- 裸眼3D
裸眼3D簡(jiǎn)介
3d是three-dimensional的縮寫(xiě),就是三維圖形。在計(jì)算機(jī)里顯示3d圖形,就是說(shuō)在平面里顯示三維圖形。不像現(xiàn)實(shí)世界里,真實(shí)的三維空間,有真實(shí)的距離空間。計(jì)算機(jī)里只是看起來(lái)很像真實(shí)世界,因此在計(jì)算機(jī)顯示的3d圖形,就是讓人眼看上就像真的一樣。人眼有一個(gè)特性就是近大遠(yuǎn)小,就會(huì)形成立體感。
計(jì)算機(jī)屏幕是平面二維的,我們之所以能欣賞到真如實(shí)物般的三維圖像,是因?yàn)轱@示在計(jì)算機(jī)屏幕上時(shí)色彩灰度的不同而使人眼產(chǎn)生視覺(jué)上的錯(cuò)覺(jué),而將二維的計(jì)算機(jī)屏幕感知為三維圖像。基于色彩學(xué)的有關(guān)知識(shí),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(rèn)識(shí)被廣泛應(yīng)用于網(wǎng)頁(yè)或其他應(yīng)用中對(duì)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(jué)上便會(huì)產(chǎn)生3d文字的效果。具體實(shí)現(xiàn)時(shí),可用完全一樣的字體在不同的位置分別繪制兩個(gè)不同顏色的2d文字,只要使兩個(gè)文字的坐標(biāo)合適,就完全可以在視覺(jué)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(shù),仍然不能使我們擺脫特制眼鏡的束縛,這使得其應(yīng)用范圍以及使用舒適度都打了折扣。而且不少3D技術(shù)會(huì)讓長(zhǎng)時(shí)間的體驗(yàn)者有惡心眩暈等感覺(jué)。
于是,3D立體顯示能夠持續(xù)發(fā)展的動(dòng)力,就落到了裸眼3D顯示技術(shù)這一前沿科技身上。
主流裸眼3D顯示技術(shù)
(以下技術(shù)資料參考自微型計(jì)算機(jī)官方網(wǎng)站)
目前主要的裸眼3D顯示技術(shù)都是在以下這兩種技術(shù)的基礎(chǔ)上改良而成的。一是視差障壁技術(shù),另一個(gè)為柱狀透鏡技術(shù)。
A.視差障壁技術(shù)
看過(guò)之前系列的文章的朋友,或者還記得高中物理的朋友,應(yīng)該知道電影院在放映3D電影時(shí),廣泛采用的是偏振眼鏡法。而視差障壁(Parallax Barrier)技術(shù)(它也被稱(chēng)為視差屏障或視差障柵技術(shù)),與偏振眼鏡法有些相似,不過(guò)一個(gè)需要通過(guò)眼鏡,另一個(gè)卻不需要。視差障壁技術(shù)是由夏普歐洲實(shí)驗(yàn)室的工程師經(jīng)過(guò)十年研究所得。它的實(shí)現(xiàn)方法是使用一個(gè)開(kāi)關(guān)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?yàn)?0°的垂直條紋。
這些條紋寬幾十微米,通過(guò)它們的光就形成了垂直的細(xì)條柵模式,稱(chēng)之為“視差障壁”。而該技術(shù)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(yīng)該由左眼看到的圖像顯示在液晶屏上時(shí),不透明的條紋會(huì)遮擋右眼;同理,應(yīng)該由右眼看到的圖像顯示在液晶屏上時(shí),不透明的條紋會(huì)遮擋左眼,通過(guò)將左眼和右眼的可視畫(huà)面分開(kāi),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(huì)隨之降低,要看到高亮度的畫(huà)面比較困難。除此之外,分辨率也會(huì)隨著顯示器在同一時(shí)間播出影像的增加成反比降低,導(dǎo)致清晰度的降低。
B.柱狀透鏡技術(shù)
另一項(xiàng)名為柱狀透鏡(Lenticular Lens)的技術(shù),也被稱(chēng)為雙凸透鏡或微柱透鏡。它相比視差障壁技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)是其亮度不會(huì)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(gè)柱透鏡下面的圖像的像素被分成幾個(gè)子像素,這樣透鏡就能以不同的方向投影每個(gè)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(guò)像素間的間隙也會(huì)被放大,因此不能簡(jiǎn)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(fù)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(huì)受到影響,是因?yàn)橹鶢钔哥R不會(huì)阻擋背光,因此畫(huà)面亮度能夠得到很好地保障。不過(guò)由于它的3D顯示基本原理仍與視差障壁技術(shù)有異曲同工之處,所以分辨率仍是一個(gè)比較難解決的問(wèn)題。
另外補(bǔ)充一則改進(jìn)版的新技術(shù):MLD技術(shù)
2009年4月,美國(guó)PureDepth公司宣布研發(fā)出改進(jìn)后的裸眼3D技術(shù)——MLD(multi-layer display多層顯示),這種技術(shù)能夠通過(guò)一定間隔重疊的兩塊液晶面板,實(shí)現(xiàn)在不使用專(zhuān)用眼鏡的情況下,觀看文字及圖畫(huà)時(shí)所呈現(xiàn)3D影像的效果。與以往采用柱狀透鏡技術(shù)的裸眼3D顯示器相比,MLD技術(shù)具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn):
一、觀看3D影像時(shí),用戶不會(huì)產(chǎn)生眩暈、頭疼及眼睛疲勞等副作用;
二、3D顯示時(shí),屏幕的分辨率不會(huì)降低;
三、可組合顯示文字等二維影像和3D影像;
