立體顯示技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r

1、3D立體顯示技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r3D是three-dimensional 的縮寫，就是三維圖形。而 3D技術(shù)就是虛擬三維的技 術(shù)，通過利用計算機的運算達(dá)到視覺、 聽覺等方面立體效果的一種技術(shù)。 在電影 中實現(xiàn)的3D效果就是利用雙眼立體視覺原理，使觀眾能從銀幕上獲得三維空間 感視覺影像的電影。目前，市場上已經(jīng)有了四種比較成熟的 3D顯示技術(shù)，包括彩色立體三維， 偏振三維，立體三維以及最新的 DLP Link 技術(shù)。這四類技術(shù)是當(dāng)前被廣泛采用 的3D投影技術(shù)。由于各自的原理不同，成本不同，效果不同，也分別占有了不 同的市場。其中，立體三維技術(shù)應(yīng)該是目前我們最常見的一種3D投影技術(shù)了。因為幾乎目前所有的3

2、D影院都是采用的這種設(shè)備，大家在影院中看到的阿凡達(dá)豚 鼠特工隊等電影幾乎都是這種技術(shù)實現(xiàn)的。四種比較成熟的3D顯示技術(shù):彩色立體三維， 在市場上推出時間最長， 原理也最為簡單， 而成本最低的技 術(shù)就要數(shù)彩色立體三維技術(shù)。 這種技術(shù)的原理比較簡單， 通過物理學(xué)原理， 使用 不同顏色的濾光片進行畫面濾光， 使得一個圖片能產(chǎn)生出兩幅圖像， 最常見的濾 光片顏色通常是紅 /藍(lán)，紅/綠，或者紅 /青。偏振三維， 與彩色立體三維技術(shù)相比， 偏振三維技術(shù)在立體影像的畫質(zhì)方面 提升非常明顯。通過兩臺投影機以及兩塊偏光鏡片加上立體眼鏡的組合來實現(xiàn) 3D效果。同時偏光眼鏡的成本也相對低廉，最低幾十元就能購買到。當(dāng)

3、然這類 技術(shù)也有弊端，需要兩臺投影機，成本增加，立體三維，立體三維技術(shù)應(yīng)該是目前我們最常見的一種 3D投影技術(shù)了。因 為幾乎目前所有的3D影院都是采用的這種設(shè)備，大家在影院中看到的阿凡達(dá) 豚鼠特工隊等電影幾乎都是這種技術(shù)實現(xiàn)的。立體三維技術(shù)主要是采用了幀序列的形式來產(chǎn)生立體圖像的。 立體三維技術(shù) 的實現(xiàn)需要三個要素， 首先投影畫面的刷新率需要達(dá)到每秒 120 幀，其次需要一 個紅外信號發(fā)射器，另外就是需要一個可以接收紅外信號的 3D立體眼鏡。DLPLink技術(shù)，它是美國德州儀器在09年上半年發(fā)布的最新3D投影技術(shù)。 它主要是在立體三維技術(shù)的基礎(chǔ)上進行完善實現(xiàn)的。 DLP Link 技術(shù)的原理與

4、立 體三維技術(shù)大致相同，唯一的區(qū)別是 3D信號的傳輸不是由紅外裝置，而是通過 DLP投影機中的DMD5片的閉合來控制3D信號的傳 輸。真實的世界是立體的，為了展現(xiàn)這個多維的世界，無論是軟件內(nèi)容提 供方，還是硬件設(shè)備制造者，都在為打破傳統(tǒng)的2D圖像，在3D顯示領(lǐng)域不斷努 力，如最近越 來越火爆的3D電影、NVIDIA的3D Stereo技術(shù)等。但是早期不 論是電影院中的大屏幕， 還是來使用顯示器作為顯示設(shè)備， 人們都需要佩戴特制 的專用眼鏡才能看到立體效果，這在實際應(yīng)用中難 免有些局限。因此隨著技術(shù) 的不斷改進，一些廠商推出了不需要佩戴 3D眼鏡，就能夠觀察到立體畫面的顯 示設(shè)備，它將成為顯示器

