ภาพยนตร์ 3 มิติ

หลักการของภาพยนตร์ 3 มิติ 

คงปฏิเสธไม่ได้นะครับว่ากระแสของเทคโนโลยีภาพ 3 มิติ กำลังมาแรงในปัจจุบัน ภาพยนตร์ 3 มิติ ต่างแข่งขันกันลงโรงไม่ขาดสายตลอดทั้งปี ทั้งๆที่บัตรเข้าชมโรงภาพยนตร์ 3 มิติ นั้นมีราคาแพงกว่าภาพยนตร์ธรรมดาอยู่ไม่น้อย แต่เราก็มักจะยอมควักกระเป๋าจ่าย เพื่อแลกกับอรรถรสในการชมภาพยนตร์แบบสมจริงถึงขั้นที่ต้องนั่งหลบกระสุนหรือดาบไปพร้อมๆกับนักแสดงเลยทีเดียว แล้วเคยสงสัยกันบ้างมั้ยครับว่า ภาพยนตร์ 3 มิตินั้น มีหลีกการอย่างไร ทำไมถึงต้องใส่แว่นในขณะรับชม มาร่วมเรียนรู้เกี่ยวกับภาพยนตร์ 3 มิติ

 ภาพยนตร์สามมิติเกิดจากการใช้เครื่องถ่ายภาพยนตร์  2  เครื่อง ซ้ายและขวาถ่ายภาพเดียวกันในเวลาเดียวกัน  ในการฉายก็ใช้เครื่องฉายภาพยนตร์  2  เครื่องฉายภาพ  2  ภาพลงไปบนจอภาพพร้อม ๆ  กัน

             วิธีดูภาพยนตร์สามมิติที่ใช้บ่อยมี  2  วิธี  คือ  วิธีที่หนึ่ง เป็นการดูภาพยนตร์ขาวดำสามมิติโดยใช่แว่นตาสีแดงและมีน้ำเงิน  วิธีที่สองเป็นการดูภาพยนตร์สีสามมิติโดยใช้แว่นโพลารอยด์

1. เป็นการดูภาพยนตร์ขาวดำสามมิติโดยใช่แว่นตาสีแดงและมีน้ำเงิน 

ใช้เครื่องฉายภาพยนตร์  2  เครื่อง  เครื่องแรกฉายผ่านกระจกกรองแสงสีแดงฉาย

ภาพที่มีสีแดง  เครื่องที่สอง  ฉายผ่านกระจกกรองแสงสีน้ำเงินฉายภาพที่มีสีน้ำเงิน  ฉายพร้อมกันไปที่จอภาพยนตร์  ดังรูป (1)  ให้ผู้ชมสวมแว่นตาที่ทำจากกระดาษแก้วข้างหนึ่งสีน้ำเงินและข้างหนึ่งสีแดง

            ถ้าหากเราใช้ปากกาสีแดงและสีน้ำเงินเขียนตัวหนังสือลงบนกระดาษสีขาว  เมื่อมองผ่านแว่นตาสีแดงจะเห็นกระดาษขาวทั้งแผ่นเป็นสีแดง  ตัวหนังสือสีแดงจะกลมกลืนไปทำให้มองไม่เห็น  แต่แสงสีน้ำเงินจะผ่านแว่นสีแดงไม่ได้จึงมองเห็นเป็นตัวหนังสือสีดำ  ในทำนองเดียวกันเมื่อมองผ่านแว่นสีน้ำเงินจะมองไม่เห็นตัวหนังสือสีน้ำเงิน  แต่มองเห็นตัวหนังสือสีแดงกลายเป็นสีดำไป

            เมื่อผู้ชมสวมแว่นสีแดงและสีน้ำเงินมองภาพสีแดงและสีน้ำเงินบนจอภาพยนตร์  ตาซ้ายจะมองเห็นแต่ภาพสีน้ำเงิน (เป็นภาพที่ถ่ายจากกล้องถ่ายภาพยนตร์ด้านซ้าย)  ในขณะที่ตาขวาจะมองเห็นแต่ภาพของสีแดง (ซึ่งเป็นภาพที่ถ่ายจากกล้องถ่ายภาพยนตร์ทางด้านขวา)  จึงมองเห็นภาพบนจอภาพยนตร์เป็นภาพสามมิติ

