助力阿凡达 数字3D摄像机探秘及发展预测

• 3D摄像机

 随着《阿凡达》的热映，ces上的3D设备的展出，越来越多的人感受到3D正在慢慢渗入到我们的日常生活之中。而目前我们能接触到的仅仅是几部3D电影和富士的W1数码相机而已，究竟3D数码影像技术的发展前景是什么样的？请各位细细品味我们的此篇文章。

·阿凡达引领3D热潮

说到2010年初最火的是什么？《阿凡达》的热映肯定要包括在其中。上百元的票价，IMAX影院同通宵排队的人群，等等现象都表现出了3D电影十足的诱惑力。当然，《阿凡达》的热映除了出色的画面以外3D技术也是它大获成功的另一个重要原因。

图为：《阿凡达》电影截图

《阿凡达》使用了八台Sony HDC-F950摄像机进行首拍。此外，Sony HDC-1500摄像机还在真实动作过程中拍摄了高速镜头，某些镜头还使用了新近推出的F23摄像机。我们现在看到的3D电影拍摄过程，可不比造一幢房子简单。前期的耗费是相当惊人的。

图为：编辑向大家介绍富士3D相机的情况

由于3D数码摄像机则尚处于初级发展阶段，无论是在专业型、价格还是应用领域都不是大众消费所能接受的。要想预测未来的3D发展趋势，我们有必要先了解一下现在3D数码摄像机的发展水准。下面我们先来看看松下在CES2010发布的一款双镜头3D数码摄像机产品的情况。

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·以松下为主的双镜头3D系统

现在的3D系统主要使用由大体型的装置，其中2台摄像机以合适的位置进行并行排列或者垂直放置通过一个半透明反射镜进行视频拍摄的一个非常复杂的系统，并且还另外需要配置录像机。

图为：松下3D数码摄像机成像原理

在松下的新型全高清3D摄录一体机中，镜头、摄像机机头, 和一个双记忆卡录像机等都是整合在一个轻型机身里面。机器一体式的立体调整系统，使得摄像机的操作更加简单。这款摄录一体机光学部分中安装的双镜头系统，使得汇聚点能够调整。同时，自动调整垂直和水平位移的功能也同样包含在其中。对于以上的调整，传统的3D摄像机系统需要使用一个PC或者一个外置的视频处理器. 而对于松下的新型摄录一体机，却可以自动校准，而不要额外的装置，使得用户可以即刻开始3D的采集。

图为：松下3D数码摄像机

传统3D摄像机系统是建立在2个独立的摄影机或摄像机上的。一般来说，这2个摄像机应该并排安装来模仿双眼效果，右边和左边的摄像机通常距离6.5 – 等同于人眼之间的距离。这样的工作方式可以使用在小机器中，但是广播级摄像机或者胶片机由于其大型的机身和镜头一般不能够使用这样的方式。它们必须使用半透明反射镜系统来垂直放置，或者使用棱镜并安装在一个特殊的铁制框架（RIG）中。这个结果导致了装置非常的庞大，并且必须小心的调整，以防止右眼和左眼的摄像机在拍摄之前偏离基准位置, 如果这个系统要移动，冲击和震动都会使得偏离原位置，所以装置需要经常地进行检测和调整。

图为：松下3D数码摄像机

在松下的全整合型全高清3D摄录一体机中两个镜头,机头和半导体录像机都是安装在一个紧凑的机身里面的。不同于大型3D摄像机系统，这个摄录一体机允许视频拍摄可以从多种角度以更大的幅度来移动；大大的减少了调整和设置的时间,因此可以使用更多的可能性和时间来创作拍摄动作。

相信各位都能很轻易的了解到，两个镜头的成像分别来模拟记录左右两只眼睛的所看的到影像，但双镜头致使镜头端过于庞大，拍摄中也有一定的不便利性，此次在CES2010展会上，除了松下以外，索尼也带来了一款专业级3D数码摄像机，最大的不同则是索尼采用了单镜头的设计。