5、未來發(fā)展的趨勢。接下來，我們 來看看這種更為先進 和自由的裸眼3D技術(shù)。a+ Y7 H* 15 ?# x0 R 1.相似的工作原理/ o* )佩戴3D眼鏡的局限性v" iF# T; h2 '1 13 T總體而言，3D顯示技術(shù)可以分為需要佩戴3D眼鏡和裸眼顯示兩大 類，它們的工作原理都是相同的。通?；谌祟愐酝ㄟ^右眼和左眼所看到的物體 的細(xì)微差異來感知物體的深度，從而識別出立體圖像的原理。3D顯示技術(shù)的關(guān) 鍵就是在于如何將兩組不同的圖像中的一組內(nèi)容只進入人的左眼或右眼，從而在大腦中通過的視覺差 異形成立體的感覺，以往所使用的專用眼鏡便是用來解決 這一問題的主要工具。$ w&am

6、p; K1 t Q& q早期應(yīng)用在影視方面的3D顯示需要搭配的眼鏡主要有兩種，如 Polarized 3DGIasses （偏振眼鏡）采用了偏振濾光成像技術(shù)，電影放映機輸出 的光線在通過偏振鏡片后，就成為了偏振光，而觀眾使用的偏振眼鏡其實是一個 還原過程。 又如Anaglyph 3D Glasses （紅綠或紅藍(lán)眼鏡）采用了顏色濾光成 像技術(shù)，實際上是通過插值運算的方法來實現(xiàn)立體效果。7 M#I q: N! e9 （k" z3 Q O- j" Y; N（ 2 ?! w2.戴眼鏡的不便C% b+ q不過，佩戴3D眼鏡的3D顯示有著一些局限性。戴眼鏡始終是不便 的，想一

7、想，如果3D眼鏡丟失、損壞，那么就無法繼續(xù)體驗立體影像，這主要 表現(xiàn)在攜式產(chǎn)品 用途上。而且一副眼鏡只能一人使用，如果觀眾人數(shù)過多就會 不敷使用，特別是在大型公用顯示屏幕方面。再有就是很多用戶反映長時間佩戴 眼鏡觀看會產(chǎn)生疲勞甚 至頭暈的不適感，因此一直以來3D眼鏡并未完全得到用 戶尤其是游戲玩家的認(rèn)可。所以為了提高影像的臨場感，也促使顯示器廠商向裸 視、多視點的3D顯示技術(shù) 發(fā)展。* o, H2 - B"顯示器承擔(dān)3D轉(zhuǎn)換 P$ V4 D;A（ d既然不需要眼鏡，那么“ 3D”的功能就要基于顯示設(shè)備。實際上， 之前那種通過眼鏡偏振片的工作環(huán)節(jié)， 如今則由顯示器自己承擔(dān)了。目前各個廠

8、 家采用的裸眼3D顯示技術(shù)主要有兩類。8 D9 p+ o! ' L+ 丫: S' 9 m$ p2 ; v 1.視差障壁顯示技術(shù)視差障壁（Barrier ）是基于多通道自動立體顯示技術(shù)，視差障壁被安置在顯示器的背光模塊和LCD面板之間。它利用特定的掩模算法，將展示影像交 互排 列，然后通過特定的視差屏障由兩眼捕捉觀察。通過摩爾干涉條紋判別法 精確安裝在顯示器液晶板平面上的光柵陣列，可以準(zhǔn)確控制每一個像素透過的光 線，將左眼 及右眼可視的畫面分開。由于左眼或右眼觀看屏幕的角度不同，利 用這一角度差遮住光線就可將圖像分配給左眼或右眼，經(jīng)過用戶大腦將這兩幅有差別的圖像合成為一幅具有空間

