3D电视拍摄的技法

3D电视是三维立体影像电视的简称。它利用人的双眼观察物体的角度略有差异，因此能够辨别物体远近，产生立体的视觉这个原理，把左右眼所看到的影像分离，从而令用户借助立体眼镜即可体验立体感觉。

3D电影在我国的发展才见眉目，3D电视就迎头赶上。中国首个3D电视试验频道已于2012年元旦试播。中国广电人又一次走在技术变革的前沿。对于3D技术的运用与研究，各国发展水平不同，我国正处于发展初期，还需要做大量的推广工作。3D电视与现如今的2D电视有哪些区别，如何熟练地掌握3D电视拍摄技术是现阶段最需要研究的首要问题。

一、双眼立体视觉原理，会聚与视差

1.会聚。双眼立体视觉之一是会聚角，观看近距离物体时双眼视线向内侧会聚，大脑通过左右眼视线会聚角度得到空间深度信息，其有效范围在20米以内。

2.视差。双眼立体视觉之二是视差，由于双眼位置不同，左右眼看到的图像存在差异，人脑通过双眼图像位置的差异感受到空间深度信息，也就是立体效果。大脑对视差非常敏感，可以感受到1/60度，也就是1分的双眼视差。

二、双眼3D电视原理

双眼3D电视就是用两台摄像机模拟人的双眼相隔一定距离分别同时拍摄对应左右眼的图像，两个图像经过处理后同时显示在3D电视的屏幕上，观看者佩戴与3D电视配合的3D眼镜后左右眼就会分别观看到左右眼摄像机拍摄的图像并在大脑中产生立体效果。

因此，一路3D电视就是对应于左右眼的一对（两个）高清信号。因为需要同时处理两个高清图像，3D节目制作也比普通2D高清更复杂。如下图所示。

在3D电视屏幕上如果左眼看到的图像显示在左侧，右眼的图像显示在右侧，称为正视差，佩戴3D眼镜观看正视差的图像时尽管实像位于显示屏幕表面，但观看者感受到的虚像位于显示屏幕后面，图像远离了屏幕。左右眼看到的图像在显示屏上完全重合就是零视差，无论是否佩戴3D眼镜都会感觉这个图像位于显示屏的表面，与普通的高清电视相同，没有立体感。如果左眼看到的图像显示在右侧，右眼的图像显示在左侧就是负视差，观看者感受到的虚像位于显示屏幕前面，图像从屏幕上跳出来了。

利用双眼立体视觉，3D电视能够在两维平面显示设备上显示出第三维的深度空间，为节目制作者提供了新的表现手段和创作工具。

三、3D拍摄原理

1.会聚法。会聚法也称为交叉法，拍摄时左右眼摄像机的镜头光轴向内侧倾斜并在交叉点相交，由于两台摄像机的位置以及拍摄角度差异，左右眼摄像机拍摄到的图像也存在差异。在3D屏幕上同时显示这两个图像时左右眼摄像机光轴交叉点前方的被摄物呈现负视差，观看者的感受是图像跳出到了屏幕前面，交叉点后方的被摄物呈现正视差，观看者感觉图像远离到了屏幕后面，在光轴交叉点上的被摄物呈现零视差，图像完全重合，观看者感觉图像就在屏幕表面。会聚法拍摄时把垂直于光轴交叉点的平面称为会聚平面、零（视差）平面或假想屏幕，因为在会聚平面上的被摄物正好显示在3D电视的屏幕平面上。

会聚法拍摄3D图像的立体效果取决于两大要素，一是间距，即左右眼摄像机镜头光轴间的距离，二是会聚角，即左右眼镜头光轴的夹角。

采用会聚法拍摄3D图像时调整光轴间距会改变立体感，如果调整间距时会聚角没有变化则会聚平面（假想屏幕）的位置也会发生变化，而调整会聚角则只改变会聚平面的位置，立体感没有变化。因为会聚平面位置变化时观看者与显示屏的距离没有变化，所以会聚平面前移时观看者的感受是所有图像后移，而会聚平面后移时的感受则是所有图像前移。

