未來行業(yè)發(fā)展趨勢 3D顯示技術(shù)全面解析

● 由來已久的3D顯示技術(shù)

在春節(jié)后，三星和優(yōu)派分別結(jié)合NVIDIA最新的3D Stereo技術(shù)推出了新款3D液晶顯示器（請?jiān)斠姟队螒蛞曈X革命 優(yōu)派發(fā)布全球首款3D液晶》和《畫面有何不同？三星3D顯示器全國首測》），很多網(wǎng)友都開始對這兩款3D顯示器產(chǎn)生了濃厚的興趣，并且引發(fā)了新一輪3D顯示的狂潮。

事實(shí)上，3D顯示技術(shù)并不是第一次和廣大消費(fèi)者見面。在三星2233RZ和優(yōu)派VX2265wm發(fā)布之前，已經(jīng)有不少支持3D顯示的設(shè)備問世，不過它們和前兩者采用的是完全不同的3D顯示解決方案。

事實(shí)上早在十幾年前，3D立體顯示技術(shù)雛形就已經(jīng)被開發(fā)出來，以達(dá)到在2D顯示設(shè)備上顯示3D立體畫面的效果。在隨后的時(shí)間內(nèi)，很多廠商都推出了自己的3D顯示解決方案，它們在顯示原理以及實(shí)際效果上都有很大的區(qū)別。

在三星和優(yōu)派分別推出3D顯示器后，一部分網(wǎng)友并不以為然，認(rèn)為它們所使用的3D技術(shù)和之前推出的相同。但事實(shí)上并非如此。接下來，我們就對目前常見的幾種3D技術(shù)進(jìn)行介紹，看看各種3D顯示技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和存在的問題。

● 3D顯示技術(shù)的總體分類

早期不論是使用顯示器還是電影院中的大屏幕來作為顯示設(shè)備，人們都需要佩戴特制的專用眼鏡才能看到3D立體效果，不過隨著技術(shù)的不斷改進(jìn)，一些廠商推出了不需要佩戴3D眼鏡，就能夠觀察到立體畫面的顯示設(shè)備，因此總體上，3D顯示設(shè)備可以分為需要佩戴3D眼鏡和不需要佩戴3D眼鏡這兩大類。接下來，我們分別按照這兩大類技術(shù)進(jìn)行一一介紹，首先我們來看看不需要佩戴專用眼鏡的裸眼3D技術(shù)。

目前已經(jīng)有包括三星在內(nèi)的多家顯示器廠商都推出了免佩戴專業(yè)眼鏡就能看到3D立體畫面的顯示設(shè)備，它們最大的優(yōu)勢就是可以人們完全不需要佩戴眼鏡就能體驗(yàn)到身臨其境的效果。

這項(xiàng)技術(shù)一般被稱為“裸眼多視點(diǎn)”技術(shù)，也就是不通過任何工具就能讓左右兩只眼睛從顯示屏幕上看到兩幅具有視差的、有所區(qū)別的畫面，將它們反射到大腦，人就會(huì)產(chǎn)生立體感。它也利用了人眼的視差原理，通過給觀看者左右兩眼分別送去不同的畫面，從而達(dá)到立體的視覺效果。由于觀察著可以不佩戴眼鏡，因此這些技術(shù)非常適合在公共場所展示的大屏幕顯示器，便于多人觀賞。

不過，裸眼3D顯示技術(shù)的缺點(diǎn)也非常明顯：人們在觀看屏幕時(shí)，必須位于一定的范圍內(nèi)才能觀察到立體畫面，若距離屏幕位置太遠(yuǎn)，或觀察角度太大的時(shí)候，3D 效果并不明顯。此外，若離屏幕距離太緊，人會(huì)有明顯的頭暈現(xiàn)象，因此該技術(shù)暫時(shí)還不適合在小尺寸顯示器上使用。此外，這種技術(shù)在顯示效果方面相對較差。

最近，柯達(dá)宣布推出了一種新的裸眼3D顯示技術(shù)，和上文中提到不同的是，柯達(dá)發(fā)布的這項(xiàng)技術(shù)使用了兩個(gè)高清晰度LCD顯示屏的廣視域和虛擬影像，這種臺(tái)式顯示器視域范圍為45°×36°，分辨率為1280×1024。不過這種技術(shù)用于制作視頻游戲、分子和化學(xué)模型等許多方面，更加注重專業(yè)級(jí)用戶。

由于顯示效果和尺寸上的因素，在目前的3D技術(shù)中，絕大多數(shù)技術(shù)都通過專用3D眼鏡的輔助，這樣能夠?qū)?D技術(shù)應(yīng)用在小尺寸桌面液晶顯示器上，并且能夠保證3D畫面的效果。

