走進(jìn)３Ｄ世界解讀３Ｄ立體顯示技術(shù)

更真實(shí)地還原所見世界，這一美好愿望，無時(shí)不刻促使著顯示技術(shù)的發(fā)展。一代又一代的顯示技術(shù)，讓世人領(lǐng)略了—次次的驚喜。自CRT到LCD?？萍歼M(jìn)步帶來的下一次驚喜將是什么呢?當(dāng)然非3D顯示技術(shù)莫屬。

3D顯示技術(shù)的未來趨勢(shì)

無論顯卡怎么升級(jí)，3D游戲的CG動(dòng)畫設(shè)計(jì)得如何惟妙惟肖，但是借助傳統(tǒng)顯示器顯示出來，仍然是平面。無法營(yíng)造身臨其境的感受。于是，人們借助一些技術(shù)手段來騙過人類的眼睛，營(yíng)造一些3D的顯示畫面，常見的3D立體電影以及科幻公園的魔幻世界，大多都是采用3D立體眼鏡的方式營(yíng)造虛擬的3D立體環(huán)境，讓人們視覺受到?jīng)_擊，仿佛置身于現(xiàn)場(chǎng)，真實(shí)感非常強(qiáng)烈。這其實(shí)是比較早期的處理方式了，隨著科技的進(jìn)步，人們?cè)絹碓娇释角笠环N新的解決方式，讓未來顯示設(shè)備能夠顯示3D立體畫面，從而有更加逼真的場(chǎng)景效果，滿足日益強(qiáng)烈的視覺需求。雖然目前3D顯示技術(shù)尚未成熟，但是不管怎么說，3D顯示技術(shù)都將是未來顯示技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

騙過雙眼——實(shí)現(xiàn)3D顯示的方法

立體電影所以好看，就是因?yàn)樗绕胀娪岸嗔艘粋€(gè)深度感覺，它不但顯示平面的畫面，同時(shí)可辨別出前后和遠(yuǎn)近，使你有一種身臨其境的感覺。人的立體感是怎樣形成的呢?當(dāng)你兩眼注視前方一個(gè)物體時(shí)，物體在雙眼視網(wǎng)膜相對(duì)應(yīng)的部位各自形成清晰的物像，然后傳導(dǎo)到大腦皮質(zhì)，由大腦皮質(zhì)中樞將它們?nèi)诤铣梢粋€(gè)物像。另外，當(dāng)你兩眼注視某一物體時(shí)，兩眼的角度總有小的差別，假如你注視眼前一個(gè)水杯，然后交替遮擋眼睛，你會(huì)發(fā)現(xiàn)右眼是在稍偏右的角度上看到的，而左眼是在偏左的角度上看到的。這就說明兩眼看東西時(shí)，由于位置不同，各自的角度是有差別的，所以在視網(wǎng)膜上形成的物像必然也有小的差異。根據(jù)這個(gè)道理，人們就可以分辨出兩個(gè)不同距離的物體，即形成立體知覺。

由于顯示器始終是一個(gè)平面顯示，并不能體現(xiàn)真實(shí)物體的立體感，要想實(shí)現(xiàn)類似立體物體的效果，就必須從人眼的結(jié)構(gòu)人手，讓兩只眼睛看到不同的畫面，這樣才能實(shí)現(xiàn)3D立體顯示。最簡(jiǎn)單的3D顯示辦法是采用紅藍(lán)濾光眼鏡來實(shí)現(xiàn)，當(dāng)然，顯示的圖像也需要經(jīng)過特殊的處理，簡(jiǎn)單說，就是讓左右兩只眼鏡分別觀看有一定視差的兩幅圖片，兩幅圖片的差別剛好相當(dāng)于將兩臺(tái)攝像機(jī)置于兩只眼睛的位置，注視同一視覺興趣點(diǎn)所拍攝的兩幅圖像。將這樣兩幅有著視差的圖像分別通過顯示設(shè)備的紅色通道和藍(lán)色通道顯示出來，利用紅藍(lán)眼鏡兩個(gè)鏡片的濾色效果使左右眼分別看到顯示設(shè)備紅色通道和藍(lán)色通道中的圖像，就實(shí)現(xiàn)了圖像的立體效果。

3D顯示的實(shí)現(xiàn)方法之一：立體眼鏡

早在CRT時(shí)代，就曾經(jīng)有過3D眼鏡的解決方案，能夠讓用戶通過眼鏡觀看到立體畫面。2000年艾爾莎就曾經(jīng)推出過一款“3D雷眼”的立體眼鏡，采用LCD快門技術(shù)，原理是借助3D眼鏡，左右眼交替屏蔽/打開來切換畫面，切換達(dá)到一定的頻率，兩片鏡片是分別“開”和“閉”的，一個(gè)單位時(shí)間只有一個(gè)鏡片透光，可以讓左右眼分別看到不同的畫面，從而實(shí)現(xiàn)3D立體顯示，可以支持將任何DirectX 3D和OpenGL游戲轉(zhuǎn)換為3D立體畫面。此外，3D眼鏡除了通過硬件讓左右眼交替看到不同畫面之外，還需要搭配對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序來讓游戲畫面產(chǎn)生一定的角度和位置的偏差。通過這種軟硬件搭配的方式，3D眼鏡可以方便地實(shí)現(xiàn)3D立體顯示，不過3D眼鏡由于需要以一定的頻率屏蔽/打開來切換畫面，因此從3D眼鏡看顯示器的話，顯示器的當(dāng)前刷新率除以2才是我們通過3D眼鏡看到的實(shí)際刷新率。因此，使用3D眼鏡對(duì)顯示器的刷新頻率有一定的要求，通常需要顯示器的刷新頻率達(dá)到120Hz甚至更高，這樣才能使實(shí)際看到的畫面不致閃爍。