2.平行法。平行法拍摄时左右眼摄像机的光轴平行不相交，所有被摄物在3D屏幕上都呈现负视差，距离摄像机越近视差越大。以会聚法来看光轴平行相当于会聚平面（假想屏幕）处于无限远的位置，因此平行法拍摄的结果是所有图像都在屏幕前面，只是跳出屏幕的距离远近不一。平行法拍摄的立体感取决于摄像机光轴的间距，间距越大负视差越大，被摄物跳出屏幕越远，立体感越强。如果光轴间距减小到零，左右眼图像完全重合，立体感消失，这时3D就变成了2D。如下图所示。

会聚法拍摄3D图像时，保持光轴的间距不变而增大会聚角，那么会聚平面就会向前移动到前面的立方体上，反之，减小会聚角时会聚平面后移，所有被摄物图像都会向前移动。极端的情况是会聚角无限减小至零，摄像机光轴不相交，这样就由会聚法变成平行法了。

会聚法3D拍摄时调整摄像机光轴间距、会聚角或摄像机输出图像的水平位置都会改变视差，但立体视觉的变化是不同的。调整光轴间距会改变立体感，间距越大立体感越强；调整会聚角或平移图像都会改变会聚平面的位置，但立体感不变。

平行法3D拍摄时调整光轴间距或摄像机输出图像的水平位置都会改变视差，但拍摄时调整间距改变了立体感，前后期制作时调整图像水平位置并不改变立体感，只是使所有被摄物体同时向前或向后移动，与会聚法拍摄时改变会聚平面的效果相同。

3.会聚法3D拍摄的重点

会聚法3D拍摄时最重要的工作之一就是确定会聚平面（假想屏幕）的位置，其对应关系就是观看3D图像时显示屏幕的平面。会聚法拍摄时首先根据摄像机与拍摄对象的距离、镜头焦距计算并设置间距，然后调整会聚角确定会聚平面。由于改变间距会使会聚平面的位置发生变化，因此每次改变间距后都需要重新调整会聚角选择会聚平面。

3D支架最重要的功能，就是能够方便、快速地调整间距和会聚角。有些3D支架具有会聚平面自动跟踪功能，能够在改变间距时自动调整会聚角，从而使会聚平面位置保持不变，这样就可以实现调整光轴间距只改变立体感、调整会聚角改变会聚平面位置的目的，减少了拍摄时3D支架调整的工作量。

4.会聚法与平行法3D拍摄小结

会聚法与平行法3D拍摄各有优缺点。会聚法的优点是拍摄的会聚平面与显示的屏幕对应关系清晰明确，在会聚平面前、后方的被摄物分别显示在屏幕的前、后方，可以同时得到正、负视差的图像。会聚法的缺点是设置调整比较复杂，调整间距改变立体感时也会改变会聚平面的位置，因此调整间距后为保持原来的会聚平面位置必须重新调整会聚角。此外，由于左右眼摄像机的光轴向内侧倾斜，当会聚角过大时会出现比较明显的梯形失真。

平行法的优点是设置调整比较简单，调整光轴间距只改变立体感，因为光轴平行不会产生会聚法特有的梯形失真。平行法的缺点是拍摄时只能产生负视差，所有图像都显示在屏幕的前方，需要正视差也就是图像显示在屏幕后方的效果时，必须采用平移左眼或右眼摄像机输出图像的方法来改变被摄物体的空间位置。

3D电视拍摄主要采用会聚法，平行法主要用于电脑动画制作。因为动画制作时虚拟摄像机拍摄的画面范围没有限制，平移左右眼图像时不会损失分辨率。

以上就是3D电视拍摄原理和拍摄基本技法，相信不久的将来，随着3D电视的普及，越来越多的3D电视技术会脱颖而出。

（作者单位：辽宁广播电视台）