虚拟仿真主动被动立体成像技术详解与4D影院的普及

主动式立体显示方式与被动式立体显示方式的区别主动式立体显示方式及被动式立体显示方式的区别：一．被动立体显示方式被动立体显示方式也称光学偏振显示技术，主要实现方式：通过两台显示设备（投影机），同时把两个经过特殊处理（立体处理）的图像或影片同步放映，使这略有差别的两幅图像（景深差别）重叠在银幕上（偏振光学幕）。

这时如果用眼睛直接观看，看到的画面是重影模糊不清的，要看到立体影像，就要在每架投影机前装一块偏振片。

从两架放映机投射出的光，通过偏振片后，就成了偏振光。

左右两架投影机前的偏振片的偏振化方向互相垂直，因而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处，偏振光方向不改变。

当观众带上偏振眼镜后，左右两片偏振镜的偏振轴互相垂直并与放映镜头前的偏振轴一致，所以每只眼睛只看到相应的偏振光图象，即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，这样就会像直接观看那样产生立体感觉。

被动立体显示的主要技术特征：双倍的投影机、配置偏振光片及眼镜、配置偏振屏幕。

二．主动立体显示方式主动立体显示方式也称快门式3D显示技术，主动快门式3D技术是目前3D投影设备市场上应用比较广泛的3D显示技术，其需要配合主动快门式眼镜使用，原理是这样的：屏幕会先显示给左眼看的画面，这时眼镜会同步将你的右眼遮住，有点像海盗戴的眼罩那样。

接着，屏幕会快速切换到给右眼看的画面，这时眼镜就会转成将你的左眼遮住，确保你看到的画面是正确的。

主动快门式3D技术是通过交替左眼和右眼看到的图像以至于你的大脑将两幅图像融合成一体来实现，从而产生了单幅图像的3D立体感。

画面交替的过程非常迅速，每秒可以到120次（120Hz刷新率），因此对人眼来说是无法看到这个左右转换的。

主动立体的主要技术特征：同步发射器及快门式眼镜、支持120Hz投影机。

三．主动立体对于被动立体的优势1.主动立体的立体效果更好被动立体需是通过像素的叠加而产生立体效果，效果模糊、立体感不强。

一、4D影院4D影院也叫四维电影院它是三维的立体电影和周围环境模拟组成四维空间，再加上环境特效而组成的新型影视产品。

是近年来科技馆、展示馆、博物馆等场所青睐的特种展演形式。

4D动感影院在环境特效更为突出，更加强调其座椅的动感特效功能，特制的4D动感座椅有喷水、喷气、振动、扫腿、雨、雪、闪电、烟雾含有多种特效，可以营造一种与影片内容相一致的环境，相比较于其他类型影院，具有主题突出、科技含量高、效果逼真等特点和优势。

二、4D影院市场前景分析从《地心历险记》到《阿凡达》，3D电影风潮正夯，尤其是在《阿凡达》上映之后，更是达到另外一个高潮，随着4D投影设备的不断降价，以及4D片源的丰富，4D电影将会在越来越多的电影院里面出现，这正如电脑的更新，每次更新都伴随着显卡的升级，3D电脑游戏越来越多，4D电脑游戏的出现，也是迟早的事。

不可否认，4D影院将蕴含无限的商机！三、4D影院对场地的要求面积：4D影院的场地面积数分二种情况，一种是先定座位数，然后我们根据你需要的座位数给客户建议的影院面积，另外种就是有场地了，我们根据场地的大小来设计座位数和立体效果。

层高要求：4D影院对层高的要求主要是针对座位数较多的客户，因为影院的座椅一般都是阶梯状的，座位数多了之后，对层高的要求就多，我们建议4D影院的层高设计在3米以上比较适宜，特殊情况除外。

承重要求：我们说的4D影院就是4D动感影院，动感影院的座椅系统比较复杂，而且重量比较重，加之在观影时候会有座椅系统的动感效果，所以一般建议是在地下比较合适，如果在楼上，务必要考虑到楼层的限重。

