3D电影在今天相当普及，其原理是什么呢？ 为什么要戴3D眼镜时间长了还会有人感到头晕恶心吗？ 3D成像和全息投影的区别是什么？ 这篇文章我都会告诉你的！
出品：科普中国
制作：星星之队
监制：中国科学院计算机网络信息中心
3D电影在今天相当普及，其原理是什么呢？ 这首先要从人脑成像的规律入手。 其实3D电影是利用大脑成像规律来耍小把戏的。 在实际生活中我们看到什么的时候，我们左右眼看到的景象其实有点不一样(如果你不相信的话，试着盯着桌子上的杯子，左右眼交替闭上) 这个有区别的像经过我们大脑的处理后变成有立体感的3D图像。 大脑的这种功能有助于我们辨别物体的大小和距离，对于我们的祖先在野外生存非常重要。 这是因为在野外狩猎时需要根据猎物的大小和距离决定采取什么样的战略。 很明显，在相同条件下，距离越近的猎物越容易被捕获。
大脑立体影像原理：图片来源于http://mobile.yesky.com/4/30176504 _3. shtml )
会魔术的3D眼镜
在普通的2D电影中，我们左右眼看到的景象是一样的，所以没有立体感。 但是，3D电影的情况不同。 3D电影需要输入到我们左右眼的图像不同，这样图像经过我们大脑的处理变成立体图像。 所以，看3D电影的时候，需要戴特别的眼镜。
当然在不同的时期3D电影采用了不同的3D眼镜。 例如，几年前的3D眼镜主要是蓝绿色的。 很多同学可能都看过。 这个3D眼镜的红色眼镜镜片会遮住蓝光，蓝色眼镜镜片会遮住红光。 这样，通过两个镜头看到的像就有微妙的差异，经过大脑的加工处理，我们看到的是立体的像。 由于这个红蓝镜片的3D眼镜透过的光大多是红光或蓝光，所以能看到的3D的影响多少会失真，色彩也不十分鲜明。时间时间一长，也有人会感到头晕、恶心等。
红蓝3D眼镜图片来源于https://www.teachersource.com )
目前，大多数电影院都采用偏光3D眼镜。 偏振光是指光波的振动方向沿着同一平面。 我们平时看到的灯和太阳光，光在所有平面都是偏振的，所以它们都是非偏振的。 另一方面，偏振光3D眼镜每个镜片只能通过特定的偏振光。 左右镜片的偏光方向相互垂直，它们所拥有的成像信息略有不同，最终可以看到立体的3D图像。 如下图所示，左边的透镜通过水平偏振光，右边的透镜通过垂直方向的偏振光。 两种偏振光所拥有的成像信息略有不同，用我们的大脑处理的话会变成3D图像。
偏光镜3D眼镜(图片来自https://science.how stuff works.com/3-d-glasses2. htm ) )。
因此，简单的3D电影实现的关键是在左右眼输入一点不同的图案，经过我们大脑视觉系统的处理，屏幕上的图案看起来像有立体感的实物。
3D电影的成像技术
目前3D电影的成像技术有很多，如无闪光式3D技术、分时法技术、光栅式技术等，各有优缺点，但最终的实现取决于上述原理。
例如，非闪光型3D技术是上述偏振型的3D成像； 时分技术以提高屏幕的刷新率将图像按帧分为两部分，形成左右眼连续交替显示的两组画面，用特殊的3D眼镜分别将这两组画面放入左右眼，最终在大脑中合成3D立体图像； 光栅化技术通过光栅屏障控制光的前进方向，使左右眼接收不同的视频而产生视差，最终形成立体显示效果。
3D电影需要在我们的左右眼输入不同的图像，所以3D电影在拍摄的时候也是用两台位置稍微不同的摄像机同时拍摄的。 如下图所示，有3D相机的两个镜头，可以捕捉稍微不同的两张图像：
3D电影摄像机(照片为) https://gizmodo.com/) ) )。
全息投影与3D电影的区别
一些人可能听说过全息投影，全息投影和3D成像采用了不同的技术。 这里简单说明全息投影。
3D成像通过在我们的左右眼输入不同的图像信息来获得立体感，而全息投影则不然。 全息投影用激光记录物体反射或投射的光波的所有信息，用全息投影的胶片完全重建物体的成像信息。 通过我们的左右眼，我们看到了物体不同方位的图像信息，就这样我们看到了有立体感的物体。
全息投影原理(图片来自http://www.x64 pro.com/tynews/20151230581.html ) )。
全息投影记录了物体不同方位的成像信息，所以无论我们怎么看物体都是有立体感的，就像真正的物体在那里一样。 但是，3D电影不同。 目前，大多数3D电影拍摄时，摄像机的位置只有水平方向的差异，而不是垂直方向。 当观众歪着头去看3D电影时，你会看到两个不重叠的视频。
其实无论是3D图像还是全息投影，他们的起源和发展都离不开科学的不断探索和进步。 就3D电影而言，如果没有人脑成像规律和光线性质的了解，现在就不会出现这么逼真的3D电影。 因此，科技的发展可以认真改变我们的生活，与我们的日常生活密切相关。
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参考文献：
[1].Mendiburu，Bernard.3 dmoviemaking:stereoscopicdigitalcinemafromscripttoscreen.focal press，2012。
[2]。
