1、裸眼3D技术2裸眼3D 简介裸眼3d技术，也就是不通过任何工具就让左右两只眼睛从显示屏幕上看到两幅具有视差、有所区别的画面，将他们发射到大脑，人就会产生立体感。它同眼镜式3d技术一样也是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。3人眼的立体视觉特性人类在观看周围世界时，不仅能看到物体的宽度和高度，且能知道它们的深度，能判断物体之间或观看者与物体之间的距离。这种三维视觉特性产生的主要原因是：人们通常总是双目同时观看物体，而由于两只眼睛视轴的间距（约65 mm），左眼和右眼在看一定距离的物体时，所接收到的视觉图像是不同的，因而大脑通过眼球的运动、调整，综
2、合了这两幅图像的信息，产生立体感。4人眼的立体视觉特性要让人看到3d影像，就必须让左眼和右眼看到不同的影像，使两副画面产生一定差距，也就是模拟实际人眼观看时的情况。3d的立体感觉就是如此由来的。利用一系列的光学方法使人左右眼产生视差从而接受到不同的画面，在大脑形成3D（3Dimensions）立体效果的显示技术即为3d显示技术。53D 显示技术3D显示眼镜式裸眼式红蓝眼镜快门眼镜偏光眼镜视差壁障柱状透镜红蓝片源红蓝眼镜120Hz倍频面板快门眼镜镜片偏光眼镜面板主动偏光眼镜面板狭缝光栅3D模组透镜3D模组6红蓝式3D技术采用互补色色彩将图形或物体显示在平面图片上，观看者通过光学滤色镜对图片进行双
3、眼同时观看，即可展现其图形成物体的立体形态。7红蓝式3D技术红蓝眼镜裸眼时的红蓝3d图像8快门式3D技术通过提高屏幕刷新率把图像按帧一分为二，形成左右眼连续交错显示的两组画面，通过快门式3d眼镜的配合，使得这两组画面分别进入左右双眼，最终在大脑中合成3d立体图像。快门式3d技术室3d液晶显示器最常用的技术，实现这种技术，至少需要3种设备:一副3d立体眼镜、3d液晶显示器（刷新率达到120hz）、支持3d技术的显卡。快门式3D眼镜9快门式3D技术快门式3d技术原理示意图10偏光式3D技术利用偏光片来过滤原本朝向不同方向震动的光线，会挡住与偏光膜方向不一致的光线，只让与偏光膜方向相同的光线通过从而
4、产生视差。11眼镜式3D技术小结主动立体快门式3D技术1、设备一次性投入低；2、采用普通高增益银幕，不影响2D电影放映。优 点缺 点1、液晶眼镜的价格较高，目前市场价约为100-800美元一幅，运营成本较高；2、画面闪烁的问题，主要体现在主动快门式3D眼镜，两个镜片每秒各要开合50/60次，即使是如此快速，用户眼镜仍然是可以感觉得到，如果长时间观看，眼球的负担将会增加；3、亮度大大折扣，带上这种加入黑膜的3D眼镜以后，每只眼睛实际上只能得到一半的光，因此主动式快门看出去，就好像戴了墨镜看电视一样，并且眼镜很容易疲劳。12眼镜式3D技术小结被动立体偏光式3D技术1、偏振眼镜的价格便宜，运营成本低
5、；2、光效利用率相对比其他立体放映技术高（约38%）。优 点缺 点1、设备一次性投入高（两套放映设备）；2、采用高增益金属银幕，影响2D电影放映效果。13裸眼3D产生的原因阿凡达3D电影中的杰出代表自从3d电影阿凡达全球放映以来，人们见识了3d给人带来的强烈逼真视觉效果。电视机经历了黑白、彩色、平板到液晶四个阶段，如今又即将面临第5个阶段3d时代的到来。14但是就目前的3d技术，无论是主动式立体还是被动式立体技术，一个共同的特点是必须佩带专业眼镜才能达到3d的效果，但是，长时间配戴眼镜观看容易引起头晕、恶心等不良症状，严重者还会损伤视力，同时，近视的人还会因佩带“双重”眼镜带来不便。因此，裸眼
6、时3d 技术应运而生。目前的3d技术也只能作为3d技术发展中的过渡产品，最终将会被裸眼3d技术所取代。裸眼3D产生的原因15裸眼3D的主要技术原理视差屏障1柱状透镜2指向光源3裸眼3D技术最主要的三个基本原理- THE MAIN THREE BASIC PRINCINPLES -16视差屏障技术我们在电影院看3D电影是都是需要佩戴一副眼镜的，电影院中观众佩戴的眼镜主要有两种，一种是色差式的红蓝眼镜，一种就是偏光式立体眼镜。17偏光式立体眼镜的原理我们在电影院看3D电影是都是需要佩戴一副眼镜的，电影院中观众佩戴的眼镜主要有两种，一种是色差式的红蓝眼镜，一种就是偏光式立体眼镜。镜片偏振方向18视差
7、屏障技术视差障壁(Parallax Barrier)技术(它也被称为视差屏障或视差障栅技术)，与偏振式眼镜产生3D效果的原理类似，只是不需要眼镜。这样，人们仅仅只需要一个拥有这项功能的显示屏就可以体验到3D视觉感受。19视差障壁技术是由夏普欧洲实验室的工程师为了实现裸眼3D的功能历时10余载发明的。这项技术成为了现在的裸眼3D显示器的主要工作原理。遗憾的是，夏普公司现在已濒临破产。视差屏障技术20主要结构图在2D显示的基础上，该技术利用了安置在背光模块及LCD面板间的视差障壁。视差障壁形成的不透明条纹就起到了遮挡光线的作用。开关液晶背光模块TFT LCD视差屏障212D模式下的显示原理开关液晶
