立体电影是用两个镜头如人眼那样从两个不同方向同时拍摄下景物的像，制成电影胶片；在放映时，通过两个放映机，把用两个摄影机拍下的两组胶片同步放映，使这略有差别的两幅图像重叠在银幕上，这时如果用眼睛直接观看，看到的画面是模糊不清的，要看到立体电影，就要在每架电影机前装一块偏振片，它的作用相当于起偏器，从两架放映机射出的光通过偏振片后，就成了偏振光，左右两架放映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，观众用上述的偏振眼镜观看，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，这就是立体电影制作的原理。
制作3D电影时，动画制作者们用电脑建立起立体摄影设备，以模仿人类的正常视觉。每个立体摄影设备包含两个摄像头——分别模仿两只眼睛的视觉功能。因此，为了让画面立体，电影制作时就需要对左眼和右眼的图像分别进行渲染。目前在电影院里主要是播放采用两种不同原理的3D影片，一种以IMAX大屏幕立体电影为代表的，另一种是为红蓝补色立体电影。
IMAX
IMAX（即Image Maximum的缩写）是一种能够放映比传统胶片更大和更高解像度的电影放映系统。整套系统包括以IMAX规格摄制的影片拷贝、放映机、音响系统、银幕等。标准的IMAX银幕为22米宽、16米高，但完全可以在更大的银幕播放，而且迄今为止不断有更大的IMAX银幕出现。
IMAX影片为了大幅增加影像的解析度，而采用了特殊的65毫米底片及其专用摄影机摄制，然后冲印成70毫米胶片，传统70毫米胶片的影像尺寸为48.5毫米×22.1 毫米，而IMAX胶片的影像尺寸为69.6毫米×48.5毫米，即“15/70”格式——胶片每格上有15个齿孔。因此，IMAX影片的每格画面的感光面积是普通35毫米胶片每格画面的10倍、传统70毫米胶片的3倍。从而决定了在“巨幕”上投放出的影像比一般电影更清晰、更亮丽。这种胶片的拷贝非常笨重，放映时需要专门的起重设备或集合多人之力才能搬动。由于尺寸比一般的胶片大得多，所以IMAX胶片的进片速度也是一般胶片的三倍，每6毫秒就放映一格，每1秒钟放映的胶片长1.7米，每分钟则是102.6米，因此，时长两小时的IMAX影片，其胶片长度有12.312公里。
IMAX放映机精密度最高，功率最强，达到了前所未有的先进水平。其运作的可靠性及稳定性的关键所在，是采用了独特的"波状环行"(ROLLING L00P)进片技术；这项技术是使电影胶片如波浪般沿水平方运行。在放映过程中，每一画格都由真空装置牢牢吸附在镜头的后部，使画面的稳定性大大超过任何常规标准，而图像更是水晶般清晰。IMAX放映机15千瓦的灯箱的功率之大，人的肉眼可以看见它在月球上发射出的光点。
IMAX技术是效果最好的，即所谓的偏振光技术，在播放时用两部带偏振镜的放映机同步放映两路视差影像，即左右眼分别应该看到的影像。因此不使用3D偏振光眼镜的话，屏幕上看到的就是重影影像，而观众配带的3D眼镜就是两个偏振光镜片，通过它们就能让我们的左右眼分别看到屏幕上放映的左右眼视差图像，产生立体效果。
红蓝补色立体电影
国内以前放映的立体电影都是红蓝补色立体电影，观看影片时，影院会发给观众一个左红右蓝的滤色眼镜，戴上后左眼就能看到屏幕上的红影图象，右眼看到蓝影图像，从而产生立体影像，这种立体电影效果比IMAX要差很多。但它的成本较低，即使在普通的电影银幕也能放映，可以让更多的人体会到立体电影带来的视觉魔术。这种立体电影在摄像时，用两个摄像机成一定固定角度同时拍摄（模仿人的两眼），然后把两个有角度差的视频叠加在一起，左镜头用红色镜片过滤，右镜头用蓝色镜片过滤。观看时，戴上红蓝眼镜，左眼为红色镜片，在同一屏幕上便只看到左边摄像机拍摄的视频，右眼蓝色同理。这样双眼分别看到不同的视频，两个摄像机就像人的两眼，观看物体时像现实生活中一样两眼有一定角度差，可以看出物体的远近，立体效果就出来了。
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