展望立体显示时代 3D显示技术全解析

互联网 | 编辑: 叶迎森 2010-05-04 00:00:00原创 一键看全文

今年被称为“3D年”今年年初在美国举行的CES展会上3D产品也理所应当的成了本次展会的主角。

3D技术的解析

目前3D显示技术分为两大类:眼镜式和裸眼式。采用裸眼式3D技术的电视机上并不多,目前就TCL在今年的新品发布会上发布了一款裸眼式3D电视。大多都用在一些商业用途中以及在手机、掌上游戏机等便携式的设备之中。前段时间任天堂宣布新型号的DS掌机将会采用夏普最新开发的裸眼式3D屏。而在家用方面电视、投影机以及显示器都采用眼镜式的3D显示方案。

眼镜式3D技术

目前最流行的3D显示技术,使用者只要戴上特制的3D眼镜来观看电视就能达到3D显示效果。技术发展也最为成熟,目前电视以及电影院都采用眼镜式3D技术

色差式

色差式眼镜

历史最为悠久的3D技术,目前来说成像原理也最为简单、成本也是最低廉的技术。基本上我们自己就能制作。记得以前上小学的时候就制作过这类3D眼镜。纸片在加上一把剪刀、一点胶水再加上红色与蓝色的透光片就能制作出来,不过对3D的显示效果也是最差的。色差式3D先由旋转的滤光轮分出光谱信息,使用不同颜色的滤光片进行画面滤光,使得一个图片能产生出两幅图像,人的每只眼睛都看见不同的图像。目前我们较为最常见的滤光片颜色通常是红/蓝,红/绿,或者红/青。

快门式

快门式3D技术主要是通过提高画面的快速刷新率(至少要达到120Hz)来实现3D效果,属于主动式3D技术。

快门式眼镜

当3D信号输入到显示设备(诸如显示器、投影机等)后,120Hz的图像便以帧序列的格式实现左右帧交替产生,通过红外发射器将这些帧信号传输出去,负责接收的3D眼镜在刷新同步实现左右眼观看 对应的图像,并且保持与2D视像相同的帧数,观众的两只眼睛看到快速切换的不同画面,并且在大脑中产生错觉(摄像机拍摄不出来效果),便观看到立体影像。目前眼镜式中3D显示最好的方案。今年三星、松下等电视机品牌发布的3D电视新品都采用快门式3D技术。不过快门式3D的眼镜价格也是非常昂贵。价格在100美圆左右。折合人民币的话对于国内3个人组成的三口之家来说还是个相当大的开支。

偏光式

偏光式3D也叫偏振式3D技术,英文为Polarization 3D属于被动式3D技术,眼镜价格也较为便宜,目前3D电影院、3D液晶电视等大多采用的是偏光式3D技术。和快门式3D技术一样,偏光式3D也细分出了很多种类,比如应用于投影机行业的偏光式3D需要两台以上性能参数完全相同的投影机才能实现3D效果,而应用于电视行业的偏光式3D技术则需要画面具有240Hz或者480Hz以上的刷新率,从实现的方式二者也存在很多差别。

偏光式3D眼镜

偏光式3D是利用光线有“振动方向”的原理来分解原始图像的,先通过把图像分为垂直向偏振光和水平向偏振光两组画面,然后3D眼镜左右分别采用不同偏振方向的偏光镜片,这样人的左右眼就能接收两组画面,再经过大脑合成立体影像。

在技术方式上,偏光式3D技术是被动接收所以也被称为属于被动式3D技术,辅助设备方面的成本较低,但对输出设备的要求较高,所以非常适合商业影院等需要众多观众的场所使用。

裸眼式3D技术

目前裸眼式3D技术大多处于发展阶段,在民用上的基本上很少见。所以大多数的人都很难接触到这项技术。裸眼式3D可分为光屏障式、柱状透镜技术。其技术最大的优势便是摆脱了眼镜的束缚,但是分辨率、可视角度和可视距离等方面还存在很多不足之处。今年TCL发布了款采用柱状透镜技术的裸眼式3D电视。效果如何还不好说,等正式发售后才能知道。

光屏障式

光屏障式3D技术也被称为视差屏障或视差障栅技术,其原理和偏振式3D较为类似。光屏障式3D技术的实现方法是使用一个开关液晶屏、偏振膜和高分子液晶层,利用液晶层和偏振膜制造出一系列方向为90°的垂直条纹。 这些条纹宽几十微米,通过它们的光就形成了垂直的细条栅模式,称之为“视差障壁”。而该技术正是利用了安置在背光模块及LCD面板间的视差障壁,在立体显示模式下,应该由左眼看到的图像显示在液晶屏上时,不透明的条纹会遮挡右眼;同理,应该由右眼看到的图像显示在液晶屏上时,不透明的条纹会遮挡左眼,通 过将左眼和右眼的可视画面分开,使观者看到3D影像。

光屏障式3D产品与既有的LCD液晶工艺兼容,因此在量产性和成本上较具优势,但采用此种技术的产品影像分辨率和亮度会下降。

柱状透镜技术

柱状透镜技术也被称为双凸透镜或微柱透镜3D技术,其最大的优势便是其亮度不会受到影响。柱状透镜3D技术的原理是在液晶显示屏的前面加上一层柱状透镜,使液晶屏的像平面位于透镜的焦平面上,这样在每个柱透镜下面的图像的像素被分成几个子像素,这样透镜就能以不同的方向投影每个子像素。于是双眼从不同的角度观看显示屏,就看到不同的子像素。不过像素间的间隙也会被放大,因此不能简单地叠加子像素。让柱透镜与像素列不是平行的,而是成一定的角度。这样就可以使每一组子像素重复投射视区,而不是只投射一组视差图像。

之所以它的亮度不会受到影响,是因为柱状透镜不会阻挡背光,因此画面亮度能够得到很好地保障。不过由于它的3D显示基本原理仍与视差障壁技术有异曲同工之处,所以分辨率仍是一个比较难解决的问题。

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