淺談裸眼3D顯示技術(shù)

1、淺談裸眼3d顯示技術(shù)隨著3d電影的普及，立體顯示技術(shù)的產(chǎn)品如雨后春筍般接踵而出，譬如3d電 視、3d顯示器、3d顯示屏等，冃前已經(jīng)有包括三星在內(nèi)的多家顯示器廠商都推出了 免佩戴專(zhuān)業(yè)眼鏡就能看到3d立體畫(huà)面的顯示設(shè)備。但是我們?cè)隗w驗(yàn)炫動(dòng)的畫(huà)面時(shí), 必須耍戴上一副視覺(jué)感光度極差的3d眼鏡，這套負(fù)累的配套設(shè)備確實(shí)使人頗感不 便，于是追求完美的人們便把目光轉(zhuǎn)向了無(wú)輔助立體顯示技術(shù)。無(wú)輔助立體顯示技術(shù)雖然拋棄了立體眼鏡的包袱，但其顯示效果會(huì)如何大家不 免有疑問(wèn)。由于無(wú)輔助顯示技術(shù)現(xiàn)在大多處于研發(fā)階段并且主耍應(yīng)用在工業(yè)領(lǐng)域， 大眾接觸的并不多。談起裸眼3d顯示技術(shù)首先要說(shuō)立體顯示技術(shù)。人眼看物體時(shí), 人的

2、兩只眼睛同時(shí)觀察物體，不但能擴(kuò)大視野而能判斷物體的遠(yuǎn)近，從而產(chǎn)生立 體感;這是出丁人的兩只眼睛同時(shí)觀察物體時(shí)，在視網(wǎng)膜上形成的像并不完全相同, 左眼看到物體的左側(cè)面較多，右眼看到物體的右側(cè)面較多，這兩個(gè)像經(jīng)過(guò)大腦綜合 以后就能區(qū)分物體的前后遠(yuǎn)近，從而產(chǎn)生立體視覺(jué)，并衍生出立體顯示技術(shù)。立體 顯示技術(shù)主耍分為眼鏡式3d顯示技術(shù)和無(wú)輔助立體顯示技術(shù)（即裸眼3d顯示技術(shù)）。什么是裸眼3d顯示技術(shù)？裸眼3d顯示技術(shù)一般被稱(chēng)為“裸眼多視點(diǎn)”技術(shù)，也就是不通過(guò)任何工具就能 讓左右兩只眼睛從顯示屏幕上看到兩幅具有視差的、有所區(qū)別的畫(huà)面，將它們反射 到大腦，人就會(huì)產(chǎn)生立體感。它也利用了人眼的視差原理，通過(guò)給觀

3、看者左右兩眼 分別送去不同的畫(huà)面，從而達(dá)到立體的視覺(jué)效果。由于觀察者可不佩戴眼鏡，因此 這些技術(shù)非常適合在公共場(chǎng)所展示的大屏幕顯示器，便于多人觀賞。不過(guò)，裸眼3d 顯示技術(shù)的缺點(diǎn)也非常明顯：人們?cè)谟^看屏幕時(shí)，必須位于一定的范圍內(nèi)才能觀察 到立體畫(huà)面，若距離屏幕位置太遠(yuǎn)，或觀察角度太大的時(shí)候，3d效果并不明顯。此 外，若離屏幕距離太近，人會(huì)有明顯的頭暈現(xiàn)象，因此該技術(shù)暫時(shí)還不適合在小尺 寸顯示器上使用。此外，這種技術(shù)在顯示效果方面相對(duì)較差。3d畫(huà)面和常見(jiàn)的偏光式3d技術(shù)和快門(mén)式3d技術(shù)尚有一定的差距。不過(guò)液晶面 板行業(yè)巨頭友達(dá)光電、研發(fā)巨頭3m等已經(jīng)在積極進(jìn)行研發(fā)，預(yù)計(jì)部分裸眼式3d顯 示設(shè)備將

