3D电影中的物理知识

摘要

3D电影就是利用双眼立体视觉原理，使两眼各看到一幅图像．在每架放映机前装一块偏振镜，其作用相当于起偏器，从两架放映机发出的带有影像的两束光，通过偏振镜后，就成了偏振光．左右两架放映机前的偏振镜的偏振化方向互相垂直，因此产生的两束偏振光的偏振方向也互相垂直。这两束偏振光投射到银幕上再反射到观众，偏振方向不改变．观众戴的眼镜是一副偏光眼镜，相当于检偏器，偏光眼镜的两只镜片的偏振化方向也是互相垂直的，而且左眼镜片的偏振化方向跟左边放映机前偏振镜的一致，右眼镜片的偏振化方向跟右边放映机前偏振镜的一致．这样，左眼只能看到左机映出的画面，右眼只能看到右机映出的画面，两眼看到的画面略有差别，因而产生立体感．

关键词

1.3D 2.立体电影 3.偏光原理 4. 圆偏振 5. 开关眼镜技术

正文

引言

今天上了上了一堂非常有趣的大学物理实验课，演示实验，老师给我们演示讲解各种生动有趣的物理实验，激起了我学习物理知识，探索物理奥秘的兴趣。其中最令我印象深刻的便是观看的立体3D电影了，那逼真的画面令我惊叹不已，我决定一定要弄清楚这里面所包含的物理知识，于是我翻阅了大量的资料，进行了深入的思考，结合我已有的有限的物理知识，对3D电影提出了我的一点理解。

原理分析

3D 电影即是立体电影。D 是英文Dimension 的字头, 3D 是指三维空间。普通的电影画面只有上下和左右两个维度, 我们称其为2D电影。3D 电影除了上下和左右两个维度之外, 又增加了一个新的维度- 前后。这样, 就可以使观众欣赏到一种逼真的、具有空间感的视觉效果。

普通电影是用一架摄影机拍摄，一架放映机放映的，银幕上的画面是一幅平面图像．立体电影是用两架摄影机并排在一起，同时拍下同一景物的两幅图象，由于两架摄影机对景物的角度不同，所以拍下的两幅图像略有差别，就如同两眼看到的同一物体略有差别一样．放映时，用两架放映机把两架摄影机拍下的两组影片同步放映，使略有差别的两幅图像重叠在银幕上．这时如果用眼睛直接观看，看到的画面是模糊不清的，要看到立体电影，需要运用光的偏振知识，使两眼各看到一幅图像．在每架放映机前装一块偏振镜，其作用相当于起偏器，从两架放映机发出的带有影像的两束光，通过偏振镜后，就成了偏振光．左右两架放映

机前的偏振镜的偏振化方向互相垂直，因此产生的两束偏振光的偏振方向也互相垂直。这两束偏振光投射到银幕上再反射到观众，偏振方向不改变．观众戴的眼镜是一副偏光眼镜，相当于检偏器，偏光眼镜的两只镜片的偏振化方向也是互相垂直的，而且左眼镜片的偏振化方向跟左边放映机前偏振镜的一致，右眼镜片的偏振化方向跟右边放映机前偏振镜的一致．这样，左眼只能看到左机映出的画面，右眼只能看到右机映出的画面，两眼看到的画面略有差别，因而产生立体感。

但是，这只是传统胶片电影的基本原理，随着计算机技术的发展，现在大部分电影已经脱离了传统的胶片载体, 走向了全数字时代。3D 立体电影也实现了技术上的突破，实现了数字化。数字3D 的实现方法有很多种, 主要有开关眼镜技术、圆偏振技术和滤光技术。

