淺談三維立體顯示技術(shù)

胡帆

摘要：本文主要介紹了3D立體技術(shù)在商業(yè)應(yīng)用上的發(fā)展現(xiàn)狀，以及其發(fā)展前景。首先介紹了3D立體技術(shù)的概念和相關(guān)特征，然后簡(jiǎn)要說(shuō)明其分類(lèi)和技術(shù)應(yīng)用，主要介紹了在顯示方面的技術(shù)，分析了其存在的技術(shù)壁壘、發(fā)展存在的問(wèn)題和適用盲區(qū)，最后介紹了它的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：3D立體技術(shù)；顯示技術(shù)；眼睛式；裸眼式；現(xiàn)狀分析；發(fā)展前景

引言：

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，3D立體的應(yīng)用研究也越來(lái)越受到廣泛關(guān)注。它已然不止在高科技的商業(yè)上層出現(xiàn)，2008年北奧會(huì)開(kāi)幕式的立體卷軸的設(shè)計(jì)，2010年歐洲出現(xiàn)了第一張3D報(bào)紙，同年在國(guó)際消費(fèi)電子展上出現(xiàn)了3D電視，而電影《阿凡達(dá)》將全球影視視角提高到三維立體的角度，國(guó)內(nèi)隨后也有《龍門(mén)飛甲》的3D特效給觀眾帶來(lái)了前所未有的體驗(yàn)。日本京都府精華町的東洋紡阪京研究所開(kāi)發(fā)3D電子模特，也將3D技術(shù)應(yīng)用到虛擬服裝領(lǐng)域。

一、三維立體技術(shù)概述

1.概念

（1）、三維立體圖：是一類(lèi)能夠讓人從中感覺(jué)到立體效果的平面圖像。觀察這類(lèi)圖像通常需要采用特殊的方法或借助器材。

（2）、三維立體技術(shù)：利用先進(jìn)的數(shù)碼合成技術(shù)制作神奇三維立體，選擇清晰的照片或底片將其掃描到電腦里，直接在電腦里利用專(zhuān)業(yè)的三維立體制圖軟件進(jìn)行配圖和數(shù)字處理，用高精度彩噴機(jī)打印出來(lái)，再用冷裱機(jī)裝裱即可。

（3）、三維立體顯示技術(shù)：將三維影像通過(guò)一定的手段顯示出來(lái)，并被觀眾體驗(yàn)到的技術(shù)。

2.特點(diǎn)

（1）、視覺(jué)上層次分明色彩鮮艷，具有很強(qiáng)的視覺(jué)沖擊力。

（2）、立體圖給人以真實(shí)、栩栩如生，人物呼之欲出，有身臨其境的感覺(jué)，有很高的藝術(shù)欣賞價(jià)值。

（3）、利用三維立體圖像包裝企業(yè)，使企業(yè)形象更加鮮明，突出企業(yè)實(shí)力和檔次，增加影響力

二、三維立體顯示技術(shù)研究

常見(jiàn)的三維立體技術(shù)主要有四種：早期基于PS的三維立體技術(shù)、立體仿真技術(shù)、擬實(shí)景3D技術(shù)、數(shù)字實(shí)景3D技術(shù)。

3D技術(shù)內(nèi)容方面主要包括制作、儲(chǔ)存、壓縮和傳送，顯示方面兩個(gè)方面，雙眼視差法，全景模式。其中雙眼視差法，主要是包含眼鏡式和裸眼式，目前3D電視中使用的主要是眼睛式，由于裸眼式對(duì)設(shè)備和寬帶的要求較高，因此它還沒(méi)有具備這個(gè)商業(yè)化的這樣一個(gè)條件。下面主要介紹顯示技術(shù)中的雙眼視差法。

