3D基礎(chǔ)知識解析

3D顯示基本原理徐東陽整理目錄實現(xiàn)3D顯像的技術(shù)概述1主流3D顯像技術(shù)原理2主動快門式3D技術(shù)32徐東陽徐東陽3實現(xiàn)3D顯像的技術(shù)概述13D顯示技術(shù)原理3D是three-dimensional的縮寫，意指：三維立體圖形立體圖相對技術(shù)體顯示技術(shù)全息技術(shù)裸眼式3D技術(shù)眼鏡式3D技術(shù)色差式快門式偏光式透鏡陣列屏障柵欄指向光源實現(xiàn)3D顯像的技術(shù)概述一、立體圖像對技術(shù)：其原理是：先產(chǎn)生場景的兩個視圖或多個視圖，然后用某種機制（如佩戴眼鏡）將不同視圖分別傳送給左右眼，確保每只眼睛只看到對應(yīng)的視圖而看不到其他視圖，從而產(chǎn)生立體視覺。這種技術(shù)的本質(zhì)只是在空間中產(chǎn)生兩張或多張平面圖像，通過“欺騙”人眼視覺系統(tǒng)而立體成像。這類技術(shù)會使人眼產(chǎn)生矛盾的晶狀體焦距調(diào)節(jié)和視線匯聚調(diào)節(jié)，長時間觀看會產(chǎn)生視覺疲勞。目前市面上的3D顯示技術(shù)都屬于立體圖像對技術(shù)范疇。實現(xiàn)3D顯像的技術(shù)概述二、體顯示技術(shù)：此種技術(shù)是在物理上顯示了三個維度，能在空間中產(chǎn)生真正的3D效果。成像物體就像在空間中真實存在，觀察者能看到科幻電影中一般“懸浮”在半空中的3D透視圖像。從數(shù)字圖像處理技術(shù)來說，平面圖像對應(yīng)了二維數(shù)組，每個元素被稱為像素；而三維圖像對應(yīng)三維數(shù)組，每個元素被稱為體素。體顯示技術(shù)正是在空間中表現(xiàn)了這個三維數(shù)組。實現(xiàn)3D顯像的技術(shù)概述三、全息技術(shù)：全息技術(shù)是利用光波的干涉和衍射原理記錄并再現(xiàn)物體的真實感的一種成像技術(shù)。全息技術(shù)再現(xiàn)的圖像立體感強，具有真實的視覺效應(yīng)。除用光波產(chǎn)生全息圖外，現(xiàn)在已發(fā)展到可用計算機產(chǎn)生全息圖，然而需要的計算量極其巨大。全息術(shù)應(yīng)該是3D顯示的終極解決方案，但目前還有很多技術(shù)問題有待解決，短期內(nèi)難有成熟產(chǎn)品量產(chǎn)。圖片中的女士即全息虛擬影像。實現(xiàn)3D顯像的技術(shù)概述

8主流3D影像技術(shù)原理2主流3D影像技術(shù)原理9我們平時感覺到的距離感是兩個眼睛共同決定的10主流3D影像技術(shù)原理平時看顯示器時的示意圖11主流3D影像技術(shù)原理左右眼看到各自的信息，在腦中重組；由于接收的信號不同，重組發(fā)生異變，將原來2D的圖像轉(zhuǎn)化成了3D信號12主流3D影像技術(shù)原理左眼看到了稍微偏左的圖，右眼看到了稍微偏右的圖，兩幅圖在腦中重組的時候我們看到的A實際上已經(jīng)偏離了顯示器屏幕，進入了顯示器屏幕后方如果，左眼看到偏右的圖像，右眼看到偏左的圖像，則會使我們看到的物體在顯示器前方，離我們更近13主流3D影像技術(shù)原理立體圖相對技術(shù)裸眼式3D技術(shù)眼鏡式3D技術(shù)色差式快門式偏光式透鏡陣列屏障柵欄指向光源立體圖相對技術(shù)細分圖：實現(xiàn)3D顯像的技術(shù)概述裸眼式3D技術(shù)光屏障式（Barrier）光屏障式3D技術(shù)的實現(xiàn)方法是使用一個開關(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為90°的垂直條紋。

