淺談三維立體顯示技術

胡帆

摘要：本文主要介紹了3D立體技術在商業應用上的發展現狀，以及其發展前景。首先介紹了3D立體技術的概念和相關特征，然后簡要說明其分類和技術應用，主要介紹了在顯示方面的技術，分析了其存在的技術壁壘、發展存在的問題和適用盲區，最后介紹了它的發展前景。

關鍵詞：3D立體技術；顯示技術；眼睛式；裸眼式；現狀分析；發展前景

引言：

隨著計算機技術和和網絡技術的飛速發展，3D立體的應用研究也越來越受到廣泛關注。它已然不止在高科技的商業上層出現，2008年北奧會開幕式的立體卷軸的設計，2010年歐洲出現了第一張3D報紙，同年在國際消費電子展上出現了3D電視，而電影《阿凡達》將全球影視視角提高到三維立體的角度，國內隨后也有《龍門飛甲》的3D特效給觀眾帶來了前所未有的體驗。日本京都府精華町的東洋紡阪京研究所開發3D電子模特，也將3D技術應用到虛擬服裝領域。

一、三維立體技術概述

1.概念

（1）、三維立體圖：是一類能夠讓人從中感覺到立體效果的平面圖像。觀察這類圖像通常需要采用特殊的方法或借助器材。

（2）、三維立體技術：利用先進的數碼合成技術制作神奇三維立體，選擇清晰的照片或底片將其掃描到電腦里，直接在電腦里利用專業的三維立體制圖軟件進行配圖和數字處理，用高精度彩噴機打印出來，再用冷裱機裝裱即可。

（3）、三維立體顯示技術：將三維影像通過一定的手段顯示出來，并被觀眾體驗到的技術。

2.特點

（1）、視覺上層次分明色彩鮮艷，具有很強的視覺沖擊力。

（2）、立體圖給人以真實、栩栩如生，人物呼之欲出，有身臨其境的感覺，有很高的藝術欣賞價值。

（3）、利用三維立體圖像包裝企業，使企業形象更加鮮明，突出企業實力和檔次，增加影響力

二、三維立體顯示技術研究

常見的三維立體技術主要有四種：早期基于PS的三維立體技術、立體仿真技術、擬實景3D技術、數字實景3D技術。

3D技術內容方面主要包括制作、儲存、壓縮和傳送，顯示方面兩個方面，雙眼視差法，全景模式。其中雙眼視差法，主要是包含眼鏡式和裸眼式，目前3D電視中使用的主要是眼睛式，由于裸眼式對設備和寬帶的要求較高，因此它還沒有具備這個商業化的這樣一個條件。下面主要介紹顯示技術中的雙眼視差法。

1、眼鏡式3D

主要的類型：色差式、互補色、偏光式（不閃式）和主動快門式，也就是平常所說的色分法、光分法和時分法。

1.1、色差式

色差式是把兩幅具有適當視差的同一景物分別制成紅色和綠色圖像，再把這兩幅圖像組合在一起。

優點：造價低廉。缺點：3D效果較差，色彩丟失嚴重。

1.2、互補色

互補色主要是紅藍、紅綠立體眼鏡，價格最便宜，十幾元就能買一個，對顯示器沒有要求，還能在電視、投影等上面放，可是這種實現立體的辦法有一個缺點，就是有一點點重影。但觀看時間不宜過長。

1.3、偏振光

偏振光的觀看方式目前只能在電影院中實現，在家中不可能實現。有的人用雙投影的方法在家中使用，但價格昂貴，不大現實。

優點：無閃爍，可視角度廣，能夠用輕便舒適的眼鏡享受3D影像。

2、裸眼式3D

裸眼式3D可分為光屏障式、柱狀透鏡技術和指向光源三種。目前市場上的主流裸眼3D采用了夏普的二層LCD屏的方式。

2.1、光屏障式

光屏障式3D技術的實現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。

優點：與既有的LCD液晶工藝兼容，因此在量產性和成本上較具優勢。

缺點：畫面亮度低，分辨率會隨著顯示器在同一時間播出影像的增加呈反比降低。

2.2、柱狀透鏡

柱狀透鏡3D技術的原理是在液晶顯示屏的前面加上一層柱狀透鏡，使液晶屏的像平面位于透鏡的焦平面上，這樣在每個柱透鏡下面的圖像的像素被分成幾個子像素，這樣透鏡就能以不同的方向投影每個子像素。

