3D基础知识

3D显示基本原理目录实现3D显像的技术概述1主流3D显像技术原理2主动快门式3D技术32何洁何洁3实现3D显像的技术概述13D显示技术原理3D是three-dimensional的缩写，意指：三维立体图形立体图相对技术体显示技术全息技术裸眼式3D技术眼镜式3D技术色差式快门式偏光式透镜阵列屏障栅栏指向光源实现3D显像的技术概述一、立体图像对技术：•其原理是：先产生场景的两个视图或多个视图，然后用某种机制（如佩戴眼镜）将不同视图分别传送给左右眼，确保每只眼睛只看到对应的视图而看不到其他视图，从而产生立体视觉。•这种技术的本质只是在空间中产生两张或多张平面图像，通过“欺骗”人眼视觉系统而立体成像。•这类技术会使人眼产生矛盾的晶状体焦距调节和视线汇聚调节，长时间观看会产生视觉疲劳。目前市面上的3D显示技术都属于立体图像对技术范畴。实现3D显像的技术概述二、体显示技术：•此种技术是在物理上显示了三个维度，能在空间中产生真正的3D效果。成像物体就像在空间中真实存在，观察者能看到科幻电影中一般“悬浮”在半空中的3D透视图像。•从数字图像处理技术来说，平面图像对应了二维数组，每个元素被称为像素；而三维图像对应三维数组，每个元素被称为体素。体显示技术正是在空间中表现了这个三维数组。实现3D显像的技术概述三、全息技术：•全息技术是利用光波的干涉和衍射原理记录并再现物体的真实感的一种成像技术。•全息技术再现的图像立体感强，具有真实的视觉效应。除用光波产生全息图外，现在已发展到可用计算机产生全息图，然而需要的计算量极其巨大。•全息术应该是3D显示的终极解决方案，但目前还有很多技术问题有待解决，短期内难有成熟产品量产。图片中的女士即全息虚拟影像。实现3D显像的技术概述何洁8主流3D影像技术原理2主流3D影像技术原理何洁9左右眼看到不同的影像，形成3D立体感觉视觉差目前的3D技术基本原理我们平时感觉到的距离感是两个眼睛共同决定的何洁10主流3D影像技术原理平时看显示器时的示意图何洁11主流3D影像技术原理左右眼看到各自的信息，在脑中重组；由于接收的信号不同，重组发生异变，将原来2D的图像转化成了3D信号何洁12主流3D影像技术原理左眼看到了稍微偏左的图，右眼看到了稍微偏右的图，两幅图在脑中重组的时候我们看到的A实际上已经偏离了显示器屏幕，进入了显示器屏幕后方如果，左眼看到偏右的图像，右眼看到偏左的图像，则会使我们看到的物体在显示器前方，离我们更近何洁13主流3D影像技术原理立体图相对技术裸眼式3D技术眼镜式3D技术色差式快门式偏光式透镜阵列屏障栅栏指向光源立体图相对技术细分图：实现3D显像的技术概述裸眼式3D技术光屏障式（Barrier）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。优点：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缺点：画面亮度低，分辨率会随着显示器在同一时间播出影像的增加呈反比降低裸眼式3D技术柱状透镜(LenticularLens)技术柱状透镜(LenticularLens)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。优点：3D技术显示效果更好，亮度不受到影响缺点：相关制造与现有LCD液晶工艺不兼容，需要投资新的设备和生产线。裸眼式3D技术指向光源（DirectionalBacklight）技术对指向光源（DirectionalBacklight）3D技术投入较大精力的主要是3M公司，指向光源（DirectionalBacklight）3D技术搭配两组LED，配合快速反应的LCD面板和驱动方法，让3D内容以排序（sequential）方式进入观看者的左右眼互换影像产生视差，进而让人眼感受到3D三维效果。优点：分辨率、透光率方面能保证，不会影响既有的设计架构，3D显示效果出色缺点：技术尚在开发，产品不成熟18CROSSTALK(鬼影)：由于受液晶响应速度的影响，如左眼在观看左眼图像时，会同时看到上一场残留的部分右眼图像，导致左右眼图像重叠，形成重影，叫crosstalk，任何基于液晶显示的快门式3D电视都存在crosstalk现象。常见问题主动快门式3D技术采用刷新频率更高的液晶屏降低液晶响应时间插黑帧技术眼睛配合背光控制技术解决“鬼影”问题在每个左右眼图像间插了一幅全黑的图像特定时间打开背光灯在特定时间打开眼镜主动快门式3D技术解决“鬼影”问题203D显示要求左右眼的图像不能混淆，最大限度消除相互干扰带来的“鬼影”，因此有时需要根据后级显示及处理方式的不同对节目源进行消除“鬼影”的预处理。佩戴快门式眼镜时有严格的同步要求以减小左右眼的Crosstalk。而针对不同的帧频和设备延时，同步需要自适应跟踪，并在同步丢失的异常情况下保持一段时间的同步切换功能。左右眼的信号可以互换，即信号的极性需要能切换，因为节目源的格式并不统一，不同节目源左右眼的信号可能相反。同步极性切换的目的是确保左右眼看到各自的图像形成3D，而不是相反的带来头晕的类似2D的效果。快门方式显示器的响应时间要足够快以减少Crosstalk，刷新频率不低于100Hz以减少画面闪烁感，亮度足够高以弥补3D显示时的亮度降低。主动快门式3D技术何洁21