立體顯示技術在unity中的應用

孟恬恬

摘 要：三維立體顯示技術這些年來得到了突飛猛進的發展，目前的立體顯示技術大致可分為頭戴式和裸眼式兩類。利用頭戴式立體顯示技術，我們可以在unity中制作出立體顯示圖像，并且可以利用unity完成實時虛擬現實的創建。但是立體顯示比二維圖像更容易給眼睛帶來疲勞感，所以在觀看立體顯示圖像時，要注意眼睛的休息和保護。

關鍵詞：立體顯示、unity、實時虛擬現實、視覺疲勞

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：1005-5312（2016）24-0286-01

現實世界是一個三維立體的世界，雖然目前的主流顯示技術仍然是二維的平面顯示技術，但隨著社會的發展，通用的平面顯示技術已漸漸不能滿足人們的需要，所以3D立體顯示技術應運而生。

目前的立體顯示技術可大致分為兩類，頭戴式和裸眼式。頭戴式是指觀看者需要佩戴眼鏡、頭盔等輔助的設備才可以觀看到立體效果，現在各大影院中的3D電影基本上都是采用這種技術，目前已經發展的比較成熟。裸眼式立體顯示技術是指觀看者無需攜帶任何輔助設備就可以直接觀看到立體效果的技術，又被稱為自由立體顯示技術、自動立體顯示技術，目前已有一些產品問世，但大多數產品的性能有待提高。

頭戴式立體顯示技術配戴眼鏡的目的就是讓左眼圖像只通過左眼鏡片傳入左眼中，讓右眼圖像只通過右眼鏡片傳入右眼中。眼鏡立體顯示按其工作原理主要分為三類，一是波長法，二是偏振法，三是時序法。裸眼式立體顯示技術按原理分為兩大類：一類是利用雙目視差原理，每次只顯示幾幅平面圖像，然后讓兩眼分別得到各自的圖像，如光柵式立體顯示；另一類是在三維空間中產生立體圖像，如全息技術等，用戶在不同的位置能看到物體的不同側面。

uniyt3d是一款成熟的三維引擎，其中包括了圖形、音頻、物理、網絡等多方面的引擎支持，長期被應用與3D視頻開發和三維游戲的設計，它能讓用戶輕松創建三維游戲、建筑漫游、三維動畫、三維視景仿真等3D類項目。

我們在unity中制作立體顯示影像，利用的是偏振式立體顯示技術。因為偏振式立體顯示是根據人眼成像原理，通過鏡片分離不同波長的圖像使人左右眼看到的圖像產生輕微區別，將兩幅不同偏振態的圖像分別送到雙眼，每只眼睛只允許看到其中一幅，我們用unity制作3D影像，其實就是制作這兩幅有輕微區別的圖像。

Unity中的攝像機是模擬人眼效果的，要想產生立體效果，我們需要模擬人眼在場景中設置兩個攝像機。模擬人眼把兩個攝像機放在同一平面，調整角度一致，平視，分開一定的距離。這樣，我們只需要新建兩個RenderTexture，分別用來顯示左右兩個相機的視野，然后將個相機的影像分為左右半寬同時輸出即可。要注意這個距離不能太小，太小的話，景深變小，立體感會減弱。大家可以想象一個極端情況，距離變成0，兩個攝像機重合，立體感就消失了。同時距離不能太大，距離越大，景深越大，看起來更清晰，但是給眼睛帶來的壓力會變大，眼睛會更容易感到疲勞。這樣，我們利用3D顯示器等硬件設施，就可以看到影像的立體顯示效果。

利用unity的立體顯示技術，我們可以很好的實現虛擬現實的構建。虛擬現實是對真實世界的模擬，是利用計算機逼真地模擬真實自然世界而建立虛擬世界的技術，參與者通過傳感交互設備與虛擬對象進行交互，計算機生成具有真實感的聽覺、視覺和觸覺的感官世界，參與者身處其中時產生真實感。Unity的立體顯示技術是構建虛擬現實的一個重要環節，可以制作出真實的三維環境，實現視覺上的虛擬現實。

同時，作為一款游戲引擎，Unity的交互性功能非常強大、完善，具有實時交互的功能。利用unity的立體顯示技術和實時交互功能，我們可以實現實時虛擬現實的構建。虛擬場景漫游是實時虛擬現實的一種應用。例如虛擬校園漫游，利用虛擬現實技術通過計算機虛擬重現，它打破了空間局限性，能真正直觀地展現交互式三維校園場景。在Unity中，我們通過攝像機來模擬觀察者觀察場景。攝像機相當于人的眼睛，用來觀察虛擬場景，用戶通過鍵盤鼠標等輸入設備可以控制攝像機前后左右的移動，從而觀察的角度和場景也在變化，很好的模擬了真實漫游的情況。并且利用碰撞技術，控制角色與前面等物體的接觸，創建出真實的漫游場景。通過unity可以制作出很好的虛擬校園場景，這時，如果我們通過3D顯示器放映出校園場景，帶上偏振眼睛，校園的場景就會真實的出現在眼前，同時通過鍵盤移動角色攝像機，就會如在校園行走一般，看到校園方方面面。

但是，我們需要注意的是，三維立體顯示圖像比二維圖形更容易造成眼睛的疲勞和過度使用。立體顯示技術可以給觀看者帶來較強的真實感和沉浸感，但是觀看時間超過一定時長，就可能會產生不舒適癥狀。所以觀眾在觀看立體影像的時候，要注意適當的休息，盡量減少劇視覺疲勞的產生。

參考文獻：

[1]丁劍飛，劉永進.三維立體顯示技術綜述[J].系統仿真學報，2008（01）.

[2]張明明.基于Unity3D虛擬校園漫游的研究與實現[D].昆明：云南大學，2014