● 傳統(tǒng)的3D立體電影成像原理

相信大多數(shù)讀者最開始接觸立體影像是在電影院中欣賞3D電影。親自觀看過立體電影的讀者都知道，若在觀看時(shí)把眼鏡拿掉，僅使用肉眼來觀看，會(huì)發(fā)現(xiàn)電影畫面十分模糊，似乎畫面由兩個(gè)不同的影像所跌價(jià)而成，而戴上眼鏡之后，這種現(xiàn)象也會(huì)消失，這是為何呢？

電影熒幕中的光線透過立體眼鏡對光的選擇，而分別呈現(xiàn)在人的左眼和右眼中，使人體產(chǎn)生立體影像的感覺。從技術(shù)原理來看，3D立體電影一般采用兩種成像原理，一種是紅藍(lán)濾光成像技術(shù)，這種電影需要搭配專門的紅藍(lán)濾色鏡才可以觀看；而另一種是偏光濾光成像技術(shù)，如IMAX電影，它只有使用偏振光眼鏡才能看到立體效果。

我們現(xiàn)在以偏振光濾光成像技術(shù)為例，在拍攝立體影片時(shí)，同時(shí)使用兩臺(tái)攝影機(jī)從不同的角度同時(shí)拍攝下景物的圖像，在放映時(shí)，通過兩個(gè)加裝偏正鏡片的放映機(jī)，把用兩個(gè)攝影機(jī)拍下的兩組膠片同步放映，使這略有差別的兩幅圖像重疊在銀幕上。電影放映機(jī)輸出的光線在通過偏振鏡片后，就成為了偏振光，而觀眾使用的偏振光眼鏡其實(shí)是一個(gè)還原過程。

而對于紅藍(lán)濾光成像技術(shù)而言，該技術(shù)不會(huì)不受現(xiàn)有影像設(shè)備的限制，只要搭配一副紅藍(lán)濾色鏡就可以體驗(yàn)到3D立體效果。在播放電影時(shí)，實(shí)際上是通過插值運(yùn)算的方法來實(shí)現(xiàn)立體效果。這兩項(xiàng)技術(shù)更多的出現(xiàn)在電影院等公共場所中。

● 3D顯示器成像原理

之前我們介紹的3D原理大多應(yīng)用于公共場所的展示以及電影院等場合。除此之外，目前也有不少針對個(gè)人顯示設(shè)備推出的3D技術(shù)。這些技術(shù)原理大致相同，總體上分為兩大部分：主動(dòng)3D成像和被動(dòng)3D成像。而大多數(shù)廠商都采用被動(dòng)3D成像這一解決方案。

首先我們來看看被動(dòng)式3D成像的原理，很多桌面級(jí)3D顯示器都采用的是這種解決方案，原理也大致相同，如iZ3D推出的3D液晶顯示器便是如此。

從上面的原理圖中，我們看到人眼之所以能夠看到3D影像，可以簡單的理解為影像是通過水平交錯(cuò)、曲折傳遞到人眼中，再由大腦重新排列組合成3D立體影像的。3D眼鏡則可被看成是偏光膜，在畫面通過第一層偏光膜之前，就要對畫面進(jìn)行處理。而影像的處理，是使用加載在顯卡驅(qū)動(dòng)程序內(nèi)的插件進(jìn)行調(diào)整的。

這種技術(shù)只需要一臺(tái)3D顯示器和專用眼鏡就能夠?qū)崿F(xiàn)3D畫面，不過其游戲分辨率相對而言并不高，并且支持的游戲數(shù)量非常有限。

除了上文中所表述的被動(dòng)式3D顯示外，接下來我們介紹主動(dòng)式3D顯示。三星2233RZ和優(yōu)派VX2265wm都采用的是這種解決方案。這兩款液晶顯示器要呈現(xiàn)出3D畫面就必須得到NVIDIA 3D Stereo技術(shù)的支持。究竟3D Stereo是一個(gè)怎樣的技術(shù)，為何人們必須在擁有120Hz刷新率的液晶顯示器上才能看到3D畫面呢？

NVIDIA 3D Stereo技術(shù)雖然并沒有增加顯卡的3D性能，但也不會(huì)給顯卡帶來過多的負(fù)擔(dān)。通過安裝最新的驅(qū)動(dòng)程序，我們就能夠在一塊NVIDIA GeForce 8600GT或更高級(jí)別的顯卡上實(shí)現(xiàn)這項(xiàng)技術(shù)，并且通過NVIDIA專用的3D眼鏡觀看液晶顯示器上的3D畫面。

