立體顯示工作原理

1、立體顯示技術(shù)介紹一、.什么是立體顯示？立體顯示或者稱為3D顯示，是指采用光學(xué)等多種技術(shù)手段來模擬實(shí)現(xiàn)人眼的立體視覺特性，將空間物體以3D信息再現(xiàn)出來，呈現(xiàn)出具有縱深感的立體圖像的一種顯示方式。相比于2D顯示，3D顯示提供給觀看者更加強(qiáng)有力的沉浸感和震撼力。人們之所以能夠輕易地判斷出物體在空間中的位置及不同物體間的相對(duì)位置，是因?yàn)槿搜劬哂辛Ⅲw視覺。人們用以感知空間的主要生理機(jī)能有焦點(diǎn)調(diào)節(jié)、兩眼集合、雙目視差及單眼移動(dòng)視差等。其中，雙目視差擔(dān)負(fù)著立體空間知覺的核心任務(wù)。焦點(diǎn)調(diào)節(jié)是為了把所注視的物體清晰地成像到視網(wǎng)膜上的眼球動(dòng)作；兩眼集合是當(dāng)人在注視某個(gè)物體時(shí)左右眼視線往注視點(diǎn)上交匯而產(chǎn)生的眼球動(dòng)作

2、；雙目視差是指由于人的左右眼從不同角度觀看物體，從而成像于左右眼視網(wǎng)膜上的圖像略有差異；單眼移動(dòng)視差是指當(dāng)觀看者或被觀看物體發(fā)生移動(dòng)時(shí)人眼將看到物體的不同側(cè)面。3D顯示就是以人眼的立體視覺特性為基礎(chǔ)的。二、立體顯示的實(shí)現(xiàn)方法立體顯示的實(shí)現(xiàn)方法可分為兩大類，為助視3D顯示和裸眼3D顯示。助視3D顯示是靠眼睛佩戴助視設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，如大家熟悉的偏光眼鏡，這方面技術(shù)已成熟，但是也存在一定的缺陷，如亮度低，佩戴舒適度差等。裸眼3D顯示是通過光柵、集體成像、體3D和全息技術(shù)來實(shí)現(xiàn)3D立體成像，人眼無需佩戴任何設(shè)備，應(yīng)用前景廣泛，是目前顯示研究的重點(diǎn)課題。1什么是光柵3D顯示？光柵3D顯示器由光柵和2D顯示器

3、精密耦合而成。其中，光柵作為分光元件，對(duì)光線傳播的路徑進(jìn)行一定方式的控制，使觀看者的左右眼觀看到不同的視差圖像?？蓱?yīng)用于手機(jī)、筆記本電腦顯示和電視。如光柵3D顯示手機(jī)就是采用雙攝像頭采集圖像形成3D效果來實(shí)現(xiàn)裸眼立體顯示。光柵3D顯示筆記本是采用頭部追蹤技術(shù)，能計(jì)算雙眼的位置，通過動(dòng)態(tài)光柵輸出圖像，最大可能的保證用戶在移動(dòng)中也能體驗(yàn)到流暢的3D圖像。同時(shí)擁有2D/3D切換功能，方便用戶隨時(shí)在兩個(gè)不同視覺效果的畫面間穿越。什么集體成像3D顯示？集成成像技術(shù)是利用微透鏡陣列對(duì)物空間場(chǎng)景進(jìn)行記錄，并再現(xiàn)出空間場(chǎng)景3D的技術(shù)。集成成像包括記錄和再現(xiàn)兩個(gè)過程。傳統(tǒng)的記錄過程是用記錄微透鏡陣列對(duì)物空間場(chǎng)景

4、成像，并把像記錄到位于微透鏡陣列焦平面處的膠片上。由于構(gòu)成記錄微透鏡陣列的每個(gè)透鏡元從不同的方向記錄一部分場(chǎng)景信息，因此，每個(gè)透鏡元下對(duì)應(yīng)生成了一幅不同方位視角的微小圖片，即圖像元。根據(jù)這一過程，物空間任意一點(diǎn)的立體信息就被與透鏡元個(gè)數(shù)相同的圖像元擴(kuò)散記錄于整個(gè)膠片上，而膠片上所記錄到的像稱為圖像陣列。而再現(xiàn)過程是利用與記錄微透鏡陣列具有同樣參數(shù)的再現(xiàn)微透鏡陣列，并把記錄有圖像陣列的膠片放在再現(xiàn)微透鏡陣列后方的焦平面處，根據(jù)光路可逆原理，再現(xiàn)微透鏡陣列把許許多多圖像元透射出來的光線聚集還原，從而在再現(xiàn)微透鏡陣列的前方重建出物空間場(chǎng)景的3D圖像。由集成成像技術(shù)再現(xiàn)的3D圖像包含全真色彩及連續(xù)的視

