裸眼3D顯示，技術成就未來

韓金容 王菊芬

3D顯示，是以三維立體形態呈現視覺圖像的簡稱。3D顯示通常帶給人們更真實、更精細、更震撼的視覺感受，達到身臨其境的效果。因此，在影像呈現領域，如電影、電視及其他視頻播放方面，3D視頻技術得到了大力的發展，同時，3D顯示技術在廣告、形象展示等領域中也得到了應用。

3D顯示主要分為空間顯示和平面顯示兩類?？臻g3D顯示技術難度大、成本高、技術復雜，應用局限性較大。平面3D顯示技術通常分為全息和非全息兩類，近年來得到大力發展的是非全息3D顯示技術，本文以下部分只針對非全息3D顯示技術展開論述。

非全息3D顯示技術通常稱為圖像對立體顯示技術，盡管其分類繁多，不過最基本的原理卻是相似的，如圖1所示：利用人的左右眼分別接收不同畫面，然后大腦經過對圖像信息進行疊加重生，構成一個具有前-后、上-下、左-右、遠-近等立體方向效果的影像。

非全息3D顯示技術通常分為眼鏡式和裸眼式兩大類。眼鏡式3D顯示技術已經在家用消費領域得到了較好的應用，如顯示器、電影或者電視等，通常需要配合3D眼鏡使用。而裸眼3D目前主要用于公用商務場合，同時在家電娛樂、立體仿真、虛擬現實和移動終端（如：手機、平板系統）等設備上也得到了應用。

由于人們更希望在不需要任何輔助設備的裸眼條件下得到3D顯示的效果。因此，裸眼3D顯示也是目前業界公認的3D顯示的最終形態。印刷平面應用的主要是光柵式裸眼3D顯示技術，其3D顯示的效果還不夠理想，成本也較高，如果在提升顯示效果和降低成本方面取得突破，則其大規模的應用將指日可待。

綜上所述，在可見的將來，真正可以極大地影響我們生活的3D顯示技術一定是電子平面裸眼3D顯示技術。隨著技術的進步和成本的降低，裸眼3D顯示技術必將大范圍地改變人們的生活、學習和工作狀態。

主要的平面3D顯示技術

眼鏡式

眼鏡式3D顯示技術有3種主要的類型：色差式、偏光式和主動快門式，也就是平常所說的色分法、光分法和時分法。

裸眼式

根據對左右眼圖像分割方式的不同可以將裸眼式3D顯示技術分為3種主要的類型：柱狀透鏡法、視差屏障法和指向光源法。

裸眼3D顯示技術的應用

自20世紀90年代以來，在世界范圍內掀起了新一輪的立體顯示技術研究的熱潮，而裸眼3D顯示則是這輪熱潮中最受關注的、最前沿的高新技術，有著廣闊的應用前景。

相比眼鏡式3D技術，目前的裸眼3D顯示技術已經具有如下特點和優勢：

①無需借助任何輔助設備即可觀看三維立體影像效果；

②水平觀看角度已達到120度，具有多視點能力；

③對環境光線沒有任何要求，具有較高的亮度，適合各類場所的立體展示；

④專門算法能有效去除摩爾紋，雙眼沒有障礙地接受視頻圖像，清晰度高；

⑤視覺縱深較大，可達到±1.5米；

⑥應用范圍廣，適用于所有用戶形象展示和用戶體驗的場所，特別是在便攜式設備上的應用將大行其道。

根據裸眼3D顯示技術的特點，其在如下的領域具有獨特的應用：

①數據可視化?？茖W研究中的數值計算結果需要以直觀形象的方式表現出來，特別是三維圖形圖像，如蛋白質結構、DNA及其他高分子形態特征的分子建模，立體顯微鏡及其顯示，天氣預報中的云圖運動分析、風洞實驗和數值模擬、空氣動力學的流暢模擬，空中攝影測繪數據建模、財務模型及預測模擬、過程控制數值模擬，CAD/CAM設計工程中模型顯示、遠程機器人視覺顯示等。

②醫療。在醫療衛生領域，立體顯示技術給醫生和專家直接顯示測試實況和診斷實況，在遠程診斷中可以獲得比平面顯示更多的視覺信息。在內窺鏡及圖像顯示、眼科疾病診斷及測試、MRI、CAT成像，手術模擬和培訓、手術現場成像，NASA虛擬臨床計劃等方面有重要的應用前景。

③建筑、城市規劃和地理信息系統。在建筑行業中，立體顯示技術可以展示從設計、導覽、景觀美化、內部裝修、人性因素等方面的信息，幫助設計專家和技術人員關注具體細節，在施工前即可完成全部景觀的設計。

④影視娛樂。針對日常生活和娛樂方面，立體顯示也將成為普遍使用的有廣泛軟硬件支持的重大應用領域。如計算機游戲、大型專門節目的游戲機，影院立體影視節目播放，家庭立體電視及立體視頻VCD等。