墙体/消防：影厅墙贴吸音板或做软包吸音墙，软包垫层厚度不小于15mm，表面处理成蓝色或深灰色，面料必须进行防火阻燃处理。

影院吸声材料的布置应满足混响计算和消除强反射声。

通风条件：放映厅内应有良好的通风系统和空调系统，以保证观众有一个舒适的环境；通风和空气调节系统必须采取消声措施，应使通过风口传入放映厅的噪声比厅内允许噪声低。

4D技术4D技术是指将三维数字图像与物理触觉感觉相结合的一种技术手段。

它不仅能够提供真实感十足的3D视觉效果，还可以通过模拟物体的质感、温度、重量等属性，使观众获得更加身临其境的体验。

近年来，随着科技的不断进步和人们对多维体验的追求，4D技术逐渐在电影、游戏、虚拟现实等领域得到广泛应用。

在电影行业中，4D技术的应用让观众们能够更加深入地感受电影情节的发展。

传统的影院观影方式只能通过视觉和听觉两个感官来感受电影，而有了4D技术的加持，观众们可以通过座椅震动、风、水、气味等特殊效果，与电影角色一同经历电影中的动作场景，使观影过程更加真实、激动人心。

例如，在一部动作电影中，当主角与反派展开格斗时，座椅的震动能够模拟出拳头击打的感觉，带给观众身临其境的体验。

在游戏领域，4D技术的应用更是拓展了游戏体验的边界。

通过4D技术，游戏制作人可以将震动、喷气、气味等特殊效果与游戏情节相结合，使玩家们能够在游戏过程中获得更加真实的体验。

比如，在一款赛车游戏中，当玩家开足马力飞驰在赛道上时，座椅的震动和喷气效果能够再现赛车加速的刺激感觉，让玩家身临其境地感受到赛车的速度和强大动力。

虚拟现实技术的快速发展也为4D技术的应用提供了广阔的空间。

通过结合虚拟现实技术和4D技术，我们可以创造出身临其境的虚拟世界。

配备了4D设备的虚拟现实眼镜可以通过视觉、听觉以及触觉等感官给用户带来更加沉浸式的体验。

用户可以在虚拟世界中触碰真实感的物体，感受到物体的形状、温度等属性，增加了用户与虚拟现实之间的互动性和真实感。

然而，尽管4D技术在电影、游戏和虚拟现实等领域的应用已经取得了一定的成果，但是这一技术还面临着一些挑战和限制。

首先，4D技术的成本较高，需要昂贵的设备和维护费用，这使得其在市场上的普及受到限制。

其次，由于技术的限制，目前的4D效果不能做到完全逼真，存在一定的局限性。

此外，4D技术的应用也需要在设计和创作中加以考量，以确保特效能够与情节融合，更好地为观众带来体验。

4D影院作者：来源：《农村科学实验》2016年第09期吉林省科技馆的4D影院由银幕、主动立体眼镜、4D座椅、音响系统、计控系统、特效外部设备等部分组成，共设30个座位，是我馆开展科学传播工作的重要设施，以其特有的动感刺激效果而深受观众欢迎。

4D动感电影院是在3D立体电影院的基础上，通过模拟器模拟与电影内容相关联的环境效果而组成的新型影视产品，即三维的立体电影和周围环境模拟组成四维空间，也被称之为四维电影。

4D影院是利用专业的3D开发引擎，借助3D立体电视、投影器等显示设备、立体眼镜等接收设备，通过两部具有一定视觉差的影像（即模拟人体双眼的立体成像功能所塑造的影像）组合，在观众参与过程中体现出较强互动性效果。

