- 裸眼3D
裸眼3D簡介
3d是three-dimensional的縮寫,就是三維圖形。在計算機里顯示3d圖形,就是說在平面里顯示三維圖形。不像現(xiàn)實世界里,真實的三維空間,有真實的距離空間。計算機里只是看起來很像真實世界,因此在計算機顯示的3d圖形,就是讓人眼看上就像真的一樣。人眼有一個特性就是近大遠小,就會形成立體感。
計算機屏幕是平面二維的,我們之所以能欣賞到真如實物般的三維圖像,是因為顯示在計算機屏幕上時色彩灰度的不同而使人眼產(chǎn)生視覺上的錯覺,而將二維的計算機屏幕感知為三維圖像?;谏蕦W的有關知識,三維物體邊緣的凸出部分一般顯高亮度色,而凹下去的部分由于受光線的遮擋而顯暗色。這一認識被廣泛應用于網(wǎng)頁或其他應用中對按鈕、3d線條的繪制。比如要繪制的3d文字,即在原始位置顯示高亮度顏色,而在左下或右上等位置用低亮度顏色勾勒出其輪廓,這樣在視覺上便會產(chǎn)生3d文字的效果。具體實現(xiàn)時,可用完全一樣的字體在不同的位置分別繪制兩個不同顏色的2d文字,只要使兩個文字的坐標合適,就完全可以在視覺上產(chǎn)生出不同效果的3d文字。
如今主流的3D立體顯示技術,仍然不能使我們擺脫特制眼鏡的束縛,這使得其應用范圍以及使用舒適度都打了折扣。而且不少3D技術會讓長時間的體驗者有惡心眩暈等感覺。
于是,3D立體顯示能夠持續(xù)發(fā)展的動力,就落到了裸眼3D顯示技術這一前沿科技身上。
主流裸眼3D顯示技術
(以下技術資料參考自微型計算機官方網(wǎng)站)
目前主要的裸眼3D顯示技術都是在以下這兩種技術的基礎上改良而成的。一是視差障壁技術,另一個為柱狀透鏡技術。
A.視差障壁技術
看過之前系列的文章的朋友,或者還記得高中物理的朋友,應該知道電影院在放映3D電影時,廣泛采用的是偏振眼鏡法。而視差障壁(Parallax Barrier)技術(它也被稱為視差屏障或視差障柵技術),與偏振眼鏡法有些相似,不過一個需要通過眼鏡,另一個卻不需要。視差障壁技術是由夏普歐洲實驗室的工程師經(jīng)過十年研究所得。它的實現(xiàn)方法是使用一個開關液晶屏、偏振膜和高分子液晶層,利用液晶層和偏振膜制造出一系列方向為90°的垂直條紋。
這些條紋寬幾十微米,通過它們的光就形成了垂直的細條柵模式,稱之為“視差障壁”。而該技術正是利用了安置在背光模塊及LCD面板間的視差障壁,在立體顯示模式下,應該由左眼看到的圖像顯示在液晶屏上時,不透明的條紋會遮擋右眼;同理,應該由右眼看到的圖像顯示在液晶屏上時,不透明的條紋會遮擋左眼,通過將左眼和右眼的可視畫面分開,使觀者看到3D影像。缺陷:由于背光遭到視差障壁的阻擋,所以亮度也會隨之降低,要看到高亮度的畫面比較困難。除此之外,分辨率也會隨著顯示器在同一時間播出影像的增加成反比降低,導致清晰度的降低。
B.柱狀透鏡技術
另一項名為柱狀透鏡(Lenticular Lens)的技術,也被稱為雙凸透鏡或微柱透鏡。它相比視差障壁技術最大的優(yōu)點是其亮度不會受到影響。它的原理是在液晶顯示屏的前面加上一層柱狀透鏡,使液晶屏的像平面位于透鏡的焦平面上,這樣在每個柱透鏡下面的圖像的像素被分成幾個子像素,這樣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。不過像素間的間隙也會被放大,因此不能簡單地疊加子像素。讓柱透鏡與像素列不是平行的,而是成一定的角度。這樣就可以使每一組子像素重復投射視區(qū),而不是只投射一組視差圖像。
之所以它的亮度不會受到影響,是因為柱狀透鏡不會阻擋背光,因此畫面亮度能夠得到很好地保障。不過由于它的3D顯示基本原理仍與視差障壁技術有異曲同工之處,所以分辨率仍是一個比較難解決的問題。
另外補充一則改進版的新技術:MLD技術
2009年4月,美國PureDepth公司宣布研發(fā)出改進后的裸眼3D技術——MLD(multi-layer display多層顯示),這種技術能夠通過一定間隔重疊的兩塊液晶面板,實現(xiàn)在不使用專用眼鏡的情況下,觀看文字及圖畫時所呈現(xiàn)3D影像的效果。與以往采用柱狀透鏡技術的裸眼3D顯示器相比,MLD技術具有以下幾個優(yōu)點:
一、觀看3D影像時,用戶不會產(chǎn)生眩暈、頭疼及眼睛疲勞等副作用;
二、3D顯示時,屏幕的分辨率不會降低;
三、可組合顯示文字等二維影像和3D影像;
四、對觀看3D影像的視野及角度沒有太大的限制,通俗點說就是可視角度夠大。據(jù)悉,采用MLD技術的顯示設備已經(jīng)在美國拉斯維加斯的部分娛樂場所得到了應用,并取得了良好的效果。
裸眼3D產(chǎn)品
裸眼3D游戲機