這些條紋寬幾十微米，通過它們的光就形成了垂直的細條柵模式，稱之為“視差障壁”。而該技術(shù)正是利用了安置在背光模塊及LCD面板間的視差障壁，在立體顯示模式下，應(yīng)該由左眼看到的圖像顯示在液晶屏上時，不透明的條紋會遮擋右眼；同理，應(yīng)該由右眼看到的圖像顯示在液晶屏上時，不透明的條紋會遮擋左眼，通過將左眼和右眼的可視畫面分開，使觀者看到3D影像。優(yōu)點：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

缺點：畫面亮度低，分辨率會隨著顯示器在同一時間播出影像的增加呈反比降低裸眼式3D技術(shù)柱狀透鏡(LenticularLens)技術(shù)柱狀透鏡(LenticularLens)技術(shù)也被稱為雙凸透鏡或微柱透鏡3D技術(shù)，其最大的優(yōu)勢便是其亮度不會受到影響。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，這樣在每個柱透鏡下面的圖像的像素被分成幾個子像素，這樣透鏡就能以不同的方向投影每個子像素。于是雙眼從不同的角度觀看顯示屏，就看到不同的子像素。不過像素間的間隙也會被放大，因此不能簡單地疊加子像素。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素重復投射視區(qū)，而不是只投射一組視差圖像。

優(yōu)點：3D技術(shù)顯示效果更好，亮度不受到影響

缺點：相關(guān)制造與現(xiàn)有LCD液晶工藝不兼容，需要投資新的設(shè)備和生產(chǎn)線。裸眼式3D技術(shù)指向光源（DirectionalBacklight）技術(shù)對指向光源（DirectionalBacklight）3D技術(shù)投入較大精力的主要是3M公司，指向光源（DirectionalBacklight）3D技術(shù)搭配兩組LED，配合快速反應(yīng)的LCD面板和驅(qū)動方法，讓3D內(nèi)容以排序（sequential）方式進入觀看者的左右眼互換影像產(chǎn)生視差，進而讓人眼感受到3D三維效果。優(yōu)點：分辨率、透光率方面能保證，不會影響既有的設(shè)計架構(gòu)，3D顯示效果出色

缺點：技術(shù)尚在開發(fā)，產(chǎn)品不成熟18CROSSTALK(鬼影)：由于受液晶響應(yīng)速度的影響，如左眼在觀看左眼圖像時，會同時看到上一場殘留的部分右眼圖像，導致左右眼圖像重疊，形成重影，叫crosstalk，任何基于液晶顯示的快門式3D電視都存在crosstalk現(xiàn)象。常見問題主動快門式3D技術(shù)采用刷新頻率更高的液晶屏降低液晶響應(yīng)時間插黑幀技術(shù)眼睛配合背光控制技術(shù)解決“鬼影”問題在每個左右眼圖像間插了一幅全黑的圖像特定時間打開背光燈在特定時間打開眼鏡主動快門式3D技術(shù)解決“鬼影”問題203D顯示要求左右眼的圖像不能混淆，最大限度消除相互干擾帶來的“鬼影”，因此有時需要根據(jù)后級顯示及處理方式的不同對節(jié)目源進行消除“鬼影”

的預處理。佩戴快門式眼鏡時有嚴格的同步要求以減小左右眼的Crosstalk。而針對不同的幀頻和設(shè)備延時，同步需要自適應(yīng)跟蹤，并在同步丟失的異常情況下保持一段時間的同步切換功能。左右眼的信號可以互換，即信號的極性需要能切換，因為節(jié)目源的格式并不統(tǒng)一，不同節(jié)目源左右眼的信號可能相反。