3D电影的光学原理探讨硕士学位论文.docx
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3D电影的光学原理探讨硕士学位论文.docx
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3D电影的光学原理探讨硕士学位论文
江西理工大学
本科毕业设计(论文)
题目:
3D电影的光学原理探讨
毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺:
所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名:
日 期:
指导教师签名:
日 期:
使用授权说明
本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:
按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名:
日 期:
学位论文原创性声明
本人郑重声明:
所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名:
日期:
年月日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。
本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名:
日期:
年月日
导师签名:
日期:
年月日
注意事项
1.设计(论文)的内容包括:
1)封面(按教务处制定的标准封面格式制作)
2)原创性声明
3)中文摘要(300字左右)、关键词
4)外文摘要、关键词
5)目次页(附件不统一编入)
6)论文主体部分:
引言(或绪论)、正文、结论
7)参考文献
8)致谢
9)附录(对论文支持必要时)
2.论文字数要求:
理工类设计(论文)正文字数不少于1万字(不包括图纸、程序清单等),文科类论文正文字数不少于1.2万字。
3.附件包括:
任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)。
4.文字、图表要求:
1)文字通顺,语言流畅,书写字迹工整,打印字体及大小符合要求,无错别字,不准请他人代写
2)工程设计类题目的图纸,要求部分用尺规绘制,部分用计算机绘制,所有图纸应符合国家技术标准规范。
图表整洁,布局合理,文字注释必须使用工程字书写,不准用徒手画
3)毕业论文须用A4单面打印,论文50页以上的双面打印
4)图表应绘制于无格子的页面上
5)软件工程类课题应有程序清单,并提供电子文档
5.装订顺序
1)设计(论文)
2)附件:
按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)次序装订
指导教师评阅书
指导教师评价:
一、撰写(设计)过程
1、学生在论文(设计)过程中的治学态度、工作精神
□优□良□中□及格□不及格
2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度
□优□良□中□及格□不及格
3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力
□优□良□中□及格□不及格
4、研究方法的科学性;技术线路的可行性;设计方案的合理性
□优□良□中□及格□不及格
5、完成毕业论文(设计)期间的出勤情况
□优□良□中□及格□不及格
二、论文(设计)质量
1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?
□优□良□中□及格□不及格
三、论文(设计)水平
1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意?
设计是否有创意?
□优□良□中□及格□不及格
3、论文(设计说明书)所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩:
□优□良□中□及格□不及格
(在所选等级前的□内画“√”)
指导教师:
(签名)单位:
(盖章)
年月日
评阅教师评阅书
评阅教师评价:
一、论文(设计)质量
1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?
□优□良□中□及格□不及格
二、论文(设计)水平
1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意?
设计是否有创意?
□优□良□中□及格□不及格
3、论文(设计说明书)所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩:
□优□良□中□及格□不及格
(在所选等级前的□内画“√”)
评阅教师:
(签名)单位:
(盖章)
年月日
教研室(或答辩小组)及教学系意见
教研室(或答辩小组)评价:
一、答辩过程
1、毕业论文(设计)的基本要点和见解的叙述情况
□优□良□中□及格□不及格
2、对答辩问题的反应、理解、表达情况
□优□良□中□及格□不及格
3、学生答辩过程中的精神状态
□优□良□中□及格□不及格
二、论文(设计)质量
1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?
□优□良□中□及格□不及格
三、论文(设计)水平
1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意?
设计是否有创意?
