拋開(kāi)眼鏡束縛，裸眼看3D

小武

隨著3D電影《阿凡達(dá)》的上映帶來(lái)席卷全球的3D熱潮后，3D技術(shù)也成為當(dāng)前科技發(fā)展的焦點(diǎn)之一。目前市場(chǎng)上可以支持3D技術(shù)的顯示設(shè)備有很多，包括投影機(jī)、顯示器、平板電視等。可是觀看3D影片需要3D眼鏡的支持，這樣給用戶(hù)帶來(lái)諸多不便。很多人在考慮一個(gè)問(wèn)題：能否丟掉眼鏡直接看3D畫(huà)面呢？2010年，在漢諾威消費(fèi)電子、信息及通信博覽會(huì)（CeBIT）上，一種新型的3D技術(shù)——“裸眼3D”成為那次會(huì)展的焦點(diǎn)。從此裸眼看3D成為該領(lǐng)域發(fā)展的一大趨勢(shì)。

裸眼3D顯示技術(shù)的原理

談起裸眼3D顯示技術(shù)首先要說(shuō)立體顯示技術(shù)。我們之所以能感受到立體視覺(jué)，是因?yàn)槲覀兊碾p眼是橫向并排，之間大約有 3厘米的間隔，因此左眼所看到的影像與右眼所看到的影像會(huì)有些微的差異，這個(gè)差異被稱(chēng)為“視差”，大腦會(huì)解讀雙眼的視差并籍以判斷物體遠(yuǎn)近與產(chǎn)生立體視覺(jué)。由于立體視覺(jué)是基于視差而來(lái)，因此立體顯示技術(shù)就是以人工方式來(lái)重現(xiàn)視差，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是想辦法讓左右兩眼分別看到不同的影像，以此模擬出立體視覺(jué)。

立體顯示技術(shù)主要分為眼鏡式3D顯示技術(shù)和無(wú)輔助立體顯示技術(shù)（即裸眼3D顯示技術(shù)），后者是從前者的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)。

裸眼3D顯示技術(shù)，顧名思義就是不需要借助眼鏡等輔助設(shè)備就能直接觀看到立體畫(huà)面。裸眼3D顯示技術(shù)一般被稱(chēng)為“裸眼多視點(diǎn)”技術(shù)，該顯示技術(shù)結(jié)合了目前已有的面板技術(shù)和引擎技術(shù)，同時(shí)利用人眼的視差原理，通過(guò)給觀看者左右兩眼分別送去不同的兩幅畫(huà)面，從而達(dá)到立體的視覺(jué)效果。

裸眼3D顯示技術(shù)的分類(lèi)

從目前的技術(shù)角度來(lái)講，裸眼3D顯示技術(shù)主要包括光屏障技術(shù)、柱狀透鏡技術(shù)和指向光源技術(shù)3種。

光屏障技術(shù)

看過(guò)3D電影的朋友都知道，電影的3D效

果是通過(guò)眼鏡來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這種眼鏡叫作被動(dòng)式偏光眼鏡。這種眼鏡對(duì)顯示設(shè)備的亮度要求較高，要求顯示設(shè)備具備240赫茲或者更高的刷新率。是不是有了這種眼鏡就能實(shí)現(xiàn)3D效果呢？其實(shí)不然，播放3D電影時(shí)，電影院還要配置兩部帶偏振鏡的放映機(jī)同步放映兩路視差影像，觀眾再佩戴上被動(dòng)式偏光眼鏡后才能看到3D畫(huà)面。如果你將眼鏡摘掉看到的畫(huà)面就是重影效果。

光屏障技術(shù)就是在此技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的。光屏障技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方法是使用一個(gè)開(kāi)關(guān)液晶屏、偏振膜和高分子液晶層，利用液晶層和偏振膜制造出一系列方向?yàn)?0度的垂直條紋，這些條紋寬幾十微米，通過(guò)它們的光就形成了垂直的細(xì)條柵模式，稱(chēng)之為“視差障壁”。而該技術(shù)正是利用了安置在背光模塊及液晶面板間的視差障壁，在立體顯示模式下，應(yīng)該由左眼看到的圖像顯示在液晶屏上時(shí)，不透明的條紋會(huì)遮擋右眼；同理，應(yīng)該由右眼看到的圖像顯示在液晶屏上時(shí)，不透明的條紋會(huì)遮擋左眼，通過(guò)將左眼和右眼的可視畫(huà)面分開(kāi)，使觀看者形成立體影像。

優(yōu)點(diǎn)：與既有的液晶面板工藝兼容，因此在量產(chǎn)性和成本上較具優(yōu)勢(shì)。

缺點(diǎn)： 3D畫(huà)面亮度低；分辨率會(huì)隨著顯示設(shè)備在同一時(shí)間播出影像的增加成反比降低，導(dǎo)致清晰度下降。

柱狀透鏡技術(shù)