1.  การดูภาพยนตร์สีสามมิติโดยใช้แว่นโพลารอยด์

ภาพยนตร์สามมิติเป็นการนำปรากฏการณ์การโพลาไรเซซันของแสง  (polarization  of  light)   มาประยุกต์ใช้การโพลาไรเซซันของแสง   คืออะไร

เราทราบกันดีแล้วว่าแสงเป็นคลื่นตามขวาง  ซึ่งคล้ายกับคลื่นที่เกิดจากการสั่นปลายเชือกข้างหนึ่ง  ระนาบการสั่นของเชือกอาจมีทิศทางในแนวขึ้นลง  แนวซ้ายขวาบนพื้นราบ  หรือเคลื่อนที่ไปในระนาบอื่น

รังสีของแสงโดยทั่วไปประกอบด้วยคลื่นแสงที่แผ่ในทิศทางต่าง ๆ  กัน  ถ้าในคลื่นแสงผ่านแผ่นพลาสติกใสนี้จะยอมให้คลื่นแสงที่มีทิศทางการสั่นที่แน่นอนผ่านไปได้  คล้ายกับรูปที่  (2)  ที่คลื่นตามขวางของคลื่นที่สั่นในแนวระนาบของพื้นจะผ่านได้เฉพาะช่องตะแกรงในแนวระนาบแต่จะไม่สามารถผ่านช่องตะแกรงในแนวดิ่ง

คลื่นแสงที่เคลื่อนที่ไปในทางทิศบนแนวระนาบใดระนาบหนึ่งจึงเรียกว่าแสง       โพราไรซ์ (polarized light) แผ่นพลาสติกหรือกระจกที่กรองแสงธรรมดาออกมาเป็นแสงโพราไรซ์เรียกว่า  แผ่นพลาสติกหรือกระจกโพรารอยด์ (polaroid)

ภาพยนตร์ 3 มิติ เกิดจากการใช้เครื่องถ่ายภาพยนตร์ 2 เครื่อง ซ้ายและขวาถ่ายภาพเดียวกันในเวลาเดียวกัน ในการฉายก็ใช้เครื่องฉายภาพยนตร์ 2 เครื่อง ฉายภาพ 2 ภาพลงไปบนจอภาพยนตร์ พร้อมๆกัน เทคโนโลยีการแสดงภาพ 3 มิติ นั้นมีมานานแล้วนะครับ โดยในยุคแรกนั้น วิธีดูภาพยนตร์ 3 มิติ โดยใช้แว่นสีแดง-น้ำเงิน ส่วนในปัจจุบันนั้นการดูภาพยนตร์ 3 มิติ ต้องสวมแว่นโพลารอยด์ เราลองมาศึกษารายละเอียดของวิธีชมภาพยนตร์ 3 มิติ ทั้ง 2 วิธีนี้

1. การดูภาพยนตร์ 3 มิติ โดยใช้แว่นสีแดง-น้ำเงิน

รูปแสดงแว่น 3 มิติ แบบแดง-น้ำเงิน

การดูภาพยนต์ 3 มิติ ด้วยวิธีนี้นั้นใช้เครื่องฉายภาพยนตร์ 2 เครื่อง เครื่องแรกฉายผ่านกระจกกรองแสงสีแดงฉายภาพที่มีสีแดง เครื่องที่สอง ฉายผ่านกระจกกรองแสงสีน้ำเงินฉายภาพที่มีสีน้ำเงิน ฉายพร้อมกันไปที่จอภาพยนตร์ โดยให้ผู้ชมสวมแว่นที่ข้างหนึ่งเป็นสีน้ำเงินและข้างหนึ่งเป็นสีแดง

