我们所生活的世界是一个立体空间,无论是广阔无限的宇宙还是细小的原子微粒,它们都存在于这个三维的空间之中。为了对这复杂的环境进行表达和描述人们探索出很多的方法,其中最直观的方式就是利用图像来表达最为直观。
前言
我们所生活的世界是一个立体空间,无论是广阔无限的宇宙还是细小的原子微粒,它们都存在于这个三维的空间之中。为了对这复杂的环境进行表达和描述人们探索出很多的方法,其中最直观的方式就是利用图像来表达最为直观。图像是可以直接的提供给我们信息,研究也表明人体通过视觉所接受的信息超过了80%,这也证明了图像拥有直观、形象、信息量大的特点。也是我们在生活中接触最多的信息接触方式。
我们平时所收看的电视图像、照片等只是普通的二维载体,是能简单的表达出图像信息的内容,但无法对其的景物深远、位置等进行描述,只是单纯的在一个平面上显示。这就是我们平时所说的平面二维也就是俗称的2D。
而具有立体显示的3D显示技术就完全不同了,不但能清晰的显示出图像所表达的图像内容信息还能对景物深远、位置感进行描述。
接下来的内容笔者将为各位解析最近几年的仍在使用的3D技术和未来普及趋势。在介绍这些技术之前笔者就先简单的介绍一下3D的相关内容和知识。
在这之前我先让大家对3D的相关内容有一个大致的了解,3D又被称为三维空间,英文全称是three-dimensional。是由于我们的双眼之间有着5至6公分的差距,双眼除了瞄准正前方以外,看任何一样东西,两眼的角度都不会相同。举个简单的例子,你把自己的其中一只收以礼佛的姿势放在自己的双眼中间,然后两只眼睛各闭一次来观察,会发现所观察到得图像有着非常细小的差距。虽然这个差距很细小但通过视网膜传输到大脑后经过合成就产生了距离的远近。
对于立体显示的研究早在16世纪的欧洲文艺复兴时期就已经开始了,而在几百年的时间里有不少的立体显示方案问世,不过由于各种各样的环境及原因有很多方案没有被采用,目前市面上的3D方案分为两大类:分别为眼镜式和裸眼式。
眼镜式3D显示方案:色差式
目前历史上最悠久的立体显示方案之一,第一个眼镜式立体显示方案出现在欧洲文艺复兴时期。
色差式3D的显示效果
现在最流行的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,目前电视机、投影机以及电影院都采用眼镜式3D技术。虽然现在几乎所有的电视几都采用这个方案但对于不少消费者来说却并不买帐。首先在电视机和电影院所采用的3D眼镜都非常的厚重,对于像笔者这类眼镜族来说再套上一副眼镜感觉很不舒服,虽然也有松下这样的设计合理的3D眼镜但总的来说戴着眼镜看3D这种方式并不被我们所接受。现在我们必须接受的事实就是现在不管电视还是电影想看3D就必须戴眼镜,要不等待你的就是无休止的拖影。还有就是困扰已久的窜扰问题,虽然说这个问题在等离子电视上已经得到了有效的解决但是目前在市场占有率的液晶电视来说仍然没有有效的方法来解决这个困扰已久的问题。首先我们将介绍的是色差式3D显示技术。
色差式3D技术原理
历史最为悠久的3D技术,成像原理也最为简单、成本也是最低廉的技术。其3D眼镜我们自己就能动手制作,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。之后经过大脑合成产生3D画面,不过在画面的边缘处很容易的产生偏色现象。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。
色差式3D现在大多应用于一些小成本的3D电影或是一些规模较小的电影院中使用。今年其实今年不少的3D电影(也可以说是电影院)就有采用这个方案的实例,我们PCHOME总编春卷老大在暑假期间观赏了皮克斯的动画大作《玩具总动员3》就采用这个方法来实现3D化。由于价格低廉而且对显示器来说也没有特别多的要求,一般情况下只要有红蓝片源+上眼镜就可以实现,不过效果上来看也不是特别的另人满意。
快门式3D技术
快门式3D眼镜
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。目前市面上的3D电视产品中有将红外接收器外置和内置于电视机之中这两种类别,而投影机方面由于采用DLP LINK技术大多也不需要红外线接收器。
快门式3D原理
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显示效果上是最好的方案可以达到全高清的画面,不过在实际收看3D节目的时候也会出现画面闪烁的情况。今年几大平板电视厂商所推出的3D电视都采用快门式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(最高价格已到300美元)。以国内三口之家需要3副眼镜来计算的话花费要千元级别的花费是个不小的开支。
松下3D等离子电视