任天堂公司為了推動已經(jīng)發(fā)布5年的DS游戲機需求,計劃推出新的3DS掌上游戲機,使用戶不需要特殊眼鏡就可玩三維游戲。為了完成裸眼3D效果,N3DS將采用夏普的視差屏障(parallaxbarrier)技術液晶屏,該液晶屏目前已經(jīng)被應用于部分手機上,但不適合大屏電視。
任天堂3DS實機圖片據(jù)任天堂公司介紹,新便攜游戲機被命名為Nintendo 3DS(N3DS),將在4月開始的新財年里發(fā)布,并可玩為原先DS型號游戲機制作的游戲。任天堂拒絕透露新游戲的價格和發(fā)布日期,但表示將在6月舉行的洛杉磯E3視頻游戲貿(mào)易展上發(fā)布更多信息。
據(jù)日本媒體《日經(jīng)新聞》報道稱,N3DS的顯示屏將不到4寸,小于4.2寸的DSiLL。這次任天堂正式采用追加了電視、電影中運用的3D功能技術運用在游戲里,并將以次作為抗衡索尼和蘋果等推出的便攜式設備、游戲機等。“裸眼技術”進行3D表現(xiàn),將會令“N3DS”成為世界上首個在游戲機上普及該技術的主機。 報道還透露說,N3DS將新配一根3D控制棒,雖然不清楚具體細節(jié),但是任天堂去年就已經(jīng)在日本拿到了該控制技術的專利權。此外,新3DS掌機的WiFi無線傳輸和電池續(xù)航性能都將得到進一步提升,為了增加實際游戲效果,任天堂為3DS新添加了震動功能。按照任天堂的計劃,他們將在今夏的E3大展上進一步展示N3DS掌機。 樂天證券的分析師YasuoImanaka表示,這肯定能刺激DS游戲機的需求,但要注意這只是便攜游戲機,如果你想看到電視或影院一樣逼真的3D畫面,你可能會失望。 索尼也計劃在6月3D電視上市前推出針對PS3的3D游戲,PS3可通過升級軟件獲得3D性能。受阿凡達等科幻電影成功的啟發(fā),電子制造商和軟件開發(fā)商都對3D電影寄予厚望,希望3D能推動他們軟件和內(nèi)容的銷售。 任天堂DS游戲全球銷量超過了1.25億部,不過該公司預計3月結束的本財年銷量可能出現(xiàn)歷史上首次年度下降。在聲明發(fā)布前,任天堂股價周二漲0.3%,收盤報27970日元/股。
裸眼3D電視
東芝將于2010年12月下旬上市可裸眼觀看三維(3D)影像的液晶電視“Glass-Less REGZA GL1”。東芝的高級執(zhí)行常務董事兼Visual Products公司社長大角正明以本文開篇那句話闡述了東芝欲領先于其他公司推出產(chǎn)品的目標。
“裸眼‘3D電視’是組合目前我們擁有的面板技術和引擎技術實現(xiàn)的。雖然是技術導向型產(chǎn)品,不過還是希望在消費市場上一決勝負”。 東芝將于2010年12月下旬上市可裸眼觀看三維(3D)影像的液晶電視“Glass-Less REGZA GL1”。東芝的高級執(zhí)行常務董事兼Visual Products公司社長大角正明以本文開篇那句話闡述了東芝欲領先于其他公司推出產(chǎn)品的目標。 東芝將上市的是畫面尺寸為20英寸和12英寸的兩款產(chǎn)品。市場預估價格方面,20英寸產(chǎn)品為24萬日元左右,12英寸產(chǎn)品為12萬日元左右,采用了較低的定價。“為獲得一定銷量,進行了戰(zhàn)略性定價”(大角)。預計銷售目標為每月1000臺。
為使裸眼3D電視早日投產(chǎn),東芝采用了不同于需要使用專用眼鏡的“CELL REGZA”3D液晶電視的技術。
在裸眼觀看3D影像顯示方面,采用在液晶面板前方配置雙凸透鏡的“全景圖像(Integral Imaging)方式”。液晶面板是與東芝的集團公司——東芝移動顯示器共同開發(fā)的。
液晶面板的1個像素相當于通常二維(2D)影像的9個像素。采用了將RGB三色子像素沿縱向配置,然后將其沿9視差橫向排列的特殊像素排列方式。通過這些措施,在左右15度的視角范圍內(nèi),“能夠觀看到既有銳度又很少有干涉條紋的3D影像”(東芝)。 顯示3D影像時,20英寸產(chǎn)品的像素數(shù)為1280×720(總像素為829萬4400),12英寸產(chǎn)品的像素數(shù)為466×350(總像素為147萬)。由于顯示2D影像時,1個像素的9視差上都被分配到相同影像,所以影像的精細度極高。
顯示影像的內(nèi)容方面,通過圖像處理,可將已有的2D影像和3D影像(左眼和右眼的兩視差)轉為9視差影像。20英寸產(chǎn)品上配備了微處理器“Cell Broadband Engine”和基于多視差轉換用LSI的圖像處理電路。根據(jù)輸入影像來推定景深信息、生成9視差影像。
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