在早前时间的《立体形态的蔚蓝天空 追溯3D历史起源》一中，我们从古埃及的金字塔走到了现代的IMAX3D影院中，了解了3D技术的发展简史。在此基础上，而今天我们再走进3D世界，我们要从应用层上深入了解3D技术，感受它对我们生活的影响。
导言：我们追求的是再现现实
在日常生活中，我们时刻感受着一个立体的世界，因此在人类保存信息方式手段一直追求更高的还原度，换句话说就是在一个虚拟环境中重构一个真实的世界而一直努力着——从最早的文字表述，接着到了2D影像，再到了时下流行的3D影像。若是以一个简单的方式作为比喻，可以以时下流行的网络游戏为例，在最早的时候是敲打文字泥巴（Mud），接着有了2D图文界面的石器时代，再到今天3D网游如《魔兽争霸》，在短短十数年时间了便展现了人类高保真保存信息的追求。
“我带着3D来了”
人类在3D技术这块田野上已长时间耕耘，在日常生活中，我们也时常接触3D的虚拟现实，但是这些的3D虚拟现实往往都是通过2D的方式表现出来的（如前文说到的3D网游《魔兽世界》），3D的应用更多只是停留在制作阶段，而不是受众体验、应用阶段。但是《阿凡达》的热播，告诉了人们这一事实即将发生改变——3D内容不再是在制作阶段受到重视，用户体验将会成为内容提供商、设备提供商的关注点，而日后除了专业制作人员外，普通民众也会拥有制作3D影片的舞台。在早前时间的《立体形态的蔚蓝天空 追溯3D历史起源》一中，我们从古埃及的金字塔走到了现代的IMAX3D影院中，了解了3D技术的发展简史。在此基础上，而今天我们再走进3D世界，我们要从应用层上深入了解3D技术，感受它对我们生活的影响。
如何自制3D内容
要体验3D内容，首先必须拥有3D内容，也就是说必须先制作出3D内容，3D内容的制作有两种方式，第一种是通过摄像机或是相机录制、拍摄现实的场景，以数字的方式记录下来；另外一种则是通过计算机技术，渲染出3D画面，即常见的CG动画或是游戏。两种技术相比，后者显得更成熟，多年来依靠着计算机的晶体管数量增加而稳步发展，应用也更为广泛，但普通民众的制作参与度也低，因此本文更着重前一种技术的介绍。
由于《阿凡达》的热播，制片商自然争相推出3D影片是自然不过的事情，拍摄3D影片提上了议事日程，要拍摄3D影片，自然得有3D摄像机。在8月份在北京举行的BIRTV 2010（北京国际广播电影电视设备展览会）上，各路厂商都争先推出了专业级的3D摄像机，到场观众可以亲身控制3D摄像机，体验3D拍摄的乐趣。但这些产品涉及各种复杂的技术，一般消费者没必要过于深究这些，让这些设备留待专业人员发挥，我们只需扮演影院中的观众即可。因此，我们视点放在消费级产品上。
Panasonic 2010 BIRTV新闻发布现场
AG-3DA1是松下在BIRTV 2010上展出的一款紧凑型的高清3D摄录一体机，机身内置了两个1/4 CMOS，再配合双镜头实现了3D拍摄功能。AG-3DA1的最大特色莫过于其采用了一个轻便的、紧凑型的3D镜头了，可惜仍不能摆脱成为广播级摄录机命运。因此，对于消费者来说，AG-3DA1的同宗兄弟——松下HDC-TMT750摄像机才是消费级3D摄像机。
HDC-TMT750
与AG-3DA1类似，DC-TMT750也是搭载了1/4 CMOS，但数量削减为一个，无需外接任何镜头便能支持高清视频拍摄。若要实现3D拍摄，需外接一支3D转接镜头。转接镜头会通过两个不同镜组，分别将左边及右边的影像投射至摄录机的感光原件，两份平面影像会经过运算，输出成为3D影片。但DC-TMT750在进行3D节目录制时，影片的分辨率仅有960x540。
Photokina 2010上的LUMIX GH2