□优□良□中□及格□不及格
3、论文(设计说明书)所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
评定成绩:
□优□良□中□及格□不及格
教研室主任(或答辩小组组长):
(签名)
年月日
教学系意见:
系主任:
(签名)
年月日
江西理工大学
本科毕业设计(论文)任务书
信息工程学院光信息科学与技术专业09级(09届)1班学号:
20092577学生:
段小虎
题目:
3D电影的光学原理探讨
专题题目(若无专题则不填):
原始依据(包括设计(论文)的工作基础、研究条件、应用环境、工作目的等):
作为光信息专业大四的学生已经修读了工程光学、物理光学和信息光学等专业课程,对几何光学的基本定律、典型的光学系统、光学设计、光的电磁理论和傅里叶光学等有了一定的了解。
3D电影的光学原理之一就是基于光的偏振特性,因此学生有完成此课题的理论基础。
完成此课题一方面要求学生多查阅相关文献书籍,在掌握基本原理的基础上找到创新点;另一方面,要求学生会用一些基本的办公软件和计算软件。
这就要求学生有一台电脑能够上网下载文献和完成相关计算。
主要内容和要求:
(包括设计(研究)内容、主要指标与技术参数,并根据课题性质对学生提出具体要求):
立体效果好,成本低廉,实现容易的立体显示系统是当前立体显示技术发展的一个重要方向。
偏振光立体电影技术以其色彩表现丰富,画面立体感强烈,观看方便等优点称为当今立体显示的主流。
本文主要研究基于光的偏振特性制作3D电影的光学原理。
要求学生在理解光的偏振特性基础上,探讨3D电影的光学原理,找到创新点,给出更易实现的制作或显示3D电影的方案。
锻炼学生运用所学知识独立完成课题,从文献检索、科学实验中获取知识的能力,提高学生的科学素养。
日程安排:
2013年1月~3月确定选题、文献调研、开题报告;
2013年4月撰写论文,提交一稿、中期检查
2013年5月修改论文,提交最终定稿,准备答辩。
主要参考文献和书目:
[1]郁道银,谈恒英著.工程光学(第三版).北京:
机械工业出版社,2008.
[2]梁铨廷.物理光学(第三版).北京:
电子工业出版社,2010.
[3]周炳琨,高以智,陈倜嵘.激光原理.北京:
国防工业出版社,2009.
[4]纪成刚.3D电影的成像原理简介和声音制作探讨.现代电视技术,2009,23~17.
[5]许磊.立体影像技术的研究与实践.硕士学位论文,2009.
[6]孙世波.浅析3D立体影像技术的应用与发展.科技博览,2013,1:
210.
[7]穆良柱,张海君.立体影像显示原理及其技术进展.物理实验,2008,28
(1):
9~13.
[8]孙延禄.关于圆偏振光在3D立体影像显示中的应用.现代电影技术,2010,9:
24~29.
指导教师(签字):
年月日
注:
本表可自主延伸,各专业根据需要调整。
江西理工大学
本科毕业设计(论文)开题报告
信息工程学院光信息科学与技术专业09级(09届)1班学号:
20092577学生:
段小虎
题目:
3D电影的光学原理探讨
专题题目(若无专题则不填):
本课题来源及研究现状:
课题来源:
自2009年3D电影《阿凡达》的出现,重新掀起了3D电影的热潮。
我们知道3D电影是通过光学处理的方法,将观众带入三维的世界,观众因此才有身临其境的感觉。
作为光信息科学与技术专业的学生,对偏光原理和全息技术都有一定的了解,将这些光学知识应用到3D电影的研究上是一个很好的课题。
此为本课题的来源。
研究现状:
其实,早在上世纪50年代就出现了3D技术,只是由于当时技术不成熟、观众反应不太好,才一直未得到发展。
如今,随着科技的进步,将3D电影与数字信号处理相结合,取得了前所未有的发展。
课题研究目标、内容、方法和手段:
本文尝试从光学原理的视角,结合3D电影的发展历程和现状,对3D电影的光学原理和制作方法以及实现方式和显示技术都进行了介绍。
着重对光学原理的光学参数、3D电影的实现过程、裸眼式3D显示技术展开探讨,并对3D电影的发展前景做出预测。
设计(论文)提纲及进度安排:
设计提纲:
第一章绪论
1.1研究意义和背景
1.23D电影的发展历程
1.3论文结构
第二章3D电影介绍
2.13D电影简介
2.2光学原理
2.33D电影的制作方法
2.4本章小结
第三章3D电影的实现方式
3.1立体图像获取
3.2立体显示方法
3.3本章小结
第四章3D电影显示技术
4.1眼镜式3D技术
4.2裸眼式3D技术
4.3本章小结
第五章总结与展望
进度安排:
2013年1月~3月确定选题、文献调研、开题报告;
2013年4月撰写论文,提交一稿、中期检查
2013年5月修改论文,提交最终定稿,准备答辩。
主要参考文献和书目:
[1]张应均.基于DMD的3D显示算法研究.硕士学位论文.2011.3~5.
[2]梁铨廷.物理光学(第三版).北京:
电子工业出版社.2010.
[3]周炳琨,高以智,陈倜嵘.激光原理.北京:
国防工业出版社.2009.
[4]纪成刚.3D电影的成像原理简介和声音制作探讨.现代电视技术.2009.23~17.
[5]许磊.立体影像技术的研究与实践.硕士学位论文.2009.