这种方案目前在电视机上受到广泛的运用,基本上90%以上的3D电视都采用这个方案,在成本上其实并不是特别高只要电视机的刷新率能达到120Hz理论上都可以支持这项技术。我们PChome今年所评测的3D电视无论是松下的3D等离子电视还是索尼、三星的3D LED电视无一例外的全部采用这个方案。 这个方案在缺点也是非常的明显,例如闪烁问题,小编在年中曾经测试的一台3D电视中就曾遇到过这个问题,当在有充足光源的环境下戴上眼镜后发现闪烁的问题非常的厉害,而且长时间的观看会出现眩晕的情况(小编就有)。
偏光式3D技术
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,不过对输出设备的亮度要求很高。目前3D电影院、IMAX影院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。在收看效果上明显强于之前的色差式,不过在戴上眼镜后分辨率和亮度会有着明显的降低。在电视产品上采用偏振式的产品寥寥无几,目前只有LG将在明年发售的一款被动式3D电视--47寸的47LD950。
偏振式3D技术原理
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(眼镜之类的设备只要几美元),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。
LG 47LD950
目前偏振式所采用的电视除了小编前面提到的LG 47LD950外就没有其他电视所采用,对于硬件要求上则是和快门式相反,对输出设备的要求很高,而眼镜的价格则低很多几美元就能搞定。在有一定规模的电影院里基本上就采用这个方案。包括我们所观看的IMAX版《阿凡达》。
裸眼3D
对时刻要戴着一副厚重眼镜的眼镜式3D方案来比较,裸眼3D显示更能容易被大众所接受,这甚至可以影响到未来3D电视的发展与普及,这点对于走在3D前言的SONY所认可。今年上半年在美国游戏展E3开幕的时候SONY的相关人员就曾经谈到过3D的普及,并表如果3D想要普及就必须脱掉那副眼镜。而现在各厂家在推出眼睛式3D电视的同时也在加紧研发裸眼式3D电视产品,在前不久在日本召开的CEATEC JAPAN 2010展会上日本东芝率先公布了首款裸眼3D电视Grass-less 3D REGZA GL1,为亲眼目睹裸眼3D电视的完成度如何,众多参观者蜂拥而至,观众排队时间最高超过了2个小时,由此看出观众对裸眼3D的期待程度。
东芝Grass-less 3D REGZA GL1
裸眼3D的显示方式是以之前小编所提到的双眼之间产生的视差作为理论基础,其实说白了就是我们的双眼绝决定了立体视觉的形成。而3D显示是人体育显示设别共同参与到其中的一个系统。而显示设备只是其中的一个功能,而人体则来完成余下的工作。可以说人体在这个系统中起到至关重要的作用,一旦人体稍微改变就有可能无法体验到3D立体显示。
在这个世界上我们所看到的所有东西都立体的,而我们的眼睛所接受的图象信心都是由光线作为载体。最后右大脑的中枢经过处理后形成视觉信息。所以说3D这个系统中眼睛作为作为重要的结构之一。
裸眼3D显示技术由于不需要佩带眼镜,让眼镜没有任何的限制目前也成为一个较为热门的科技项目,目前不少企业都在研制裸眼3D产品。接下来笔者就简单的介绍下可能会在电视上采用的3D裸眼技术。
目前比较有可能广泛运用到电视机上的裸眼3D方案有两种,为光屏障式、柱状透镜技术这两种技术,虽然这两种技术能帮助我们摆脱3D眼镜所带来的束缚不过缺点也非常明显,就是在可视的角度、分辨率下降等和可视距离上目前这两项技术都难以解决,目前来说运用到一些移动终端上的可能性是比较高的。今年E3上发布的任天堂3DS掌机就使用了其中的一个技术。而电视上年初TCL的一款裸眼3D电视则采用的是柱状透镜技术。而东芝的Grass-less 3D REGZA GL1采用的是自主研发的积分成像(Integral Imaging)技术。
光屏障式3D技术
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。不过缺点也也和偏振式类似会损失掉亮度和分辨率。
利用此方案的产品小编在网上搜索了下相关资料,查到在2002年的时候夏普曾经就在其一款手机产品上使用过这个方案,不过存在的损失亮度和分辨率下降的问题比较严重导致评价并不高,之后夏普就再也没相关产品推出了。
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。
这个方案小编认为目前如果要普及裸眼3D的话这个方案是最为理想的,尤其是在指向光源技术仍然没有推出的现在。而且在为数不多的裸眼电视产品中所采用的方案都为柱状透镜技术,像今年TCL发布的首款裸眼3D电视TD-24F官方就明确的表示使用柱状透镜技术,目前该产品已经上市部过价格则高达18万人民币让人望而却步。离真正的民用化还有很长的一段路要走。
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