裸眼3D技术揭秘 欺骗你的眼睛还挺费劲

裸眼3D技术揭秘 欺骗你的眼睛还挺费劲

记得小时候放学出校门,总会遇到好多散发3D电影票的,那“映期一过,再等二十年”的宣传语,以及从未听说过的3D立体电影勾起了那个时期所有小学生的心,死活周末要看一场立体电影。到了电影院,带上工作人员发的又绿又红的“纸制”眼镜,整个人瞬间高大上。

记得立体电影盛行的时期,编者还坑害过自己的弟弟带他看了一场3D版的《午夜凶铃》,对他讲贞子姐姐可漂亮了,3D版的贞子姐会亲自出来摸你的脸,电影开始之前弟弟还带着眼镜兴奋不已,看完那场电影如今多年过去了,弟弟现在还存在心理阴影。

时隔多年,3D立体技术已从当年的“眼镜式”立体技术发展到现在不用带眼镜的“裸眼式”3D技术,那它为什么会那么神奇呢,为什么会出现画面中的事物仿佛要出来的视觉效果,本篇就为大家讲述一下,3D立体技术其中的奥秘。


小时候的3D电影票以及红蓝3D眼镜

在不同的发展时期,根据不同的应用,各种公司开发了不同的3D显示技术,从观看形式上划幸运飞艇开奖历史纪录分为需要戴眼镜和不需要戴的,最初电影院普遍的3D眼镜为红蓝或红绿色的色分式眼镜,因其3D效果差,色彩丢失严重逐渐被淘汰掉了,现在电影院的3D眼镜往往采用的是偏光式眼镜(下图没有)。

总的来说,配戴眼镜观看技术发展比较成熟,设计和制造难度、制造成本较低、3D效果好;而裸眼3D技术还处在发展阶段,制造难度高,成本高,因而在普及的道路上会有一定的难度。


3D显示方式对比(图片引自慧聪光电网) 

裸眼3D技术分两个研发方向,一是硬件设备的研发,二是现实内容的处理研发。裸眼式3D技术最大的优势便是摆脱了眼镜的束缚,不需要佩戴眼镜,能够极大提升3D观看的视觉享受和娱乐体验,但是分辨率、可视角度和可视距离等方面还存在很多不足。

所谓的裸眼3D基本上是利用视觉位移来“欺骗”视觉神经的。什么是视觉位移:人的两眼相隔约为6厘米,这就意味着如果你看着一个物体,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,而右眼则会看到她的中间或右侧。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,就会得到最后的立体感觉。而这种获得立体感的效应就是视觉位移。

而拍摄影像时,只要用两台摄影机模拟左右两眼视差,分别拍摄两条影片,然后将这两条影片同时放映到银幕上,放映时加入必要的技术手段,让观众左眼只能看到左眼图像,右眼只能看到右眼图像。最后两幅图像经过大脑叠合后,我们就能看到具有立体纵深感的画面。 这就是我们所说的3D影像。


视觉位移示意图

从技术上来看,裸眼式3D不外乎四种模式:光屏障式(Barrier)也就是常说的光栅式、柱状透镜(幸运飞艇开奖结果官网Lenticular Lens)技术、指向光源(DirectionalBacklight)以及直接成像四种,3D全息投影也属于直接成像的一种。目前主流的模式为前两种,光屏障式技术和柱状透镜技术。

它们是怎么做到视觉3D的效果呢?让我们来一一分析:

1、光屏障式技术

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。通过将左眼和右眼的可视画面分开,使观者看到3D影像。  原理如下:


光屏障式技术

这种技术的优点是在成本上比较有优势,像夏普SH8158U和ivvi K5手机以及3DS游戏机都是采用这种技术。

不过采用这种技术的屏幕亮度偏低,只能在一个合适的角度和位置才能有比较好的视觉效果。单从字面上似乎很难理解在屏幕前加个“屏障”为什么会达到3D的效果,让我们先欣赏几幅有意思的3D组图。

奇妙的3D裸眼技术(图片引自znds.com)

真的要出来了

狗狗你这是要干啥

好逼真的3D效果

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恐龙不要吓唬小朋友

从上面组图可以看出,屏幕中间会有一条至几条的白线,这就相当于立在屏幕前的“视差障壁”,视觉通过这道屏障的对比从而造成立体的效果。

2、柱状透镜技术

这种3D显示器在显示屏前增加了一个多透镜屏,用一排垂直排列的柱面透镜控制左右图像的射向,使右眼图像聚焦于观看者右眼,左眼图像聚焦于观看者左眼,从而让观看者在不同角度看到不同的影像,产生立体幻像。其优势在于因为是在液晶显示屏的前面加上一层柱状透镜,所以其亮度不会受到影响。


柱状透镜技术

注:光屏障式与柱状透镜式同属于光栅式原理

目前厂商已经可以把透镜的截面做到微米级,使得条纹状立体图像更加精细。因此这种技术目前广泛用于高清晰的3D数字电视、3D手机、3D大屏幕显示等,ivvi K5采用的超多维公司特制的裸眼3D液晶屏也包含了这个原理。值得一提的,苹果公司在2016年7月21日申请了裸眼3D技术的专利,而同年9月8日发布的iPhone 7系列手机并没有配备此技术,那么猜想一下今年苹果十周年的iPhone 8会不会拥有此项技术呢?

裸眼3D立体显示作为一项科技感十足的全新显示技术,受到了很多消费者乃至科技人员的赞美,让我们期待它普及市场的那一天。