9、深度信息的立體圖像。4 I; X; u（ Z+ W8A1 B9 h; F& Q） B* e' F* J8 e不過，該技術(shù)缺點是背光模塊因為被視差障壁阻擋，使得亮度也隨之降低，分辨率會因顯示器同時呈現(xiàn)影像的多寡，而出現(xiàn)等比例降低。！ b.y2 j Z/ p- R, Q- |. A4 o 視差障壁式3D顯示技術(shù)示意圖4 m- . J! . N2.柱狀透鏡顯示技術(shù)+ y: 丫c5 |4 BO Q+ D6 T該技術(shù)是由飛利浦和夏普共同創(chuàng)導(dǎo)，它是利用在LCD面板的最表層添加了數(shù)組柱狀透鏡(Lenticular Lens )，而在這層凸透鏡數(shù)組上形成影像。其 中每個透鏡以液晶像素成一個小的

10、角度擺放，并對應(yīng)了7個液晶Cell，每一個液晶像素有3個液晶Cell組 成，具備呈現(xiàn)RGB三色的功能，再加上根據(jù)特殊的 算法，在液晶Cell中形成不同顏色，最終形成影像，確保讓觀看者在左眼或右 眼上形成不同的圖像，這樣用 戶就可以看到逼真的立體效果。k& u; s+ '" ?柱狀透鏡技術(shù)優(yōu)點是，由于不會阻擋背光模塊，因此顯示器亮度不 受影響，但如果用戶觀看液晶的角度不同，則可能無法看到三維效果，而且多焦點影像極易造成眼睛疲勞。3.多層顯示技術(shù)視差障壁、柱狀透鏡技術(shù)都是將畫面分割成給左、右眼觀看的兩個 不同角度的影像，再利用視覺暫留原理，在人腦形成立體畫面，除此之外也有

11、廠 家推出了多層顯示 技術(shù)(MLD, Multi-Layer Display)。它利用兩層LCD面板以一定間隔重疊，分別顯示前景與后景，形成前后深度感，包括突出顏色及對比度。 3D影像是通過在前后面板上分別顯 示內(nèi)容相同、而亮度及大小均存在細(xì)微差別 的影像而實現(xiàn)的。# L9 C, c: K- p8 a與以往采用多透鏡的裸眼3D顯示器相比，該類產(chǎn)品不僅可以讓顯示 的畫面更生動，不會產(chǎn)生觀看3D影像引發(fā)的頭暈及眼睛疲勞等副作用，3D顯示 時分辨率不會 降低，可同時組合顯示文字圖片等 2D和3D影像，觀看3D影像的 視野及角度沒有明確的界限。雖然該技術(shù)在設(shè)計和生產(chǎn)原理上看似是兩個LCD面板的拼合，不

12、 過其生產(chǎn)成本較高，經(jīng)過多年仍未能最終實現(xiàn)市場化。7 i3 W,n oL: J* n U) Z0 '. F7 b& C! T8 _7 W% f* G 9 |9 $ g5 x7 d" C.多視點的特點,OO G, 16 J( u" lz5 fO o. a- y# A# 需戴眼鏡的3D顯示器僅能作到2視點的3D視角范圍，而無法做到 3個視點以上。目前顯示器廠商所推出的裸視多視點3D顯示器不少，小至便攜式產(chǎn)品，大至大 型公用顯示設(shè)備等，在引入上述的3D顯示技術(shù)后，其視點數(shù)已 由過去常見的2視點最大可作到30視點，多視點可看到3D影像的視角范圍更廣。以人臉影像為例，

13、在以2視點所形成的3D畫面中，事先用雙鏡頭拍 攝人臉中間偏左及中間偏右的影像，當(dāng)用戶站立在屏幕正前方時，可看到人臉正 面的3D影像，但如果用戶向顯示器兩旁移動時，則看不到人臉的3D效果，原因就是當(dāng)初影像來源并沒有拍攝這么多的角度， 而且LCD面板本身也無法區(qū)分出 多角度的影像，當(dāng)用戶走到屏幕側(cè)邊時，所看到人臉影像只剩下2D畫面。相對 的，多視點3D顯示器所呈現(xiàn)出的3D影像視角范圍廣，其原因是由于單一物體是 從多重角度拍攝(多 鏡頭)，而且3D顯示器本身能將多重畫面分割出來。因原 始畫面拍攝到人臉前方的鼻子、側(cè)邊臉頰以及后方耳朵等部分，且3D顯示器也將原多角度畫面分別顯示 出來，因此當(dāng)用戶走到顯

