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【解析】主流3D显示技术你真的了解吗?

发表时间:2010-03-22      点击量:1177      来源:

主流3D显示技术解析

    最近热映的3D电影引爆了全世界观众对3D娱乐的无限热情与强烈渴望。我们必须承认,3D正在以极快的速度正在全球范围内普及。而世界上行动最快的国家当数英国,在转播阿森纳和曼联队的比赛首次应用3D技术之后,SKY TV英国天空广播公司显然想再度扩大3D英超转播的受众数,从而获得更大的观看人数。

    随着南非世界杯将采用3D技术转播的消息不断流出,使得大众对3D显示的兴趣更加浓厚。继1080p全高清之后,3D俨然已经成为显示设备下一个发展方向。


3D时代来到 南非世界杯将采用3D直播

    然而面对这样一个逐渐兴起的观看理念,您真的做好准备了吗?对于3D显示技术,能给我们带来什么?3D究竟是什么?面对这一连串的疑问,相信不少朋友还不能心知肚明。今天,我们就和大家一起对3D技术进行一个大致的介绍,对3D技术的分类进行较为系统的了解。

    准备好了吗?Here we go!
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什么是3D?

    3D即三维立体影像,由于人的双眼观察物体的角度略有差异,因此能够辨别物体远近,产生立体的视觉。3D电视正是利用这个原理,把左右眼所看到的影像分离,从而产生呼之欲出的立体视界。相比普通的2D画面,3D画面的纵深感更强、更逼真,让观众有身临其境的感觉。也正是由于这种身临其境的视觉效果使得3D娱乐备受消费者推崇。

3D技术分类

    目前的3D技术可以分为裸眼式和眼镜式两大类别,裸眼式3D技术目前主要应用在商用显示方面(以后还将应用于手机等显示设备中);眼镜式3D技术则集中于消费级市场,此次风靡全球的影片《阿凡达》采用的全部是眼镜式3D技术。


3D你真的了解吗?主流3D显示技术解析

    如果细分的话,眼镜式3D技术可分为色差式、快门式和偏光式(也叫色分法、时分法、光分法)三种,而裸眼式3D技术可分为透镜阵列、屏障栅栏和指向光源三种,每种技术的原理和成像效果都有一定的差别。
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眼镜式3D技术介绍

    色差式3D技术

 

  最早出现3D显示技术就是色差式,从技术层面上来看也是最为初级的一种3D效果显示方法,这种3D显示的辅助设备只需购买一付红青(红淡蓝)色差眼镜就可以了。成本也最为低廉。

    色差式3D显可以称为分色立体成像技术,是用两台不同视角上拍摄的影像分别以两种不同的颜色印制在同一副画面中。用肉眼观看的话会呈现模糊的重影图像,只有通过对应的红蓝等立体眼镜才可以看到立体效果,就是对色彩进行红色和蓝色的过滤,红色的影像通过红色镜片蓝色通过蓝色镜片,两只眼睛看到的不同影像在大脑中重叠呈现出3D立体效果。

 

  不足:显示效果有限,3D效果体验不足但是其低廉的成本却使很多财力有限的3D影片爱好者选择他的一个主要原因。


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    快门式3D技术

 

  快门式3D技术可以为家庭用户提供高品质的3D显示效果,这种技术的实现需要一付主动式LCD快门眼镜,交替左眼和右眼看到的图象以至于你的大脑将两幅图像融合成一体来实现,从而产生了单幅图像的3D深度感。其成本也比色差式3D显示技术昂贵很多。

 

  快门式3D技术的原里是根据人眼对影像频率的刷新时间来实现的,通过提高画面的快速刷新率(至少要达到120Hz)左眼和右眼个60Hz的快速刷新图象才会让人对图象不会产生抖动感,并且保持与2D视像相同的帧数,观众的两只眼睛看到快速切换的不同画面,并且在大脑中产生错觉,便观看到立体影像。

 

  不足:由于技术成本的制约其成本也较高,如果是同时约几个朋友来看3D电影的话就要每人都有一付这样的眼镜,这就需要花很多钱,如果是每人独自观看的话那互动性就差了。

    偏光式3D技术

    偏光式3D也叫偏振式3D技术,属于被动式3D技术,眼镜价格也较为便宜,目前3D电影院、3D液晶电视等大多采用的是偏光式3D技术。和快门式3D技术一样,偏光式3D也细分出了很多种类,比如应用于投影机行业的偏光式3D需要两台以上性能参数完全相同的投影机才能实现3D效果,而应用于电视行业的偏光式3D技术则需要画面具有240Hz或者480Hz以上的刷新率,从实现的方式二者也存在很多差别。

 

    在技术方式上,偏光式3D技术是被动接收所以也被称为属于被动式3D技术,辅助设备方面的成本较低,但对输出设备的要求较高,所以非常适合商业影院等需要众多观众的场所使用。

    不足:光线偏振系统的价格却不菲对于家庭用户来说实现起来并不容易。
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裸眼式3D技术