在2010年里，DC-TMT750恐怕将会是唯一一台消费级的3D摄像机，但是并不是唯一的消费级的3D拍摄选择。早前时间，在德国举办的Photokina 2010上，松下展出了搭载了3D镜头的LUMIX GH2相机。LUMIX GH2是一款采用M43卡口的单电相机，可以更换不同镜头，在此基础上，松下推出了一款3D镜头——Lumix G 12.5mm F12(H-FT012)。LUMIX GH2+Lumix G 12.5mm F12镜头的3D成像原来与DC-TMT750相似，都是采用双镜头单CMOS来实现3D拍摄，因此在拍摄3D视频的时候无法避免分辨率较低的问题。同时，由于该3D镜头比DC-TMT750搭配的3D镜头还要小巧得多，造成光圈较小的问题；不过好处是该Lumix G 12.5mm F12镜头只有饼干大小，装在GF1相机上亦显得非常轻便，随时从口袋里掏出GF1就能拍摄照片。
LUMIX GH2搭配的3D镜头Lumix G 12.5mm F12
原生与计算并存的3D内容
在消费领域上，松下采用的是双镜头+单感光器的方案，该方案仅有一个感光器，成本来得比较低，但该感光器同时肩负起了2D拍摄和3D拍摄的职责，在拍摄时采用了棋盘分法进而造成3D拍摄时的分辨率较低，如DC-TMT750的3D影片分辨率仅有960x540。为了实现3D高清拍摄，富士在FinePix REAL 3D W3相机上采取了双镜头双感光器的设计，也就是说与松下广播级别的AG-3DA1一样，不过其视频最高分辨率仅为720P。
富士FinePix REAL 3D W3
在FinePix REAL 3D W3相机上，富士设计了两个有一定间距的光学镜头，在每个光学镜头下隐藏着独立的感光元件（CCD），在拍摄2D的图像的时候，仅采用1个镜头进行拍摄；若进行3D拍摄的时候，双镜头同时拍摄，然后把两张图像交由机内的DSP处理，合成出一幅3D图像，最后用户可以通过FinePix REAL 3D W3自带3D裸眼屏幕观赏3D图像。与松下不同，富士并无生产电视机，为了方面用户观赏3D照片或是视频，用户可以将3D数码照片通过富士的高分辨率3D冲印系统制成实体3D照片，或是在3D显示器或是数码相框上观赏3D视频或是照片。
索尼NEX-5相机
除了上述两种方式，在消费级上还有一种3D拍摄拍摄方式——索尼的3D全景拍摄。早在索尼发布NEX-5相机的时候，便纸面宣布了NEX-5会支持3D全景拍摄，而这个功能最终实现则是等到7月份发布新固件时。在NEX-5上，索尼仅提供了一个感光元件和2D镜头群组，无法拍摄原生3D照片，其3D全景照片原理只不过是依靠相机内部的处理器计算出来。因此，其3D效果是没法跟前面的产品相比的，正如卡片机与大画幅相机相比，前者可以依靠PS出接近大画幅的色彩风格，但是永远不能实现大画幅的细节。此外，依靠计算实现3D效果还有一个缺点，由于2D转换3D运算量巨大，现阶段相机内的处理器无法处理长时间连续处理，因此无法拍摄3D视频。索尼在NEX-5上实现了3D全景拍摄后，也通过固件升级让部分卡片机支持3D全景拍摄，不过需要指出要实现3D照片回放必须依靠索尼自家的3D电视，如KDL-60LX900。
成熟但应用有限3D Vision
解决了3D内容的拍摄后，接下一步便是如何观赏3D内容。在现阶段的消费领域中，观赏3D内容的设备主要是3D显示器、3D电视以及3D投影机。
在消费领域中，3D显示器是发展较早的3D显示设备，笔者在90年代的时候，已经头戴3D眼镜，手执Riva128显卡，看着15寸的CRT显示器战《古墓丽影》了，可惜的是3D显示在PC上仍未流行起来。在PC上实现3D显示主要采用快门式，因此在CRT时代里每一个显示器都是3D显示器——高分辨率实现不了120Hz的话，就降低分辨率分辨率，总能实现的。但是随着LCD时代的来临，3D LCD显示器就成了非主流设备了，由于LCD成像原理与CRT不同，存在着一个最佳分辨率（其实笔者更愿意称之为唯一能看分辨率），分辨率换取刷新方法已经无法实现。为了实现高刷新率的LCD显示器，厂商不得不采用增加显示器内部LVDS通道等方法，进而增加了驱动电路成本；为了配合高刷新率，3D显示器舍弃了色彩较好的IPS、MVA等面板，采用不受欢迎的TN面板；同时受到外部输入接口的限制，早起的3D LCD显示器分辨率无法实现1080P显示。综上所诉，3D LCD显示器成了应用领域单一、同时价格高昂的产品，这也是妨碍nVidia的3D Vision推广的原因。