1、眼鏡式3D

主要的類(lèi)型：色差式、互補(bǔ)色、偏光式（不閃式）和主動(dòng)快門(mén)式，也就是平常所說(shuō)的色分法、光分法和時(shí)分法。

1.1、色差式

色差式是把兩幅具有適當(dāng)視差的同一景物分別制成紅色和綠色圖像，再把這兩幅圖像組合在一起。

優(yōu)點(diǎn)：造價(jià)低廉。缺點(diǎn)：3D效果較差，色彩丟失嚴(yán)重。

1.2、互補(bǔ)色

互補(bǔ)色主要是紅藍(lán)、紅綠立體眼鏡，價(jià)格最便宜，十幾元就能買(mǎi)一個(gè)，對(duì)顯示器沒(méi)有要求，還能在電視、投影等上面放，可是這種實(shí)現(xiàn)立體的辦法有一個(gè)缺點(diǎn)，就是有一點(diǎn)點(diǎn)重影。但觀看時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)。

1.3、偏振光

偏振光的觀看方式目前只能在電影院中實(shí)現(xiàn)，在家中不可能實(shí)現(xiàn)。有的人用雙投影的方法在家中使用，但價(jià)格昂貴，不大現(xiàn)實(shí)。

優(yōu)點(diǎn)：無(wú)閃爍，可視角度廣，能夠用輕便舒適的眼鏡享受3D影像。

2、裸眼式3D

裸眼式3D可分為光屏障式、柱狀透鏡技術(shù)和指向光源三種。目前市場(chǎng)上的主流裸眼3D采用了夏普的二層LCD屏的方式。

2.1、光屏障式

光屏障式3D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°的垂直條紋。

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

缺點(diǎn)：畫(huà)面亮度低，分辨率會(huì)隨著顯示器在同一時(shí)間播出影像的增加呈反比降低。

2.2、柱狀透鏡

柱狀透鏡3D技術(shù)的原理是在液晶顯示屏的前面加上一層柱狀透鏡，使液晶屏的像平面位于透鏡的焦平面上，這樣在每個(gè)柱透鏡下面的圖像的像素被分成幾個(gè)子像素，這樣透鏡就能以不同的方向投影每個(gè)子像素。

優(yōu)點(diǎn)：3D技術(shù)顯示效果更好，亮度不受到影響。

缺點(diǎn)：相關(guān)制造與現(xiàn)有LCD液晶工藝不兼容，需要投資新的設(shè)備和生產(chǎn)線(xiàn)。

2.3、指向光源

指向光源3D技術(shù)搭配兩組LED，配合快速反應(yīng)的LCD面板和驅(qū)動(dòng)方法，讓3D內(nèi)容以排序方式進(jìn)入觀看者的左右眼互換影像產(chǎn)生視差，進(jìn)而讓人眼感受到3D三維效果。此技術(shù)3M公司做的較好。

優(yōu)點(diǎn)：分辨率、透光率方面能保證，不會(huì)影響既有的設(shè)計(jì)架構(gòu)，3D顯示效果出色。缺點(diǎn)：技術(shù)尚在開(kāi)發(fā)，產(chǎn)品不成熟。

三、三維立體技術(shù)應(yīng)用

1、應(yīng)用范圍

應(yīng)用范圍 ：攝影行業(yè)、廣告行業(yè)、展覽展示、裝飾行業(yè)、旅游行業(yè)、印刷行業(yè)、產(chǎn)品包裝等。

具體可表現(xiàn)在：機(jī)械仿真演示動(dòng)畫(huà)，企業(yè)宣傳片，多媒體技術(shù)，建筑變現(xiàn)，建筑動(dòng)畫(huà)，影視廣告，電視廣告，商業(yè)廣告，虛擬現(xiàn)實(shí)。

2、目前已存在的

（1）、基于裸眼式的產(chǎn)品：愛(ài)國(guó)者的裸眼3D電影本，裸眼3D月光寶盒，佳的美P83，紐曼的D40，愛(ài)普泰克的裸眼3D視頻DV，以及鳳凰的裸眼3D數(shù)碼相機(jī)PH-C1和3D電影本PH-M1等。