⑤軍事。由于立體顯示技術的實景顯示可以真實表現出實際觀看的情況，在軍事領域同樣具有極其重要的應用。如飛行員、坦克駕駛員、潛艇駕駛員在仿真環境中的培訓，立體攝影偵察、星際遙感遙測的成像分析，可以直接立體顯示技術代替傳統的潛望鏡觀測方式。

⑥商業、現代工業。3D視頻會議，財務統計模型、過程控制及工作流程模型對商品的演示、商業展覽，在會議室接待廳的演示、3D網站設計，危險原料處理、小零件裝配過程，工業視察等。

綜上所述，裸眼3D顯示技術應用范圍極其廣泛，在目前能夠應用的顯示平面（如電子平面、印刷平面等）上都可以得到應用，特別是在廣告傳媒、展覽展示、旅游招商、婚紗攝影、科研教學、游戲娛樂、工業應用、建筑設計、移動終端等多個行業中存在巨大的市場空間和良好的經濟前景。

裸眼3D顯示技術的現狀和未來

在3D顯示的熱潮中，越來越多的廠商涌入裸眼3D市場，如海信、三星、索尼、松下、東芝、創維等，爭先推出裸眼3D產品，市場被持續炒熱，各類裸眼3D技術也日趨成熟。市場也培育出了內在的增長動力，各細分領域的商業模式、產業鏈也逐漸豐滿，預計市場將會在未來3年內步入大規模發展階段。雖然商用和消費類電子市場仍然是裸眼3D產業的主要市場，但家用市場也會因為技術進步快速成型。

盡管市場和發展前景看好，但內容匱乏依舊是制約裸眼3D產業發展的最大障礙。隨著各國政府、行業協會、產業鏈相關企業的合力推動，相信在未來2年內，3D內容會大幅度增加，逐漸趕上市場的需求，助力裸眼3D行業的發展。同時，裸眼3D產業還需解決行業標準、觀看舒適度、內容制作傳輸、與相關產品的銜接融合等一系列問題。

2011年CES美國電子展的主題就是“3D”。美日韓電子巨頭推出了很多不同種類的裸眼3D產品，涵蓋從裸眼3D數碼相框、裸眼3D數碼相機直到裸眼3D筆記本的廣泛領域，預示著裸眼3D時代的來臨。

2012年初，4K分辨率的概念被正式提出，同時8K分辨率的相應產品也跟隨著出現在市場。并且在2013年的CES大展上，越來越多的廠商加入到了4K分辨率和8K分辨率這個行列中，因此我們可以預測，相關的產品和產業在2013年將會得到高速發展。目前，已經有部分廠商將4K分辨率與裸眼3D技術相結合，這樣傳輸出的裸眼3D畫面即便分辨率折半，也能夠達到1080p的規格，這樣就不會影響到用戶的視覺體驗。

2012年是裸眼3D發展至關重要的一年，也是裸眼3D技術取得長足發展的一年，并且裸眼3D作為公認的未來3D畫面發展最終形態，其技術及產業進展情況也一直備受各界關注。據第三方市場調研機構預測，2013年也將是中國裸眼3D市場快速成長的一年，預計規模將成長至70%以上，其中商用大尺寸市場成長速度將超過65%，中小尺寸市場增長率不低于70%。

對裸眼3D新形勢的發展，卓美華視技術中心負責人表示，2012年是3D技術發展的重要一年，從來沒有一種新技術、新趨勢像3D技術這樣發展迅速，3D電視、3D顯示器、3D攝影/攝像機、3D投影機、3D平板電腦等產品涌向市場。在行業應用方面，裸眼3D、3D顯示、3D掃描/投影、行業3D打印、3D立體包裝、VR/ AR（虛擬現實/增強顯示）等3D科技在傳統行業的商業應用也正在加速更新，如展覽展示、工業設計、地質測繪、醫學診療、軍事、場景重建、教育培訓等領域，通過3D科技創意作為手段幫助傳統行業完成產業升級與創新。

從市場來看，裸眼3D甚至是整個3D產業仍處于做大行業蛋糕的階段。歐美企業在基礎研發、軟件、內容方面具有優勢，中國企業在產業化及應用開發方面優勢明顯。雖然競爭一直存在，但當前從業者更應該通過競爭中蘊含合作的良性競爭，讓客戶享受到更優秀的產品，推動裸眼3D行業更快發展，從業者才會獲得更大的發展空間。

展望未來兩三年，裸眼3D將進一步凸顯其綜合優勢，不斷拓展在商業展示和個人消費類電子領域的應用空間，越來越多的上下游廠商將加入這一行列，共同推動裸眼3D產業向前發展。

技術的不斷創新和成本的不斷下降將成為裸眼3D行業的必然趨勢，同時，也意味著裸眼3D顯示的商業應用無論其規模還是深度都將得到巨大的發展，市場將蒸蒸日上，商機無限，幾乎所有的平面顯示領域都將面臨著一場震撼人心的“裸眼3D技術革命”，極大地影響著人類生活的方方面面。因此，掌握著裸眼3D顯示技術的個人和實體，只要抓住這個難得一遇的機會，不斷追求卓越的成就，市場必然回報以豐厚的紅利。正所謂“裸眼3D顯示，技術成就未來，市場成就人生”。