nVidia 3D Vision
3D Vision是nVidia在CES 2009上发布的一项技术，3D Vision系统由支持该技术的Geforce系列显卡、3D眼镜、信号发射器和120Hz的3D显示器（后来也有投影机加入该行列）组成。3D Vision主要以3D游戏为主要内容，3D影片、应用软件（如Google Earth、Cooliris）为次要内容。内容的丰富是3D Vision最大优势，虽然其应用领域不多，也没有多少3D影片，但是其拥有了数百款游戏，是现阶段内容最为丰富的3D技术。不过3D Vision构建成本高也是突出问题， 拥有一张支持3D Vision的Geforce显卡不属难事，但是3D眼镜、3D显示器的花费并非人所能接受。
纵使nVidia在PC上推广3D并不成功，但出于2010年3D热潮持续，其竞争对手AMD在3月份的时候也不得不作出表示。AMD全球软件开发商公关总监Neal Robison在GDC游戏开发者大会上向媒体称，AMD将同行业伙伴一道，推动多种3D化解决方案，鼓励全行业参与的合作与标准化研发，致力于降低3D立体技术的实现成本。他还确认，AMD即将推出一系列3D立体技术和产品，包括：支持3D显示的ATI Eyefinity多屏技术，120Hz 3D显示器，主动和被动式立体眼镜，Quad Buffer立体技术，DX 9/10/11下的3D化支持，蓝光3D，3D笔记本以及捆绑套装解决方案等。实话实说，AMD的计划也快与南亚第一大国的计划相比较了，因此AMD在3D推出的表现则留待日后再说了。
3D电视都来了
与PC领域高举3D Vision旗帜相比，电视领域则是另一番景象了，简单来说就是百花齐放、九龙治水，每个成气候的电视厂商都推出了自己的3D电视，但是各自为政、采用专用的标准、互不兼容。
在技术上，无论是外国的松下、夏普，或是国内的海信、创维都是采用主动式显示技术——当3D影响信号进入电视后，经处理，电视实现100Hz /120Hz帧序列的格式实现左右帧交替显示，同时通过信号发射器把同步信号传送给3D眼镜，同步后的3D眼镜开关快门让观众左右眼观看对应的图像，并且保持与2D视像相同的帧数（60Hz或50Hz），观众的两只眼睛看到快速切换的不同画面，并且在大脑的作用便观看到立体影像。
松下3D等离子电视TH-P65VT20C
看起来3D电视的应该是一个很容易实现，电视上早已出100Hz/120Hz驱动，甚至是200Hz/240Hz驱动的，只需要增加信号发射器和3D眼镜便能实现3D显示了，但是实际总是没有想象中的美好。自液晶显示器出现之初，其响应速度慢就已经倍受责备，即使是液晶电视开始风行时仍未能摆脱此毛病，因此为了改善电视拖尾效果，厂商纷纷使出新招，而倍频插帧就是为了解决该问题的其中一项措施。在使用倍频插帧后，电视图像信号进行倍频插帧，即将原50Hz/60Hz场频改变为100Hz /120Hz。在具体实施既可以用插频技术，也可以采用插场技术。插频是处理器根据两连续帧的相连，对运动的像素进行估计，计算出新的过渡帧插在原来两帧中间，最终实现图像更流畅的显示。而插场技术则是在两帧图像之间无图像的黑场或灰场，以增加场频、减少拖尾，最终也是实现更流畅的画面显示。当插频和插场两种技术结合起来之后，就成为200Hz/240Hz驱动了。
3D电视的烦恼
而在3D电视，其100Hz /120Hz显示完全不是这个概念，由于图像是交替传递到左右眼中的，若是保持原来的帧数和刷新率的话，眼睛就会图像拖尾情况严重恶化，连2D效果都无法保证（3D电视在单眼观测仅有2D效果）。因此，拍摄3D要加倍提高帧数和刷新率，这意味电视的I/O（Input/Output，输入/输出）带宽必须翻倍才能保证3D信号的完整性。因此，造成TMDS接收器、LVDS等多方面成本提升。既然带宽增加，数字处理器自然需要跟高的处理能力，幸好的是数字电路发展迅速，这方面的成本压力在现阶段以及和未来相对较小。