我们在演示实验课上看的3D电视就是运用的开关眼镜技术的原理，它的主要技术在眼镜上。它的眼镜片是液晶制作的, 是可以分别控制开闭的两扇小窗户。放映厅内有一组与放映机同步的红外发射器, 眼镜上安装有红外接收装置。在同一台放映机上交替播放左右眼画面时, 通过液晶眼镜的同步开闭功能, 在放映左画面时, 左眼镜打开, 右眼镜关闭, 观众左眼看到左画面, 右眼什么都看不到。同样翻转过来时, 右眼看右画面, 左眼看不到画面, 就这样让左右眼分别看到左右各自的画面, 从而产生立体效果。

圆偏振技术是在线偏振的基础上建立的, 它在观看效果上比线偏振有了质的飞跃。在使用线偏振眼镜看立体电影时, 应始终保持眼镜处于水平状态,使水平偏振镜片看到水平偏振方向的图像, 而垂直偏振镜片看到垂直偏振方向的图像。如果眼镜略有偏转, 垂直偏振镜片就会看见一部分水平方向的图像, 水平偏振镜片也会看见一部分垂直方向的图像,左、右眼就会看到明显的重影。而圆偏振光偏振方向是有规律地旋转着的, 它可分为左旋偏振光和右旋偏振光, 相互间的干扰非常小。现在看偏振形式的3D 电影时, 观众佩戴的偏振眼镜片一个是左旋偏振片, 另一个是右旋偏振片, 也就是说观众的左右眼分别看到的是左旋偏振光和右旋偏振光带来的不同画面, 通过人的视觉系统产生立体感。

滤光技术是通过数字方式把图像还原以红、绿、蓝三种颜色为基色的彩色图像。安装在放映机内的、快速转动的滤光轮, 将红绿蓝各自分为高、低波长两部分, 各包含左、右眼图像内容。通过分色滤光眼镜, 让观众感受到左右眼各自的彩色画面, 产生立体效果。由于滤光技术要对图像光谱进行分割,对色彩还原产生一定的影响,采用这种方式时,要在服务器上增加色彩管理软件, 对图像数据进行校正处理，才能产生好的立体效果。

应用

现在很多电影院中都在运用这种技术，放映各种各样的3D电影。此外，这种原理还被应用与相机的镜头，可以去掉一些反射光的干扰；用来测量不透明介质的折射率；还运用于汽车的前窗玻璃和大灯，可以用来防止交通事故。

结论

在已有的偏光原理的基础上，随着影视数字技术的成熟, 加入计算机技术后，3D 立体电影将会变的更加逼真，给我们带来更加完美的视觉效果。

主要参考文献

1.张三慧.大学物理学.清华大学出版社，1994，4(2):48~59 2. 高盟. 3D 立体制作中的问题与探讨,北京邮电大学出版社，2008,10：30~100 3. 高五峰.数字3D 电影技术分析及应用介绍,现代电影技术，2009，11：38~55 4. 刘达杨,雪培. 电影与电视的数字化演进分析及其思考,2007,40:22~32