8、：Off背光模块TFT LCD视差屏障2D模式下的显示原理22开关液晶屏视差障壁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。液晶层中的液晶分子在极板上外加电场的控制下改变排列的方向。通过的光线在液晶层上下两个偏振膜的作用下强度受到调制，这样就形成了明暗相间的光栅阵列结构。液晶分子开关液晶形成了明暗相间的“条纹”23开关液晶屏视差屏障不透明条纹遮挡在TFT LCD和背光模块之间的开关晶体形成了一种类似于光栅阵列的不透明条纹。由于光线是沿直线传播的，开关液晶形成的光栅阵列可以起到遮挡光线的作用。人的左眼和右眼看到画面的角度是不同的，
9、那么通过精确地控制不透明条纹的位置和大小来遮挡光线就可以将不同的图像分配给左眼和右眼。然后用户大脑将这两幅有差别的图像合成为一幅具有空间深度信息的立体图像。243D模式下的显示原理开关液晶：On背光模块TFT LCD视差屏障图像2图像13D模式下的显示原理25优点可以看到，采用视差屏障技术的3D显示屏是在原有液晶屏的基础上加上一个屏障形成液晶层。因而与既有的LCD液晶工艺兼容，在量产性和成本上较具优势。优 点26缺点这种视差屏障相当于阻挡了一半光的通过，画面的亮度相对较低。也正是因为屏障的存在，同一块液晶片要同时显示两幅或更多的图像来实现3D效果。于是，分辨率下降了一半甚至更多。分辨率会随着同
10、一时间显示的图像的数量的增加而减小。PPI则要下降到传统工艺生产出来的屏幕PPI的一半以下。以分辨率为1920*1080的32寸液晶电视为例：视网膜屏幕的PPI要达到300！27柱状透镜技术此项技术由飞利浦夏普共同创造由飞利浦和夏普共同创导，它是利用在LCD面板的最表层添加了数组柱状透镜（Lenticular Lens），而在这层凸透镜数组上形成影像。28柱状透镜技术如右图所示，透镜柱面由一排垂直排列的半圆形柱面透镜组成，利用每个柱面镜头对光的折射作用，把两幅不同的平面图像导向双眼分别对应的视域，使左眼图像聚焦于观看者左眼，右眼图像聚焦于观看者右眼，由此产生立体视觉。右眼左眼像素透镜柱左右29
11、平凸透镜的成像规律与视差屏障技术类似，柱状透镜技术也是通过改变液晶屏想平面上像素点的光的传播方向来控制入射到左右眼上的画面的差异，使得看上去有3D效果。每一个像素点每一个液晶像素有3个液晶Cell组成，具备呈现RGB三色的功能。焦平面平凸透镜右眼左眼30柱状透镜技术由于透镜的成像作用，透镜就能以不同的方向投影每个子像素。于是双眼从不同的角度观看显示屏，就看到不同的子像素。右眼左眼像素透镜柱31优缺点亮度高，因为柱状透镜不会阻挡背光，因此画面亮度能够得到很好地保障。它的3D显示基本原理仍与视差障壁技术有异曲同工之处，所以分辨率仍是一个比较难解决的问题。相关制造与现有LCD液晶工艺不兼容，需要投资
12、新的设备和生产线。优 点缺 点32指向光源技术指向光源对指向光源3D技术投入较大精力的主要是3M公司 ，指向光源3D技术搭配两组LED，配合快速反应的LCD面板和驱动方法，让3D内容以排序方式进入观看者的左右眼互换影像产生视差，进而让人眼感受到3D三维效果。3M公司33指向光源技术的原理图结构与原理图不同时的图像序列34前不久，3M公司刚刚展示了其研发成功的3D 光学膜，该产品的面试实现了无需佩戴 3D 眼镜，就可以在手机，游戏机及其他手持设备中显示真正的三维立体影像，极大地增强了基于移动设备的交流和互动。3D 光学膜35优缺点分辨率、透光率方面能保证，不会影响既有的设计架构，3D显示效果出色
13、。技术尚在开发中。产品不成熟，没有大规模的生产线。因而成本较高。优 点缺 点36应用前景对于现有的裸眼3d技术，视差障壁由于技术复杂度较柱状透镜低，目前市场上该类产品较多，但是综合分析，柱状透镜技术才是趋势和主流。从技术和产品成熟度看，采用柱状透镜技术的飞利浦和中国的朗辰电子科技、沃飞裸眼3D是现阶段较为突出的公司。37夏普推出了视差障壁技术的3D手机，任天堂也推出了视差障壁技术的3DS游戏机，但由于视差障壁技术立体显示效果和亮度较差，很难给消费者带来完美的用户体验，反响比预期差。应用前景38东芝推出的基于柱状透镜技术的3d液晶电视“Glass-Less REGZA GL1”应用前景柱状透镜技术39应用前景显示效果不 足分辨率可视角度可视距离裸眼式3d技术现在大多处于研发阶段，所以相比于现在比较成熟的眼镜式3d技术还存在很多不足40应用前景201220?平板显示技术裸眼三维显示技术被替代？！41参考文献1 苏文.浅析裸眼3D的市场化发展J.影视制作,2012,(5):30-33. 2 李凯.裸眼3D显示技术的现状与发展J.中国科技纵横,2012,(9):210-210. 3 何江.裸眼3D显示技术研究J.科技信息,2012,(21):52-53.