其次，由于3D电视必须佩戴3D眼镜采用观看，大幅度削减了光通量，让人眼感到了画面亮度不足。为了保持3D显示亮度，可以提高显示系统的Gamma值、液晶面板的光通率和提高电视背光源的亮度。但是提高Gamma值会造成画面发白、色彩失真，液晶面板的光通量短时间是无法提高，而且提高的速度缓慢，因此实际上行之有效的办法只有提高背光源的亮度。现阶段的3D电视皆采用LED背光源，只需增加LED灯数量即可。LED灯数量增加会导致背光源系统的废热增加么，厂商必须为LED灯提供更加的散热措施，同时合理布局LED灯，避免热量过于集中。但LED灯的布局受到导光系统的影响，不能随意摆布，否则会加剧屏幕亮度的不均匀，这反过来限制了LED灯的布局和散热。这些复杂因素加起来，就造成了3D电视自身的成本大幅度提升。
3D眼镜也是明显增加成本因素之一。为了实现电视机与3D眼镜的同步，必须增加一个信号发射器，不过由于信号发射器数量有限，所以成本压力不算严重。3D眼镜才是成本压力所在，3D眼镜由于采用主动式快门设计，成本不菲（两幅眼镜都可以买一台32寸平板液晶电视了），同时3D眼镜的成本会随着观众数量的增加而增加。
LG 47LD950电视
多个成本堆叠起来，造成了3D电视成本高企，厂商有见及此就“一不做二不休”了，各家3D电视都是旗舰产品了。然而就在厂商力推主动式3D电视将近一年后，LG日前在欧洲推出了一款被动式廉价3D电视47LD950。47LD950采用47寸搭载TruMotion 200H四倍速驱动液晶面板，动态对比度150000:1，提供4个HDMI接口，并且还附送四副偏正眼镜，在亚马逊上的售价为1545英镑。
与主动式3D电视相比，被动式3D电视由于不需要复杂快门3D眼镜，只需简单偏振眼镜就可观看，也不需要同步信号发射器，因此能大幅度减少成本。但是被动式3D电视一样有着需要高刷新、高帧率和低亮度的缺陷，同样不能避免电视自身成本的高企，不过总体成本依然远低于主动式3D电视。
广泛却中庸的3D投影机
接下来，我们看看消费领域最后一个主流的3D播放设备——3D投影机。与电视领域不同，由于TI（德州仪器）垄断了DMD（Digital Micromirror Device新品的生产，因此出现多家厂商共同支持的3D显示标准DLP Link。
DLP Link是TI基于DLP投影技术推出的3D影像技术，投影机上采用单镜头、高刷新率设计，配合快门眼镜实现3D图像显示。与电视上使用主动式3D显示不同，DLP Link不需要信号发射器实现显示设备与3D眼镜之间的同步。DLP Link利用DMD快速切换的特点，在帧与帧之间插入一幅灰阶图像，当3D眼镜侦测到灰阶图像时切换快门，左右眼轮流看到3D图像，最终显示出3D图像，而3D眼镜接收距离达到4.2米。（原理如下图所示）
与其他采用快门3D眼镜的解决方案相比，DLP Link最大的优势莫过于成本了，由于不需要信号发射器，无论在投影机还是3D眼睛上，都能节省一笔成本。而且该技术是依靠DMD的快速切特性实现的，因此只需要对投影机的驱动电路实行改进，例如把刷新率提高到120Hz，因此新产品能够更快的投入市场。同时由于该技术是多家厂商共同支持的，因此3D眼镜也是相互通用的，用户更换其它品牌或是更新的3D投影机时可以省下一笔更换眼镜的成本。
DLP Link原理图
优点明显，缺点也明显。首先是效果上，DLP Link采用的也是快门3D眼镜设计，自然没法避免3D电视上的亮度大幅下降的缺点，而且比3D电视更为突出。众所周知，投影机亮度不高（尤其是家庭娱乐投影机），需要在接近暗室的环境下使用，否则会因强烈的环境光干扰，严重影响观看。简单考虑，假设3D眼镜削弱的光量都是一样的、尾50%，但是电视由于可以亮度高达四五百流明每平方米，而投影机只有一百流明每平方米（这个数字实际跟投影面积和灯泡亮度密切相关）。乘以50%后，3D电视依然有两百多流明每平方米，依然能正常观看，但是此时投影机仅剩下数十流明每平方米，难以观看了。
