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 返回原文

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技术介绍

今年被称为“3D年”在年初在美国举行的CES2010展会上3D产品也理所应当的成了本次展会的主角。参加展会的品牌如SONY、夏普、三星、LG等国际大厂都将自家最新研发的3D产品带到此次展会上。最新技术的3D电视、支持3D的蓝光播放机、支持3D投影技术的投影仪等,让人目不暇接。而几天后3D电影大作《阿凡达》的推出不光赢得了票房与口碑,逼真的3D技术也让观看电影后的观众们对未来的3D时代抱有更加大的期待。让支持3D技术的产品进入我们家庭打下了良好的基础。

3D已然成为继高清之后显示领域的又一个重点话题。但3D到底是什么?3D到底有什么作用?怎么才能在家里看3D节目?3D有什么缺陷?我想不少人也不是特别的清楚。在这里笔者今天就以这篇文章作为钥匙,为大家打开3D之门,带领各位进入奇妙的3D世界。

首先要让各位了解什么是3D。3D是three-dimensional的缩写,就是三维立体图形。由于人的双眼观察物体的角度略有差异,因此能够辨别物体远近,产生立体的视觉。三维立体影像电视正是利用这个原理,把左右眼所看到的影像分离。这种显示技术能让电视机的显示图象更为的逼真,走出屏幕的束缚让你有身临其镜的感觉。相信看过《阿凡达》的朋友们对这种自己置身于电影之中的感觉所带来的震撼效果所陶醉吧。

而目前3D的显示技术种类繁多,不过在基本的原理上还是没有太大的区别。就是利用我们左眼和右眼所看的不同画面,经过大脑的合成后组成一个具有前后左右,上下远近立体效果。

而3D电视就是利用了这个原理。使我们能在电视机上欣赏到3D效果的节目。

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。

如何收看3D节目和3D技术的缺陷

3D技术的缺陷

由于3D技术刚投放到市场,所以有不少的缺陷也是在所难免。目前观看3D节目出现眩晕情况是比较突出问题之一。拥有青光眼等眼部疾病的消费者不宜观看3D节目。在国外已经出现低龄儿童佩带3D眼镜出现眼睛发炎的症状。目前国外机构也发布相关规定:禁止儿童和患有眼疾病的人佩带3D眼镜。

除了购买3D电视外在些附属的配备上的花费也不低,100美圆的眼镜、50到80美圆的信号接收器。在算上支持3D技术的蓝光播放器和BD碟的话这一笔的花费目前国内的普通消费者应该很难接受。

如何才能在家里看3D

如果想在家里收看3D节目的话需要些什么设备?以现在来说的话拥有4样东西自己就能组建一个小型的3D影院了。

设备一:3D电视

目前大多电视机场都采用主动式3D技术。通过提升电视机的刷新率来让用户看到连续且不闪烁的3D画面效果。而且电视机必须配备最新的HDMI1.4端口才能传输全高清3D画面。

设备二:3D眼镜

3D眼镜让双眼接收到不同的画面再经过我们的大脑合成出一个图象,从而生成3D影像。之后在利用眼镜内的无线接收摸块与电视机前的信号发射器来控制镜片左右的开关。让双眼看到各自的画面。

设备三:3D蓝光碟

与普通的BD盘不同的是片源在压制前就已经经过了特殊的处理。将片源处理成两组不同的画面。之后通过编码压到BD盘之中。

设备四:3D蓝光播放机

能对3D蓝光碟进行解码,并传输高清3D信号。和电视机一样需配备HDMI1.4端口才能实现全高清3D的传输。

对3D技术的展望

面对3D的火热笔者也不免的给它泼一下冷水。3D内容制作几乎上仍属于起步阶段,尤其在国内制作3D节目的团队几乎是0。这导致了就算你购买了3D电视却无法收看3D节目的尴尬。虽然说不久之后的世界杯会采用3D技术转播,但区区25场比赛是无法满足需求的。另外收看3D也会对人体的健康产生影响,今年的4月20日三星通过澳大利亚的官网发出警告收看3D可能会都身体产生不利并举出了一系列的潜在危害。

其中最严重的疾病为中风。三星在警告中还列举了一系列因收看3D电视可能产生的身体不适,特别是对儿童和青少年来说更是如此,其中包括视力下降、头晕、视线模糊、眼睛或肌肉等出现不自主的抽动、恶心、抽搐、痉挛、方向障碍以及意识丧失等。

三星称,收看3D电视还会产生运动障碍、意识方面的一些后遗症、眼睛干涩、身体平衡性下降、头痛和乏力等身体不适症状,建议在出现这些症状后,应该立即休息,此外,用户在出现这些症状后不要饮酒,在身体疲劳或不适的时候不要收看3D电视。

你愿意拿自己的健康来换取3D吗?

三星还警告说,如果人们收看3D电视距离太近,或戴着3D眼镜在户外走动,都对视力有害。三星同时建议用户不要把3D电视太靠近楼梯、电线、阳台或其他物体放置,以免发生身体伤害。

现在不少人认为3D电视将取代2D电视成为新一代的彩电。这点笔者认为这个想法是错误的,笔者认为3D只不过是2D电视的一个附加功能而已。笔者之前提到的健康问题就足以限制住3D电视,谁会愿意拿自己的健康来开玩笑。所以说3D并不能完全取代现在传统的2D电视,只不过是电视机在功能上又一次革新和强化的一个产物。以后以2D为主3D为辅的格局也将支持,“3D只是传统2D电视功能的延伸”的看法。

任何产品来到市场上都必须经过从最初的发展到普及这样一个过程。想象下在家里收看3D的节目,看着画面中触手可及图象画面,你是否会期待这样的场面能早日到来。不过这还有相当长时间才会达到。目前的3D技术整体来看还是不够成熟,大大小小的问题层出不穷。在发展趋势上虽然目前也界公认裸眼式将取代目前的眼镜式,不过裸眼式上存在的问题还是相当的多,目前可看角度以及分辨率下降都是通过相当一段时间的研究才能解决的。

返回原文

本文导航

相关阅读

每日精选

点击查看更多

首页 手机 数码相机 笔记本 游戏 DIY硬件 硬件外设 办公中心 数字家电 平板电脑