4D动感电影能够让观众观身临其境，获得惊险刺激的感觉，同时感受科技给人们生活带来的娱乐和趣味性。

4D影院相比较于其他类型影院，具有主题突出、科技含量高、效果逼真、画面冲击性强等特点和优势。

人们不仅将震动、坠落、吹风、喷水、挠痒、扫腿等特技引入3D影院，还根据影片的情景精心设计出烟雾、雨、光电、气泡、气味等效果，形成了一种独特的体验。

通常4D影院主要由以下部分组成：银幕从视觉角度讲，采用柱面弧幕，就是让银幕保持在有相同圆心的一段弧度上，而不是一个平面上。

这样物体运动影视范围大为扩展、开阔视野，摆脱了平面视觉束缚，使影视空间和现实空间更为接近，并且可以产生横越、环绕等多种运动方式，从而产生时空错乱的感觉。

偏振眼镜针对柱面画面效果的需要，专门设计和制造了适合于观看柱面电影的柱面偏振光眼镜。

使观众看到的影片左眼和右眼的图像不同，这样反映到人脑中的影像就是3D影像，从而创造置身其中的立体视觉空间。

座椅座椅根据影片的故事情节包含由计算机控制做出五种特技效果：分别是坠落、震动、喷风、喷水、拍腿。

另再配以精心设计出烟雾、雨、光电、气泡、气味、布景、人物表演等等引入3D影视，从而调动了人的所有感知系统，使人真正走进影片情节。

4D技术的发展现状与未来趋势随着科技的不断进步，我们的生活也处在一个不断变革的变量中。

而其中一个最令人兴奋和好奇的领域就是4D技术。

4D技术是指在三维空间的基础上，还考虑了时间因素的技术。

它通过模拟和再现真实世界中的情景，提供了更加身临其境的体验。

从最早的4D电影到如今的虚拟现实游戏，4D技术已经在各个领域中展现出了巨大的潜力和前景。

首先，在影视娱乐领域，4D技术已经成为了提高观影体验的关键因素。

通过动态座椅、特殊效果和立体声音，观众可以更加身临其境地感受到电影中的情节，从而加强了对电影的沉浸感。

例如，当你坐在4D影院的座椅上观看一部动作片时，座椅随着影片情节的发展，会有晃动和震动，让你感受到电影中的动作和紧张气氛。

这种身临其境的体验可以让观众更加投入并完全融入到电影的故事中。

除了影视娱乐，4D技术也在教育领域发挥了重要作用。

通过虚拟现实技术，学生可以身临其境地参观历史遗址、探索宇宙或进行生物实验。

这种身临其境的教育体验不仅可以提高学生的学习兴趣和动力，还可以让他们更好地理解和掌握知识。

例如，在学习历史课时，学生可以通过虚拟现实技术“参观”古城，并亲身体验历史事件的发生。

这种互动式的学习方式大大增强了学生的学习效果和记忆力。

互动娱乐和教育仅仅是4D技术应用领域中的冰山一角。

随着技术的进一步发展，我们可以预见到4D技术在医疗、建筑、旅游等领域的应用将会越来越广泛。

在医疗方面，通过4D技术可以模拟和重建人体器官，帮助医生进行手术模拟和诊断。

这不仅可以提高手术的成功率，还可以降低患者的风险。

在建筑方面，4D技术可以帮助建筑师和设计师更好地展示和模拟建筑项目，从而提高项目的效率和质量。

在旅游方面，通过4D技术可以模拟不同国家和地区的旅游景点，让游客在不出国门的情况下，体验到不同地域的自然风光和文化氛围。

然而，尽管4D技术在各个领域中已经取得了一定的进展，但它仍然面临一些挑战和限制。

首先，4D技术的成本依然较高，这意味着它并不是所有人都能轻易享受到的技术。

主动3D与被动式3D优缺点主动3D的优点：1.较高的分辨率：主动3D使用电子快门技术来切换两个不同的图像，因此每个眼镜只能看到其对应的图像。

这意味着每个眼睛只能看到一半的分辨率，但总体来说，主动3D显示器的分辨率要比被动式3D的高。

这可以提供更清晰和更详细的图像。

2.更高的刷新率：主动3D显示器的刷新率通常是被动式3D的两倍。

这可以产生更平滑的动画和视频效果，减少画面闪烁和眼睛疲劳的可能性。

3.感官沉浸感：主动3D显示器通过创造更逼真的立体效果来提供更高的感官沉浸感。

这可以让观众更加沉浸在游戏、电影或其他虚拟现实体验中。

4.更好的观看角度：由于主动3D是通过特殊眼镜进行观看的，观众可以在较大的角度内获得正确的立体效果。

这意味着多个人可以坐在不同的位置上观看3D内容，而不会丧失立体效果。

5.电池寿命较长：主动3D眼镜不需要内置电池，并且它们可以使用较长时间而不需要更换或充电。

主动3D的缺点：1.需要特殊眼镜：主动3D需要观众佩戴特殊的眼镜才能观看立体效果。

这对于一次性的观看活动，如电影院、游乐园和展览来说可能是个问题，因为必须提供大量的眼镜，这增加了成本和维护的难度。

2.眼镜成本较高：质量较高的主动3D眼镜通常比被动式3D眼镜更昂贵。

这对于大规模的使用，如家庭电视、电影院系统等来说，可能会增加额外的成本负担。

3.眼睛疲劳：由于主动3D的刷新率较高，眼睛会更容易感到疲劳。

长时间的观看可能导致不适感和头痛。

4.显示器成本较高：与被动式3D相比，主动3D需要更高的显示器刷新率和分辨率，这使得主动3D显示器的成本更高。

5.部分视觉损失：由于主动3D是通过电子快门技术来切换图像的，部分视觉会受到影响，这可能导致眼睛的不适和对细节的损失。

被动式3D的优点：1.无需特殊眼镜：被动式3D不需要观众佩戴特殊眼镜来观看立体效果。

这使得观看更加方便和舒适，并且适用于大多数观众。

2.低成本：被动式3D的显示器和眼镜成本相对较低，这使得购买和使用3D设备更加经济实惠。

泰安市科技馆科普4D影院项目项目背景随着人们生活水平的提高，文化消费日益升温，科技馆作为一种文化娱乐场所备受欢迎。

为了满足人们多样化的需求，科技馆必须与时俱进，不断推陈出新。

泰安市科技馆作为山东省内知名的科技馆之一，急需引进一种更具吸引力的影院项目。

项目介绍为了满足观众视听体验的新需求，泰安市科技馆计划引进一种先进的科普影院项目—— 4D影院。

4D影院是指影院以3D技术影像为基础，通过特效機械装置模拟观众观影时所需的视觉、听觉和嗅觉等感官反应，给观众带来身临其境的观影效果，是影视技术在四维空间中的创新应用。

