xunaa 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眼镜让两组图像进入分别左右眼，最终在大脑中合成3D立体图像；而光栅技术则利用光栅屏障来控制光行进的方向，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电影也是用放置在稍微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]。
用户评论
我之前一直觉得3D只是眼镜特效！原来是光学原理在运作呢！以后看片要注意了。
有9位网友表示赞同！
哇！还挺复杂的！竟然有这么个原理支撑着啊，难怪效果有时候那么棒！
有6位网友表示赞同！
我一直以为3D电影就是后期加上去的特效，没想到背后还有这么多科学原理。很涨知识！
有14位网友表示赞同！
讲道理，看得我有点懵逼，但是还是蛮神奇的！光学？这个词我一直印象深刻！
有14位网友表示赞同！
我以前看的时候就觉得画面立体感很强，原来是靠这两个原理啊
有11位网友表示赞同！
3D电影确实太棒了，沉浸感十足！原来是技术这么厉害！要好好的学习一下
有11位网友表示赞同！
看完这条才知道，原来3D不只是眼镜的功劳!
有18位网友表示赞同！
我从小就喜欢看3D动画片，现在终于明白原理是什么了！
有6位网友表示赞同！
太复杂了！不过还是很厉害的。
有11位网友表示赞同！
明白了，以后看3D电影不用局限于画面本身了，还可以更了解背后的科技原理！
有10位网友表示赞同！
光学原理？感觉有点高深啊，以后多问问专业的人吧。
有11位网友表示赞同！
以前觉得看3D电影就是戴个眼镜就行了，现在才知道原来这么复杂啊！
有20位网友表示赞同！
确实有些神奇！居然能做到这样的视觉效果。
有10位网友表示赞同！
看完文章我明白了，3D电影的确是利用光线原理带来的效果！
有20位网友表示赞同！
太棒了，这下我对3D电影有更深入的了解了呢！
有5位网友表示赞同！
原来是光学镜片和荧幕的技术啦！
有20位网友表示赞同！
对哦？真的很有意思!
有15位网友表示赞同！
厉害厉害！
有14位网友表示赞同！