在拍攝「3D立體影像」之前，我們必須要先確定這個「3D立體影像」拍攝完成後，是要以什麼樣的方式來呈現(或觀賞)？因為不同的觀賞方式，其所要求「3D立體影像」的視角數目(View Count)也會不同。以下我將以最簡單的兩個視角 (亦即左、右眼兩個視角)之「3D立體影像」為例，來說明如何以相機進行拍攝。

這個時候，讓我們再複習一下：「光角」使我們能夠分辨物體的遠近，是拍攝「3D立體影像」的基礎；要拍攝「3D立體影像」，其實就是在建構目標物的「光角」。所以，我們可以兩台相機從不同角度來拍攝同一目標物(多機單拍)；或是同一目標物旋轉不同角度給一台相機來拍攝(單機多拍)，其實道理是一樣的。

立體距離 (Stereo Base)
此外，在進行「3D立體影像」拍攝之前，這裡要介紹一個非常重要的名詞「立體距離」(Stereo Base)。這個「立體距離」，其實就是指我們兩眼的距離；如果以數位相機來模擬我們的雙眼，那麼這兩台數位相機中心點的距離，就是「立體距離」。

以我個人的經驗，兩眼觀賞景物最佳立體效果的範圍：約70公分 (成人手臂長度)至5公尺，若以三角函數則可以算出在70公分位置，目標物與兩眼所形成的「光角」約為6˚；若小於70公分，光角會大於6˚，(因人而異)則開始會以「鬥雞眼」觀賞景物而產生不舒服感；反之，若大於5公尺，則立體效果不佳。
 

一般成人兩眼的距離約為6.3公分 ~ 7.0公分，而觀賞景物最佳立體效果的範圍是70公分 ~ 5公尺，則我們可以得到一個關係式：立體距離 = 目標物距離 / N (N= 10 ~ 70)，其中「立體距離 (7.0 cm) = 目標物距離 (70 cm) / 10」可以得到最大的立體效果。如果我們以兩台同型數位相機焦長(Focal Length)為22mm鏡頭(約78˚較接近人眼之水平視角)來模擬兩眼時，則我們可以下面的關係圖來表示。

實務上，我們所要進行拍攝「3D立體影像」的基本原則與方法，就是要根據這個「目標物距離」與相機的焦長(Focal Length)來換算成最左與最右兩相機的擺設距離(亦即等效「立體距離」)，使其能真正模擬我們人類的雙眼(或約相當於78˚水平視角之22mm鏡頭)。另外，我們人類看東西時，兩個眼球會自然轉動，將兩眼視線對焦在目標物的某一點；亦即我們若以相機來模擬時，因為兩相機的鏡頭是平行的，必須要將相機調整(或旋轉)一個角度，以使得兩相機的中心視線可以對焦在目標物的同一點，我們稱之為「聚焦拍攝」(Convergent Shooting)以區別「平行拍攝」(Parallel Shooting)。

在實際拍攝「3D立體影像」時，我們可以很容易知道目標物距離，但是最重要的是該如何擺設相機的位置(亦即「立體距離」)？現在，我們就要參考這個以22mm鏡頭拍攝目標物，所導出來的公式「立體距離 = 目標物距離 / N (N = 10 ~ 70)」，來運用在不同的焦長鏡頭相機時，該如何換算其等效「立體距離」？

其基本原則是：選擇適當之焦長(Focal Length)鏡頭，再與22mm鏡頭(約78˚較接近人眼之水平視角)依比例原則，計算出其等效「立體距離」。如使用12mm鏡頭來拍攝，則與22mm鏡頭約為1:1.8的比例；亦即其等效「立體距離」= 1.8 x ((目標物距離) / N)。反之，若以80mm鏡頭來拍攝，則與22mm鏡頭約為3.6:1的比例；亦即其等效「立體距離」= ((目標物距離) / N)/3.6。換言之，任何焦長的鏡頭都必須先換算成22mm鏡頭之等效「立體距離」後，才可以進行「3D立體影像」拍攝。

3D立體場景的構圖
3D立體攝影的另一個重要關鍵因素要掌握，就是要確定將來所要呈現的立體效果，是要在螢光幕(或投影幕)外？還是要在螢光幕(或投影幕)內？或是在螢光幕(或投影幕)上？