三菱3D投影机GX-320ST
其次，3D电视往往有捆绑了专用的3D蓝光机，或是提供了2D转换3D模式，或多或少能解决播放上的问题。而于基本DLP Link技术3D投影机，现价段最佳的播放设备是PC机与Steroscopic player播放软件的搭配。不过由于HDMI接口的带宽限制，3D播放时的分辨率仅能达到XGA或者SVGA。若是采用蓝光机播放，更是只能去到480I。因此，3D投影机实际回放效果远不如3D电视，但是用于商业上的演示还是可以胜任的（相信没有人打算拉着一台3D电视到客户前演示吧）。
既然单镜头的3D投影机有如此多的不足，那有没有更好的解决方案呢？答案是有的，双镜头3D投影机。在BIRTV 2010上，我们看到了厂商带来了大量新品，而DP Cinema、索尼更是现场展示了双镜头3D投影机，其效果远胜单镜头投影机，但是由于这些产品都不属消费级，自然不在此详述。
空乏的3D内容
关于3D拍摄以及3D播放介绍到此告一段落，在文章即将结束前，我们得谈谈一下3D内容，3D拍摄设备虽然已经陆续出现了，但依然是数量稀少，同时各家的3D格式不尽兼容，拍摄了也不见得能播放。无奈，我们只能把希望寄托于蓝光盘身上了。
在2009年12月18日，BDA（Blu-ray Disc Association，蓝光光盘协会）正式宣布了Blu-ray 3D标准完成制定。Blu-ray 3D标准采用了基于多视角视频编码（MVC）的3D视频编码技术，该技术是在目前所有蓝光光盘播放机都支持的基于ITU H.264标准的AVC视频编码技术上进行了拓展。相比2D内容，Blu-ray 3D标准使用的MPEG4-MVC技术对左右眼画面的数据进行压缩后数据增量大约为50%，能够实现与现有2D蓝光播放机的全高清1080p高分辨率的后向兼容性。同时，这个标准增加了增强版的3D图形功能，比如能够在3D电影中用3D图形菜单呈现导航并显示3D字幕。
《天降美食》BD 3D
Blu-ray 3D标准虽然颁布了将近一年了，但是市面销售的3D蓝光盘人丁稀薄，例如国内市场，上市的仅有泰盛的《天降美食》，即将上市也只有《闪电狗》、《怪物屋》等。不难发现，这些3D影片都是3D动画，与真人电影，由于3D动画本身就是采用电子计算机3D制作，只需追加渲染并能推出3D版的蓝光盘。但现阶段，大部分真人电影还是基于2D拍摄，虽然可以2D转换3D，但效果并不好，如早前上映的3D电影《诸神战争》便有网友发表观看感——除了字幕都是3D外，其他都不是3D的。因此，3D蓝光盘普及还需假以时日。
结语：包会有的，牛奶也会有的
一眼望去，难免感觉3D现在仍是势单力薄，电视厂商虽然推出了多款3D电视，但是价格不菲、缺乏片源，3D投影机提供了较为廉价单镜头的解决方案，但是效果差强人意，同受缺乏片源的痛苦。而拍摄方面，更是可怜，仅有DC-TMT750、FinePix REAL 3D W3、LUMIX GH2数个屈指可数的选择。而PC方面，纵使提供了数百款3D游戏，但除玩游戏外，无事可做。
3D正快速向我们飞来
但试想在一年前，可供消费者消费的3D产品有多少呢？除了3D Vision、FinePix REAL 3D W1之外，我们别无选择！但是到了今天，在我们面前的3D产品数量获得飞跃性的增长——增加数量不是按照百分比而是按照数量级来衡量的增长。3D飞速发展，让人联想起我国建国初年的工业建设成就，在第一个五年计划的5年时间里合计钢产量1656万吨，等于旧中国从1900年到1948年49年间钢的总产量760万吨的218%。而今天，3D也经历着这一个过程，面包会有的，牛奶也会有的。
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