上世纪90年代以来,随着液晶显示技术的成熟,以液晶、等离子为代表的新一代显示设备得到了快速发展,3D显示技术的研究方向也逐步向基于液晶平板显示器的裸眼3D显示技术转型。
3D是当前最受欢迎的显示技术,这已成不争的事实。可是,当人们“身临其境”之后,常常头晕目眩。暂且不考虑3D眼镜给消费者带来的成本,对于近视观众来说,在近视眼镜上再加上一副眼镜,想想都是一件很累、很复杂的事情。科技的本质就是把好的东西带给人类,并使之更加简单、便捷,因此,裸眼3D是未来显示技术发展的必然趋势。
主流裸眼3D显示技术
光屏障式(Barrier)技术
光屏障式3D技术也被称为视差屏障或视差障栅技术,其原理和偏振式3D较为类似,是由夏普欧洲实验室的工程师花费十余年研究成功的。光屏障式3D产品与既有的LCD液晶工艺兼容,因此在量产性和成本上较具优势,但采用此种技术的产品影像分辨率和亮度会下降。光屏障式3D技术的实现方法是使用一个开关液晶屏、偏振膜和高分子液晶层,利用液晶层和偏振膜制造出一系列方向为90°的垂直条纹。
这些条纹宽几十微米,通过它们的光就形成了垂直的细条栅模式,称之为“视差障壁”。而该技术正是利用了安置在背光模块及LCD面板间的视差障壁,在立体显示模式下,应该由左眼看到的***像显示在液晶屏上时,不透明的条纹会遮挡右眼;同理,应该由右眼看到的***像显示在液晶屏上时,不透明的条纹会遮挡左眼,通过将左眼和右眼的可视画面分开,使观者看到3D影像。
优点:与既有的LCD液晶工艺兼容,因此在量产性和成本上较具优势。
缺点:画面亮度低,分辨率会随着显示器在同一时间播出影像的增加呈反比降低。
柱状透镜(Lenticular Lens)技术
柱状透镜(Lenticular Lens)技术也被称为双凸透镜或微柱透镜3D技术,最大的优势便是其亮度不会受到影响。柱状透镜3D技术的原理是在液晶显示屏的前面加上一层柱状透镜,使液晶屏的像平面位于透镜的焦平面上,这样在每个柱透镜下面的***像的像素被分成几个子像素,透镜就能以不同的方向投影每个子像素。于是双眼从不同的角度观看显示屏,就看到不同的子像素。不过像素间的间隙也会被放大,因此不能简单地叠加子像素。让柱透镜与像素列不是平行的,而是成一定的角度,这样就可以使每一组子像素重复投射视区,而不是只投射一组视差***像。
之所以它的亮度不会受到影响,是因为柱状透镜不会阻挡背光,因此画面亮度能够得到很好的保障。不过由于它的3D显示基本原理仍与视差障壁技术有异曲同工之处,所以分辨率仍是一个比较难解决的问题。
优点:3D技术显示效果更好,亮度不受到影响。
缺点:相关制造与现有LCD液晶工艺不兼容,需要投资新的设备和生产线。
指向光源(DirectionalBacklight)技术
对指向光源(Directional Backlight)3D技术投入较大精力的主要是3M公司,指向光源(Directional Backlight)3D技术搭配两组LED,配合快速反应的LCD面板和驱动方法,让3D内容以排序(sequential)方式进入观看者的左右眼互换影像产生视差,进而让人眼感受到3D三维效果。前不久,3M公司刚刚展示了其研发成功的3D 光学膜,该产品的面世实现了无需佩戴 3D 眼镜,就可以在手机、游戏机及其他手持设备中显示真正的三维立体影像,极大地增强了基于移动设备的交流和互动。
优点:分辨率、透光率方面能保证,不会影响既有的设计架构,3D显示效果出色。
缺点:技术尚在开发,产品不成熟。
日本东芝去年推出了全球首款无需佩戴眼镜就可直接观看到3D效果的液晶电视和笔记本电脑产品。其裸眼3D技术,则是通过屏幕技术可直接在观众的左右眼产生具有视差的画面,进而在大脑中合成出3D效果。上海易维视科技有限公司也于去年推出了全球首款多视点转换处理器EVT301,EVT301采用自主知识产权的立体视像处理技术实现单视点/双视点转换成多视点,支持多视点裸眼三维显示设备,同时还同步推出EV3000B和EV3000L两大系列裸眼三维电视,EV3000B采用狭缝式光栅技术,EV3000L采用柱透镜光栅技术,可实现无失真的裸眼三维显示。EVT301已批量生产,EV3000系列已于去年9月份实现量产。EVT301及EV3000系列的研发成功及上市,填补了国内外这方面的技术空白,它的超强性能及高性价比,将对裸眼三维在全国乃至全球的推广和普及起到广泛而深远的影响。
自从《阿凡达》起,3D影音如雨后春笋般的涌入了电影市场。然而由于3D电视刚刚推出不久,技术主要掌握在日系厂商的手里,价格居高不下,而且最大的软肋是需要眼镜。很多朋友或许不解,认为3D不就是依靠眼镜在眼中还原影像差来实现立体感吗?那么爱国者告诉您:NO!裸眼也可以!3D裸眼技术中,爱国者领先业界两年开发并推上市场,真正做到了“中国创造”。
美国好莱坞导演詹姆斯・卡梅隆曾预测:裸眼3D技术将在8~10年内普及。但是,北京理工大学教授王涌天认为,裸眼显示方式有可能不会成为主流,主要有两方面的因素:一是,随着视点数的增加分辨率呈反比降低,二者难以调和;二是,与现有2D不兼容。他认为在3D技术的兴起阶段,3D电视其实是作为2D高清电视的一个额外功能,而非替代。综上所述,裸眼3D将是未来显示技术发展的必然趋势,但距离真正进入大众消费者生活,它还有很长的路要走。
随着技术的不断发展与提高,裸眼3D的应用范围越来越广泛,为在民用领域的推进奠定了良好的基础。有专家提出,裸眼3D商用转民用是最终趋势,而且这个过程并不会很漫长。在不久的将来,随着越来越多的3D电影片源、3D游戏等丰富内容的推出,以及3D电视频道的开发等,裸眼3D系列产品进入家庭市场,跨越家电、数码等多领域,为消费者开启全方位的相关娱乐生活,裸眼3D的应用肯定广无极限。