Nguyên lý tạo hình ảnh 3D trong trình chiếu phim 3D

Thuật ngữ 3D đang ngày càng phổ biến nhưng không ít người thắc mắc 3D là gì? Tại sao lại có hình ảnh 3D? Tại sao lại xem được hình ảnh 3D trên TV 3D hay máy chiếu 3D?...
3D (three-dimensional) là không gian 3 chiều. Các vật thể trong không gian 3 chiều được đặc trưng bởi 3 thông số là chiều rộng, chiều cao và chiều sâu. Con người chúng ta sống trong không gian vật chất, bằng thị giác của mình, chúng ta nhận thức được các vật thể xung quanh chúng ta là các hình khối, tức là hình ảnh 3 chiều - 3D.
Vậy hình ảnh 3D, phim 3D,... là gì? Nguyên tắc để tạo được hình ảnh 3D hay phim 3D là phải xây dựng lại được một hệ thống đánh lừa được đôi mắt, làm cho đôi mắt khi nhìn vào hình ảnh cảm nhận được 3 chiều như trong không gian 3D thực tế mà ta đang sống. Do đó việc tạo hình 3D bao gồm 2 yếu tố quan trọng nhất đó là hệ thống hình ảnh được tái dựng (ảnh, phim) và thị giác hai mắt.
1. Thị giác 2 mắt
- Việc tái tạo hình ảnh trong không gian thông qua thị giác hai mắt được mô tả như hình dưới:

Do khoảng cách giữa hai mắt nên ta có hai góc nhìn khác nhau với cùng một vật thể, tạo ra cảm giác 3 chiều.
- Ảnh của vật thể theo nguyên tắc kỹ thuật là những phép chiếu vật thể đó lên một mặt phẳng. Nó là các hình ảnh hai chiều. Tưởng tượng nếu hai mắt ta là hai hai nguồn phát sáng và đằng trước vật thể mà ta nhìn là một cái màn ảnh phẳng, ta sẽ có được hình ảnh của vật thể in trên màn ảnh bao gồm hai ảnh khác nhau như hình dưới:

- Đến đây ta có thể dễ dàng tưởng tượng ra nguyên lý tạo hình ảnh nổi 3D trong phim ảnh rồi. Đơn giản nó là một phép toán ngược của việc tạo ảnh chiếu trên, tức là ta phải dựng một hệ thống hình ảnh bao gồm hai hình ảnh ở hai góc nhìn khác nhau trên một màn ảnh ( gọi là ảnh trái và ảnh phải) rồi bằng cách nào đó để cho ảnh trái vào mắt trái, ảnh phải vào mắt phải, việc còn lại là việc sử lý hình ảnh của hai mắt và não bộ con người sẽ cho ta cảm giác vật thể 3 chiều trong không gian.
- Trên thực tế mọi vật thể hay hình ảnh mà ta nhìn thấy giống như một nguồn sáng thứ cấp, nó phản xạ ánh sáng từ một nguồn sáng nào đó ( ánh mặt trời, bóng đèn, máy chiếu, ...) tới mắt của chúng ta. Do đó, ánh sáng phản xạ từ các vật thể hay hình ảnh không có hướng xác định. Vì vậy phải bằng một cách nào đó ta phải ngăn được ánh sáng từ ảnh trái đến mắt phải và ánh sáng từ ảnh phải đến mắt trái. Nếu không làm được điều này, cái mà ta nhìn thấy đơn giản là hai ảnh riêng biệt giống nhau và không liên quan với nhau.
( cách này không khả thi)

Qua rất nhiều nghiên cứu người ta đã phát minh ra kính 3D, có tác dụng lọc ánh sáng từ ảnh trái sang mắt phải và ánh sáng từ ảnh phải sang mắt trái.

Đến đây chúng ta đã hiểu được nguyên lý tạo ra ảnh nổi 3D từ hệ thống hai hình ảnh trái và phải. Vậy vấn đề còn lại là tạo ra hai ảnh trái và ảnh phải này như thế nào.
2. Hình ảnh 3D
Như trên đã nói, một bức ảnh 3D ( còn gọi là ảnh stereoscopic 3D ) bao gồm hai ảnh trái và phải. Hiện nay có nhiều cách để tạo ra hình ảnh này.
- Thu trực tiếp hình ảnh 3D bằng các máy ảnh 3D hay máy quay 3D chuyên dụng:

Các thiết bị này thường gồm hai ống kính để ghi lại hai hình ảnh trái và phải.
Kỹ thuật này đang ngày càng phổ biến vì cho độ chân thực cao. Đây chính là phương pháp sử dụng trong bộ phim 3D kinh điển AVATAR
- Dựng hình ảnh 3D bằng các phần mềm chuyên dụng:
Như ta đã biết, hiện nay có rất nhiều phim hoạt hình 3D nổi tiếng với chất lượng tuyệt vời, nó được xây dựng bằng các phần mềm thiết kế đồ họa 3D chuyên dụng. Một số phần mềm dựng ảnh thông dụng hơn như 3DMax, CAD3D, Maya, VRML,...

- Tạo ảnh 3D từ các bức ảnh 2D thông thường bằng các phần mềm nội suy chuyên dụng:
Đây chính là cách phổ biến tạo ra các bức ảnh hoặc các bộ phim bây giờ. Kỹ thuật này ta vẫn hay gọi nôm na là convert từ 2D sang 3D. Nó được áp dụng ở đa số các phim 3D hiện tại trên thị trường.