裸眼3D顯示技術揭秘

記得小時候放學出校門，總會遇到好多散發(fā)3D電影票的，那“映期一過，再等二十年”的宣傳語，以及從未聽說過的3D立體電影勾起了那個時期所有小學生的心，死活周末要看一場立體電影。到了電影院，帶上工作人員發(fā)的又綠又紅的“紙制”眼鏡，整個人瞬間高大上。

記得立體電影盛行的時期，編者還坑害過自己的弟弟帶他看了一場3D版的《午夜兇鈴》，對他講貞子姐姐可漂亮了，3D版的貞子姐會親自出來摸你的臉，電影開始之前弟弟還帶著眼鏡興奮不已，看完那場電影如今多年過去了，弟弟現(xiàn)在還存在心理陰影。

時隔多年，3D立體技術已從當年的“眼鏡式”立體技術發(fā)展到現(xiàn)在不用帶眼鏡的“裸眼式”3D技術，那它為什么會那么神奇呢，為什么會出現(xiàn)畫面中的事物仿佛要出來的視覺效果，本篇就為大家講述一下，3D立體技術其中的奧秘。

小時候的3D電影票以及紅藍3D眼鏡

在不同的發(fā)展時期，根據(jù)不同的應用，各種公司開發(fā)了不同的3D顯示技術，從觀看形式上劃分為需要戴眼鏡和不需要戴的，最初電影院普遍的3D眼鏡為紅藍或紅綠色的色分式眼鏡，因其3D效果差，色彩丟失嚴重逐漸被淘汰掉了，現(xiàn)在電影院的3D眼鏡往往采用的是偏光式眼鏡（下圖沒有）?？偟膩碚f，配戴眼鏡觀看技術發(fā)展比較成熟，設計和制造難度、制造成本較低、3D效果好；而裸眼3D技術還處在發(fā)展階段，制造難度高，成本高，因而在普及的道路上會有一定的難度。

3D顯示方式對比（圖片引自慧聰光電網）

裸眼3D技術分兩個研發(fā)方向，一是硬件設備的研發(fā)，二是現(xiàn)實內容的處理研發(fā)。裸眼式3D技術最大的優(yōu)勢便是擺脫了眼鏡的束縛，不需要佩戴眼鏡，能夠極大提升3D觀看的視覺享受和娛樂體驗，但是分辨率、可視角度和可視距離等方面還存在很多不足。

所謂的裸眼3D基本上是利用視覺位移來“欺騙”視覺神經的。什么是視覺位移：人的兩眼相隔約為6厘米，這就意味著如果你看著一個物體，兩只眼睛是從左右兩個視點分別觀看的。左眼將看到物體的左側，而右眼則會看到她的中間或右側。當兩眼看到的物體在視網膜上成像時，左右兩面的印象合起來，就會得到最后的立體感覺。而這種獲得立體感的效應就是視覺位移。

而拍攝影像時，只要用兩臺攝影機模擬左右兩眼視差，分別拍攝兩條影片，然后將這兩條影片同時放映到銀幕上，放映時加入必要的技術手段，讓觀眾左眼只能看到左眼圖像，右眼只能看到右眼圖像。最后兩幅圖像經過大腦疊合后，我們就能看到具有立體縱深感的畫面。 這就是我們所說的3D影像。

視覺位移示意圖

從技術上來看，裸眼式3D不外乎四種模式：光屏障式（Barrier）也就是常說的光柵式、柱狀透鏡（Lenticular Lens）技術、指向光源（DirectionalBacklight）以及直接成像四種，3D全息投影也屬于直接成像的一種。目前主流的模式為前兩種，光屏障式技術和柱狀透鏡技術。

它們是怎么做到視覺3D的效果呢？讓我們來一一分析：

1、光屏障式技術

光屏障式3D技術的實現(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。通過將左眼和右眼的可視畫面分開，使觀者看到3D影像。

原理如下：

光屏障式技術

這種技術的優(yōu)點是在成本上比較有優(yōu)勢，像夏普SH8158U和ivvi K5手機以及3DS游戲機都是采用這種技術。不過采用這種技術的屏幕亮度偏低，只能在一個合適的角度和位置才能有比較好的視覺效果。單從字面上似乎很難理解在屏幕前加個“屏障”為什么會達到3D的效果，讓我們先欣賞幾幅有意思的3D組圖。

奇妙的3D裸眼技術（圖片引自znds.com）

真的要出來了

狗狗你這是要干啥

好逼真的3D效果

恐龍不要嚇唬小朋友

從上面組圖可以看出，屏幕中間會有一條至幾條的白線，這就相當于立在屏幕前的“視差障壁”，視覺通過這道屏障的對比從而造成立體的效果。

2。柱狀透鏡技術

這種3D顯示器在顯示屏前增加了一個多透鏡屏，用一排垂直排列的柱面透鏡控制左右圖像的射向，使右眼圖像聚焦于觀看者右眼，左眼圖像聚焦于觀看者左眼，從而讓觀看者在不同角度看到不同的影像，產生立體幻像。其優(yōu)勢在于因為是在液晶顯示屏的前面加上一層柱狀透鏡，所以其亮度不會受到影響。

柱狀透鏡技術

注：光屏障式與柱狀透鏡式同屬于光柵式原理

目前廠商已經可以把透鏡的截面做到微米級，使得條紋狀立體圖像更加精細。因此這種技術目前廣泛用于高清晰的3D數(shù)字電視、3D手機、3D大屏幕顯示等，ivvi K5采用的超多維公司特制的裸眼3D液晶屏也包含了這個原理。值得一提的，蘋果公司在2016年7月21日申請了裸眼3D技術的專利，而同年9月8日發(fā)布的iPhone 7系列手機并沒有配備此技術，那么猜想一下今年蘋果十周年的iPhone 8會不會擁有此項技術呢？

裸眼3D立體顯示作為一項科技感十足的全新顯示技術，受到了很多消費者乃至科技人員的贊美，讓我們期待它普及市場的那一天。