    裸眼式3D技术大多处于研发阶段,主要应用在工业商用显示市场,所以大众消费者接触的不多。从技术上来看,裸眼式3D可分为光屏障式(Barrier)、柱状透镜(Lenticular Lens)技术和指向光源(Directional Backlight)三种。裸眼式3D技术最大的优势便是摆脱了眼镜的束缚,但是分辨率、可视角度和可视距离等方面还存在很多不足。

    目前已经有包括三星 在内的多家显示器厂商都推出了免佩戴专业眼镜就能看到3D立体画面的显示设备,它们最大的优势就是可以人们完全不需要佩戴眼镜就能体验到身临其境的效果。


3D你真的了解吗?主流3D显示技术解析

    这项技术一般被称为“裸眼多视点”技术,也就是不通过任何工具就能让左右两只眼睛从显示屏幕上看到两幅具有视差的、有所区别的画面,将它们反射到大脑,人就会产生立体感。它也利用了人眼的视差原理,通过给观看者左右两眼分别送去不同的画面,从而达到立体的视觉效果。由于观察着可以不佩戴眼镜,因此这些技术非常适合在公共场所展示的大屏幕显示器,便于多人观赏。

    不过,裸眼3D显示技术的缺点也非常明显:人们在观看屏幕时,必须位于一定的范围内才能观察到立体画面,若距离屏幕位置太远,或观察角度太大的时候,3D效果并不明显。此外,若离屏幕距离太紧,人会有明显的头晕现象,因此该技术暂时还不适合在小尺寸显示器上使用。此外,这种技术在显示效果方面相对较差。
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3D电影技术原理

    在看3D电影时,我们不仅能看到上下、左右方向的运动,还能够看到离我们而去或者向我们而来的动作。3D电影会有这种效果,是因为我们看到的世界,已经过大脑处理。因为两只眼睛位置的区别,每只眼睛看到的图像都有细微的不同。大脑会将这些图像处理成立体视觉,让我们能够分辨出距离感。3D电影原理就是如此———让两只眼睛分别接收到不同的图像,剩下的就让大脑自动完成吧。

  最常见的电影3D效果,是用“光分技术”来实现的。它依赖于偏振光和滤光片,让每只眼睛只接收到一部分光,而滤掉另一部分。在上世纪拍摄3D电影时,人们会在一个镜头前加一块水平方向的偏振片,只让水平方向振动的光透过;另一个镜头前加垂直方向的偏振片。再将这两个镜头并列,之间的距离和人眼之间距离差不多,就可以开始拍摄了。在播放时,让观众戴上带有偏振片的眼镜,偏振方向和摄像机偏振片的方向相同。这样,左眼的眼镜就会完全滤掉右侧摄像机拍摄的画面,而右眼的眼镜则滤掉左侧摄像机的画面。这种3D电影要求观众必须坐得笔直。


3D你真的了解吗?主流3D显示技术解析

  光分技术是被动式的3D电影技术。也就是说,它不需要控制眼镜。色分技术也是这样。可能有些人还会对上世纪80年代的立体电影记忆犹新———它的两片眼镜片颜色不同。如果不戴眼镜的话,这种电影投影出来像是印刷有偏差的彩色画册。戴上滤光眼镜之后,眼前就能出现色彩鲜艳的立体场景。它最大的弱点是容易引起视觉疲劳,已经淡出电影制作领域了。直到2007 年,Dolby公司开发出Dolby 3D系统,色分技术才重新热起来。借助放在放映机前的滤光片将投影机射出的光线分成红绿蓝三原色光,并分别投影到屏幕上。通过滤光眼镜来分别接收这些光谱的高频部分和低频部分,同样可以实现立体效果。该技术比传统色分技术好得多。最重要的是,放映机装上滤光片就可以放映3D电影,而取下滤光片,还可以放映传统电影。《阿凡达》首映礼上,采用的就是Dolby 3D+IMAX。

  只要让两只眼睛看到的图像精确的不同,我们就会看到一个立体的世界。所以主动式3D电影技术采用了另一种思路———控制眼镜的透光,让每只眼睛看到其中一半的画面。只要镜片变黑的程序与显示画面同步,就能构成立体视觉。现在显卡大厂Nvidia已经在家用电脑上提供了这种产品,有些电影院也开始使用这种技术。但是它的成本较高。

  3D电影并非电影技术发展的唯一方向。例如“巨型超大银幕”IMAX屏的可视面积比普通电影屏大上10倍左右,且通过多种技术革新来保证在大屏幕上依然能获得清晰良好的视觉效果,更容易让观众产生身临其境之感。在经过30年的发展之后,IMAX屏幕开始成为人们观影的重要标准。这也是许多文章鼓励大家去看3D+IMAX《阿凡达》的原因。

    写在最后:目前我们所能接触到的3D技术仍是眼镜式3D技术居多,然而片源+眼镜的额外开销,一定不是3D所能带给我们的最佳解决方案。据称XpanD推出的新款3D眼镜价格在125美金-150美金之间,约800-900多人民币,6月份发售。只是不知道如此的价格,会有多少用户为之买单?

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