三維立體電影，即我們常說的
4d電影，是立體電影和特技影院結合的產物。隨著三維軟體在國內越來越廣泛的應用，
4d電影也得到了飛速的發展。運用三維軟體製作立體電影有其獨特的優勢，如三維場景本身就具有立體特性，與立體成像相關的各種引數非常容易在軟體環境中調節等。本文具體講解了三維立體電影製作的原理及常見問題的解決方法，以後我們還會在具體的製作方面繼續**，希望廣大對立體電影感興趣的朋友不要錯過。
4d電影
4d電影是立體電影和特技影院結合的產物。除了立體的視覺畫面外，放映現場還能模擬閃電、煙霧、雪花、氣味等自然現象，觀眾的座椅還能產生下墜、震動、噴風、噴水、掃腿等動作。這些現場特技效果和立體畫面與劇情緊密結合，在視覺和身體體驗上給觀眾帶來全新的娛樂效果，猶如身臨其境，緊張刺激。
4d影院最早出現在美國，如著名的蜘蛛俠、飛躍加州、t2等專案，都廣泛採用了4d電影的形式。近年來，隨著三維軟體廣泛運用於立體電影的製作，4d電影在國內也得到了飛速的發展，畫面效果和現場特技的製作水平都有了長足的進步，先後在深圳、北京、上海、大連、成都等地出現了幾十家4d影院。這些影院大都出現在各種主題公園（樂園）、科普場所中，深受觀眾和遊客的喜愛。
運用三維軟體製作立體電影有其獨特的優勢，如三維場景本身就具有立體特性，與立體成像相關的各種引數非常容易在軟體環境中調節等。所以，計算機三維技術應用於影視行業後，很快就出現了三維立體電影，如大家俗稱的3d電影、4d電影。美國迪士尼樂園中的蜘蛛俠（spiderman），更是解決了「三維立體跟蹤渲染」技術，使畫面中的立體場景能夠根據遊客的運動軌跡自動地轉換透視關係，能夠適時地保持虛景（三維畫面）和實景（現場布景）一致和連續的透視關係，大大提高了畫面的真實感。
那麼，怎樣運用三維軟體來製作立體電影？製作過程中要注意哪些問題？本文將通過對三維立體電影的製作原理的詳細分析，**一些常見問題的解決方法。人眼的立體成像原理在現實生活中，人們通過眼睛觀察的周圍環境之所以是立體的，是因為人的兩隻眼睛所處的空間位置不同，可以從兩個不同的視角同時獲得兩幅不同的場景影象，人的大腦對這兩幅影象進行處理後，不僅能分辨出所觀察物體的顏色、質感等光學資訊，還能根據兩幅影象的差異判斷出物體與雙眼的距離等空間資訊。這樣一幅立體的畫面就呈現在腦海中。
利用三維軟體形成立體影象
利用三維軟體製作立體電影，需分別考慮兩個環節，即三維環節和放映環節。
在三維軟體中（圖2 a），為了模擬雙眼的立體成像原理，必須用兩個攝影機同時渲染場景，這兩個攝影機的相對位置，應盡量與人的兩眼的相對位置一致，它們的間距稱為鏡距（camwide）。通常，我們將其中乙個攝影機命名為lcam，它位於相當於人左眼的位置上，物體a經它渲染後，所形成的畫素位於其渲染平面的al處；另乙個攝影機命名為rcam，它位於相當於人右眼的位置上，物體a經它渲染後，所形成的畫素位於其渲染平面的ar處。
從圖中可以明顯看到，由於兩攝影機的位置不同，它們分別渲染的場景會有少許差別。有些讀者認為這兩幅畫面僅僅是「錯位」了，因而認為將任何一幅畫面經錯位處理後就能形成立體畫面。實際上並非如此簡單，經lcam和rcam所渲染的影象，雖然看起來差異不大，但它們卻包含著不同的透視資訊，這才是形成立體視覺的關鍵元素。
圖1b 三維軟體中的立體渲染鏡頭，及物體a的渲染過程
圖2b 放映環境中觀眾的雙眼和螢幕，及a`的成像過程
