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抛开眼镜束缚,裸眼看3D

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随着3D电影《阿凡达》的上映带来席卷全球的3D热潮后,3D技术也成为当前科技发展的焦点之一。目前市场上可以支持3D技术的显示设备有很多,包括投影机、显示器、平板电视等。可是观看3D影片需要3D眼镜的支持,这样给用户带来诸多不便。很多人在考虑一个问题:能否丢掉眼镜直接看3D画面呢?2010年,在汉诺威消费电子、信息及通信博览会(CeBIT)上,一种新型的3D技术——“裸眼3D”成为那次会展的焦点。从此裸眼看3d成为该领域发展的一大趋势。

裸眼3D显示技术的原理

谈起裸眼3D显示技术首先要说立体显示技术。我们之所以能感受到立体视觉,是因为我们的双眼是横向并排,之间大约有 3厘米的间隔,因此左眼所看到的影像与右眼所看到的影像会有些微的差异,这个差异被称为“视差”,大脑会解读双眼的视差并籍以判断物体远近与产生立体视觉。由于立体视觉是基于视差而来,因此立体显示技术就是以人工方式来重现视差,简单来说就是想办法让左右两眼分别看到不同的影像,以此模拟出立体视觉。

立体显示技术主要分为眼镜式3D显示技术和无辅助立体显示技术(即裸眼3D显示技术),后者是从前者的基础上发展而来。

裸眼3D显示技术,顾名思义就是不需要借助眼镜等辅助设备就能直接观看到立体画面。裸眼3D显示技术一般被称为“裸眼多视点”技术,该显示技术结合了目前已有的面板技术和引擎技术,同时利用人眼的视差原理,通过给观看者左右两眼分别送去不同的两幅画面,从而达到立体的视觉效果。

裸眼3D显示技术的分类

从目前的技术角度来讲,裸眼3D显示技术主要包括光屏障技术、柱状透镜技术和指向光源技术3种。

光屏障技术

看过3D电影的朋友都知道,电影的3D效

果是通过眼镜来实现的。这种眼镜叫作被动式偏光眼镜。这种眼镜对显示设备的亮度要求较高,要求显示设备具备240赫兹或者更高的刷新率。是不是有了这种眼镜就能实现3D效果呢?其实不然,播放3D电影时,电影院还要配置两部带偏振镜的放映机同步放映两路视差影像,观众再佩戴上被动式偏光眼镜后才能看到3D画面。如果你将眼镜摘掉看到的画面就是重影效果。

光屏障技术就是在此技术的基础上发展而来的。光屏障技术的实现方法是使用一个开关液晶屏、偏振膜和高分子液晶层,利用液晶层和偏振膜制造出一系列方向为90度的垂直条纹,这些条纹宽几十微米,通过它们的光就形成了垂直的细条栅模式,称之为“视差障壁”。而该技术正是利用了安置在背光模块及液晶面板间的视差障壁,在立体显示模式下,应该由左眼看到的图像显示在液晶屏上时,不透明的条纹会遮挡右眼;同理,应该由右眼看到的图像显示在液晶屏上时,不透明的条纹会遮挡左眼,通过将左眼和右眼的可视画面分开,使观看者形成立体影像。

优点:与既有的液晶面板工艺兼容,因此在量产性和成本上较具优势。

缺点: 3D画面亮度低;分辨率会随着显示设备在同一时间播出影像的增加成反比降低,导致清晰度下降。

柱状透镜技术

柱状透镜技术也被称作双凸透镜或微柱透镜3D技术。这一技术的实现原理是在液晶显示屏前加上一层柱状透镜,当液晶屏显示图像光线经过这层透镜时,图像中每个子像素以不同的方向投影,这样我们从不同角度看显示屏,就会看到不同的子像素。

优点:3D显示效果好,亮度不受影响。

缺点:该技术和目前液晶面板工艺不兼容,因此无法广泛使用。

指向光源技术

指向光源技术搭配两组发光二极管(LED),配合快速反应的液晶面板和驱动方法,让3D画面以排序方式进入观看者的左右眼,从而产生视差,让人眼感受到立体显示效果。在这种3D设备上,后面使用一个方向可以改变的引导光源。在第一个时间帧,光线被引导到左眼,因而左边的图像被显示;在第二个时间帧,光线被引导到右眼,因而右边的图像被显示,两幅画面都拥有全分辨率。对指向光源技术投入较大精力的主要是3M公司。该公司已经成功研制出3D 光学膜,该产品的面世实现了无需佩戴 3D 眼镜就可以在手机、游戏机及其他手持设备中显示三维立体影像,极大地增强了基于移动设备的交流和互动。

优点:画面亮度和清晰度高,3D显示效果出色,不会影响既有的设计架构。

缺点:技术尚在开发,产品不成熟。

裸眼3D显示技术相关产品

随着裸眼3D显示技术的日渐发展,各大厂商纷纷跻身裸眼3D产品开发,成功推出了液晶电视、显示器、数码相机、数码摄像机等裸眼3D产品,初步实现了商业化应用。

裸眼3D电视

为了让观众摆脱眼镜的负累,直接就可以看到3D炫动的画面体验,裸眼3D电视应运而生。

TCL在2009年就推出了全球首款商用裸眼3D电视,这款电视可以兼容播放2D/3D内容,在2D/3D画面之间可自由转换。它拥有全高清分辨率,采用了视点合成专利算法,用户可从8个角度获得不同的图像。