這時我們就要應用「視差」的原理來確定所要呈現的立體效果。

• 將3D立體場景之景深概分為三個區域：「前景」、「焦平面」與「背景」。
• 拍攝時，兩相機的聚交點即為「焦平面」位置。
• 最佳的3D場景構圖係將「焦平面」(零視差)，定在約三分之一的場景位置。有時視需要，「焦平面」也可以在「前景」與「背景」間的任何位置。
• 「焦平面」前方為「前景」(即「負視差」會呈現在螢幕前面)，其後方為「背景」(即「正視差」會呈現在螢幕後面)。
• 為確保前景不失焦(或觀賞時不會不舒服)且清晰地呈現在螢幕上，其「前景」至相機的距離至少必須為10 倍的22mm鏡頭之等效「立體距離」；或22mm鏡頭之等效「立體距離」小於或等於 (前景距離 / 10)。
• 若3D場景無「前景」，則「立體距離」= 目標物距離 (或「焦平面」距離) / N (N = 10 ~ 70)。 

3D立體場景構圖

多視角(或多視點) 3D立體攝影
前面所介紹的兩個視角所拍攝之「3D立體影像」，其主要的顯示平台是一般顯示器(如CRT顯示器與液晶顯示器)與投影機(如DLP前投與背投影機)，這是需要配戴主動式(或被動式)3D立體眼鏡才能觀賞到3D立體效果；但是，如果我們希望不配戴任何3D立體眼鏡就可以在不同的距離與角度觀賞到3D立體影像時，那麼此「3D立體影像」就必須要超過二個視角，甚至於高達十幾個視角的影像，透過光學鏡片(如3D光柵片)，將不同視角所拍攝的影像同時折射出來，此時只要處在其有效的觀賞距離與角度內，我們就可以看到3D立體影像。目前這種不需配戴3D立體眼鏡就可以觀賞到3D立體影像的「裸眼3D立體顯示器」，正開始因液晶顯示器的普及而漸漸走入成熟的應用。

現在，我們就來研究看看，這種多視角的3D立體影像是要如何來拍攝？從理論上來說，其實一點也不難；我們只要在前面所介紹的二個視角的3D立體攝影系統，其二個相機中間平均插入所需要的其餘同型相機數目；如我們需要7個視角的3D立體影像，則我們必須在二個相機中間平均插入其餘5個同型相機即可 (如下圖係愛爾得公司自行研發的一套多視角3D立體拍攝系統)。

但是，在現實環境上，一般人執行起來會有相當高的難度，其中最常面臨以下幾個問題：

• 「立體距離」(Stereo Base)變大

若以數位相機的寬度約10 cm來計算，7台相機的「立體距離」約為   60 cm ( = (7-1) x 10 cm)，則其最近之前景距離至少必須是6.0 m (= 60 cm x 10)以上。試問：我們如何去找到這樣大的拍攝場所？所以，太大的「立體距離」會增加「多視角3D立體攝影」的拍攝限制與難度。解決之道：相機的「立體距離」務必要保持愈小愈好，才能適合更多的拍攝環境與場景；亦即選擇機身寬度較小(或是「豎立」取代「橫立」)、同時兼顧攝影品質的相機才是關鍵所在。

• 同步拍攝問題 

一次要將多台攝影機(或相機)同時啟動，不是一件簡單的事。建議：最好配備有紅外線遙控器，可以同時控制多台攝影機(或相機)的開拍。

• 鏡頭調校問題

• 影像大小不一致 

以上係「多視角3D立體攝影」實物拍攝時，務必要注意的事項，其餘有關拍攝的方法、運鏡與3D場景構圖，可以參考前面所介紹兩個視角之「3D立體影像」就可以了！
 

接下來，我將介紹有關「多視角3D立體攝影」的其它方法，卻也是最經濟實惠、成功率最高的方法。

連拍法 (Continuous Shooting)
基本上，使用此方法，其所要拍攝的目標物必須是靜態的，而且相機必須要有連拍的功能；雖然一般的DV Camcoder也可以使用來拍攝，但是其解像度Definition (注意：不是解析度 Resolution) 必須要夠好，最好有3CCD與Leica或ZEISS鏡頭。