在放映環境中（圖2b），當把兩攝影機所渲染的畫面同步投放到同一螢幕上時，必須採取適當的畫面分離技術，使觀眾的左眼只能看到lcam渲染的畫面，而右眼只能看到rcam渲染的畫面。常用的畫面分離方式有「偏振光式」和「液晶光閥式」，兩種方式都需要配戴眼鏡來協助分離畫面。如用裸眼會看到畫面呈雙影，沒有立體效果。
如何準確地控制「出屏」的距離
在實際應用中，經常會出現一些困惑：在三維場景中，即使物體a已經離渲染鏡頭很近了（如已經小於30cm了），但實際放映時，仍覺得想a` 「出屏」不夠，沒有「觸手可得」的效果。相反的情況也時有發生，即觀眾覺得像a`太近，導致脹眼和無法聚焦。
圖3在三維環境和放映環境中，當camwide = eyewide，且β=α時，則d = d`，所見即所得。
可見，放映環境與三維環境的一致，給精確定位a`提供了最好的操作性。在這樣的環境下，三維製作人員在製作階段就能很清楚地預估最終的「出屏」效果。
然而在現實工作中，放映環境和三維環境一致的要求並不能總被滿足。如各影院的螢幕有大有小，觀眾離螢幕的距離有遠有近，觀眾相對於螢幕可居中可偏離等等。各種影院環境對觀眾的影響，最終產生兩個變化：螢幕對觀眾的張角β和螢幕對觀眾的錯切變化。錯切是由於觀眾偏離螢幕中軸產生的影象變化，其影響並不大，不容易被感知。因此，下面僅討論β的變化對立體效果的影響。
當觀眾離螢幕過遠，或螢幕不夠大時，會導致βd，削弱了「出屏」效果，觀眾覺得物體飛不到眼前，沒有「觸手可及」的衝動。
圖4在三維環境和放映環境中，當β d，削弱了「出屏」效果。
為避免上述情況的發生，可讓觀眾適當靠近螢幕，或增大螢幕尺寸。通常大螢幕的立體效果較小螢幕好，其原因就是大螢幕會產生較大的β角。
此外，還可以增加渲染鏡頭的鏡距（camwide）。從圖5可以看到，在三維環境中增大camwide，使camwide>eyewide，al`和ar`間的距離會變大，成像交叉點a`前移，使得d`，增強了「出屏」效果。在β
圖5 當camwide增大時，則d`，增強了「出屏」效果
當β>α時，會出現相反的情況，即d`。觀眾可能會覺得聚焦困難、脹眼。解決的辦法是減小camwide或減小螢幕。
改善「出屏」效果不足的幾點建議
在實際案例中，β=α是很難保證的。在三維環境中，由於畫面構圖的需要，α通常被設定在40°-75°之間。而在影院中，β超過50°的機會並不多，所以β
綜上所述，保持三維環境和放映環境的一致是最佳的選擇。考慮到有些放映環境可能會削弱立體效果，可適當增大鏡距（camwide），使camwide>eyewide。如讓camwide在7cm-12cm之間。其次，考慮將物體移近攝影機（減小d），使成像點d`恢復到30cm-50cm的最佳區間。
在立體電影的大規模團隊製作過程中，渲染鏡頭最好由專人製作。增加幾個反映放映環境的屬性（如螢幕大小、觀眾離螢幕的距離、觀眾的瞳距等），用表示式的方式給出現場資料與渲染鏡頭相應屬性間的函式關係。這樣不僅能做到統一控制，還能做到調整簡便，保證每組畫面的立體效果。
除上述因素外，畫面的許多藝術因素對立體效果也非常重要，例如物體運動的速度和方向，鏡頭前各物體的擺放層次，物體出屏的位置和方向等，這些問題都需要我們在製作中逐步地積累經驗。
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