4、于今明兩年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。裸眼3d顯示技術(shù)種類(lèi)有什么？1. 光屏障式光屏障式3d技術(shù)也被稱(chēng)為視差屏障或視差障柵技術(shù)，其原理和偏振式3d較為 類(lèi)似，是由夏普歐洲實(shí)驗(yàn)室的工程師十余年的研究成功。光屏障式3d產(chǎn)品與既有的 lcd液晶工藝兼容，因此在量產(chǎn)性和成本上較具優(yōu)勢(shì)，但采用此種技術(shù)的產(chǎn)品彫像 分辨率和亮度會(huì)下降。光屏障式3d技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方法是使用一個(gè)開(kāi)關(guān)液晶屏、偏振膜 和高分子液晶層，利用液晶層和偏振膜制造出一系列方向?yàn)?0。的垂直條紋。這些 條紋寬幾十微米，通過(guò)它們的光就形成了垂直的細(xì)條柵模式，稱(chēng)之為“視差障壁”。 而該技術(shù)正是利用了安置在背光模塊及l(fā)cdtfn板間的視差障壁，在立體顯示模式 下，應(yīng)該

5、由左眼看到的圖像顯示在液晶屏上時(shí)，不透明的條紋會(huì)遮擋右眼；同理，應(yīng) 該由右眼看到的圖像顯示在液晶屏上時(shí)，不透明的條紋會(huì)遮擋左眼，通過(guò) 將左眼和 右眼的可視畫(huà)面分開(kāi)，使觀者看到3d影像。優(yōu)點(diǎn)：與既有的lcd液晶工藝兼容，因此在量產(chǎn)性和成本上較具優(yōu)勢(shì)。缺點(diǎn)： 畫(huà)面亮度低，分辨率會(huì)隨著顯示器在同一時(shí)間播出影像的增加呈反比降低。2. 柱狀透鏡技術(shù)柱狀透鏡技術(shù)也被稱(chēng)為雙凸透鏡或微柱透鏡3d技術(shù)，其最大的優(yōu)勢(shì)便是其亮度 不會(huì)受到彫響。柱狀透鏡3d技術(shù)的原理是在液晶顯示屏的前面加上一層柱狀透 鏡, 使液晶屏的像平面位于透鏡的焦平面上，這樣在每個(gè)柱透鏡下面的圖像的像索被分 成幾個(gè)子像素，這樣透鏡就能以不同的方

6、向投影每個(gè)子像素。于是雙眼從不同的角 度觀看顯示屏，就看到不同的子像素。不過(guò)像素間的間隙也會(huì)被放大，i大1此不能簡(jiǎn) 單地疊加子像素。讓柱透鏡與像素列不是平行的，而是成一定的角度。這樣就 可以 使每一組子像索重復(fù)投射視區(qū)，而不是只投射一組視差圖像。之所以它的亮度不會(huì) 受到影響，是因?yàn)橹鶢钔哥R不會(huì)阻擋背光，因此畫(huà)面亮度能夠得到很好地保障。不 過(guò)由于它的3d顯示基木原理仍與視差障壁技術(shù)有異曲同t之處，所以分辨率仍是一 個(gè)比較難解決的問(wèn)題。優(yōu)點(diǎn)：3d技術(shù)顯示效果更好，亮度不受到影響。缺點(diǎn)：相關(guān)制造與現(xiàn)有l(wèi)cd液晶工藝不兼容，需要投資新的設(shè)備和生產(chǎn)線。3. 指向光源技術(shù)對(duì)指向光源3d技術(shù)投入較人精力的主

7、要是3m公司，指向光源3d技術(shù)搭配兩組 led,配合快速反應(yīng)的lcd面板和驅(qū)動(dòng)方法，讓3d內(nèi)容以排序方式進(jìn)入觀看者的左 右眼互換影像產(chǎn)生視差，進(jìn)而讓人眼感受到3d三維效果。前不久，3m公司剛剛展 示了其研發(fā)成功的3d光學(xué)膜，該產(chǎn)晶的面試實(shí)現(xiàn)了無(wú)需佩戴3d眼鏡，就可以在 于機(jī)，游戲機(jī)及其他乎持設(shè)備屮顯示真正的三維立體影像，極大地增強(qiáng)了基于移動(dòng) 設(shè)備的交流和互動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)：分辨率、透光率方面能保證，不會(huì)影響既有的設(shè)計(jì)架構(gòu)，3d顯示效果出 色。缺點(diǎn)：技術(shù)尚在開(kāi)發(fā)，產(chǎn)品不成熟4. 其他裸眼3d顯示技術(shù)dfd (depth-fused 3d)是fl木ntt根據(jù)全新的錯(cuò)視原理開(kāi)發(fā)的景深融合型 立體彫像技術(shù)，其