影院以3D眼镜、银幕、音响、风机、机械座椅等为基础，通过观影现场特效加持，带给观众比传统2D或3D影院更具沉浸感的观影体验。

项目资金本项目总资金预算为200万人民币，主要包括设备购买费用、场馆装修费用、人员培训费用、技术保障费用等。

项目实施设备选购在设备选购方面，本项目预计购买的主要设备包括3D眼镜、银幕、震动座椅、风机、雾化机等。

为了保证设备的品质和质量，项目组计划对全球知名品牌的生产厂家进行考察，如IMAX、华纳兄弟等。

场馆装修项目组将对科普4D影院的场馆进行装修设计。

整个设计风格将强调现代和未来感，主色调以蓝色为主，搭配白色和灰色。

整个影院将建造成一个首层+二层的建筑，首层放置观影区、大厅及设备租赁处，二层用于设备管理和维护。

人员培训在设备上线前，需要进行人员培训工作。

培训人员包括工程师、技术专员、维护人员、观影带队等。

同时还需对员工岗位职责进行详细说明，以确保影院在开业前达到高效的运营状态。

技术保障为确保影院的设备安全平稳运行，项目组还需要购买用于设备维护的专业工具及备用零部件。

并为设备建立完善的维护和保养制度，确定设备管理及故障处理流程。

预期效果科普4D影院项目一旦成功运营，将大大丰富泰安市科技馆的文化娱乐产品线，促进科技馆的知名度、美誉度和经济效益。

同时，也能够吸引更多广大市民前来科技馆观影，提升科普教育的普及度和观众的科技文化素质。

“4D影院”是什么意思？3D代表着显示技术的终结了吗？非也！相信已经有部分前卫的读者听过“4D影院”、“全息影像”等新鲜名词了，那么这些指的又是什么呢？笔者在此也为大家顺便做简单的介绍。

4D影院更爽更逼真，但是无商业电影片源4D影院是在3D影院的基础上发展起来的，除了传统的3D视觉震撼之外，还还根据影片的情节精心设计出烟雾、雨、光电、气泡、气味、布景、人物表演等效果。

和传统的3D电影相比，观众在观看4D影片时除了视觉、听觉外还能感受到触觉、嗅觉等全方位感受。

目前4D电影片源更为稀少，观众选择范围有限，笔者暂时也没有发现正式的商业4D电影。

右边女主持人竟然是虚拟（全息影像）的，你看出来了吗？全息影像目前也在飞速的发展中，诸如《星球大战》、《特种部队之眼镜蛇的崛起》等电影中的部分情节已经为我们展示了全息影像技术在未来应用的可能。

另外，CNN报道奥巴马竞选总统期间，全息影像对于处于不同地点主持人之间进行互动也提供了不小的帮助。

从严格意义上来讲，全息影像并不属于3D 技术的范畴之内。

如果想看到全息影像，首先要对拍摄设备进行改良。

在拍摄全息画面的时候，摄影机不仅需要记录物体上的反光强度，也要记录位相信息。

在观看的时候则需要借助透明度高的介质构成的多棱锥，然后经过光学的反射才能看到立体效果。

作为一种新兴技术，全息影像技术的清晰度、容量等问题还没有得到妥善的解决，观看全息电影的时间更是遥远。

写在最后：经过几十年的历程，3D技术取得了迅猛的发展。

当然，对于我们这些普通消费者来说，也没必要了解如此繁杂的3D技术，我们需要的只是效果更出色，实现难度更低，价格更低廉的3D显示产品而已。

对于3D技术，我们已经等了几十年，现在是否意味着迎来曙光了呢？关于3D技术的更多详情，尽请关注太平洋电脑网投影机频道，我们也在随时关注3D行业的进展。

3D、4D、5D、6D影院我们知道2D就是观看普通的投影机、屏体或者LED屏的影像，因为只有2个方向，x和y;3D是指带上眼镜观看立体的影像，影像会从屏幕中出来的感觉，即多了一个z;4D是指在3D的基础上加上座椅随着影片情节的运动;5D是指在4D的基础上再加了喷雾、喷烟等;6D指在5D的基础上加上互动，比如观众可以用枪打电影上面的怪兽。

