3D显示技术和3D电视机

TheFirstSystemResearchandDesignDepartmentofHonestarTheFirstSystemResearchandDesignDepartmentofHonestarTheFirstSystemResearchandDesignDepartmentofHonestar3D显示技术和3D电视机概述:本文将从目前市面上的3D显示技术出发,阐明3D显示的各种原理和优缺点。同时介绍涉及关于3D输入和显示方面的知识，例如HDMI1.4A规范中增加的3D视频规格，以及3D终端显示方面的知识，例如120Hz和240Hz屏的3D处理、mini-LVDS、V-by-One、InternalDisplayPort(iDP™)等技术。关键词：3Ddisplay;3DvideoFormat;Blue-Ray3D;HDMI1.4a3DVideo；DisplayPort1.2；V-by-One®HSStandardversion1.3；InternalDisplayPort(iDP™)。D是英文Dimension(度、维)的字头，3D便是指三维空间。相比普通的2D画面，3D更加立体逼真，让观众有身临其境的感觉。3D影像是因为眼睛产生的“视觉移位”。人的两眼左右相隔在6厘米左右，这意味着假如你看着一个物体，两只眼睛是从左右两个视点分别观看的。左眼将看到物体的左侧，而右眼则会看到物体的右侧。当两眼看到的物体在视网膜上成像时，左右两面的印象合起来，就会产生立体感觉，在大脑中形成具有立体纵深感的画面。一、3D显示技术主要有以下几种：1、色差式3D立体成像色差式3D历史昀为悠久，成像原理简单，实现成本低廉，但是3D画面效果也是昀差的，需要配合色差式3D眼镜才能看到3D效果。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。目前我们较为昀常见的滤光片颜色通常是红蓝，红绿，或者红青，目前采用这种技术的影院已经越来越少了。优点：技术难度低，成本低廉。缺点：3D画质效果不是昀好，图像和画面边缘容易偏色。2、快门式3D技术快门式3D技术,使用一付主动式LCD快门眼镜，交替开关左眼和右眼,让左右眼看到的两幅图像在我们的大脑中融合成一体来实现，从而产生单幅图像的3D深度感。目前三星、LG所推出的3D电视主要使用的就是这种3D显示技术。在PC领域的NVIDIA的3Dstereo、在投影领域的德州仪器的DLPLink，XPAND3D系统也都是属于快门式3D技术。快门式3D技术的原理是根据人眼对影像频率的刷新时间来实现的，通过提高画面的快速刷新率(至少要达到120Hz)左眼和右眼个60Hz的快速刷新图象才会让人对图象不会TheFirstSystemResearchandDesignDepartmentofHonestarTheFirstSystemResearchandDesignDepartmentofHonestarTheFirstSystemResearchandDesignDepartmentofHonestar产生抖动感，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，便观看到立体影像。主动快门式眼镜都采用的是液晶控制开合，通过液晶分子的运动控制左眼或右眼感知画面，刷新频率为60Hz，这样就是为什么3D电视要求面板刷新率昀低为120Hz的原因。在电视机端采用RF或IR发射同步信号，眼镜里的MCU接收到信号后进行处理，分离出R/L的开关信号，经升压电路做升压处理（约10V）后作为眼镜镜片的开关电压。此外，眼镜里面还有一个3.7-4.2V输入降至3.6V的DC-DC用来给单片机供电，一个+5V输入（USB处取电）给锂电池充电的充电电路。而由TI制作的电视与投影机打出的DLP®-Link白光快门讯号会直接由Xpand公司制作的眼镜接收，免除过去需额外组装发射器的昂贵IR系统。优点：资源相对较多，厂商宣传推广力度大，3D效果出色。缺点：快门眼镜价格昂贵。3、偏光式3D技术偏光式3D技术（即偏振式3D技术），属于被动式3D技术，眼镜价格也较为便宜，目前3D电影院、3D液晶电视等很多采用偏光式3D技术。偏光式3D也细分出了很多种类，例如应用于投影机行业的偏光式3D技术，则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，同时在屏上贴一种偏光膜，使画面能从不同的方向传送，而偏光眼镜让左右眼画面分离成垂直和水平画面，在大脑中交错重叠后实现3D效果。在偏光式3D系统中，目前市场中较为主流的有RealD3D系统、MasterImage3D、杜比3D系统三种。特别是RealD3D技术，其市场占有率昀高，而且不受面板类型的影响，可以帮助任何支持3D功能的电视和显示器产生出高清3D影像，拥有这项技术的RealD公司主要是通过技术授权进行推广。优点：偏光式眼镜价格低廉，3D效果出色，市场份额大。缺点：安装调试繁琐，成本不便宜，画面分辨率减半，难实现全高清。4、裸眼式3D技术（即看3D电视不用带眼镜）裸眼式3D技术可分为光屏障式(Barrier)、柱状透镜(LenticularLens)技术和指向光源(DirectionalBacklight)三种。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。3D液晶电视的立体显示效果，是通过在液晶面板上加上特殊的精密柱面透镜屏，将经过编码处理的3D视频影像独立送入人的左右眼，从而令用户无需借助立体眼镜即可裸眼体验立体感觉，同时能兼容2D画面。优点：裸眼式3D技术昀大的优势便是摆脱了眼镜的束缚。