出品：科普中国

出品：明星团队

出品单位：中国科学院计算机网络信息中心

现在3D电影相当流行，那么它的原理是什么呢？这还得从人脑的成像规则说起。事实上，3D电影利用大脑的成像规则玩了一个小把戏。现实生活中，当我们看东西的时候，我们的左右眼看到的场景其实是略有不同的（不信你可以盯着桌子上的水杯，尝试闭上你的左右眼）眼睛交替）。这种差异化的图像经过我们的大脑处理后，就变成了三维的3D图像。大脑的这种功能可以帮助我们判断物体的大小和距离，这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，我们需要根据猎物的大小和距离来决定采取什么策略。显然，在同等条件下，距离较近的猎物更容易捕获。

三维脑成像原理（图片来自http://mobile.yesky.com/4/30176504_3.shtml）

魔幻3D眼镜

对于普通的2D电影来说，我们的左右眼看到的是同一个场景，所以没有立体感。但对于3D电影来说，情况就不同了。 3D电影需要向我们的左右眼输入不同的图像，使图像经过我们的大脑处理后成为三维图像。这就是为什么我们在观看3D电影时需要佩戴专门的眼镜。

当然，不同时期的3D电影使用不同的3D眼镜。比如前几年的3D眼镜主要是蓝绿色的，相信很多同学可能都见过。这种3D眼镜的红色镜片可以滤除蓝光，蓝色镜片可以滤除红光，因此通过两种镜片看到的图像会略有不同。经过大脑处理后，我们看到的是三维图像。通过红蓝镜片的3D眼镜传输的光线大部分是红光或蓝光，因此看到的3D效果会出现一定的畸变，颜色也不是很鲜艳。时间长了，有些人会感到头晕、恶心等。

红蓝3D眼镜（图片来自：https://www.teachersource.com）

现在大多数电影院都使用偏光3D眼镜。偏振光是指光波沿同一平面振动的方向。我们平时看到的灯光或者太阳光在各个平面上都是偏振的，所以都是非偏振光。对于偏光3D 眼镜，每个镜片仅允许特定的偏光通过。左右镜片的偏振光的偏振方向相互垂直，携带的成像信息略有不同，从而使我们最终看到的是三维的3D图像。如下图所示，左边的镜头通过水平偏振光，右边的镜头通过垂直偏振光。两种偏振光携带的成像信息略有不同，经过我们的大脑处理后，就会变成3D图像。

偏光镜片3D眼镜（图片来自：https://science.howstuffworks.com/3-d-glasses2.htm）

因此，简单来说，实现3D电影的关键就是向我们的左右眼输入略有不同的图案，然后经过我们大脑视觉系统的处理，屏幕上的图案就变成了看起来三维的东西。和真品一样。

3D电影的成像技术

现在3D电影的成像技术有很多，比如无闪烁3D技术、时分技术、光栅技术等，它们都有各自的优点和缺点，但它们最终的实现仍然依赖于上面提到的原理。

例如，无闪烁3D技术就是上面提到的偏光3D成像；而时分技术则是通过提高屏幕刷新率将图像分成两帧，形成左右眼连续交错的两组图像，然后通过特殊的3D眼镜让这两组图像分别进入左右眼，最终在大脑中合成3D立体图像；而光栅技术则控制光线穿过光栅屏障的方向，让左右眼接收到不同的图像，从而产生视差。最终形成三维显示效果。

由于3D电影需要向我们的左眼和右眼输入不同的图像，因此3D电影也是用放置在略有不同位置的两个摄像机同时拍摄的。如下图所示，3D相机有两个镜头。您可以捕获两个略有不同的图像：

3D电影摄影机（图片来自：https://gizmodo.com/）

全息投影和3D电影的区别

有些同学可能听说过全息投影。全息投影和3D 成像使用不同的技术。这里我们简单讲一下全息投影。

3D成像通过向我们的左右眼输入不同的画面信息来获得三维感，但全息投影则不然。全息投影通过激光记录物体反射或投射的光波的全部信息，然后全息投影膜可以完整地重建物体。影像信息。通过我们的左眼和右眼，我们看到的是物体不同方向的成像信息，所以我们看到的是三维物体。

全息投影原理（图片来自：http://www.x64pro.com/tynews/20151230581.html）

由于全息投影记录了物体不同方向的成像信息，因此无论我们如何看物体，它都具有三维感觉，就好像真实物体在那里一样。但3D电影则不同。现在拍摄大多数3D电影时，摄像机的位置仅在水平方向上有所不同，而在垂直方向上没有变化。当观众倾斜头部观看3D电影时，他们可以看到两个不重叠的图像。

事实上，无论是3D成像还是全息投影，它们的起源和发展都离不开科学的不断探索和进步。以3D电影为例。如果没有我们对人脑成像规律和光特性的了解，就不会有现在如此逼真的3D电影。因此，科学技术的发展能够真正改变我们的生活，与我们的日常生活息息相关。

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（此处已添加圈卡，请前往今日头条客户端查看）参考：

[1].伯纳德·门迪布鲁. 3D 电影制作： 立体数字影院从剧本到屏幕。焦点出版社，2012年。

[2]。