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在我们的记忆中,3D似乎始终和眼镜脱不开关系。从小时候用自制的红蓝眼镜看3D画,到如今的3D电影院中常见的偏光式3D眼镜,以及眼下家用3D电视机标准配备的快门式3D眼镜,看3D,必须用到3D眼镜的模式似乎已经被固定下来。虽然技术的发展让3D眼镜的自身重量、透过眼镜观看到3D画面效果都得到大幅度优化,但对于最终消费者而言,为了观赏3D画面不得不在鼻子上额外增加一副眼镜,长时间使用依然会带来些许不适。若是本来就是近视眼,带着两副眼镜看3D的滋味,确实只能用“痛并快乐着”这句老话方能形容,有没有一种更轻松享受3D画面的方法呢?答案是肯定的,那就是眼下日益兴起的“裸眼3D”技术。
顾名思义,“裸眼3D”技术,就是不使用眼镜,通过视频重放设备本身的技术改进,在裸视状况下,直接给观看者带来视觉3D效果。裸眼3D技术发展起步较早,也形成了各种不同的技术派系,迟迟无法进入消费市场的原因,很明显依然是受制于最终产品的高昂价格成本,2010年,TCL就曾在其卖场柜台展示过一台42英寸的裸眼3D电视机产品,其标价高达188800元,非普通家庭消费能力所能接受。今天,我们不谈价格,只是来说说裸眼3D技术的现阶段发展状况。
我们略微重温一下人眼3D视觉成像的原理:人眼观看三维立体现实世界,因为双眼间的间距,让左右眼看到了两幅具有位差的图像,图像经双眼处理后即形成立体视觉所需的视差,这样经视神经中枢的融合反射,以及视觉心理反应便产生了三维立体感觉。利用这个原理,通过显示器将两副具有位差的左图像和右图像分别呈现给左眼和右眼,就能获得3D的感觉。我们时常佩戴的3D眼镜,就是通过轮流关闭的方法有针对性地让人左右眼看到不同的图像,从而最终实现3D效果,裸眼3D技术的原理亦是如此。
虽然裸眼3D技术流派不尽相同,但从根本上讲,分为两类,其一:在显示设备外表面添加辅助成像附件,让进入人左右眼的图像存在位差从而带来3D视觉;其二:在显示设备内部采用不同类型的辅助电路设计,选择性地将不同的画面分别送进人的左右眼,从而实现3D效果。接下来,我们将出几种具有代表性意义的裸眼3D技术,为大家做更细致的分析和描述。
工作在显示设备外表面的裸眼3D技术
柱状透镜(Lenticular Lens)技术
2.指向光源(Directional Backlight)技术
如果说,视差屏障技术是是利用可开关的液晶层及偏振膜替代了偏振式3D眼镜,从而实现了对左右眼图像的隔离,那么,指向光源技术就是在背光源及背光导向膜上动起了脑筋。
从下面这张指向光源(Directional Backlight)技术实现示意图上,我们可以清晰的发现,背光组件和传统TFT-LCD面板间,多了一层特殊的3D背光导向膜,膜的位置是固定的,并不存在任何机械或电子转动技术,与之相配合的,理论上应是分布在屏幕垂直两侧、可交替独立开闭的两组LED或普通背景冷光源。在3D显示模式下,当预定该左眼看到的图像显示在液晶屏上时,左侧背光源开启,由于3D背光导向膜的特殊角度限定,观看者只有左眼能看到位于屏幕中线以左的实际背景画面。此时,由于右侧的背光源未启动,因此,人右眼所对应的屏幕中线以右的实际背景画面,是一片黑暗;同理,当预定该由右眼看到的图像显示在液晶屏上时,左侧背光源关闭,人左眼所能看到的实际背景背景画面为一片黑暗,观看者的右眼可以看到屏幕中线往右的的明亮画面。如此反复,在高速LCD屏及高速驱动刷新电路的帮助下,人眼就能凭借视觉残留实现3D画面的合成。
