛,从2004年的474亿美元到达2008年的889亿美元,累计年增长率约为13%。另据相关研究报告指出,仅3D显示器一项,市场规模将由2007年的3亿美元的规模,扩大到2010年20亿美元以上,整个市场相当可观。

随着该行业的兴起,相关配套产业亦闻风而动,前端软硬件系统自不待言,后端的游戏软件产业、影音内容提供产业,娱乐生活甚至教育产业的跟进亦将推动更多产业的前进和发展。在推广3D显示器方面,各个厂商策略不同。日本以显示器厂商为主,联合硬件制造商、软件开发商等70多家公司成立了“3D联盟”,共同研发3D显示技术的产品和应用。据报道,韩国政府早前提出了一项由韩国电子通信研究院(ETRI)、韩国科学技术研究院(KIST)、电子部件研究院(KETl)等相关政府拨款,三星电子、LG电子、KBS等企业和广播公司、大学教授共同参与的“2010年3D视觉”政策。它旨在鼓励和支持企业开发相关技术和产品,计划到2010年前后,将大多数显示产品及记录设备逐步转换为3D立体方式。

此外,虚拟水族馆、动物园、展会等大屏幕投射用的3D立体影片及彩色立体数字化模型等产业的开发亦将是该产业日后的利润重点。我们甚至可以看到,就在不远的将来,立体电玩游戏甚以及立体远程医疗都能够通过该技术得以实现。它甚至可以用来进行军事训练,模拟坦克、飞机、舰艇,对士兵进行各种地形、地貌进行遭遇战训练等等。

前方有红灯

目前老百姓所熟知的3D立体显示是运用两台投影机同时投射出滤光方向垂直的两种影像,让观众在佩戴滤光眼镜之后,左右眼同时看到不同的影响后再组成合成立体影像。而目前崛起的新一代3D技术则大都摒除了这种思维模式。如利用微位相差膜来突破空间限制,继而创造出3D立体效果。这一神奇的技术以解决以前所无法解决的屏幕闪烁和图像重影现象,使您无论是观看3D还是2D影像,所看到的始终是清晰通透、超高分辨率的画面。3D照片显示亦是如此,其原理与小时候我们的立体贴画有点异曲同工之妙。

而和任何一项新兴的技术一样,其在效果实现和成本控制方面亦躲不开障碍和壁垒,对于消费趋势的拿捏和掌控也是这项新生技术能否一路高歌的关键所在……仅就3D显示器一项,在产业化买年前便面临着诸多问题。

比如观看视角与距离受到限制。我们观看电视或者使用手机、显示器,至少在160°的角度内清楚地看到屏幕内播放的内容,而且不论远近,基本能够看清播放的内容。但是现在大多数3D产品,只能站在特定角度、特定的距离,才能欣赏到立体效果。目前只有飞利浦与中国香港的超多维公司的二代3D产品,可以让观众在160°视角内,在任意位置都可以看到清晰的立体图像。其次,是海量数据的存储。众所周知,立体摄像机需要至少两个镜头捕捉物体。这样产生的数据量非常巨大。按照理论计算,一个60分钟的光栅立体电影文件的数据量大约为80GB。怎样将庞大的数据进行压缩便于传输、接收,成为摆在研发人员面前的问题。

此外,现在世界主要国家正处于从模拟电视向数字电视转化的阶段,大家已经为数字电视支付了数以千亿计的还贷费用。又有谁愿意在近几年内掏出巨资升级制作、传输和接受系统?这,也许才是一个阻碍数字3D显示技术发展最为现实的问题。

谁能撬开捂紧的钱包

随着3D显示技术的成熟,3D显示领域的竞争也必将非常激烈。在全球经济普遍不景气的今天,谁又能撬开一只只捂紧的荷包?

首先,专业领域永远是兵家必争之地。医疗市场极具代表性:传统MRI、CT等成像结果的实体显示拥有巨大的市场。随着医疗服务市场对这类影像学检查的需求的增加,美国、欧洲两大市场将成为3D显示设备和成像设备厂商的必争之地。3D影像设备销售数量的增加伴随着3D医学成像检查数量的上升,人们对这种技术的接受程度越来越高,会令3D可视化技术进一步普及。

其次,在文化产业,随着数码影像技术的发展和数码电影时代的到来,立体电影将为新一代电影产业市场创下巨大收益并提供强大动力,同时立体电影的制作及上映次数也将大幅增加。据统计资料显示,2006年立体电影产量为:美国2002部、韩国17部、澳洲15部、英国5部、日本4部。以美国为主的立体电影制作计划持续增加,必将带动整个立体电影制作的增加。