第二篇：关于物理知识的小论文

关于物理知识的小论文

声的世界

无声的世界幻想一下无声的世界将怎样在我们这个充满着绚丽色彩的世界中，声音起到着重要的作用。没有声音的世界将会怎样。让我们来幻想一下那将会是一个怎样的世界呢？是有趣的？阴冷的？安静的？还是……人类是世界的主宰者，首先声音会对人类怎样呢？那就让我们先来谈谈声音对人类的影响吧！如果没有声音，人类会怎样呢？如果没有声音人们说话发不出声音，就像是那些失声的人打着哑语来交谈。人又为什么要耳朵呢？又没有声音能听，难道是用来装饰的吗？现在的那些优美的音乐又怎么会有呢？如果没有声音整个世界都死寂在死一般宁静的宇宙中有何意义呢？如果没有声音，学生们上学如何读书、识字呢？又怎么会有音乐、英语、信息……课程呢？又将如何表达想要表达的意思，难道靠手语吗？我实在无法想象那时的教学会是怎样的。中国的祖先盘古制造出人类就是他觉得世界太安静了，太缺少生气了，但现在如果没有声音，没有那欢声笑语。那为什么又要有人类呢，有了人类又有何意义呢。我们不是贝多芬，也没有贝多芬的本领，即使听不见，也能够用牙咬住木棍，根据振动颅骨感到声音，但如果没有声音，连声波也没有，即使是贝多芬也不能感受到声音，更别说弹钢琴了。假如没有声音又怎么会有现在的电话呢，如果亲人在远方，他们又将如何交谈呢？难道相隔那么远也能够打手语吗？如果……如果……太多的如果了，我认为这些如果是不可以的，总而言之人类需要声音。很难想象如果没有声音，人类将怎样生存呢！当然这不只有人类；动物也同样需要声音，如果没有声音连动物也无法生存；举个例子来说吧！蝙蝠可以说是特殊的动物了，它虽然长有一双眼睛，按说听不见总可以看见吧，但是你们可知道被喻为动物界中的“盲人”。它的眼睛是名不副实的，因为它靠得是耳朵。用耳朵听超声波来辨别位置和躲避障碍物的。如果没有声音，蝙蝠听不见声音，捕不到食物，也不能够飞翔，那它还有生存的机会吗，当然不止蝙蝠一种动物，其他动物同样离不开声音。这里举出这个例子强调“地球离不开声音”。没有声音，人们仿佛生活在真空中，安安静静的，一丝声也没有。没有风声雨声读书声，更加鸟声歌声欢笑声。所以现在有人类生存的这个宇宙中不能没有色彩更加不能没有声音。

很多时候我们是听不到"声音"的.

人耳听不见的声音有：次声波和超声波，两者特性完全不一样。

频率小于20Hz的声波叫做次声波。次声波会干扰人的神经系统正常功能，危害人体健康。一定强度的次声波，能使人头晕、恶心、呕吐、丧失平衡感甚至精神沮丧。有人论为，晕车、晕船就是车、船在运行时伴生的次声波引起的。住在十几层高的楼房里的人，遇到大风天气，往往感到头晕、恶心，这也是因为大风使高楼摇晃产生次声波的缘故。更强的次声波还能使人耳聋、昏迷、精神失常甚至死亡。 从20世纪50年代起，核武器的发展对次声学的建立起了很大的推动作用，使得对次声接收、抗干扰方法、定位技术、信号处理和传播等方面的研究都有了很大的发展，次声的应用也逐渐受到人们的注意．其实，次声的应用前景十分广阔，大致有以下几个方面： 1．研究自然次声的特性和产生机制，预测自然灾害性事件．例如台风和海浪摩擦产生的次声波，由于它的传播速度远快于台风移动速度，因此，人们利用一种叫“水母耳”的仪器，监测风暴发出的次声波，即可在风暴到来之前发出警报．利用类似方法，也可预报火山爆发、雷暴等自然灾害． 2．通过测定自然或人工产生的次声在大气中传播的特性，可探测某些大规模气象过程的性质和规律．如沙尘暴、龙卷风及大气中电磁波的扰动等． 3．通过测定人和其他生物的某些器官发出的微弱次声的特性，可以了解人体或其他生物相应器官的活动情况．例如人们研制出的“次声波诊疗仪”可以检查人体器官工作是否正常．

4．次声在军事上的应用，利用次声的强穿透性制造出能穿透坦克、装甲车的武器，次声武器——般只伤害人员，不会造成环境污染

频率高于20000赫兹的声波称为“超声波”。超声波具有如下特性：

1．超声波可在气体、液体、固体、固熔体等介质中有效传播。

2．超声波可传递很强的能量。

3．超声波会产生反射、干涉、叠加和共振现象。

4．超声波在液体介质中传播时，可在界面上产生强烈的冲击和空化现象。 超声波具有方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能，在水中传播距离远等特点。可用于测距、测速、清洗、焊接、碎石等。在医学,军事、工业、农业上有很多的应用。