薄膜晶体管与先进显示重点实验室
Thin Film Transistor and Advanced Display Lab

3D显示

          3D(3 Dimension)显示技术也就是三维立体显示技术。与普通2D画面显示相比,3D技术可以使画面变得立体逼真,图像不再局限于屏幕平面。3D影像的立体感、景深使其有较强临场感,让观者产生身临其境的感觉,制造各种强烈的视觉冲击。

双眼分视–立体视觉的根源

          人天生具有两只眼睛,而两只眼睛间的距离大体为6~7厘米。正是由于这6~7厘米的距离,当人的双眼注视一个物体时,双眼看到的景象并非一致,而是存在细微的差别。存在细微差别的两幅二维图像,经过大脑的合成最终呈现出立体感。

           3D影像技术正是利用了双眼分视原理,在节目拍摄的过程中,摄像机在工作模式上模仿人的双眼,左右镜头分别拍摄一幅具有细微差别的二维图像。

          在观看3D影像时,采用各种技术,以保证让左眼只能看到摄像机的左镜头所拍摄的影像,而右眼只能看到摄像机的右镜头所拍摄的影像。两幅存在细微差别的二维影像经过大脑的合成,产生立体影像。

 

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3D显示技术发展简史

          早在1839年,英国科学家查理·惠斯顿爵士根据“人类两只眼睛的成像不同”发明了一种立体眼镜,让人们的左眼和右眼在看到两幅存在差异的图像以产生立体效果。直至今天,所有的3D显示设备无不采用这种原理,无论其通过多么简单或多么复杂的技术实现。值得一提的是2009年《阿凡达》上映,以及之前和之后上映的一系列3D电影都取得了商业成功,将3D推向又一次高潮。

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3D显示技术分类

          3D显示技术从观看形式上来区分可以分为以下两大类,即眼镜式(With glasses)和裸眼式(Without glasses)。顾名思义,两者之间的差别在于观看时是否需要佩戴眼镜。其中,眼镜式3D显示技术主要有以下几种:头盔式(Head mount displays),红蓝眼镜(Anaglyph),偏光眼镜(Polarization glasses),和快门眼镜(Shutter glasses)。而裸眼式3D显示技术主要分为:多路式(Multiplexed),多层深度式(Multi-Depth),容积式(Volumetric),和全息式(Holographic)。

         总体来说,配戴眼镜观看技术发展比较成熟,设计和制造难度、制造成本较低,3D相对效果好;而裸眼观看的技术还处于起步阶段,制造难度高,成本高,而观看的效果相对较差,尤其是观看的角度有限制,清晰一般。

3D显示技术的挑战

         3D显示技术的出现将改变了人们的观看习惯,但是很多人在观看3D过程中出现了视觉及身体上的不适。目前的研究认为,造成视觉疲劳的原因可能为如下几个方面:视点调节(accommodation)与辐辏角(convergence)的不协调,图像串扰(crosstalk),有限的视区(view-zone),与过度的视网膜成像位差(disparity)。而这些也是有待深入研究的关键问题,其对3D技术的推广具有重大意义。