我個人是使用Sanyo MZ3 (目前已停產)與FujiFilm S8000fd數位相機，它們都有每秒15張1600x1200畫面連拍的實力。Sanyo MZ3當室外機使用，主要是其畫質在ISO 100時較佳；而FujiFilm S8000fd則當室內機使用，主要是它在高速連拍時是在ISO 800下進行拍攝，其抑制雜訊能力很強，畫質還可保持一定水準。其它如Casio Exilim Pro EX-F1數位相機，也宣稱可以高速拍攝每秒60張1920x1080畫面，但我個人並未實際使用過，所以無法置評。

使用「連拍法」，有以下幾點注意事項：

• 不能使用腳架，必須要徒手緊握相機。
• 雙手不動，按住快門，約1秒時間內，保持相機鏡頭對準目標物，以身體水平由左向右(或由右向左)移動約 (前景距離/10) 的「立體距離」。
• 由於「連拍法」無法使用閃光燈拍攝，所以拍攝環境光線必須充足；若在室內拍攝，則必須將ISO值調至400以上，但是這可能會降低畫質(視相機的性能而定)。
• 拍出來的影像難免會有上下高低不齊，最後必須再以影像處理軟體如Photoshop來修整。

另外，還有一種「連拍法」係採用滑軌以步階馬達(Stepping Motor)來驅動 (如下圖)。其優點是：可連接電腦控制、精確度較高，因為其Stereo Base較大，所以可以拍攝的場景較廣；但缺點是：太重、無法隨身攜帶。這套系統是愛爾得公司自行研發，只供公司內部使用，並不對外銷售，我個人較少用到，目前僅在特殊場合才會使用。

環物(或環場)拍攝法 (Pulfrich Shooting)
這是1922年一位徳國物理學家Carl Pulfrich所發現的一種現象：暗的影像會比亮的影像延遲數個ms(毫秒)才能被我們的眼睛感覺到。如果我們戴上一支眼鏡，其左眼鏡片是暗黑的，右眼鏡片是明亮的，當一個2D場景影像在水平方向由右向左移動或旋轉時，因先到達的左影像會經過數個ms的延遲與後到達的右影像會同時被我們的兩個眼睛感知到，所以我們就可以看到其立體效果；這是因為我們可以在不同的水平位置取得該物體(或場景)的視差；換個方式來說：就是我們以兩眼來看同一角度的物體(或場景)，與物體(或場景)旋轉不同角度分別給我們的左眼與右眼看，其道理是一樣的。
 

為了讓大家能更明白環物(或環場)拍攝法，我現在就以一個環物的拍攝實例來說明。

1.   準備一個轉盤(或餐桌上的轉盤也可以)，旋轉時盤面務必保持水平。

2.   標示轉盤角度。如您打算拍20個視角的3D立體物件，則以最佳光角6度來除，平均一個視角為0.3˚。所以，在轉盤邊緣標示20個 0.3˚的記號。

3.    將目標物放置轉盤的正中央。

4.    將相機對準轉盤的中央位置拍攝。

5.         每拍一張相片，轉盤就順時鐘(或逆時鐘)旋轉一個記號(0.3˚)，一直到20張相片拍完為止。
 

另外，我們也可以在市面上買到商品展示用的電動轉盤，然後，我們可以選擇畫質較佳的DV Camcoder來拍攝。若轉盤轉一圈的時間為40秒，而DV Camcoder每秒可拍攝30張畫面，則轉一圈總共可拍攝1200張畫面，我們便可得知每一相鄰的畫面是0.3˚ (= 360˚/1200)。最後，我們再選取其中的20張畫面即可。

當然，在商業及專業的用途上，我們會選擇以步階馬達(Stepping Motor)來驅動的轉盤(如下圖)，其精確度高，並且可以與電腦連線來拍攝。這套系統是愛爾得公司自行研發，只供公司內部使用，並不對外銷售，也是我個人最常用的多視角3D立體拍攝系統，尤其是拍攝一般日常物件，非常好用！

後記：

除了「3D立體攝影」外，還有其它相關的3D立體影像的獲取方法；亦即：我們可以使用一張2D影像來製作3D立體影像，並且將它顯示出來。目前我們可以通過Photoshop 2021 (或以上的版本)，將一張2D影像(最好是人像)，自動轉成「深度圖」(Depth Map)，有了這個「深度圖」，我們就可以將它「渲染」(Render)成任何視角(或視點)數目的「多視角3D立體影像」(Multi-View 3D Images)，然後可以馬上顯示在液晶面板上。如果有興趣，可以參考本部落格文章：如何使用3D光柵板在液晶螢幕上觀賞3D影像？