14、示器側(cè)邊時，也能看到人的 臉頰及耳朵部分的3D影像。 v1 Z1 j5 C6 x$ q/ e- Q% p3 q1 8 BO I 2.多視點應(yīng)用范圍f9 Q. 3 N5 |目前多視點3D顯示技術(shù)的真實性更強，但它也存在一些缺點。當(dāng)一 個顯示器同時播放多個影像，分辨率則呈比例下降，以 30視點3D顯示器為例， 單一影像所分 配到的分辨率僅為原面板分辨率的1/30，而為解決此問題，則需 提高LCD面板精細(xì)度。如果30視點的3D內(nèi)容，貝U需拍攝30個不同的角度，多 視點3D內(nèi)容制作成本將隨之增高。另外，裸視多視點 3D顯示器會因用戶所站 立位置不對，出現(xiàn)疊影的現(xiàn)象。;N2 P! P7 （ * X- v

15、3 k因此，裸視多視點的3D顯示技術(shù)目前多被引入大型公共顯示的應(yīng) 用。為了吸引路人目光，公用顯示器常尺寸比一般家用電視或顯示器更大，由于觀看距離較遠(yuǎn)，公 用顯示器對分辨率的要求較低，因此，目前的多視點3D顯示 技術(shù)的缺點在廣告應(yīng)用中顯得微乎其微，公用顯示器也有可能成為3D顯示器邁向規(guī)?；a(chǎn)的出路。在未來消費者對于視聽質(zhì)量享受要求愈高的同時，它由電影院、商業(yè)用途等走進家庭、甚至是便攜式產(chǎn)品，將是未來的發(fā)展趨勢。* G r F4 U- R H* M9 W3D產(chǎn)品的發(fā)展?fàn)顩r3D顯示器也已被各大廠商作為液晶技術(shù)之后的最新研究方向。歐盟已投入700億歐元用于3D顯示研究，主要由飛利浦主導(dǎo)的 ATTES

16、T聯(lián)盟進行研發(fā)。 在日 本，精工愛普生于2008年下半年推出2.57英寸的8視點顯示屏，未來該 產(chǎn)品主要應(yīng)用在手機及手持式裝置上。同時，NEC東芝、日立、夏普等都相繼推 出了裸眼3D顯示器（電視），而且這種顯示產(chǎn)品已出現(xiàn)在日本各大機場。日韓廠商多采用柱狀透鏡技術(shù)。 韓國三星電子和LGDisplay主要朝 公用顯示器方向發(fā)展，三星發(fā)布了 52英寸、9視點3D顯示器。LGDisplay則推 出42英寸、25視點產(chǎn)品，甚至高達(dá)30個視點數(shù)的試驗品。韓國還提出了到2010 年實現(xiàn)大多數(shù)顯示產(chǎn)品和記錄設(shè)備與 3D格式轉(zhuǎn)換的計戈嘰而我國臺灣地區(qū)的廠商多采用視差障壁技術(shù)，華映已推出4視點面板，包括從15.4英寸至37英寸的各種產(chǎn)品，友達(dá)則開發(fā)了 5視點的24英寸3D 顯示面板。在國內(nèi)，TCL推出了 8視點的3D顯示器（電視），它采用了柱狀透 鏡技術(shù)。a三星的3D電視CL推出了 8視點的42英寸3D顯示器# Y. d5 X9 j5 N4 q: F0m（ r a* ; ?4 r6 U3 d0 ' 總結(jié).H5 U4 X9 - ） e% m+ a& O在廠家的努力下，多年來裸眼3D技術(shù)已經(jīng)取得了很大的成果。這些都說明了，我 們將遭遇一個由2D到3D的視覺革命的時代，這將在很大程