（2）、在電視廣告上：南非世界杯開(kāi)賽后上市5套播出的3D電視廣告給觀眾帶來(lái)了前所未有的體驗(yàn)。

（3）、在投影廣告上：此前歐足聯(lián)冠軍聯(lián)賽決賽結(jié)束之際Sony公司就在馬德里投放了一段以足球?yàn)橹黝}的3D影片。

（4）、3D影視：3D電影、3D電視、3D動(dòng)畫(huà)、3D建筑動(dòng)畫(huà)和3D裝飾動(dòng)畫(huà)的興起并已應(yīng)用到生活的各個(gè)方面，給我們的生活帶來(lái)了新的體驗(yàn)。例子已隨處可見(jiàn)，比如裝飾公司提供的立體演示裝飾成品圖。

四、三維立體技術(shù)發(fā)展存在的問(wèn)題

雖然3D技術(shù)發(fā)展迅速，其應(yīng)用惠及消費(fèi)者和商家，但由于目前技術(shù)和成本等原因，也在一定程度上抑制了它的發(fā)展。另外3D技術(shù)本身也存在一些問(wèn)題亟待解決，國(guó)內(nèi)的3D顯像技術(shù)還是有一些落后的。具體如下：

1技術(shù)壁壘

（1）、國(guó)產(chǎn)的3D能力似乎和國(guó)外的沒(méi)有可比性，我們從前幾年國(guó)內(nèi)屈指可數(shù)的3D電影，就能看出國(guó)內(nèi)的3D效果和好萊塢的工業(yè)光魔差距簡(jiǎn)直是天壤之別。不過(guò)2011年徐克《龍門(mén)飛甲》里面的精彩3D特效，讓我們看到了國(guó)內(nèi)3D技術(shù)的進(jìn)步和希望，國(guó)內(nèi)的3D技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始逐漸向國(guó)際靠攏。

（2）、多人裸眼觀看的技術(shù)壁壘：雙目轉(zhuǎn)多目。在電影院觀看時(shí)實(shí)現(xiàn)多人裸眼觀看，減少了消費(fèi)者負(fù)擔(dān)，不用佩戴眼鏡，但目前技術(shù)仍不十分成熟。

（3）、由于3D技術(shù)本身的成像顯像原理，使播放的效果給人暈眩，所有影像都有重疊的視覺(jué)效果，模糊且播放速度也比正常的慢。

2消費(fèi)者體驗(yàn)

（1）、易致“眼疲勞”：現(xiàn)在的3D電視雖然模擬了人眼的成像原理，但并沒(méi)有考慮到人眼對(duì)注視物模糊程度差異的調(diào)節(jié)，導(dǎo)致電視的3D畫(huà)面不分遠(yuǎn)近呈現(xiàn)出的都是清晰的，從而刺激眼睛容易產(chǎn)生視疲勞。

（2）、價(jià)格偏貴：3D電視要想真正走進(jìn)普通家庭，似乎并非易事，高昂的價(jià)格足以讓平民望而卻步。盡管索尼公司在日前并未提到3D電視機(jī)的價(jià)格，然而分析師預(yù)計(jì)，早期3D電視機(jī)可能價(jià)值數(shù)千美元。

（3）、健康隱患：據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，某電子商通過(guò)其澳大利亞網(wǎng)站發(fā)出警告，稱(chēng)收看3D電視對(duì)身體健康不利，并在警告中羅列了一系列與這項(xiàng)技術(shù)相關(guān)的潛在危害性。

五、三維立體技術(shù)發(fā)展前景

隨著3D技術(shù)的不斷精進(jìn)，搬進(jìn)家庭客廳的3D電視機(jī)，將不再完全依賴(lài)于眼鏡，減少了消費(fèi)者使用眼鏡更新電池的負(fù)擔(dān)。無(wú)論是主動(dòng)快門(mén)式3D技術(shù)還是不閃式3D技術(shù)，都需要佩戴眼鏡觀看，爭(zhēng)論孰優(yōu)孰劣都將沒(méi)有意義，裸眼式3D技術(shù)將是主流方向。

我相信，隨著技術(shù)和成本等的不斷進(jìn)步，3D技術(shù)必將發(fā)揮它的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)廣闊應(yīng)用。

【參考文獻(xiàn)】

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