5、差信息，觀看者可獲得觀看真實(shí)景物的感覺。由于CCD記錄器件和LCD等再現(xiàn)器件的發(fā)展成熟，集成成像中的記錄端膠片可由CCD記錄器件代替，再現(xiàn)端膠片可由顯示屏代替。如：28視點(diǎn)立體顯示器：顯示原理：柱狀棱鏡視點(diǎn)個(gè)數(shù)：4(V)X7(H)=28屏幕尺寸：55英寸圖像分辨率：1920X1080什么是體3D顯示？體3D顯示技術(shù)是一種能夠在真正具有高度、寬度和深度的真實(shí)3D空間內(nèi)進(jìn)行圖像信息再現(xiàn)的技術(shù)。它是通過特殊方式來激勵(lì)位于透明顯示空間內(nèi)的物質(zhì)，利用光的產(chǎn)生、吸收或散射形成體素，并由許多分散體素構(gòu)成3D圖像，或采用2D顯示屏旋轉(zhuǎn)或?qū)盈B而形成3D圖像。此3D圖像如同現(xiàn)實(shí)3D物體，幾乎能滿足人的所有生理和心

6、理深度暗示，可供多人多角度裸眼觀看，符合人們?cè)谝曈X觀看及深度感知方面的生理習(xí)慣，是一種真3D顯示。如:高速響應(yīng)的DLP投影機(jī)動(dòng)態(tài)屏體3D顯示：它將圖像投影到一個(gè)旋轉(zhuǎn)動(dòng)態(tài)屏上，該動(dòng)態(tài)屏同光學(xué)投影器件和三組具有轉(zhuǎn)向投影作用的平面鏡一起高速旋轉(zhuǎn)。被投影的圖像實(shí)際上是呈放射狀的“圖像切片”，由于視覺暫留，這些圖像切片連續(xù)快速地投影到3D空間，從而在人眼中形成有真實(shí)立體感的3D圖像。什么是全息3D顯示？全息是指光波的全部信息，即指光波的振幅和相位信息。全息3D顯示是全息視頻系統(tǒng)的核心器件空間光調(diào)制器SLM，通過計(jì)算機(jī)控制實(shí)現(xiàn)對(duì)光的波陣面在空間和時(shí)間上編程調(diào)制，通過改變波陣面的振幅、相位、偏振達(dá)到繪制和重

7、構(gòu)3D景物。如：3D全息透明屏幕：它是一種采用了全息技術(shù)的透明投影屏幕，這種投影屏幕具有全息圖像的特點(diǎn)，只顯示來自某一特定角度的圖像，而忽略其他角度的光線。即使是在環(huán)境光線很亮的地方，也能顯示非常明亮、清晰的影像。簡單的說，在屏幕上播放3D畫面，就和看電影一樣，只不過這個(gè)屏幕可以調(diào)節(jié)透明度三、立體顯示的運(yùn)用前景3D顯示技術(shù)應(yīng)用前景廣闊，可以用在廣告、游戲、電視、醫(yī)療、科技、教育、制造、建筑和軍事等諸多領(lǐng)域。其中最受人關(guān)注的是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。它是人們通過計(jì)算機(jī)對(duì)復(fù)雜數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化、操作及實(shí)時(shí)交互的環(huán)境。3D顯示技術(shù)將物體的空間信息可視化，形成一個(gè)逼真的環(huán)境，使得觀看者仿佛置身于所顯示的物體空間中，