 รูปแสดงภาพที่เกิดจากการฉายภาพจากกล้องทั้ง 2 สี คือสีแดง-น้ำเงิน ลงบนจอภาพยนตร์

ถ้าหากเราใช้ปากกาสีแดงและสีน้ำเงินเขียนตัวหนังสือลงบนกระดาษสีขาว เมื่อมองผ่านแว่นสีแดงจะเห็นกระดาษขาวทั้งแผ่นกายเป็นสีแดงและตัวหนังสือสีแดงจะกลมกลืนไปทำให้มองไม่เห็น แต่สีน้ำเงินจะผ่านแว่นสีแดงไม่ได้ จึงมองเห็นตัวหนังสือเป็นสีดำ ในทำนองเดียวกันเมื่อมองผ่านแว่นสีน้ำเงินจะมองไม่เห็นตัวหนังสือสีน้ำเงิน แต่มองตัวหนังสือสีแดงกลายเป็นสีดำไป (หลักการเรื่องนี้ลองหาข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับเรื่องสเปกตรัมของแสง และการมองเห็นสีของวัตถุนะครับ)

ดังนั้น เมื่อผู้ชมสวมแว่นสีแดงและสีน้ำเงินมองภาพสีแดงและสีน้ำเงิน ตาข้างหนึ่งก็จะมองเห็นแต่ภาพของสีน้ำเงินในขณะที่ตาอีกข้างหนึ่งก็จะเห็นแต่ภาพสีแดง สมองจะรวมภาพจากตาทั้ง 2 ข้าง และสร้างภาพในการรับรู้ของเราเป็นภาพ 3 มิติ ดังแผนภาพด้านล่าง

2. การดูภาพยนตร์ 3 มิติ โดยใช้แว่นโพลารอยด์

รูปแสดงแว่น 3 มิติ แบบโพลารอยด์

ภายยนตร์ 3 มิติ อีกระบบหนึ่งที่นิยมใช้ในปัจจุบัน ผู้ชมต้องสวมแว่นโพลารอยด์ ซึ่งภาพยนตร์ 3 มิติแบบนี้นั้น นำปรากฎการณ์ทางฟิสิกส์ของแสงมาประยุกต์ใช้ ซึ่งปรากฎการณ์ดังกล่าวคือ โพลาไรเซชันของแสง (polarization of light) คำถามต่อมาก็คือ… แล้วการโพลาไรเซชันของแสงคืออะไร

เราทราบกันดีว่าแสงเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งมีสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กเปลี่ยนแปลงทิศกลับไปกลับมา โดยสนามทั้งสองอยู่ในระนาบที่ตั้งฉากกันและยังตั้งฉากกับทิศในการเคลื่อนที่ของแสง ดังรูป

รูปแสดงทิศของสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก

แสงจากแหล่งกำเนิดแสงโดยทั่วไป เช่น ดวงอาทิตย์ หลอดไฟ จะปล่อยคลื่นแสงซึ่งไม่ได้มีทิศของสนามไฟฟ้าเพียงทิศเดียว(และสนามแม่เหล็ก) แต่จะมีทิศของสนามไฟฟ้า ต่างกันมากมาย เราจะเรียกแสงที่มีทิศการสั่นของสนามไฟฟ้าในแนวเดียวว่า”แสงโพลาไรซ์”และเรียกแสงที่มีทิศของสนามไฟฟ้าในหลายแนว เช่น แสงจากหลอดไฟว่า”แสงไม่โพลาไรซ์”

รูปแสดงระนาบของแสง

อย่างที่บอกไปแล้วนะครับว่า ภาพยนตร์ 3 มิตินั้น ใช้หลักการโพลาไรเซชันของแสง ดั้งนั้นจึงจำเป็นที่จะต้องทำให้แสงธรรมดา(แสงไม่โพลาไรซ์) กลายเป็นแสงโพลาไรซ์ ซึ่งสามารถทำได้โดย การให้แสงธรรมดาเคลื่อนที่ผ่านแผ่นโพลารอยด์เพราะแผ่นโพลารอยด์นั้นจะมีแกนผลึกซึ่งจะดูดกลืนสนามไฟฟ้าและยอมให้เฉพาะสนามไฟฟ้าที่มีทิศขนานกับแกนผลึกของแผ่นโพลารอยด์ผ่านออกมาได้ ดังนั้นแสงที่ผ่านออกมาจากแผ่นโพลารอยด์จึงกลายเป็นแสงโพลาไรซ์

