情侶款趣味3D 投影儀設(shè)計(jì)

鞠金勇 張 晨 梁杰榮 智 閣 蘇雅欣 李 琛*

（東北林業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，黑龍江 哈爾濱150040）

隨著科技的發(fā)展，3D 影像的技術(shù)越來(lái)越成熟，目前已被廣泛運(yùn)用于博物館的展品介紹和演唱會(huì)的虛擬人物再現(xiàn)。全息投影技術(shù)需要專(zhuān)用設(shè)備且成本較高，不適合于日常應(yīng)用，利用光的折射原理來(lái)實(shí)現(xiàn)3D 投影，是將全息投影技術(shù)與裸眼3D 技術(shù)相結(jié)合，不同于真正的全息投影技術(shù)，其成本比較低廉，制作門(mén)檻也相對(duì)較低，并能夠充分滿(mǎn)足人們的需求，所以從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展來(lái)看，它具有很大的發(fā)展前景[1]。同時(shí)隨著人們物質(zhì)生活水平的提高，精神方面的需求也越來(lái)越被重視，這種簡(jiǎn)單但有趣的3D 投影技術(shù)必將受到人們特別是情侶之間的追捧，有著巨大的市場(chǎng)需求[2]。

市面上現(xiàn)有的投影儀都是投影源和投影器材相分離的，使用起來(lái)不是很方便，同時(shí)也缺乏一定的趣味性，沒(méi)有明確特定的市場(chǎng)受眾，難以被推廣和使用。為了解決以上的問(wèn)題，本設(shè)計(jì)研發(fā)一款情侶款趣味3D 投影儀，該3D 投影儀可以實(shí)現(xiàn)裸眼3D 的全息投影儀，通過(guò)視頻的輸入和輸出，無(wú)需專(zhuān)用屏幕即可展示立體視頻。同時(shí)，方便攜帶、實(shí)用性強(qiáng)，能夠隨時(shí)隨機(jī)記錄情侶日常生活點(diǎn)滴，為情侶間留下美好回憶，提供一種簡(jiǎn)單便捷的途徑。

1 3D 成像的類(lèi)型與特點(diǎn)

1.1 全息投影型

全息投影技術(shù)也稱(chēng)虛擬成像技術(shù)，是利用干涉和衍射原理記錄并再現(xiàn)物體真實(shí)的三維圖像的技術(shù)，其本質(zhì)是全息攝影技術(shù)的逆向展示。目前已實(shí)現(xiàn)的全息投影技術(shù)共分為三種，空氣投影與交互技術(shù)，透射全息投影技術(shù)，360 度全息投影。

1.2 視覺(jué)差型

這種類(lèi)型用于電影院或3D 電視，其利用人雙眼觀察物體的角度有差異來(lái)實(shí)現(xiàn)3D 視頻的播放。因?yàn)槿搜塾^察物體的角度不同，因此能夠辨別物體遠(yuǎn)近，產(chǎn)生立體的視覺(jué)。通過(guò)把左右眼所看到的影像分離后，在將其輸送到屏幕上，就能令用戶(hù)體驗(yàn)立體感覺(jué)[3,4]。

1.3 裸眼3D 型

裸眼3D 顯示是利用人眼視差特性，使左右眼看到不同的圖像，形成3D 縱深效果。傳統(tǒng)的裸眼3D 技術(shù)分為光屏障式(Barrier) 技術(shù)、柱狀透鏡 (Lenticular Lens) 技術(shù)和指向光源(Directional Backlight) 技術(shù)。

1.4 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)型

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的本質(zhì)是計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，并非通過(guò)投影設(shè)備為觀眾呈現(xiàn)三維畫(huà)面，而是通過(guò)VR 頭盔在局部空間營(yíng)造出不同的畫(huà)面深度感知，從而使用戶(hù)的大腦視覺(jué)系統(tǒng)中形成虛擬三維視場(chǎng)，讓人有種身臨其境的感覺(jué)；同時(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)具有一切人類(lèi)所擁有的感知功能，比如聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)、觸覺(jué)、味覺(jué)、嗅覺(jué)等感知系統(tǒng)；最后，它具有超強(qiáng)的仿真系統(tǒng)，真正實(shí)現(xiàn)了人機(jī)交互，使人在操作過(guò)程中，可以隨意操作并且得到環(huán)境最真實(shí)的反饋。正是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的存在性、多感知性、交互性等特征使它受到了許多人的喜愛(ài)[5]。

2 裸眼3D 的投影儀設(shè)計(jì)原理

情侶款3D 投影儀通過(guò)光的折射原理，可以將特制的視頻以全息的形式呈現(xiàn)，可以讓用戶(hù)隨時(shí)隨地的體驗(yàn)裸眼3D。通過(guò)視頻的輸入和輸出，將特制的視頻以3D 投影的方式呈現(xiàn)出來(lái)。投影儀由一個(gè)投影源主體和一個(gè)折射主體以及兩個(gè)起外接設(shè)備作用的吊墜組成，而兩個(gè)情侶吊墜則分別起著存儲(chǔ)器和開(kāi)關(guān)的作用，只有將兩個(gè)情侶吊墜同時(shí)插入外部設(shè)備連接凹槽中，投影儀主體才會(huì)工作并投射出3D 立體視頻，這種設(shè)計(jì)的理念是希望給情侶制造一個(gè)只有兩個(gè)人在一起才能打開(kāi)視頻的特殊親昵感，增加情侶間的互動(dòng)性。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)構(gòu)想