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·以索尼为主的单镜头3D系统

索尼此次展示的单镜头3D数码摄像机，能够以240fps记录自然平滑的3D影像。该项技术结合了为单镜头3D摄影新开发的可同时捕捉左侧和右侧图像的光学系统，以及现有的高帧率（high frame rate）记录技术来实现240fps 3D摄影。

现有的半反射镜（half mirror）3D摄影系统中有两个独立的镜头分别对应左眼和右眼，视差范围可以调节，使3D影像的深度可以进行相应调整。但是，当进行变焦和对焦操作时，人眼的灵敏度，特别是对双影像大小差异和旋转运动产生的差异，以及垂直误差或影像质量的差异的敏感度，要求复杂的技术来保证每个镜头之间的紧密协调，并确保光轴、影像大小和焦点的无差异。单镜头系统的引入解决了可能导致双眼光学特征差异的任何问题。并且，通过使用反射镜替代快门，入射光线可以同时被分离进入左侧和右侧的影像，并在到达重放镜头（relay lens）的平行光区域（在此区域目标物体焦点处发出的分离光线变成平行光线）时被记录下来。分离的左侧和右侧影像随后被左右影像传感器分别处理和记录。由于左右眼的影像被捕捉时没有时间差异，记录自然平滑的3D影像成为可能，甚至是快速运动的场景。

单镜头3D摄影的光学系统

光学测试表明，240fps达到了人眼视觉感知的极限，超越此范围人眼就很难察觉模糊和运动画面的抖动（连续影像看起来像是一系列分离的画面），通过开发性能接近人眼的240fps帧率的CMOS影像传感器以捕捉自然以至快速运动的物体，索尼成功地进一步提高了3D视频影像的质量。

索尼新开发的单镜头3D系统和240fps高帧率技术的结合，实现了一个单镜头3D摄影系统，基于人眼的普遍性质，它可以记录无辐辏（注视物体时双眼会聚）冲突及焦点调节（排列双眼注视物体的方向）冲突的自然平滑的3D影像。

“CEATEC JAPAN 2009”展示的原型机

在不断增长的3D影院产业，索尼不断通过提供包括拍摄、制作、电影放映等广泛的3D专业设备促进3D产业的扩大。数字3D屏幕的增长非常迅猛，除了3D电影，索尼专业的3D产品和技术也横跨影院、音乐演出、体育等娱乐产业，促进了3D制作和发行的增长。此外，通过从2010年开始将3D带入家庭，索尼继续在传递新的3D影像体验方面引领发展方向。

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·3D发展仅仅是个开端

富士在2009年发布了全球第一款3D数码相机产品W1。让普通消费者也有机会体验3D的感觉。要说富士W1给我们带来的好处，除了体验立体3D影像以外，就是不用带大大的眼镜了。但这样也有一定的局限性，不能在普通电脑和电视屏幕显示出3D的效果。此外，现在仅仅是在相机上面有3D的影像产品出现，且仅为一款，而家用数码摄像机方面则目前还处于空白阶段，还有很大的未知数在里面。

图为：带3D眼镜观看电影的观众

3D目前发展方向有大致两个方面，一个就是在拍摄的器材上，包括我们上面介绍的两款专业级摄像机产品。相信随着数码摄像机的发展，家用3D数码影像产品将会很快的和我们见面。拍摄原理几乎也出不了上面两个大的拍摄模式。

3D影像必然成为主流

而另一个方面来看，3D数码影像的发展，若仅局限于拍摄设备的话必然会逐渐消退下去。在CSE2010展会上，我们可以深刻的了解到，2009年是3D开元之年，2010年则是3D扩充之年。随着3D摄像设备即将日益普及，更多的附属设备也会随之而来。包括支持3D的显示器、电视、投影仪、数码相框或者笔记本等等，都是为3D影像作为推广的一个重要的元素之一。3D数码领域必然不是仅靠器材就能令人体会3D效果，而是需要整体周边的设备提升，这很容易让我们想起先前的《魔兽世界》，导致了不少游戏玩家被迫升级自己的古董机型。相信随着3D逐渐平民化的发展，也会带动3D周边的一系列显示设备的升级换代，让我们来全面的迎接3D数码时代。