民用领域更是3D影像系统的另一个巨大的市场增长点。包括3D显示器,3D平板电视、3D数码相机、3D数码相框和3D数码冲印在内的一系列产品明年将会在包括中国在内的全球市场上市。想象一下,当我们躺在家中的沙发中,看着电视上的歌舞演员飘出银幕,在自己家的客厅上唱歌、跳舞。感谢立体显示技术的发展,使听起来有些象童话中的事情,现在成为了事实。此外,以手机为代表的随身媒体终端亦是该产业一大增长点。看好3D互动影像显示的市场商机,包括手机等手持式消费性电子产品,将是我们身边率先应用此技术的装置。

由于目前3D拍摄、显示、冲印等过程的实现往往还需要更高的技术和更复杂的设备及工艺,因此,无论是3D显示还是3D冲印价格都会比传统2D产品高,因此其投放初期还将重点锁定高端产品,诸如高端显示显示设备、婚纱影楼冲印市场等等。随着技术的精进的成本的下降,飞入寻常百姓家也只是时间的问题。

3D的未来进行式

大概十年前,著名美剧《超人》中的一个镜头让笔者至今难忘。身兼记者、超人双重身份的克拉克为了瞒过莱丝和所有人,利用全息影像技术让超人和记者身份的自己同时出现在莱丝和众人的目光之下。当时一定有不少观众和笔者一样感慨未来科技的无所不能。然而,十年后的今天,我们在现实生活中亦能感受到全息成像技术的魅力了。

超人归来

近来,我们越来越多地在生活中,感受到来自全息影像的震撼:“世界名模Kate MOSS”在McQueen时装展上的出色表演:“英国王储查尔斯”在参加世界未来能源峰会时的精彩演说;CNN在对美国大选报道时“远在其他地方的前方记者”和“主持人”可以与现场主持人进行面对面的对话,报道大选战况……是的,他们用的都

是“超人”当年瞒天过海的全息影像技术,全息影像已经来到了我们身边。除此之外,其技术成品已经被广泛应用在高端工业展示和军事等诸多领域。

全息影像技术是美国科学家伯格在利用X射线拍摄晶体的原子结构照片时发现的。它有有两种表现形式,一种是单色全息影像,一种是白光全息影像,单色全息影像只能在相同色光的激光下来观察,白光全息影像可以在自然光下来观察。其原理是利用光的干涉原理,在照相时将物体发出的光或者从物体上发出的反射光先用分光技术分裂成两束相干光,让这两束相干光在胶片上叠加并记录在胶片上。然后冲洗胶片得到全息照片。该技术早在七十年代便应用于特殊领域之中。它一般用激光进行,这是因为激光的频率单一,其效果好。1980年,美国科学家利用压印全息技术,将全息表面结构转移到聚酯薄膜上,从而成功地印制出世界上第一张模压全息图片。这种激光全息图片又称彩虹全息图片,是通过激光制版将影像制作到塑料薄膜上,产生五光十色的衍射效果,使图片具有二维、三维空间感。

全息影像的效果与普通影像的效果的不同之处主要在于普通影像是平面影像,通过影像只能看到其一个面,而全息影像出来的是空间立体影像,通过影像不但可以看到其正面也可以看到其侧后面,更重要的是不论人将全息影像的胶片撕成多小的碎片,在每一个碎片上都可以观察到被照物体的全部完整的影像!

梦想照进现实

目前,我们身边的全息应用愈来愈多。据悉,希望以中国功夫强身健体的外国人,也有了一套学习/娱乐用的系——Bruce Lee Kuna—FoSystem。这位家喻户晓的中国昔日功夫超人,正在通过全息影像跨越时空、阴阳之隔在全世界范围内耀我华威。这套系统我们可以看作是全息影像技术的完美应用。这套系统的特点就在于,不仅仅可以将人体的行为反应到屏幕上,还可以根据人体的动作进行计算,算出是不是你的动作是否到位,是否达到了练武的标准。同时,系统的娱乐模式还能让你和Bruce Lee进行武术切磋,就像KOF一样,每个人都有一定数量的“血”,勤加练习便能打败李小龙同学。

目前,除了前文述及的应用之外,3D全息图像正在以一种全新的方式进入我们的生活——这一技术将很有可能出现在手机平台上。据悉,印度的一家名为Infosys的科技公司就正在研制基于手机平台的3D全息技术,预计2010年将会实现3D全息手机的生产。这种3D手机植入了3D全息技术,通过摄像头拍摄的影像直接通过手机内置的全息图像处理程序将拍摄的2D图像转换为3D图像,再经过Infosys设备传输和接受这些3D图像,通过手机内置的幻灯放映程序和光学镜头就可以将3D全息图像还原,可以使用户获得更加真实的现场感。

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