除了方便之外，3D立體眼鏡的實(shí)現(xiàn)成本也相對(duì)較低，但是，3D眼鏡有一個(gè)致命的弱點(diǎn)，也就是如果需要看立體畫面，就必須戴上眼鏡，使用的感受欠佳，并且人眼容易感覺疲勞，尤其是顯示器刷新頻率較低的情況下。

3D顯示的實(shí)現(xiàn)方法之一：3D立體顯示器

正因?yàn)?D眼鏡有這些弱點(diǎn)，現(xiàn)在顯示器廠商也開始研發(fā)不需眼鏡的3D顯示器。和3D眼鏡采用LCD快門技術(shù)不同，3D顯示器的原理也是讓左右眼分別看到不同的圖像，讓畫面看起來擁有“縱深感”。其中，有廠商采用視差照明(parallax illumination)技術(shù)。針對(duì)左眼與右眼的兩幅影像分別被傳送到不同段落的像素區(qū)塊，奇數(shù)區(qū)塊代表左眼影像，偶數(shù)區(qū)塊則代表右眼。而在標(biāo)準(zhǔn)LCD背光板與LCD屏幕本體之間有一個(gè)光學(xué)儀器TN板介于兩者之間，該TN板上的垂直區(qū)塊則會(huì)根據(jù)現(xiàn)在需要顯示哪一幅影像，而照亮奇數(shù)或偶數(shù)的區(qū)塊。跟真實(shí)世界一樣，左眼只會(huì)看到左眼影像，右眼也只會(huì)看到右眼影像，這項(xiàng)科技“愚弄”了人的大腦，讓人們以為真的在看一個(gè)具有深度的實(shí)際世界。不過這種實(shí)現(xiàn)方式也有一定的缺點(diǎn)，首先是圖像的分辨率較低，以15英寸顯示器為例，分辨率為1024×768，不過由于要分別顯示左右眼的影像，因此用戶實(shí)際看到的影像分辨率只有512×768，另外，由于在液晶面板需照亮對(duì)應(yīng)的奇偶區(qū)塊來讓左右眼看到不同的圖像，導(dǎo)致顯示器的亮度有所降低。

3D顯示器雖然神奇，但是目前仍處于研發(fā)階段，即使有產(chǎn)品推出，價(jià)格也非常昂貴，并非普通用戶能接受。近期NVIDIA推出了Stereoscopic 3D技術(shù)，眼鏡上建有兩片Active Polarizer液晶體鏡片，當(dāng)液晶體鏡片通電時(shí)，鏡片會(huì)變成黑色不透明，不通電則是透明。通過NVIDIA GeForceStereoscopic 3D驅(qū)動(dòng)程序，3D游戲場(chǎng)境將以兩種不同偏移值運(yùn)算，并以單、雙幀交叉顯示，通過synchronizer同步器以紅外線傳送資料，GeForce 3D眼鏡右方?jīng)]有紅外線接收器，將會(huì)與顯示屏的幀數(shù)同步并交叉屏蔽兩片液晶體鏡片，左眼籽會(huì)只看0、2、4……等幀數(shù)，右數(shù)則只會(huì)看到1、3、5……等幀數(shù)，由于兩只眼睛看到的畫面擁有不同的偏移角度，造成了立體凹凸的假像。GeForce 3D眼鏡不單能應(yīng)用于3D游戲上，還可以用于影片及照片中，通過不同的偏移值更可以調(diào)節(jié)立體感的強(qiáng)度，眼鏡內(nèi)建鋰電池可通過Mini-USB接口充電，充電15分鐘約可運(yùn)作30小時(shí)。

另外，Stereoscopic 3D技術(shù)對(duì)游戲的支持比較廣泛，只要是DirectX 7以上的游戲，都可以借助驅(qū)動(dòng)制造出不同的偏移值以實(shí)現(xiàn)3D立體效果。不過，由于驅(qū)動(dòng)會(huì)計(jì)算偏移值，將導(dǎo)致顯示性能下降，下降幅度在5％-120％，因此，建議用戶在搭配3D立體眼睛時(shí)，盡量選擇相對(duì)較高端的顯卡來保證游戲的流暢。

液晶時(shí)代3D眼鏡面臨的難題

前面已經(jīng)提及，3D眼鏡需要顯示器的刷新率為120Hz，CRT時(shí)代一些高端顯示器尚能支持，不過在液晶普及的時(shí)代，LCD的刷新率僅60Hz，不能滿足3D眼鏡的需求，如果在普通LCD顯示器上使用，那么人眼看到的顯示畫面刷新率為30Hz，會(huì)感覺閃爍，并且眼睛容易疲勞，因此，120Hz成為3D眼鏡普及使用的最大阻力。不過據(jù)廠商介紹，明年將會(huì)有120Hz的LCD面世，優(yōu)派120Hz LCD將在2009年一月面世，三星在明年一季度也會(huì)有120Hz的產(chǎn)品推出，由于120Hz的閃爍低，對(duì)眼睛的影響更小，隨著價(jià)格逐漸便宜，預(yù)計(jì)將會(huì)漸漸普及。等到120Hz示器普及后，3D眼鏡才會(huì)有所作為，為用戶實(shí)現(xiàn)更逼真的畫面，讓觀看游戲和電影猶如身臨其境。