8、利用兩片液晶顯示器與half mirror,開(kāi)發(fā)不需特殊眼鏡就 可以觀賞的立休影像的技術(shù)，這種立體影像制作原理稱(chēng)為realo real立體影像的制 作過(guò)程是先利用一般攝影機(jī)、相機(jī)、閃光燈攝彫等方式拍攝影像，然后取一般攝影 與閃光燈攝彫拍攝影像灰色度兩者的差分，再與一定峰值比較藉此獲得二值化(0與 1的數(shù)字元元化)的影像，接著抽出所謂的近影像領(lǐng)域，最后再將relief狀景深添 加至近影像領(lǐng)域內(nèi)。被照物景深形狀除了球體比較接近真實(shí)景深外，其它物體都會(huì) 出現(xiàn)某種程度的差異，只要近影像與遠(yuǎn)彫像兩者前后關(guān)系維持正確，r景深為連續(xù) 性平滑狀的話，通常利用肌理描繪(texture)作補(bǔ)正，就可以獲得非常協(xié)調(diào)

9、的立體影 像。裸眼3d顯示技術(shù)的發(fā)展在2009年4月，美國(guó)puredepth公司宣布研發(fā)出改進(jìn)后的裸眼3d顯示技術(shù) mld (multi-layer display多層顯示)，這種技術(shù)能夠通過(guò)一定間隔重疊的兩塊液晶 面板，實(shí)現(xiàn)在不使用專(zhuān)用眼鏡的情況下，觀看文字及圖畫(huà)時(shí)所呈現(xiàn)3d彫像的效果。另外，國(guó)內(nèi)廠商歐亞寶龍旗下的bolod裸眼3d顯示器如今已經(jīng)發(fā)展到笫以代， 產(chǎn)品也全部實(shí)現(xiàn)高清顯示，在國(guó)內(nèi)的3d顯示行業(yè)處于領(lǐng)先位置。當(dāng)然，由于非市場(chǎng) 主流，對(duì)于mld技術(shù)和bolod裸眼3d顯示器，我們此次只做簡(jiǎn)單的了解，不做深入 技術(shù)性探討。除3d桌面顯示器外，手機(jī)、pda等掌上設(shè)備的顯示屏幕也將會(huì)采用裸

10、眼3d顯 示技術(shù)。近期，三星為我們展示了一款針對(duì)手機(jī)設(shè)備開(kāi)發(fā)的3d 0led面板。考慮到 便攜性，這類(lèi)手機(jī)3d屏幕不要求人們佩戴專(zhuān)用的3d眼鏡。除三星外索尼等其他廠 商也相繼推出了相關(guān)技術(shù)的產(chǎn)品，其原理就是通過(guò)覆蓋在屏幕上的一層特殊的“透 鏡”來(lái)實(shí)現(xiàn)立體顯示的。它可以把小梨顯示屏中顯示的圖像“分開(kāi)”為兩幅略微不 同的畫(huà)面，并分別送入左右眼屮，讓畫(huà)面變得立體并h看起來(lái)有深度。由于該“透 鏡”的厚度極薄，人用肉眼其至無(wú)法肖接看到它的存在，不會(huì)影響到虺面的正常顯/ji o隨著技術(shù)的進(jìn)步，縱觀3d顯示技術(shù)已成功應(yīng)用到了數(shù)字顯示領(lǐng)域，3d顯示技 術(shù)和普通消費(fèi)者的距離已經(jīng)越來(lái)越近了；在三星和優(yōu)派均推出游戲性3d顯示器后， 人們可以將3d顯示器搬到臥室內(nèi)，而不用和其他人一起擠在電影院中觀看。憑借著 身臨其境的立休畫(huà)面，3d顯示器對(duì)高端游戲玩家而言擁有極人的吸引力。除了針對(duì)