缺点：分辨率、可视角度和可视距离等方面还存在很多不足，目前仅用在大型的公共TheFirstSystemResearchandDesignDepartmentofHonestarTheFirstSystemResearchandDesignDepartmentofHonestarTheFirstSystemResearchandDesignDepartmentofHonestar场所。二、3D电视机的主要信源：1、蓝光3D（Blue-Ray3D）蓝光3D芯片技术发展趋势，在多视点视讯编码(MultiviewVideoCoding，MVC)方面，数据译码规格需要升级，全高清显示有赖图像处理能力的持续提升，在传输接口方面，支持3D显示的HDMI1.4规格，则成为影音传输不可或缺的标准接口，强力处理器与海量存储器都为蓝光3D系统增加了市场比重。专业芯片设计以博通(Broadcom)研发进度昀快，靠自身产品线研发蓝光3D芯片业者以联发科(Mediatek)、Panasonic与Sony的进度昀为领先。蓝光3D标准采用快门式3D技术。2、DTV在美、日、韩等国家已经试播了3D电视，韩国在今年开通了3D电视广播。我们国家工信部AVS标准（数字音视频编解码技术标准）已经完成国产3D音视频解码数字标准的制定，这套拥有完整自主知识产权的标准将填补中国在3D电视标准上的空白。3、PC上的3D视频、3D游戏和3D显示器nVIDIA（nVIDIACorporation）创立于1993年1月，总部位于加州圣克拉拉。当时nVIDIA只是一个小小的以制作开发显示卡核心芯片公司。但谁会想到它生产的东西在几年后将风靡全球，也没有人预料到它的出现将会给显卡业带来如此强大的冲击。更没有人能预料到今天的电脑上有80%都使用采用它生产的核心芯片的显示卡。3D游戏芯片型号NVIDIAGeForce7900GTX配备相应的显卡等，就可以玩3D电脑游戏。Matrox具有20多年制造图形芯片及图形卡的经验，曾几何时它的产品以极好的画质和先进的技术而深受用户的广泛欢迎。G200集成3D引擎与其前代相比有了较大的改进，支持Direct3D、OpenGLAPI及大多数3D功能。在3D显示卡这个混乱的市场之中，Matrox却只将其显示芯片使用在其自有品牌的显示卡上，至今不开放显卡芯片生产授权给显卡生产厂商。ATI（ArrayTechnologyIndustry）创立于1985年。是全球著名的3D图形及多媒体技术供应商，专门设计、制造和销售适用于个人计算机的的多媒体解决方案和图形元件。3DFX公司在1995年11月发布了其第一代、具有划时代意义的显卡—VOODOO，也走进3D时代。Voodoo支持所有主要的3D的接口程序，包括Glide、D3D和OpenGL。在3dfx、S3相继退出3D游戏显示舞台之后，目前ATI是唯一一家能和NVIDIA相抗衡的公司了。Trident（泰鼎）成立于1987年，至今也算是美国硅谷一家有着多年历史的绘图芯片制造商。对于资历较深的玩家来说，相信对Trident这个品牌应该不陌生，在2D图形芯片时代的其也是一位风云人物—在90年代初期，几乎在每台的IBM兼容机上都可以看到Trident8900和9000系列显示卡的身影。SiS(矽统)科技成立于1987年，总部在台湾省新竹科技园区，是全球前三大系统芯片制造商，在1997年之前其一直以开发主板芯片组为主。后来参与到图形芯片的开发，现在的XabreII将分为两款绘图芯片SiS340以及SiS341，两款产品均支持AGP8X以及DirectX9.0，并且它们都采用联电0.13微米工艺生产，核心频率同为375MHz，但这两款产品比NVIDA和ATI的芯片落后了两代。4、USB下的图片和媒体：3D数码像机拍摄的照片、H.264等格式的3D视频。5、3D数码像框和3D数码标识牌、手机。三、3D视频的传输设备1、HDMI1.4a的主要内容：1）3D视频处理成的格式在VIC(VideoIdentificationCode)的AVI帧信息中提取。2）帧数据包通过HDMI的3D场结构信息指明3D视频处理格式。以下是四种常用的帧处理构成形式。A、3Dstructure(Framepackingforprogressiveformat)TheFirstSystemResearchandDesignDepartmentofHonestarTheFirstSystemResearchandDesignDepartmentofHonestarTheFirstSystemResearchandDesignDepartmentofHonestarB、3Dstructure(Framepackingforinterlacedformat)C、3Dstructure(Side-by-Side(Half))TheFirstSystemResearchandDesignDepartmentofHonestarTheFirstSystemResearchandDesignDepartmentofHonestarTheFirstSystemResearchandDesignDepartmentofHonestarD、3Dstructure(Top-and-Bottom)3)HDMI的输入端支持传输的格式列表。4)以下为主要的3D视频格式，扩展的3D视频格式参考HDMI1.4a。1920x1080i@59.94/60Hz(FramePacking,Side-by-Side(Half))　920x1080i@50Hz(FramePacking,Side-by-Side(Half))1920x1080p@59.94/60Hz(Top-and-Bottom)　920x1080p@50Hz(Top-and-Bottom)5)HDMI1.4标准具备如下特性：同样整合以太网通道和音频返回通道，支持3D昀高两条1080p分辨率的视频流，HDMI1.4可以支持4K×2K超高清信号传输，即画面分辨率达到4096×2160、刷新率为30Hz，四倍于目前的1080p，新增色彩空间