柱狀透鏡技術(shù)也被稱(chēng)作雙凸透鏡或微柱透鏡3D技術(shù)。這一技術(shù)的實(shí)現(xiàn)原理是在液晶顯示屏前加上一層柱狀透鏡，當(dāng)液晶屏顯示圖像光線經(jīng)過(guò)這層透鏡時(shí)，圖像中每個(gè)子像素以不同的方向投影，這樣我們從不同角度看顯示屏，就會(huì)看到不同的子像素。

優(yōu)點(diǎn)：3D顯示效果好，亮度不受影響。

缺點(diǎn)：該技術(shù)和目前液晶面板工藝不兼容，因此無(wú)法廣泛使用。

指向光源技術(shù)

指向光源技術(shù)搭配兩組發(fā)光二極管（LED），配合快速反應(yīng)的液晶面板和驅(qū)動(dòng)方法，讓3D畫(huà)面以排序方式進(jìn)入觀看者的左右眼，從而產(chǎn)生視差，讓人眼感受到立體顯示效果。在這種3D設(shè)備上，后面使用一個(gè)方向可以改變的引導(dǎo)光源。在第一個(gè)時(shí)間幀，光線被引導(dǎo)到左眼，因而左邊的圖像被顯示；在第二個(gè)時(shí)間幀，光線被引導(dǎo)到右眼，因而右邊的圖像被顯示，兩幅畫(huà)面都擁有全分辨率。對(duì)指向光源技術(shù)投入較大精力的主要是3M公司。該公司已經(jīng)成功研制出3D 光學(xué)膜，該產(chǎn)品的面世實(shí)現(xiàn)了無(wú)需佩戴 3D 眼鏡就可以在手機(jī)、游戲機(jī)及其他手持設(shè)備中顯示三維立體影像，極大地增強(qiáng)了基于移動(dòng)設(shè)備的交流和互動(dòng)。

優(yōu)點(diǎn)：畫(huà)面亮度和清晰度高，3D顯示效果出色，不會(huì)影響既有的設(shè)計(jì)架構(gòu)。

缺點(diǎn)：技術(shù)尚在開(kāi)發(fā)，產(chǎn)品不成熟。

裸眼3D顯示技術(shù)相關(guān)產(chǎn)品

隨著裸眼3D顯示技術(shù)的日漸發(fā)展，各大廠商紛紛躋身裸眼3D產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，成功推出了液晶電視、顯示器、數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)等裸眼3D產(chǎn)品，初步實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化應(yīng)用。

裸眼3D電視

為了讓觀眾擺脫眼鏡的負(fù)累，直接就可以看到3D炫動(dòng)的畫(huà)面體驗(yàn)，裸眼3D電視應(yīng)運(yùn)而生。

TCL在2009年就推出了全球首款商用裸眼3D電視，這款電視可以兼容播放2D/3D內(nèi)容，在2D/3D畫(huà)面之間可自由轉(zhuǎn)換。它擁有全高清分辨率，采用了視點(diǎn)合成專(zhuān)利算法，用戶(hù)可從8個(gè)角度獲得不同的圖像。

2011年，東芝公司也發(fā)布了全球首款56英寸裸眼3D電視，這款電視應(yīng)用了東芝特有的完整成像技術(shù)，向不同位置和角度的觀眾同時(shí)放映出復(fù)數(shù)影像，使得觀看者無(wú)需佩戴眼鏡就可以在左右眼中分別看到不同的畫(huà)面，并在大腦中形成立體影像。同時(shí)通過(guò)高性能圖像處理引擎和柱面透鏡屏，實(shí)現(xiàn)了高畫(huà)質(zhì)的裸眼3D顯示效果，并可以讓多人在不同角度都能欣賞到完美的3D畫(huà)面。

此外，裸眼3D顯示器市場(chǎng)也日漸火熱。國(guó)內(nèi)廠商歐亞寶龍旗下的裸眼3D顯示器如今已經(jīng)發(fā)展到第四代，產(chǎn)品也全部實(shí)現(xiàn)高清顯示，在

國(guó)內(nèi)的3D顯示器行業(yè)處于領(lǐng)先位置。

裸眼3D筆記本電腦

東芝公司在2011年發(fā)布了全球首款裸眼3D筆記本電腦Qosmio F750，Qosmio F750配備15.6英寸全高清3D炫彩屏，采用全新的光學(xué)技術(shù)，在3D效果、清晰度、亮度等畫(huà)質(zhì)表現(xiàn)上趨于完美。Qosmio F750采用激活式光學(xué)防抖透鏡，實(shí)現(xiàn)裸眼3D顯示，并通過(guò)攝像頭和人臉識(shí)別技術(shù)實(shí)時(shí)追蹤觀賞者眼睛所處位置，動(dòng)態(tài)調(diào)整透鏡透光角度，使觀賞者能夠在改變觀賞角度時(shí)也能觀看到最佳的3D效果，同時(shí)Qosmio F750還可以支持3D /2D 同屏顯示功能，將3D圖像顯示在屏幕任意位置的窗口中，并不影響其他區(qū)域的2D畫(huà)面顯示，極大豐富了3D視覺(jué)的應(yīng)用領(lǐng)域。

