常見的3D顯示設備都是需要眼鏡的,眼鏡的作用就是通過技術手段讓左眼看到左圖像、右眼看到右圖像,根據兩幅圖像之間微小的視察,就能給人腦模拟出立體的感覺。裸眼3D要做的就是把眼鏡所實現的功能轉移到屏幕上,下面就來詳細解讀。
我們知道3D眼鏡有紅藍、快門、偏振這幾種技術,而裸眼3D同樣分為三種技術:視差屏障、柱狀透鏡、指向光源。
一、視差屏障:
視差屏障技術利用液晶層和偏振膜制造出一系列明暗相間的條紋(視差栅欄)。在立體顯示模式下視差栅欄會被激活,雙眼的間距産生的微小視差會導緻不透光條紋遮擋左右眼,使得左眼和右眼看到的像素并不相同。
柱狀透鏡技術的原理是在液晶顯示屏的前面加上一層柱狀透鏡,并使液晶屏的像平面位于透鏡的焦平面上,這樣柱狀透鏡就能以不同的方向投影每個子像素。于是雙眼從不同的角度觀看顯示屏,就看到不同的子像素。
其實柱狀透鏡技術我們小時候就體驗過了,那種從不同角度可以看到不同圖案的塑料直尺,他們的原理是基本相同的。柱狀透鏡技術的畫面亮度基本不受到影響,3D顯示效果更好,但其相關制造與現有LCD液晶工藝不兼容,需要投資新的設備和生産線,生産成本比較高。
三、指向光源:
指向光源3D技術搭配分布在左右兩側的兩組不同角度的LED,配合高刷新率的LCD面闆和反射棱鏡模塊,讓畫面以奇偶幀交錯排序方式,分别反射給左右眼。
指向光源技術中最表層的彙聚透鏡與柱狀透鏡類似,但内層還設有三棱鏡、導光闆和兩組不同的光源,因此結構更加複雜成本也很高,目前還停留在研究室當中。
三種裸眼3D技術總結:
視差屏障與柱狀透鏡技術上類似于偏振式3D眼鏡,都是通過将液晶面闆的不同區域顯示不同内容,然後各自輸出給左右眼來實現,也叫空間多功裸眼3D技術。這種技術的缺點是會犧牲分辨率,如果液晶面闆的物理分辨率是1920x1080,那麼透過偏振式3D眼鏡看到的實際分辨率是1920x540(橫向拆分),而視差屏障與柱狀透鏡裸眼3D的實際分辨率是960x1080(縱向拆分)。
指向光源則類似于快門式3D眼鏡,通過将液晶面闆不同時刻顯示不同内容輸出給雙眼來實現,也叫時分多功裸眼3D技術。這種技術不會犧牲液晶面闆的分辨率,但會犧牲刷新率,必須使用120Hz的面闆才能保證左右眼獲得的圖像都是60Hz。
總的來說,不管眼鏡還是裸眼,時分法還是空分法,都是用複雜的光學原理來欺騙人眼,讓左右眼分别看到有一定位移差的圖像,從而産生距離感和立體感。
目前眼鏡式3D技術已經非常成熟了,偏振式分辨率不高的缺點可以通過4K高分屏來彌補,快門式刷新率不高的缺點可以通過高刷新率的面闆來彌補。而裸眼3D目前所存在的問題不僅僅在分辨率和刷新率方面,主要還是難以保證反射到左右眼的圖像一定是事先匹配好的。
根據筆者實際體驗來看,裸眼3D對觀看者的距離、方位、角度有着較為嚴格的要求,一旦有某一項不能滿足,就會出現部分區域立體感明顯而另外的區域顯示錯亂的問題,觀衆數量較多時更容易出現問題。因此,最新的裸眼3D顯示設備開始整合了一個甚至多個攝像頭,來追蹤人雙眼的位置,從而細微調整光源指向,從而保證雙眼顯示圖像不會錯亂,立體效果就很贊了。
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