神奇的黑科技：3D顯示技術

看風景的蝸牛君

機甲科幻大片《環太平洋2》在上映前夕曝光了一段酷炫的裸眼3D預告片，雖然面對電腦屏幕不如在電影院里戴上眼鏡觀看時那般身臨其境，不過仍能感受到機甲和怪獸干架時那股破屏而出的氣勢。不僅如此，3D技術還越來越多的在出現在電影場景中，例如鋼鐵俠在實驗室通過手勢對懸浮在空氣中的立體投影進行的那一波操控，就和3D顯示脫不了干系。那么說起來，3D技術究竟是有多神奇呢？

3D顯示是怎樣一個技術活

所謂的3D顯示，其實就是俗稱的立體顯示技術，而“立體感”則是一種人類的視覺屬性，產生立體感最基本的途徑就是雙目立體視覺。很多人把具備“立體感”當作理所當然的一件事，但實際上就如同有的人無法分辨顏色一樣，不少人是無法產生立體視覺的，尤其是單目失明或斜視的人，雙目立體視覺幾乎是一種奢望。

細數身邊的3D顯示技術

實事求是地說，目前的技術還遠做不到科幻電影中所呈現的那樣完美，但科學家正在努力一步步讓它成為現實。接下來，我們就來看看那些已有的3D顯示技術吧。

雙目視差是一種非常常見、效果最好的產生立體視覺的途徑，但并非唯一的途徑。日常生活的經驗讓大腦形成了強大的腦補能力，能夠從物體之間的陰影、遮擋關系以及近大遠小的透視關系等方面，提取出深度信息，從而產生立體感。這種方法產生的立體感雖然沒有雙目立體視覺那么強烈，但在雙目視差的方法失效時，仍然是一種行之有效的立體顯示手段。

1 基于雙目視覺的3D顯示技術

這類顯示技術本質上是通過巧妙設計，將雙限的圖像進行強制分離，讓雙眼看到接近但不完全一致的、有一定視差的圖像，從而產生立體視覺。此方法中最為大家熟悉的就是電影院中的3D電影。

還有一種叫“主動快門式眼鏡”的技術，其核心是一款特殊的眼鏡以極快的速度在左右眼之間交替開關快門，將左右眼圖像強制分離。與此同時，電視機也以極快的速度交替播放左右眼的畫面。這款眼鏡需要與電視機完美配合，才能夠實現良好的立體效果。

VR設備中幾乎都使用了立體鏡的原理。其實就是在雙限各安裝一塊可以調焦的透鏡，兩個透鏡前端播放不同的圖像。

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基于空間關系的3D顯示技術

除了上述眼鏡，還有一些裸眼3D現實技術也利用了雙目立體視覺原理，例如視覺障壁技術。通過在顯示屏前放置周期性平行遮光結構或柱面鏡結構，可以讓屏幕上不同區域的圖像分別投射到用戶左右眼中。

實際上，很多情況下我們難以利用雙目視覺，只能借助空間關系來實現3D顯示的目的，其中大家最熟悉的就是常用于舞臺表演的“幻影成像”技術。這項技術的核心是一片呈45°角放置的半透半反膜，屏幕一般位于地面，膜層將地面圖像反射到觀眾眼中，形成真假難辨的畫面。

3 全息顯示技術

除了大型舞臺，不少商業展柜也利用了類似的技術，通過四塊相互銜接的有機玻璃板組成一個金字塔，金字塔塔尖位置放置屏幕，將物體分為四個方向的畫面，每塊板反射一個方向，從而形成較好的立體顯示效果。這項技術被稱為“金字塔幻影成像”。全息顯示只是3D顯示技術的一種，它的原理較為復雜，是通過光場的干涉和衍射作用實現的，可以呈現出最為逼真的3D顯示效果。但由于技術發展的限制，全息3D顯示目前多以靜態立體圖片為主，動態顯示離實際應用還有較遠的距離。

4 空間投射物體的“真3D顯示”

上述的所有方案，其實本質上都是通過技術化的手段對大腦產生欺騙，讓大腦從平面中得到立體感。但也有一些技術手段比較耿直，直接通過在空間中投射3D的物體，毫無疑問，這是百分之百真正的3D顯示——

第一類，是通過多束激光在空間中進行匯聚，匯聚點處散射的光自然比較強。然后通過計算機控制多束激光的出射方向，使匯聚點在空間中高速掃描，繪制出想要顯示的3D圖像。可以看出，這類技術需要恰到好處地控制掃描區域空氣中散射光的顆粒物的濃度。濃度太低、空氣太潔凈，匯聚光無法被散射；濃度太高，每條激光束都會在空氣中留下路徑的痕跡（如同霧霾天開大燈），影響顯示效果。還有一類技術，徹底拋開了散射光的粒子的限制。科學家利用聚焦后的高能脈沖激光直接將聚焦點處的空氣電離，電離后的空氣會發光并具有顏色。通過掃描振鏡等技術手段，脈沖激光焦點在空氣中進行快速掃描，繪制出立體圖像。

以上所有的這些技術都不完美，但也都在不斷進步。相信在不遠的將來，科幻電影中的美妙場景一定會成為現實。