裸眼3D游戲機(jī)

任天堂推出了全球首款裸眼3D掌上游戲機(jī)3DS。3DS采用雙屏幕設(shè)計(jì)，上屏幕是3.53英寸800像素×240像素的高清寬屏顯示屏，用戶(hù)無(wú)需佩戴3D眼鏡，即可享受震撼的3D游戲效果；下屏幕是3.02英寸320像素×240像素的觸摸屏。這款游戲機(jī)還有3個(gè)攝像頭，其中一個(gè)面對(duì)用戶(hù)，另外兩個(gè)朝外，可以讓你拍攝3D照片，并立即顯示在屏幕上。

裸眼3D MP5播放機(jī)

愛(ài)國(guó)者推出了首款裸眼3D MP5播放機(jī)——月光寶盒PM5950。PM5950采用4.3英寸800像素×480像素高清觸摸屏。PM5950的出現(xiàn)滿(mǎn)足了用戶(hù)隨時(shí)隨身隨地裸眼觀看3D影片的需要，讓用戶(hù)擺脫佩戴3D眼鏡才能觀看3D影片的困擾，真正實(shí)現(xiàn)了便攜式裸眼3D功能。

裸眼3D手機(jī)

2011年，LG推出首款雙核、雙攝像頭裸眼3D智能手機(jī)Optimus 3D P920。P920配備4.3英寸800像素×480像素觸摸屏，采用雙核處理器，還內(nèi)置兩個(gè)500萬(wàn)像素的攝像頭，涵蓋3D錄像/拍照、3D影像觀賞與3D內(nèi)容分享等功能，拍攝的影片可立即在屏幕上觀賞。同時(shí)YouTube也成為L(zhǎng)G合作伙伴，為P920提供上傳與觀賞3D影片的平臺(tái)。

裸眼3D數(shù)碼相機(jī)

在影像行業(yè)中，富士推出了配備裸眼3D顯示技術(shù)的數(shù)碼相機(jī)FinePix REAL 3D W3。這款數(shù)碼相機(jī)不僅可以拍攝3D圖像，還能夠通過(guò)相機(jī)的屏幕直接顯示3D畫(huà)面，但是目前來(lái)看，也僅限于相機(jī)本身觀看3D圖像，無(wú)法與其他人或者其他途徑分享。因此慢慢的，這些設(shè)備的關(guān)注度也快速下滑。雖然廠商會(huì)定期繼續(xù)更新相關(guān)的系列產(chǎn)品，但是并不會(huì)針對(duì)這些產(chǎn)品進(jìn)行大力的宣傳。因此，裸眼3D數(shù)碼相機(jī)市場(chǎng)也可以說(shuō)是處于沉寂階段。

裸眼3D發(fā)展所受制約

正如每個(gè)新興產(chǎn)業(yè)都需要一個(gè)興起、發(fā)展到成熟的過(guò)程一樣，裸眼3D產(chǎn)業(yè)作為一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)，也會(huì)面臨一些發(fā)展中的問(wèn)題。其表現(xiàn)主要有以下幾個(gè)方面：

可視角度小，可視距離受限

裸眼3D顯示技術(shù)只能在指定的位置才能觀看到較好的3D畫(huà)面，如果偏離此位置3D效果就不理想，因此給人們觀看3D畫(huà)面時(shí)帶來(lái)很多局限性。此外，若離屏幕距離太近，人會(huì)有明顯的頭暈現(xiàn)象，因此該技術(shù)暫時(shí)還不適合在小尺寸顯示器上使用。

亮度不夠，影響效果

光屏障技術(shù)背光遭到視差障壁等設(shè)備的阻擋，3D畫(huà)面的亮度上會(huì)有很大不足之處。此外分辨率也會(huì)隨著顯示器在同一時(shí)間播出影像的增加成反比降低，導(dǎo)致清晰度的降低。這樣用戶(hù)長(zhǎng)時(shí)間觀看時(shí)，會(huì)造成嚴(yán)重的視覺(jué)疲勞，這也與目前裸眼3D技術(shù)解決方案有著直接的關(guān)系。

成本高，價(jià)格昂貴

目前很多廠商推出的裸眼3D產(chǎn)品都是價(jià)格不菲，這在很大程度上限制了用戶(hù)的購(gòu)買(mǎi)力。

隨著立體拍攝技術(shù)的提高，片源庫(kù)的積累，制約3D普及的瓶頸問(wèn)題正在被慢慢化解。裸眼3D顯示技術(shù)的發(fā)展道路同樣要經(jīng)過(guò)漸進(jìn)的過(guò)程。裸眼3D顯示技術(shù)憑借自身舒適的觀影感受和刺激的視覺(jué)沖擊，必將成為3D行業(yè)未來(lái)的發(fā)展方向。

【責(zé)任編輯】趙新宇