2011年,东芝公司也了全球首款56英寸裸眼3D电视,这款电视应用了东芝特有的完整成像技术,向不同位置和角度的观众同时放映出复数影像,使得观看者无需佩戴眼镜就可以在左右眼中分别看到不同的画面,并在大脑中形成立体影像。同时通过高性能图像处理引擎和柱面透镜屏,实现了高画质的裸眼3D显示效果,并可以让多人在不同角度都能欣赏到完美的3D画面。

此外,裸眼3D显示器市场也日渐火热。国内厂商欧亚宝龙旗下的裸眼3D显示器如今已经发展到第四代,产品也全部实现高清显示,在

国内的3D显示器行业处于领先位置。

裸眼3D笔记本电脑

东芝公司在2011年了全球首款裸眼3D笔记本电脑Qosmio F750,Qosmio F750配备15.6英寸全高清3D炫彩屏,采用全新的光学技术,在3D效果、清晰度、亮度等画质表现上趋于完美。Qosmio F750采用激活式光学防抖透镜,实现裸眼3D显示,并通过摄像头和人脸识别技术实时追踪观赏者眼睛所处位置,动态调整透镜透光角度,使观赏者能够在改变观赏角度时也能观看到最佳的3D效果,同时Qosmio F750还可以支持3D /2D 同屏显示功能,将3D图像显示在屏幕任意位置的窗口中,并不影响其他区域的2D画面显示,极大丰富了3D视觉的应用领域。

裸眼3D游戏机

任天堂推出了全球首款裸眼3D掌上游戏机3DS。3DS采用双屏幕设计,上屏幕是3.53英寸800像素×240像素的高清宽屏显示屏,用户无需佩戴3D眼镜,即可享受震撼的3D游戏效果;下屏幕是3.02英寸320像素×240像素的触摸屏。这款游戏机还有3个摄像头,其中一个面对用户,另外两个朝外,可以让你拍摄3D照片,并立即显示在屏幕上。

裸眼3D MP5播放机

爱国者推出了首款裸眼3D MP5播放机——月光宝盒PM5950。PM5950采用4.3英寸800像素×480像素高清触摸屏。PM5950的出现满足了用户随时随身随地裸眼观看3D影片的需要,让用户摆脱佩戴3D眼镜才能观看3D影片的困扰,真正实现了便携式裸眼3D功能。

裸眼3D手机

2011年,LG推出首款双核、双摄像头裸眼3D智能手机Optimus 3D P920。P920配备4.3英寸800像素×480像素触摸屏,采用双核处理器,还内置两个500万像素的摄像头,涵盖3D录像/拍照、3D影像观赏与3D内容分享等功能,拍摄的影片可立即在屏幕上观赏。同时YouTube也成为LG合作伙伴,为P920提供上传与观赏3D影片的平台。

裸眼3D数码相机

在影像行业中,富士推出了配备裸眼3D显示技术的数码相机FinePix REAL 3D W3。这款数码相机不仅可以拍摄3D图像,还能够通过相机的屏幕直接显示3D画面,但是目前来看,也仅限于相机本身观看3D图像,无法与其他人或者其他途径分享。因此慢慢的,这些设备的关注度也快速下滑。虽然厂商会定期继续更新相关的系列产品,但是并不会针对这些产品进行大力的宣传。因此,裸眼3D数码相机市场也可以说是处于沉寂阶段。

裸眼3D发展所受制约

正如每个新兴产业都需要一个兴起、发展到成熟的过程一样,裸眼3D产业作为一个新兴产业,也会面临一些发展中的问题。其表现主要有以下几个方面:

可视角度小,可视距离受限

裸眼3D显示技术只能在指定的位置才能观看到较好的3D画面,如果偏离此位置3D效果就不理想,因此给人们观看3D画面时带来很多局限性。此外,若离屏幕距离太近,人会有明显的头晕现象,因此该技术暂时还不适合在小尺寸显示器上使用。

亮度不够,影响效果

光屏障技术背光遭到视差障壁等设备的阻挡,3D画面的亮度上会有很大不足之处。此外分辨率也会随着显示器在同一时间播出影像的增加成反比降低,导致清晰度的降低。这样用户长时间观看时,会造成严重的视觉疲劳,这也与目前裸眼3D技术解决方案有着直接的关系。

成本高,价格昂贵

目前很多厂商推出的裸眼3D产品都是价格不菲,这在很大程度上限制了用户的购买力。

随着立体拍摄技术的提高,片源库的积累,制约3D普及的瓶颈问题正在被慢慢化解。裸眼3D显示技术的发展道路同样要经过渐进的过程。裸眼3D显示技术凭借自身舒适的观影感受和刺激的视觉冲击,必将成为3D行业未来的发展方向。