３Ｄ立體顯示器 今非昔比

過去看立體電影，觀眾會領到一副硬紙板做的3D眼鏡，一邊的鏡片是紅色玻璃紙，另一邊則是藍色的。也許人們還對那種3D特效記憶猶新。不過如今，在美國紐約大學媒體研究實驗室的一間漆黑的屋子里卻擺放著另外一種叫做“自動立體顯示器”的設備。這個設備看起來非常怪異，在這個計算機屏幕前約8厘米的地方安裝了一塊叫做“視差格柵”的液晶片。屏幕兩側各有一臺小型攝影機，攝影機旁邊則圍繞著小小的紅外線燈。當系統打開之后，你會看到鬼魅般的3D影像飄浮在屏幕和視差格柵之間的空間里。那是一個人類的腳骨模型，用不同的顏色強調出跗骨、跖骨和趾骨。影像慢慢翻轉，看起來好像卻有其物，真實的令人毛骨悚然。不過此刻并不需要戴紅藍眼鏡。

在這之前，大部分的3D計算機圖像制作方式，都是在屏幕上顯示雙重影像，然后讓使用者戴上偏光眼鏡(為每只眼睛過濾掉其中一個影像)或是快門眼鏡(交替遮擋住每只眼睛看到的影像)，但培林和他的同僚卻決定拿掉累贅的眼鏡。他們發明的系統同樣是顯示雙重影像，一個針對左眼，另一個針對右眼，不過影像會在屏幕上交錯，結果就成了垂直條紋所組成的鋸齒狀混亂圖像(因為一般計算機屏幕的掃描線是水平的，系統設計者只要將屏幕橫倒過來，就可以產生垂直效果)。

視差格柵能讓這團混亂變成3D影像。你可以把這個裝置視為觀賞者和屏幕之間的一道柵欄，這片液晶的技術名詞稱為“聚亞酰胺單元”，能形成快速從左向右移動的垂直黑帶。在任一時刻，使用者的左眼觀察到其中一個影像的條紋畫面(就好像從籬笆后面看出去一樣)時，右眼則觀察到另一個影像的條紋畫面。這些條紋讓左眼不會看到針對右眼發出的影像，反之亦然。由于這道柵欄移動的速度非常快，大約每1/60秒，視差格柵就能來回一次，所以使用者并不會察覺到條紋的存在，反而每只眼睛都會看到一個完整的影像，而且影像會隨著眼睛位置的不同而調整。這里就是紅外線燈發揮作用的地方了:攝影機會測量從使用者的視網膜里反射出來的光線，借以追蹤使用者眼睛的位置。所以，每次只能有一位使用者看到3D影像。

當你上下前后地調整頭的位置，變換不同的觀察角度時，系統便調整腳骨的影像以迎合你的移動，讓你幾乎能從各個角度看到東西。偶爾會瞥見影像出現一些錯亂的黑色缺口，可能是紅外線光束的游離反射所引起的。腳骨看起來也有點暗，因為視差格柵的移動條紋遮斷了屏幕的一些光線。紐約大學媒體研究實驗室主管培林培林說，只要換一個更亮的屏幕，就可以解決這個問題。他表示，這種3D顯示器技術可能最先應用到娛樂業，紐約大學媒體研究實驗室正和一家軟件公司協商，希望能研發出計算機游戲系統的3D顯示器。

在哥倫比亞大學里，研究人員也在研發另一種顯示技術，可望加強計算機圖像的真實感。這套“亮度感應顯示器”能判斷外界光線抵達計算機屏幕的方向，然后調整屏幕上的影像，以便產生適當的陰影與反光。實驗室一個黑漆漆的房間里，墻上掛著平板顯示器，就好像掛著一幅畫似的。屏幕上有幅靜物畫，里頭有一盤葡萄、一瓶葡萄酒、一個胡椒研磨器，還有一條放在砧板上的死魚。木質的屏幕框上嵌著一臺半球型的攝影機，上面的廣角鏡頭能偵測房里每個地方的光源。

實驗室主任納亞爾手里拿著一盞可彎折的臺燈，當臺燈在顯示器前移動時，燈光照射到畫面上，靜物的影像立刻隨之改變了:胡椒研磨器的陰影從左邊移到右邊，葡萄上閃耀著忽明忽暗的光線，那瓶酒看起來則亮晶晶的。效果幾乎是實時出現，因為屏幕每秒會變換15格畫面。雖然分辨率還不夠好，無法顯現魚鱗上的細微反光，但這已經夠讓人嘆為驚奇了。

納亞爾與同僚研發亮度感應顯示器的過程，同樣讓人印象深刻。一開始，他們考慮過光線追蹤法——也就是計算機動畫師為卡通里的風景投射陰影的做法。不過他們很快就了解到，這個方法需要大量的計算，所以影像變化的速度不夠快。他們后來決定把物品擺在數百種不同的照明狀況之下，然后一一拍照，并把所有的影像儲存在系統的內存內。納亞爾說，為靜物拍照花了很多的時間，最后連魚都開始發臭了。這樣，當屏幕旁的攝影機偵測到特定角度的光源時，屏幕就會快速從內存中調出適當的影像，顯示出合宜的陰影與反光。

這個方法牽涉到大量的數據，所以納亞爾的小組開發出一種壓縮信息的巧妙辦法:利用笛卡兒格網把影像切割成許多部分。當外界光源移動時，影像并非每部分都會發生改變，反而有許多部分會保持不變，有些則只發生細微變化。所以，對這些鮮少發生變化的部分，顯示系統只需要儲存一或兩個影像即可。利用這種壓縮方式，納亞爾的小組就能夠把系統所需要的記憶空間，從巨大的4GB縮減成比較可行的10MB。

納亞爾表示，這項技術應該具有某些教育方面的用途。他的小組已經為米開朗基羅的大衛雕像制作出可用亮度感應顯示器觀賞的高畫質影像。納亞爾本身是一名業余畫家，這或許可以解釋，為什么他那個有關水果與魚的影像會很像17世紀某位荷蘭畫家的靜物畫了。他說:“荷蘭畫家很講究水果的正確度，為了呈現葡萄的半透明感，他們會使用一層又一層的油彩，并且強調表皮下的光線效果。”也許一般的計算機使用者并不需要屏幕具有相同的照相寫實效果，不過能見到圖形設計師擁有崇高的目標，至少是好事一樁。