指向光源(Directional Backlight)技术实现也比较简单,唯一会导致成本变化的,就是那层特殊的3D导向膜以及支持高刷新率液晶面板和液晶驱动电路,由于实现方式依然是半画幅画面遮蔽,所以,最终3D画面的分辨率仅为液晶屏实际像素数的一半左右。
3.多层显示(MLD,multi-layer display)技术
多层显示(MLD,multi-layer display)技术可以说是目前裸眼3D技术中最奢侈、最笨重也是最偷懒的一种技术。它通过相距一定距离的两块液晶面板分别交替显示不同的图像,直接在人脑中实现具备立体感的画面效果。
MLD技术最值得肯定的一点是:它不会像前面提到的几种技术那样,影响3D画面的分辨率,这种技术所带来的实际画面效果与所采用的液晶屏幕的真实分辨率一致;当然,它的缺点也非常明显,由于需要安放具备一定距离的两层LCD面板,所以成品电视机的厚度尺寸无法做到超薄,同时,由于后一层液晶屏幕的画面需要透过前一层液晶屏才能进入观看者的眼中,所以第一层液晶屏的通透性成为决定整个系统显示质量的关键,有研究表明,高透明度的OLED屏幕将是多层显示技术的首选屏幕,当然,两层LED屏幕所带来的高成本,也是不可忽视的拦路虎。
除了上面介绍的这几种比较主流的技术外,还有一些相对较为边缘化的技术我们在本文中并未提及,我们所想做的,是让大家能够对裸眼3D技术的基本原理有一个比较清晰的认识,也许很多人会说,这样看来,裸眼3D离我们还有一段相当远的距离,其实,技术革新和人类的聪明才智会大大缩短你所想象的普及速度。举个简单的例子,前面我们曾提到,由于人眼在显示设备面前的位置是不断改变的,因此,可能影响3D效果的形成,在最新上市的一系列裸眼3D产品中,设计者用一个带面部追踪功能的摄像头,对使用者的面部位置做实时追踪,并将信息反馈至显示设备中,让设备内部能够对输出的图像进行一定程度的调制,确保使用者在屏幕前更广阔的范围内都能享受到类似的3D效果,避免长时间保持一个观看姿势所造成的不适,正所谓:换个角度思考,大问题也能变成小Case。
我们相信,裸眼3D设备步入数字家庭的时代,就在不远的将来。
顾名思义,“裸眼3D”技术,就是不使用眼镜,通过视频重放设备本身的技术改进,在裸视状况下,直接给观看者带来视觉3D效果。裸眼3D技术发展起步较早,也形成了各种不同的技术派系,迟迟无法进入消费市场的原因,很明显依然是受制于最终产品的高昂价格成本,2010年,TCL就曾在其卖场柜台展示过一台42英寸的裸眼3D电视机产品,其标价高达188800元,非普通家庭消费能力所能接受。今天,我们不谈价格,只是来说说裸眼3D技术的现阶段发展状况。
我们略微重温一下人眼3D视觉成像的原理:人眼观看三维立体现实世界,因为双眼间的间距,让左右眼看到了两幅具有位差的图像,图像经双眼处理后即形成立体视觉所需的视差,这样经视神经中枢的融合反射,以及视觉心理反应便产生了三维立体感觉。利用这个原理,通过显示器将两副具有位差的左图像和右图像分别呈现给左眼和右眼,就能获得3D的感觉。我们时常佩戴的3D眼镜,就是通过轮流关闭的方法有针对性地让人左右眼看到不同的图像,从而最终实现3D效果,裸眼3D技术的原理亦是如此。
虽然裸眼3D技术流派不尽相同,但从根本上讲,分为两类,其一:在显示设备外表面添加辅助成像附件,让进入人左右眼的图像存在位差从而带来3D视觉;其二:在显示设备内部采用不同类型的辅助电路设计,选择性地将不同的画面分别送进人的左右眼,从而实现3D效果。接下来,我们将出几种具有代表性意义的裸眼3D技术,为大家做更细致的分析和描述。