人眼在观看一个东西的时候，有立体感，是因为两只眼睛有视觉差的原因，3D影片制作的时候，不管是拍摄的还是三维动画制作的，都会有两个相机。

类似于人的两只眼睛，两个相机的距离也和人两只眼睛的距离差不多，拍摄完成后，会有两个影片，一个是左眼的，一个是右眼的。

3D影院分主动式和被动式两种。

不管哪种立体，原理都是让左眼只看左边的影像，右眼只看到右边的影像。

主动式立体立体影院分为主动式立体和被动式立体两种。

主动式立体的原理胃：屏幕先会显示左眼的影像，眼镜会打开遮在左眼上的遮罩，关闭右眼的遮罩(遮住右眼)，接着，屏幕会快速切换成右眼的影像，眼镜会打开右眼，同时遮住左眼。

这个交替速度非常快，每秒可达到120次(120Hz刷新率)，所以人眼是无法看到这个左右转换的过程的。

被动式立体被动式立体的原理胃：使用两台投影机打一个画面，完全重叠起来，让投影机1只播放左眼的影像，投影机2只播放右眼的影像，在投影机的镜头前面安装偏振镜，和眼镜的偏振镜配合，让人的左眼只看到投影1的影像，右眼只看到投影机2的影像。

不带眼镜观看的话，画面会有重影，因为眼睛同事看到了左眼和右眼的有视差的影像我们知道，通常，离眼睛越圆的物体视觉差会越小，越近的视觉差会越大，在拍摄或者制作立体影片的时候也是如此。

所以，我们在看立体电影的时候，一个物体从里面往外飞的时候，视觉差会越来越大，即感觉会越来越到人的眼前来，在被动立体这里，我们做过一个比较好玩的测试，即把只有一个视角的普通硬盘，用两台投影机投射在一块金属硬幕上面。

用投影融合程序的网格把两台投影机的影像左右方向整体拉开错位，在多次实验找到一个合适的错位距离后，戴上眼镜观看，还是有立体感的，只是没有左右分开的影片那么强烈。

随着科学技术的发展和人们生活水平的不断提高，对文化娱乐的要求也在不断改变和提高。

20 世纪 90 年代初国际上兴起发展起来的动感电影和 4D 电影就是一项高科技的娱乐产品。

4D 影院是在 3D 立体电影的基础上加环境特效摹拟仿真而组成的新型影视产品。

所谓 4D 电影，也叫四维电影；即三维的立体电影和周围环境摹拟组成四维空间。

观众在看立体电影时，顺着影视内容的变化，可实时感受到风暴、雷电、下雨、撞击、喷洒水雾、拍腿等身边所发生与立体影象对应的事件,4D 的座椅具有喷水、喷气、振动、扫腿等功能，以气动为动力。

环境摹拟仿真是指影院内安装有下雪、下雨、闪电、烟雾等特效设备，营造一种与影片内容相一致的环境。

观众观看 4D 电影时有身临其境，危（wei）险刺激的感觉，同时感受科技给人们生活带来的娱乐和趣味性。

4D 动感电影的三自由度是载体可做升降、俯仰、摆动三种运动方式。

每套座椅可乘坐两人，组合方便，动感效果好。

由于每套座椅都有各自的运动驱动和控制系统，所以创造成本较高。

我公司新近开辟的气动座椅多功能影院设备，是按国际最新发展趋势，将动感电影和 4D 电影有机接合起来而制成的高新技术产品。

具有动感电影和 4D 电影所有的全部性能和特点，同时也具备低耗节能、无污染、使用维护费用低的特点，具有自主知识产权，是一项代表先进生产力发展的科技成果。

我公司与国外在此领域内具有先进技术的公司充分合作,利用国外公司在此领域内的成功经验，并结合国内的实际情况，开辟出的动感 4D 影院与国外达到同样效果的设备相比，性能价格比更高。

4D 动感影院效果示意图4D 影院系统通过危（wei）险、刺激的三维立体影片，逼真的吹风、喷水、拍腿等特技效果以及烟雾、光电、气泡等特效与影片情节的完美结合，所有这一切将观众带到了一个既真实又虚幻的世界。

观众可全方位感受来自视觉、听觉、触觉带来的新鲜刺激。

该系统采用平面、0°、240°圆形柱面屏幕，由多台电影放映机或者投影机经过无缝拼接与变形矫正放映组成一个全景式画面。