世界上最早的球幕電影誕生于1939年在紐約舉行的一次世界博覽會上。后經(jīng)不斷改進，才形成了今天這種全穹頂式的球幕電影。如果說3D電影將畫面推送到人們面前，具有了層次感，那么球幕電影的貢獻則是真正的讓觀影人走進了電影，魚眼效果的放映技術讓觀眾能夠享受180°的廣角觀影，按照視覺理論，人的視域范圍一旦超過150°，就會產(chǎn)生身臨其境的錯覺，因此，沉浸效果非常強烈，并且可脫離立體眼鏡和頭盔，產(chǎn)生立體視覺。

　　一、球幕電影現(xiàn)狀
　　自從2010年3D《阿凡達》上映以來，3D電影發(fā)展便以雷霆之勢席卷全球影視市場。后經(jīng)過三年左右的發(fā)展，3D電影技術已日臻成熟，無論是畫面真實感、立體感還是后期的精良制作，都受到廣大觀影群眾的喜愛。由華誼兄弟出品、香港著名導演徐克執(zhí)導的3D懸疑動作電影《狄仁杰之神都龍王》，就獲得了高票房6億人民幣。由此可見，人們對于3D電影的追逐隨著科技的發(fā)展而越發(fā)熱衷。由此也可預見，未來人們對于影視的要求一定不僅僅限定在 3D、IMAX這樣的觀影體驗之中了。

　　近幾年，直徑10米以上、采用數(shù)字放映方式的大型數(shù)字球幕電影（Fulldome digital movie,以下簡稱Fulldome，又稱Large-scale immersive digital movie）開始出現(xiàn)，直徑超過20米的巨型Fulldome很快也將成為趨勢。據(jù)統(tǒng)計，目前國內(nèi)已建成和正在建設的Fulldome劇院已有三十余家。
　　基于計算機圖形學的Fulldome制作技術是最近幾年興起的一個新領域，它與傳統(tǒng)的拍攝制作方式相比，可以制作出人類無法達到的過去世界、未來世界、微觀世界、外太空世界等一切人類未知或無法拍攝到的世界，其表現(xiàn)潛力幾乎不受限制。早期Fulldome電影用在太空劇場，最初用數(shù)字天象儀來放映天象影片，隨著天象影片形式的豐富和影片題材的擴展，基于計算機圖形學的Fulldome制作技術應運而生。

　　二、球幕電影制作目前的問題
　　目前Fulldome制作技術主要用于要求相對較低的天象題材影片。如果要進一步面向包括文物、生物、人物角色在內(nèi)的更廣泛題材影片，就必須面對真實感、分辨率、影片制作周期和變形處理等指標，實現(xiàn)對傳統(tǒng)的魚眼拍攝制作方式的超越。以下是對上述指標的分析：
　　1、三維數(shù)字制作的真實感，取決于三維數(shù)字化的精度、紋理的精度、色彩的準確度和光照處理。不管數(shù)字化的對象在現(xiàn)實中是否存在原型，在影視級的目標下，都必須滿足客觀性的要求：存在原型的，數(shù)字化的結果要求準確、要求忠實于原型，如文物；找不到原型的，也應符合科學性，如古生物，應依據(jù)化石和生物專家、考古專家的研究成果。

　　2、影片放映清晰度的決定因素包括：影片的輸出分辨率和設備、場地的因素。其中，三維數(shù)字制作影片的輸出分辨率取決于三維物體的幾何精度、三維物體的紋理分辨率、三維物體與鏡頭距離等因素；設備、場地因素包括屏幕尺寸（在Fulldome電影里通常使用球幕直徑）、觀眾到屏幕的距離、單個投影機的設備分辨率和投影機的個數(shù)（通道數(shù)）等。

　　3、影片制作周期主要包括兩大部分：三維數(shù)字化的周期（又分為幾何建模、紋理圖像處理、紋理映射、動作建模、場景空間搭建、攝像機鏡頭攝制、燈光處理等），影片繪制的周期（又分為三維繪制和后期特效制作）。
    4、在傳統(tǒng)的魚眼拍攝制作方法下，影片畫面的變形問題不存在，因為拍攝和放映都使用魚眼鏡頭；而數(shù)字制作，必須面臨從矩形畫面映射到球幕的過程，并需要解決該過程所導致的變形。

　　三、球幕電影應該考慮的因素
　　目前，較大規(guī)模的球幕表面一般使用金屬板拼接而成。球幕設計時，需要考慮幕體的堅固性，球幕表面的光滑度、圓度誤差。從聲學角度，需要球幕聲學特性的關鍵指標：混響時間。混響時間是指房間內(nèi)聲壓級衰減60dB所需的時間，混響時間越短，越有利于聲音的清晰。所以球幕系統(tǒng)一般要求混響時間在1~1.9秒以內(nèi)。
　　另外投影機的選擇也是系統(tǒng)的關鍵。投影技術發(fā)展很快，目前高分辨率、高亮度的投影機已經(jīng)越來越普及。大型球幕系統(tǒng)中，根據(jù)屏幕尺寸和對分辨率的要求，可以選擇1920×1080分辨率的高亮度工程投影機，也可選擇1024×768分辨率的普通商用投影機。
　　在投影機類型的選擇上，中低端系統(tǒng)主要一般選用DLP投影機，而高端系統(tǒng)，使用了激光光源的投影機。激光投影機之所以如此受人矚目，3,000:1的超高對比度確實是其他光源望塵莫及的，而且激光投影機使用色純度高的三原色激光作為光源，色彩的表現(xiàn)范圍比三槍CRT投影機還要高得多。激光投影機也徹底擺脫了偏色的困擾。激光投影機的的色域范圍是三槍CRT投影機的兩倍以上。在投影機安裝后，還需要使用遮光罩來解決投影畫面漏光問題。

　　四、球幕電影未來的發(fā)展方向
　　1.對于全三維制作的科教記錄片和動畫片，如何在繪制結果的真實程度達到影視級的前提下，提高三維繪制的實時效率，最終為數(shù)字電影創(chuàng)意制作人員開發(fā)出一個輔助進行交互創(chuàng)作的環(huán)境。
　　2.如何通過研究數(shù)據(jù)采集、三維數(shù)字化以及實時三維繪制的架構和方法，提高影片的輸出分辨率，使其達到8000×8000象素以上。這個指標對應的像素夾角為1.5弧分，一旦滿足該夾角，即可讓觀眾在巨型Fulldome劇場（直徑超過20m）中完全達到精確辨識的目標，從而使得文物、古生物題材的巨型Fulldome數(shù)字制作成為現(xiàn)實。同時，這個目標也將Fulldome 的影片輸出分辨率提高到國外現(xiàn)有水平（3160×3160）的2.5倍。
　　3.如何用計算機圖形學中的小孔成像模型來有效模擬等距魚眼（Equidistant Fish-Eye）成像模型，從而得到象素分布均勻的等距魚眼圖像， 并探尋一個與數(shù)字放映環(huán)境無關的球面映射變形解決方法。該方法的成功，將避免為不同標準的Fulldome放映環(huán)境花費的專門繪制時間，大大提高Fulldome制作對不斷涌現(xiàn)的Fulldome劇場的適應性。