四、對(duì)觀看3D影像的視野及角度沒(méi)有太大的限制,通俗點(diǎn)說(shuō)就是可視角度夠大。據(jù)悉,采用MLD技術(shù)的顯示設(shè)備已經(jīng)在美國(guó)拉斯維加斯的部分娛樂(lè)場(chǎng)所得到了應(yīng)用,并取得了良好的效果。
裸眼3D產(chǎn)品
裸眼3D游戲機(jī)
任天堂公司為了推動(dòng)已經(jīng)發(fā)布5年的DS游戲機(jī)需求,計(jì)劃推出新的3DS掌上游戲機(jī),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(shù)液晶屏,該液晶屏目前已經(jīng)被應(yīng)用于部分手機(jī)上,但不適合大屏電視。
任天堂3DS實(shí)機(jī)圖片據(jù)任天堂公司介紹,新便攜游戲機(jī)被命名為Nintendo 3DS(N3DS),將在4月開(kāi)始的新財(cái)年里發(fā)布,并可玩為原先DS型號(hào)游戲機(jī)制作的游戲。任天堂拒絕透露新游戲的價(jià)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(bào)道稱(chēng),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(yùn)用的3D功能技術(shù)運(yùn)用在游戲里,并將以次作為抗衡索尼和蘋(píng)果等推出的便攜式設(shè)備、游戲機(jī)等。“裸眼技術(shù)”進(jìn)行3D表現(xiàn),將會(huì)令“N3DS”成為世界上首個(gè)在游戲機(jī)上普及該技術(shù)的主機(jī)。 報(bào)道還透露說(shuō),N3DS將新配一根3D控制棒,雖然不清楚具體細(xì)節(jié),但是任天堂去年就已經(jīng)在日本拿到了該控制技術(shù)的專(zhuān)利權(quán)。此外,新3DS掌機(jī)的WiFi無(wú)線傳輸和電池續(xù)航性能都將得到進(jìn)一步提升,為了增加實(shí)際游戲效果,任天堂為3DS新添加了震動(dòng)功能。按照任天堂的計(jì)劃,他們將在今夏的E3大展上進(jìn)一步展示N3DS掌機(jī)。 樂(lè)天證券的分析師YasuoImanaka表示,這肯定能刺激DS游戲機(jī)的需求,但要注意這只是便攜游戲機(jī),如果你想看到電視或影院一樣逼真的3D畫(huà)面,你可能會(huì)失望。 索尼也計(jì)劃在6月3D電視上市前推出針對(duì)PS3的3D游戲,PS3可通過(guò)升級(jí)軟件獲得3D性能。受阿凡達(dá)等科幻電影成功的啟發(fā),電子制造商和軟件開(kāi)發(fā)商都對(duì)3D電影寄予厚望,希望3D能推動(dòng)他們軟件和內(nèi)容的銷(xiāo)售。 任天堂DS游戲全球銷(xiāo)量超過(guò)了1.25億部,不過(guò)該公司預(yù)計(jì)3月結(jié)束的本財(cái)年銷(xiāo)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(jià)周二漲0.3%,收盤(pán)報(bào)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(jí)執(zhí)行常務(wù)董事兼Visual Products公司社長(zhǎng)大角正明以本文開(kāi)篇那句話闡述了東芝欲領(lǐng)先于其他公司推出產(chǎn)品的目標(biāo)。
“裸眼‘3D電視’是組合目前我們擁有的面板技術(shù)和引擎技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。雖然是技術(shù)導(dǎo)向型產(chǎn)品,不過(guò)還是希望在消費(fèi)市場(chǎng)上一決勝負(fù)”。 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(jí)執(zhí)行常務(wù)董事兼Visual Products公司社長(zhǎng)大角正明以本文開(kāi)篇那句話闡述了東芝欲領(lǐng)先于其他公司推出產(chǎn)品的目標(biāo)。 東芝將上市的是畫(huà)面尺寸為20英寸和12英寸的兩款產(chǎn)品。市場(chǎng)預(yù)估價(jià)格方面,20英寸產(chǎn)品為24萬(wàn)日元左右,12英寸產(chǎn)品為12萬(wàn)日元左右,采用了較低的定價(jià)。“為獲得一定銷(xiāo)量,進(jìn)行了戰(zhàn)略性定價(jià)”(大角)。預(yù)計(jì)銷(xiāo)售目標(biāo)為每月1000臺(tái)。
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(zhuān)用眼鏡的“CELL REGZA”3D液晶電視的技術(shù)。
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(tuán)公司——東芝移動(dòng)顯示器共同開(kāi)發(fā)的。
液晶面板的1個(gè)像素相當(dāng)于通常二維(2D)影像的9個(gè)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(guò)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(shí),20英寸產(chǎn)品的像素?cái)?shù)為1280×720(總像素為829萬(wàn)4400),12英寸產(chǎn)品的像素?cái)?shù)為466×350(總像素為147萬(wàn))。由于顯示2D影像時(shí),1個(gè)像素的9視差上都被分配到相同影像,所以影像的精細(xì)度極高。
顯示影像的內(nèi)容方面,通過(guò)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(zhuǎn)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(zhuǎn)換用LSI的圖像處理電路。根據(jù)輸入影像來(lái)推定景深信息、生成9視差影像。
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