[6]孙世波.浅析3D立体影像技术的应用与发展.科技博览.2013.1:
210.
[7]穆良柱,张海君.立体影像显示原理及其技术进展.物理实验.2008.28
(1):
9~13.
[8]洪艳,陈佩怡.3D电影的现状与问题研究.重庆邮电大学学报,2012:
93.
[9]信息技术与标准化.我国启动立体影像技术标准化工作.信息技术.2009,12.
[10]胡佳宁.基于立体影像技术的产品展示设计研究.艺术探索,2011,25
(2).
[11]青云.全息电视呈现完美立体影像.知识就是力量,2012(7).
[12]戴晨光,张永生,黄小波,潘申林.基于微机的3维景观立体显示技术.测绘通
报.2002,9:
18~20.
[13]黄安详.空间立体仿真视景的技术研究与实现[J].系统仿真学报.2001,13(3).
[14]李铭.怎样制作红青双色立体影像.数字与缩微影像.2012(3).
[15]王颖鑫.不只是电视,立体影像的全面进化真实幻境穿梭3D体验第二波.数码
界,2010,09(8).
[16]李欣.3D电视探析.中国有线电视,2012(6).
指导教师审核意见:
教研室主任(签字):
年月日
注:
本表可自主延伸
摘要
人类处在三维世界之中,我们的一双眼睛能够辨别周围物体的所处环境,也能感受这美妙的立体世界。
以前,广泛采用的照相术和摄影术只能记录平面影像,缺乏立体感和真实感。
近年来,3D电影技术正在迅速发展。
立体效果好、成本低廉、实现容易的立体显示系统是当前立体显示技术发展的一个重要方向。
如今,3D电影正在朝着这个方向前进。
对于3D电影的探讨,多集中于电影美学、电影叙事方式、影片类型等领域。
本文尝试从光学原理的视角,结合3D电影的发展历程和现状,对3D电影的光学原理和制作方法以及实现方式和显示技术都进行了介绍。
着重对光学原理的光学参数、3D电影的实现过程、裸眼式3D显示技术展开探讨,并对3D电影的发展前景做出预测。
关键词:
三维;3D电影;偏振光;光学原理;
视差;光学全息;
ABSTRACT
Peopleliveinthethree-dimensionalworld,notonlycanoureyesdistinguishtheenvironmentofobjectsaroundus,butalsocanfeelthiswonderfulthree-dimensionalworld.Previously,widelyusedinradiographyandtomographyplanecanonlyrecordimages,thelackofthree-dimensionalsenseandrealism.Inrecentyears,thetechnologyof3Dmovieisdevelopingrapidly.Goodthree-dimensionaleffect,lowcostandeasytoimplementstereoscopicdisplaysystemisanimportantdirectionthatthedevelopmentofthree-dimensionaldisplaytechnology.Nowadays,3Dmoviesaremovinginthedirection.
For3Dmoviediscussion,mostlyconcentratedinfilmaesthetics,filmnarrative,filmtype,etc.Thispaperattemptstoopticsperspective,combinedwith3DmoviesDevelopmentandPresent,opticsfor3Dmoviesandproductionmethods,andimplementationanddisplaytechnologiesareintroduced.Focusexploringfromtheopticsoftheopticalparameters,3Dmovieoftheimplementationprocess,naked-eye3Ddisplaytechnology,andmakepredictionsforthedevelopmentof3Dmovies.