รูปแสดงการสร้างแสงโพลาไรซ์ด้วยแผ่นโพลารอยด์

จากรูปจะเห็นได้ว่า เมื่อแสงธรรมดาผ่านแผ่นโพลารอยด์แผ่นที่ 1 แสงที่ออกมาจะเป็นแสงโพลาไรซ์ (มีทิศของสนามไฟฟ้าเพียงแนวเดียว) และถ้าให้แสงเดินทางต่อไปยังแผ่นโพลารอยด์แผ่นที่ 2 ซึ่งมีแกนของแผ่นโพลารอยด์ตั้งฉากกับแผ่นแรก แสงก็จะไม่สามารถผ่านแผ่นโพลารอยด์แผ่นที่ 2 นี้ออกไปได้ หากจะกล่าวให้เห็นภาพก็คือหากเรานำแผ่นโพลารอยด์ 2 แผ่นซึ่งมีแกนของผลึกตั้งฉากกันมาซ้อนกันและใช้ส่องมองดวงไฟ เราจะไม่เห็นแสงจากดวงไฟเลยนั่นเองครับ

สำหรับแว่นโพลารอยด์สำหรับชมภาพยนตร์ 3 มิตินั้น ทิศทางของแกนโพลาไรซ์ของแสงของแสงที่ผ่านแว่นตาทั้งสองจะอยู่ในแนวตั้งฉากกัน ดังนั้นแสงโพลาไรซ์ที่ผ่านแว่นข้างขวาได้จะไม่สามารถผ่านแว่นข้างซ้ายได้ และแสงโพลาไรซ์ที่ผ่านแว่นข้างซ้ายได้ก็จะไม่สามารถผ่านแว่นข้างขวาได้เช่นเดียวกัน

เมื่อใช้เครื่องฉายภาพยนตร์ 2 เครื่อง แต่ละเครื่องมีแผ่นโพลารอยด์กั้น ฉายภาพที่เป็นแสงโพลาไรซ์พร้อมกันทั้ง 2 เครื่อง ไปยังจอภาพยนตร์ที่ทำจากโลหะ (การสะท้อนแสงของโลหะจะไม่เปลี่ยนทิศทางของแสงโพลาไรซ์) ทำให้ทิศทางการสั่นของแสงโพลาไรซ์ทั้ง 2 ชุด อยู่ในแนวตั้งฉากกัน ภาพที่เราเห็นปรากฎบนจอโดยไม่สวมแว่นโพลารอยด์ จึงเป็นภาพ 2 ภาพซ้อนเหลื่อมกันในลักษณะดังนี้

รูปแสดงภาพยนตร์ 3 มิติที่ปรากฏเมื่อไม่ได้สวมแว่นโพลารอยด์

ผู้ชมที่สวมแว่นโพลารอยด์ แว่นข้างซ้ายจะให้ภาพจากเครื่องฉายด้านซ้ายผ่านได้เท่านั้น ในขณะที่แว่นข้างขวาก็จะให้ภาพจากเครื่องฉายด้านขวาผ่านได้เท่านั้น สมองจะรวมภาพจากตาทั้ง 2 ข้าง และสร้างภาพในการรับรู้ของเราเป็นภาพ 3 มิติ ดังแผนภาพด้านล่าง

คงทราบกันแล้วนะครับว่าภาพยนตร์ 3 มิติ นั้นมีหลักการอย่างไร แต่ผมยังมีประเด็นทิ้งท้ายไว้ หากเราลองหลับตา 1 ข้าง ในขณะที่สวมแว่นโพลารอยด์รับชมภาพยนตร์ 3 มิตินั้น ภาพที่เห็นจะเป็นอย่างไร แบกความอยากรู้เข้าไปอาจช่วยให้การชมภาพยนตร์ 3 มิติ ของคุณสนุกขึ้นก็ได้

ขอบคุณ https://www.scimath.org