情侶款趣味3D 投影儀利用光的折射原理來(lái)制造全息投影效果，將視頻文件通過(guò)小型投影鏡頭投射到固定在下方的折射體上，通過(guò)光的折射將特殊的投影視頻合成一個(gè)完整的立體視頻，從而實(shí)現(xiàn)裸眼看3D 視頻影像的效果。其原理主要是通過(guò)光在透明晶體之間的折射來(lái)實(shí)現(xiàn)，將已經(jīng)制作好的3D 影像成像在成像區(qū)中，以實(shí)現(xiàn)裸眼3D 的效果，可以通過(guò)以下幾個(gè)構(gòu)件實(shí)現(xiàn)其主要功能：

3.1 投影儀的3D 影像內(nèi)置在產(chǎn)品內(nèi)部，由生產(chǎn)者根據(jù)使用者的要求進(jìn)行制作，制作完成后將儲(chǔ)存設(shè)備固定在儀器中，制作者可以通過(guò)更換儀器中的儲(chǔ)存設(shè)備來(lái)變更3D 影像。

3.2 投影儀的電源內(nèi)置在儀器頂端的黑盒中，并且使用安卓數(shù)據(jù)線(xiàn)進(jìn)行充電，電池容量較大的同時(shí)投影儀本身的耗電量較小，因此可以獲得單位充電次數(shù)的長(zhǎng)時(shí)間使用。

3.3 投影儀的開(kāi)關(guān)被制作成兩部分的菱形晶體，分別由使用者的雙方來(lái)進(jìn)行保管，只有在雙方使用者同時(shí)將鑰匙插入投影儀盒體中，投影儀才會(huì)進(jìn)行工作。

3.4 投影儀的光學(xué)反射裝置由位于投影儀盒體四周以及頂端的透明晶體組成，該晶體位于上下外殼的保護(hù)中，能夠保證投影儀具有一定的抗跌落性，從而防止出現(xiàn)不必要的損傷。

4 裸眼3D 的投影儀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

情侶趣味3D 投影儀的結(jié)構(gòu)，如圖1 所示。

圖1 3D 投影儀結(jié)構(gòu)圖

如圖1 所示，情侶款趣味3D 投影儀，包括底座，底座的上表面有整體結(jié)構(gòu)支柱，整體結(jié)構(gòu)支柱的上下兩端分別安裝有黑色遮光板，整體結(jié)構(gòu)支柱上安裝有折射主體，折射主體由四片高透玻璃板組成，呈金字塔形狀，整體結(jié)構(gòu)支柱的上端安裝有投影源主體，投影源主體內(nèi)設(shè)有投影電路，投影電路由電源、總開(kāi)關(guān)、常開(kāi)觸點(diǎn)、小型投影儀組成，投影源主體上對(duì)稱(chēng)開(kāi)設(shè)兩個(gè)設(shè)備連接口，設(shè)備連接口內(nèi)插設(shè)有兩個(gè)連接設(shè)備，第一連接設(shè)備內(nèi)設(shè)有視頻存儲(chǔ)器，第二連接設(shè)備內(nèi)設(shè)有金屬連接絲。

兩個(gè)鏈接設(shè)備制成吊墜形狀，增加情侶使用趣味性，在使用該全息投影儀時(shí)，必須先將投影視頻文件儲(chǔ)存在起存儲(chǔ)器作用的第一連接設(shè)備中，然后將此情侶吊墜和另一個(gè)內(nèi)部設(shè)有金屬連接絲的第二連接設(shè)備同時(shí)插入投影源主體的第一設(shè)備連接口和第二設(shè)備連接口中，之后投影電路開(kāi)始工作，將視頻投射在下方的折射主體上，折射主體由四片高透玻璃板組成，呈金字塔形狀，由于光的折射，視頻會(huì)在折射主體上合成為一個(gè)立體影像，從而實(shí)現(xiàn)全息投影視頻的播放。

投影源電源電路，如圖2 所示，電路由電源、開(kāi)關(guān)元器件、視頻存儲(chǔ)器元器件、小型投影元器件組成，小型投影儀可以外接外部視頻存儲(chǔ)器并發(fā)出投影視頻。

5 裸眼3D 的投影儀設(shè)計(jì)特點(diǎn)

5.1 結(jié)構(gòu)小巧易于攜帶，本投影儀將投影源與折射主體集成在一起，可以隨時(shí)隨地觀看3D 視頻。

5.2 投影儀的鑰匙可以分為兩部分，分別由情侶雙方保存，可以增加情侶之間的趣味。

圖2 電路示意圖

5.3 投影儀不需要額外的電源，而且一次充電后能夠保持較長(zhǎng)的使用時(shí)間，且使用壽命長(zhǎng)。

5.4 投影儀能夠更換或者儲(chǔ)存多種視頻，保持了情侶間的新鮮性，有助于和諧關(guān)系的保持。

6 結(jié)論

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，以及人們對(duì)精神生活追求的提升，視頻影像從2D 逐步轉(zhuǎn)變?yōu)?D ，本情侶款3D 投影儀的定位在于趣味性，目標(biāo)用戶(hù)為情侶。通過(guò)光的折射原理，可以將特制的視頻以全息的形式呈現(xiàn)，可以讓用戶(hù)隨時(shí)隨地的體驗(yàn)裸眼3D，滿(mǎn)足了情侶間的趣味要求。

新時(shí)代，新機(jī)遇，新發(fā)展，新挑戰(zhàn)。未來(lái)的情侶款投影儀將會(huì)不斷地根據(jù)使用者的反饋，積極進(jìn)行改善與改良。用發(fā)展的眼光面向每一位使用者，爭(zhēng)做時(shí)尚潮流的先鋒，并將重新定義以往的影像視頻。