Keywords:
three-dimensional;3Dmovie;Polarizedlight;opticalprinciple;Parallax;opticalholography;
目录
第一章绪论…….………………………………………………………….1
1.1研究意义和背景……………………………………………………1
1.23D电影的发展历程……………………………………………..1
1.3论文结构……………………………………………………………….3
第二章3D电影的光学原理……………………………………….4
2.13D电影简介………………………………………………………….4
2.2光学原理……………………………………………………………….4
2.2.1偏光原理………………………………………………………..4
2.2.2光学全息技术………………………………………………..6
2.2.3光学参数………………………………………………………..7
2.33D电影的制作方法………………………………………………10
2.3.1偏光眼镜法…………………………………………………….10
2.3.2360度全息显示……………………………………………..11
2.4本章小结……………………………………………………………….11
第三章3D电影的实现方式………………………………….....12
3.1立体图像获取……………………………………………………….12
3.2立体显示方法……………………………………………………….12
3.2.1体式显示方式………………………………………………..13
3.2.2自由立体显示方式…………………………………………15
3.3本章小结……………………………………………………………….18
第四章3D电影显示技术…………………………………………..19
4.1眼镜式3D技术…………………………………………………..19
4.1.1色差式3D技术……………………………………………..19
4.1.2快门式3D技术………………………………………………20
4.1.3偏光式3D技术………………………………………………20
4.2裸眼式3D技术……………………………………………………21
4.2.1光屏障式技术…………………………………………………21
4.2.2柱状透镜技术…………………………………………………21
4.2.3指向光源技术…………………………………………………22
4.3本章小结……………………………………………………………..22
第五章总结与展望…………………………………………………23
参考文献………………………………………………………………………24
致谢………………………………………………………………………25
第一章绪论
1.1研究意义和背景
人类处于三维立体世界之中,用我们明亮的眼睛能够辨别周围物体所处的相对空间位置,也能感受这美妙的立体世界。
但是,至今广泛采用的照相术和摄影术只能记录平面影像,缺乏立体感和真实感。
近几年来,显示技术有了飞速的发展,从电子束显示CRT到现在的平板、数码显示LCD/LED,变得越来越清晰、准确、直观、方便、节能、信息化,甚至色彩、立体化等。
从而也引起三维立体影像(3D电影)的迅猛发展,三维立体影像是继二维平面影像的自然演进。
我们通常所看到的电视、电影大多都是二维空间的,即上下和左右两个维度的,我们一般称之为2D。
3D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。
3D电影不仅具有普通2D电影清晰、直观等优点,更引人注目的是,它能让观众有穿越银幕、身临其境的感觉。
这样,就可以使观众欣赏到一种逼真的、具有空间立体感的视觉效果。
这就是显示技术朝着立体化、信息化方向发展的原因,也是3D电影得到迅猛发展的催动力。
随着现代人类生活水平的提高,对物质的要求也越来越高,人们希望看到的东西是更贴近生活、更适合自己的故事。
因此,在电影这一行业,3D电影无疑是以后发展的一个新方向。
如果说对3D电影的研究具有很重要的意义,那么对3D电影的光学原理探讨则是重中之重。
1.23D电影发展历程
说到3D电影,相信大多数人并不陌生,因为其飞快的发展速度,已经引起了电影工作者的高度重视。
2009年末《阿凡达》的上映犹如一颗重磅炸弹,使3D这一技术元素在电影界甚嚣尘上。
人们被它成熟的CG技术[1]和完美的3D效果所折服,所有的评论呈现一边倒的态势,以至于在业界有人把2009年称为3D元年,《阿凡达》也成了3D新纪元的奠基之作。
似乎用任何辞藻来形容《阿凡达》都不为过,它的所有元素,不管是该片导演的十余年打磨一剑,还是近乎完美的CG技术与真人实拍相结合,为影片全新开发的表情捕捉系统以及成熟的3D显像技术、过硬的剧本、巨额影片投资以及空前的票房回报等,如此种种使《阿凡达》成为世界电影发展史上浓墨重彩的一笔。
《阿凡达》已经超越了影片本身,它是作为一个电影事件而存在着。
其实,早在上世纪50年代,就已经发明了立体电影。
1922年,世界上第一部3D电影是《爱情的力量》,遗憾的是,影片很早之前就已经遗失了。
早期的3D电影都是以展示立体效果为主,片中常以指向观众的枪、扔向观众的物体为噱头。
但由于制作工艺和制作技术比较落后,导致观众感觉看不清楚、头晕、不太适应、没有舒适感,画面缺乏真实感、颜色不是很理想等等各种负面的评价。
所以由于技术的不成熟和市场缺少关注等原因,那个时期的3D电影一直未得到普及。
近几年,随着影视数字技术的成熟,3D立体电影有了长足的进步,《阿凡达》就是数字技术与3D立体电影相结合的一个成功例子。
如今,3D电影已经进入了发展的黄金期。
2009年11月19日,全国音频、视频及多媒体系统与设备标准化技术委员会[2]在京举办了“立体影像技术标准研讨会暨研究组成立会议”,来自国内外从事立体影像技术和标准研发及应用的30多位专家出席会议。
立体影像技术标准研究组的成立将推动我国立体影像技术标准研究制定工作的有效开展,加速制定我国立体影像技术标准体系。
3D电影在国内大范围上映实际始于2008年的《地心历险记》,近在咫尺的细微生物、呼啸而过的珍奇异兽、过山车般身临其境的美妙感觉。
其100元的高昂票价
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