優點：3D技術顯示效果更好，亮度不受到影響。

缺點：相關制造與現有LCD液晶工藝不兼容，需要投資新的設備和生產線。

2.3、指向光源

指向光源3D技術搭配兩組LED，配合快速反應的LCD面板和驅動方法，讓3D內容以排序方式進入觀看者的左右眼互換影像產生視差，進而讓人眼感受到3D三維效果。此技術3M公司做的較好。

優點：分辨率、透光率方面能保證，不會影響既有的設計架構，3D顯示效果出色。缺點：技術尚在開發，產品不成熟。

三、三維立體技術應用

1、應用范圍

應用范圍 ：攝影行業、廣告行業、展覽展示、裝飾行業、旅游行業、印刷行業、產品包裝等。

具體可表現在：機械仿真演示動畫，企業宣傳片，多媒體技術，建筑變現，建筑動畫，影視廣告，電視廣告，商業廣告，虛擬現實。

2、目前已存在的

（1）、基于裸眼式的產品：愛國者的裸眼3D電影本，裸眼3D月光寶盒，佳的美P83，紐曼的D40，愛普泰克的裸眼3D視頻DV，以及鳳凰的裸眼3D數碼相機PH-C1和3D電影本PH-M1等。

（2）、在電視廣告上：南非世界杯開賽后上市5套播出的3D電視廣告給觀眾帶來了前所未有的體驗。

（3）、在投影廣告上：此前歐足聯冠軍聯賽決賽結束之際Sony公司就在馬德里投放了一段以足球為主題的3D影片。

（4）、3D影視：3D電影、3D電視、3D動畫、3D建筑動畫和3D裝飾動畫的興起并已應用到生活的各個方面，給我們的生活帶來了新的體驗。例子已隨處可見，比如裝飾公司提供的立體演示裝飾成品圖。

四、三維立體技術發展存在的問題

雖然3D技術發展迅速，其應用惠及消費者和商家，但由于目前技術和成本等原因，也在一定程度上抑制了它的發展。另外3D技術本身也存在一些問題亟待解決，國內的3D顯像技術還是有一些落后的。具體如下：

1技術壁壘

（1）、國產的3D能力似乎和國外的沒有可比性，我們從前幾年國內屈指可數的3D電影，就能看出國內的3D效果和好萊塢的工業光魔差距簡直是天壤之別。不過2011年徐克《龍門飛甲》里面的精彩3D特效，讓我們看到了國內3D技術的進步和希望，國內的3D技術已經開始逐漸向國際靠攏。

（2）、多人裸眼觀看的技術壁壘：雙目轉多目。在電影院觀看時實現多人裸眼觀看，減少了消費者負擔，不用佩戴眼鏡，但目前技術仍不十分成熟。

（3）、由于3D技術本身的成像顯像原理，使播放的效果給人暈眩，所有影像都有重疊的視覺效果，模糊且播放速度也比正常的慢。

2消費者體驗

（1）、易致“眼疲勞”：現在的3D電視雖然模擬了人眼的成像原理，但并沒有考慮到人眼對注視物模糊程度差異的調節，導致電視的3D畫面不分遠近呈現出的都是清晰的，從而刺激眼睛容易產生視疲勞。

（2）、價格偏貴：3D電視要想真正走進普通家庭，似乎并非易事，高昂的價格足以讓平民望而卻步。盡管索尼公司在日前并未提到3D電視機的價格，然而分析師預計，早期3D電視機可能價值數千美元。

（3）、健康隱患：據國外媒體報道，某電子商通過其澳大利亞網站發出警告，稱收看3D電視對身體健康不利，并在警告中羅列了一系列與這項技術相關的潛在危害性。

五、三維立體技術發展前景

隨著3D技術的不斷精進，搬進家庭客廳的3D電視機，將不再完全依賴于眼鏡，減少了消費者使用眼鏡更新電池的負擔。無論是主動快門式3D技術還是不閃式3D技術，都需要佩戴眼鏡觀看，爭論孰優孰劣都將沒有意義，裸眼式3D技術將是主流方向。

我相信，隨著技術和成本等的不斷進步，3D技術必將發揮它的強大優勢實現廣闊應用。

【參考文獻】

1. 蔡履中，劉華光，光學三維顯示技術，現代顯示，1996；

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