工作在显示设备外表面的裸眼3D技术
柱状透镜(Lenticular Lens)技术
2.指向光源(Directional Backlight)技术
如果说,视差屏障技术是是利用可开关的液晶层及偏振膜替代了偏振式3D眼镜,从而实现了对左右眼图像的隔离,那么,指向光源技术就是在背光源及背光导向膜上动起了脑筋。
从下面这张指向光源(Directional Backlight)技术实现示意图上,我们可以清晰的发现,背光组件和传统TFT-LCD面板间,多了一层特殊的3D背光导向膜,膜的位置是固定的,并不存在任何机械或电子转动技术,与之相配合的,理论上应是分布在屏幕垂直两侧、可交替独立开闭的两组LED或普通背景冷光源。在3D显示模式下,当预定该左眼看到的图像显示在液晶屏上时,左侧背光源开启,由于3D背光导向膜的特殊角度限定,观看者只有左眼能看到位于屏幕中线以左的实际背景画面。此时,由于右侧的背光源未启动,因此,人右眼所对应的屏幕中线以右的实际背景画面,是一片黑暗;同理,当预定该由右眼看到的图像显示在液晶屏上时,左侧背光源关闭,人左眼所能看到的实际背景背景画面为一片黑暗,观看者的右眼可以看到屏幕中线往右的的明亮画面。如此反复,在高速LCD屏及高速驱动刷新电路的帮助下,人眼就能凭借视觉残留实现3D画面的合成。
指向光源(Directional Backlight)技术实现也比较简单,唯一会导致成本变化的,就是那层特殊的3D导向膜以及支持高刷新率液晶面板和液晶驱动电路,由于实现方式依然是半画幅画面遮蔽,所以,最终3D画面的分辨率仅为液晶屏实际像素数的一半左右。
3.多层显示(MLD,multi-layer display)技术
多层显示(MLD,multi-layer display)技术可以说是目前裸眼3D技术中最奢侈、最笨重也是最偷懒的一种技术。它通过相距一定距离的两块液晶面板分别交替显示不同的图像,直接在人脑中实现具备立体感的画面效果。
MLD技术最值得肯定的一点是:它不会像前面提到的几种技术那样,影响3D画面的分辨率,这种技术所带来的实际画面效果与所采用的液晶屏幕的真实分辨率一致;当然,它的缺点也非常明显,由于需要安放具备一定距离的两层LCD面板,所以成品电视机的厚度尺寸无法做到超薄,同时,由于后一层液晶屏幕的画面需要透过前一层液晶屏才能进入观看者的眼中,所以第一层液晶屏的通透性成为决定整个系统显示质量的关键,有研究表明,高透明度的OLED屏幕将是多层显示技术的首选屏幕,当然,两层LED屏幕所带来的高成本,也是不可忽视的拦路虎。
除了上面介绍的这几种比较主流的技术外,还有一些相对较为边缘化的技术我们在本文中并未提及,我们所想做的,是让大家能够对裸眼3D技术的基本原理有一个比较清晰的认识,也许很多人会说,这样看来,裸眼3D离我们还有一段相当远的距离,其实,技术革新和人类的聪明才智会大大缩短你所想象的普及速度。举个简单的例子,前面我们曾提到,由于人眼在显示设备面前的位置是不断改变的,因此,可能影响3D效果的形成,在最新上市的一系列裸眼3D产品中,设计者用一个带面部追踪功能的摄像头,对使用者的面部位置做实时追踪,并将信息反馈至显示设备中,让设备内部能够对输出的图像进行一定程度的调制,确保使用者在屏幕前更广阔的范围内都能享受到类似的3D效果,避免长时间保持一个观看姿势所造成的不适,正所谓:换个角度思考,大问题也能变成小Case。
我们相信,裸眼3D设备步入数字家庭的时代,就在不远的将来。