8、產(chǎn)生很好的沉浸感。此外，利用各種帶有力反饋的操縱桿、方向盤、數(shù)據(jù)手套等傳感設(shè)備將使用者的意志輸入計(jì)算機(jī)，經(jīng)處理后對(duì)3D顯示場(chǎng)景中的物體產(chǎn)生影響，從而實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互3D顯示。虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛，如室內(nèi)設(shè)計(jì)、城市規(guī)劃，汽車工業(yè)設(shè)計(jì)和歷史古跡重建等。虛擬現(xiàn)實(shí)在軍事國防領(lǐng)域也有著眾多的應(yīng)用，如虛擬戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境與軍事訓(xùn)練，高新技術(shù)武器的研發(fā)，“虛擬”軍事地圖，虛擬現(xiàn)實(shí)在軍事醫(yī)學(xué)、救治上的應(yīng)用，虛擬遠(yuǎn)程控制機(jī)械裝備等等。下面介紹裸眼立體顯示的幾種應(yīng)用場(chǎng)景：會(huì)展：相比于傳統(tǒng)的實(shí)物加信息板的展示方式，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)帶來層層深入的豐富信息展示能力，貼近自然的人機(jī)交互體驗(yàn)，為產(chǎn)品發(fā)布會(huì)、展覽會(huì)、產(chǎn)品展示廳帶來了全新

9、的展示空間。同時(shí)，展館內(nèi)可控并便于調(diào)整的環(huán)境，為實(shí)現(xiàn)最佳的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)效果提供了條件。互動(dòng)家校通：推動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)進(jìn)入實(shí)景體驗(yàn)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，將科普教育提升到一個(gè)全新的階段。豐富多彩的天文、地理、生物知識(shí)不再是課件上的簡單圖片，而是可以實(shí)時(shí)互動(dòng)的三維模型；危險(xiǎn)的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)在家里就可以安全地操作。此外，將能夠借助增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)便捷的進(jìn)行仿真模擬實(shí)驗(yàn)與遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)協(xié)作，從而低成本、高效率地不斷創(chuàng)造出新的研究成果。互動(dòng)旅游：基于AR技術(shù)旅游景點(diǎn)應(yīng)用，可取代現(xiàn)有移動(dòng)二維碼旅游景點(diǎn)應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)通過攝像頭閱讀顯示圖片、視頻和文本融合多媒體顯示，極大豐富旅游景點(diǎn)視覺感性效果?；?dòng)圖書館：該書本需要透過互動(dòng)，讓故事里的小

10、猴子可以順利的溜下滑梯。一般平面的故事書，可以透過ARMLT的技術(shù)，使書本具有實(shí)時(shí)互動(dòng)的效果。圖1會(huì)展圖2家校通四、立體顯示對(duì)生活質(zhì)量的提升有哪些？在應(yīng)用方面，與百姓切身相關(guān)的主要有三個(gè)方面：1.影視娛樂3D影片使觀看者體驗(yàn)到2D顯示無法比擬的視覺沖擊力，有著良好的票房，受到越來越多的電影從業(yè)人員的青睞。3D電視被認(rèn)為是下一代家庭娛樂發(fā)展方向，觀看者坐在家里就可以看到栩栩如生的電視節(jié)目，盡情享受視覺沖擊。而現(xiàn)在的眾多游戲產(chǎn)品都是基于3D動(dòng)畫技術(shù)，若能將游戲和3D顯示技術(shù)相結(jié)合，將使游戲玩家感覺置身于游戲場(chǎng)景中，充分體會(huì)游戲帶來的緊張刺激。AVATAK顯示在地鐵、機(jī)場(chǎng)、商場(chǎng)等公共場(chǎng)所已經(jīng)開始作為新型信息載體使用。3D數(shù)字標(biāo)牌等廣告更易讓觀看者駐足欣賞，從而留下更深刻的印象,強(qiáng)化廣告投放效果，達(dá)到了普通宣傳手段所不能達(dá)到的效果。醫(yī)療衛(wèi)生3D顯示都可以提供比2D顯示更多、更準(zhǔn)確的視覺信息。隨著各級(jí)醫(yī)療機(jī)構(gòu)HIS和PACS的興建，網(wǎng)絡(luò)醫(yī)療正逐漸成為今后醫(yī)學(xué)發(fā)展的一個(gè)必然趨勢(shì)。其基礎(chǔ)核心之一就是可視化的醫(yī)學(xué)模型和圖像，它直接影響醫(yī)生對(duì)遠(yuǎn)端病情