3D显示技术、标准与应用
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1.2 3D显示技术的总体分类

实际上,自19世纪30年代开始,经过接近两个世纪的发展,已开发出各种三维3D显示。按其工作原理是否主要为双目视差可将3D显示分为两大类。所谓双目视差是指人两眼间有一定瞳距,在观看物体时左眼和右眼所接受到的视觉图像略有差异。

基于双目视差原理的3D显示为观看者的左、右眼提供同一场景的立体图形对,采用光学等手段让观看者的左右眼分别只看到对应的左右眼图像,这样便使观看者感知到立体图像。这类3D显示的技术相对成熟并有相应产品,但易存在观看疲劳等问题。

非基于双目视差原理的各种3D显示的工作原理各不相同,如利用光学干涉衍射原理、人眼视觉暂留效应以及人眼视错原理等。这类3D显示不存在观看视疲劳,但技术一般不成熟,相应产品不多。

3D显示发展到今天,已经呈现百家争鸣的局面,经过众多3D从业者多年不懈的努力,各类技术已趋于成熟,市场也培育出了内在增长动力,各细分领域的商业模式、产业链也逐渐丰满,市场即将步入大规模发展阶段。

尽管如此,3D产业也面临着不少挑战。内容缺乏依旧是制约3D产业发展的最大障碍。但随着各国政府、行业协会、产业链相关企业的合力推动,相信在未来2年内,3D内容会大幅度增加,逐渐赶上市场的需求。同时,3D产业还须解决行业标准、观看舒适度、内容制作传输、与相关产品的衔接融合等一系列问题。

但无论是在技术、产品,还是内容和市场应用方面,3D产业始终会继续向前迈进。进入3D产业的企业会越来越多,市场上的3D产品也会更加丰富,整个市场将更加火热。

在《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020年)》、《国家“十二五”科学和技术发展规划》及《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》中,3D显示被列为国家未来重点突破科技之一。

按照实现3D显示的实现方法,我们将3D显示技术分为以下几类。

分光技术,它以人眼观察景物的方法,利用两台并列安置的电影摄影机,分别代表人的左、右眼,同步拍摄出两条略带水平视差的电影画面,现主要在电影院中应用。

分色技术,将两个不同视角上拍摄的影像分别以两种不同的颜色印制在同一副画面中,目前有红蓝、红绿等多种模式,技术相对比较成熟。

时分法,是NVIDIA现在主推的一项应用,需要刷新率在120 Hz以上的显示器和3D眼镜的配合来实现3D立体效果。

光栅式,是结合数码科技与传统印刷的技术,能在特制的胶片上显现不同的特殊效果。

全真式,由德国人托马斯·侯亨赖克发明的当今世界上唯一成功的全真立体电视技术。

观屏镜,以前专用于看立体相机拍的图片对,图片对一般左右呈现,现在也可看左右型立体电影。

全息式,在各个角度看上去都是立体的,不用立体眼镜,多在科幻电影中出现的立体投射技术,谁最先使用这项技术,谁将最先步入未来先进技术行列。

裸眼3D,从技术上来讲,目前上市的主要裸眼技术是Parallax Barrier技术和Lenticular技术;从效果上看,无论是从视角、摩尔条纹、亮度还是串扰上,这两项裸眼技术尚有许多地方有待优化,但是裸眼3D的上市无疑是培育3D的强心剂,为整个3D市场增添了更多的选择性。综观各业纷纷发展裸视多视点的3D显示技术,其目的不外是让使用者观看3D显示器有更高的便利性(因不需戴眼镜),及观赏影像时可看到的立体影像范围更广等。因目前裸眼多视点3D显示器的最大课题是成本高,故目前商品化机种多先导入商业广告、大型公共显示等应用。

体三维显示技术是利用人类视觉系统的三维数据处理结构,在真实的体积空间内显示三维图像,相对于其他三维显示方法,体三维显示方法可以提供多角度的直接观察。目前,具有代表性的基于体三维显示技术的显示系统有Felix3D扫描体显示系统和Perspecta扫描体显示系统等。国内正在研发基于多投影机的真彩色体三维显示系统,其原理是通过多个高速投影仪把视频画面投射到一个高速旋转的屏幕上,利用人眼的视觉暂留机理,实现360°的3D显示效果,从而达到真三维的效果。

全息显示技术是利用显示屏代替全息干板,以计算机生成全息图代替相干光干涉。也就是说,用计算机来计算出某种形状的物体的干涉条纹图案,再将干涉条纹图案用显示器显示出来。用相干光源照射显示器,就可以像全息干板那样形成物体的波面重建,形成立体图像。全息式3D显示技术的优点是在色彩和亮度上具有优势,且不受观看角度的限制。当改变观看位置时,得到的3D图像也随之改变,非常真实。但由于全息技术所需信息量较大,显示设备相当庞大、成本昂贵,同时,全息图的制作需要严格控制其物理程序。

体三维显示和全息显示是3D显示终端的前沿性技术。国内一些研究机构已开展体显示3D显示终端和全息3D显示终端的研究,但都处于研发初期阶段,还有很长的路要走。

自19世纪30年代开始,经过接近两个世纪的发展,已开发出各种三维3D显示。目前行业内各公司为获得良好的3D视觉效果,开发出成熟的3D产品需具有支持2D/3D转化功能,串扰值低,高分辨率,能自动调整视点位置等技术特点,其中Active Barrier和LC Lens技术是各个公司目前主要采用的技术方式。