和之前3D顯示器解決方案相似的是，我們依然需要佩戴專用的3D眼鏡才能夠看得到3D立體畫面。[!--empirenews.page--]

NVIDIA 3D Stereo采用的是畫面交換(Page Flipping)的方式在2D環(huán)境下來實(shí)現(xiàn)3D效果的。畫面交換的工作原理是將左右眼圖像交互顯示在屏幕上的方式，使用專用的立體眼鏡來進(jìn)行搭配，將垂直同步訊號(hào)作為快門切換同步訊號(hào)即可達(dá)成立體顯像的目的。通過液晶顯示器將左右眼圖像（以垂直同步訊號(hào)分隔的畫面）分別傳輸?shù)阶?、右眼顯示設(shè)備上，這樣我們就能夠看到完整的3D立體畫面了。根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)，我們在不佩戴專用的3D眼鏡，或者是遮住其中的一只眼睛時(shí)，都不會(huì)看到3D的立體效果。此外，NVIDIA這項(xiàng)技術(shù)還支持多個(gè)3D眼鏡同時(shí)工作，這樣用戶可以和他的親朋好友來一起同時(shí)玩3D游戲。

這個(gè)3D解決方案的優(yōu)點(diǎn)是擁有較好的畫面表現(xiàn)效果，并且支持較高的游戲分辨率，和目前大多數(shù)3D游戲都擁有很好的兼容性，并且可以隨時(shí)切換2D和3D畫面。不過缺點(diǎn)是只能使用圖形芯片為NVIDIA的顯卡和眼鏡，才能輸出3D畫面。

上文所述的是我們常見的3D顯示技術(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，還有很多廠商都在研發(fā)新的3D顯示技術(shù)，下面，我們就來進(jìn)行簡單的介紹。

● 透鏡3D液晶顯示技術(shù)

該技術(shù)是由飛利浦和夏普共同創(chuàng)導(dǎo)，其不需要佩戴眼鏡，它是利用在液晶的最表層添加了數(shù)組透鏡，而在這層凸透鏡數(shù)組上形成影像。其中每個(gè)透鏡以液晶像素成一個(gè)小的角度擺放，并且對應(yīng)了7個(gè)液晶Cell，每一個(gè)液晶像素有3個(gè)液晶Cell組成，具備呈現(xiàn)RGB三色的功能，再加上根據(jù)特殊的算法，在液晶 Cell中形成不同顏色，而最終形成影像，確保讓觀看者在左、右眼上形成不同的圖像，這樣就可以看到逼真的三維效果，缺點(diǎn)是如果觀看液晶的角度不同，因?yàn)?Barrier的效果減弱，而無法看到三維效果，而且多焦點(diǎn)影像極易造成眼睛疲勞。

● DFD立體顯示技術(shù)

DFD（Depth-Fused 3D）是日本NTT根據(jù)全新的錯(cuò)視原理開發(fā)的景深融合型立體影像技術(shù)，其利用兩片液晶顯示器與half mirror，開發(fā)不需特殊眼鏡就可以觀賞的立體影像的技術(shù)，這種立體影像制作原理稱為REAL。REAL立體影像的制作過程是先利用一般攝影機(jī)、相機(jī)、閃光燈攝影等方式拍攝影像，然后取一般攝影與閃光燈攝影拍攝影像灰色度兩者的差分，再與一定峰值比較藉此獲得二值化（0與1的數(shù)字元元化）的影像，接著抽出所謂的近影像領(lǐng)域，最后再將Relief狀景深添加至近影像領(lǐng)域內(nèi)。被照物景深形狀除了球體比較接近真實(shí)景深外，其它物體都會(huì)出現(xiàn)某種程度的差異，只要近影像與遠(yuǎn)影像兩者前后關(guān)系維持正確，且景深為連續(xù)性平滑狀的話，通常利用肌理描繪（texture）作補(bǔ)正，就可以獲得非常協(xié)調(diào)的立體影像。

● 手機(jī)3D顯示技術(shù)

除了桌面顯示器外，手機(jī)、PDA等掌上設(shè)備的顯示屏幕也將會(huì)采用3D顯示技術(shù)。近期，三星為我們展示了一款針對手機(jī)設(shè)備開發(fā)的3D OLED面板。考慮到便攜性，這類手機(jī)3D屏幕不會(huì)要求人們佩戴專用的3D眼鏡。除了三星外，如東芝等廠商也推出了相關(guān)的技術(shù)，其原理是通過覆蓋在屏幕上的一層特殊的“透鏡”實(shí)現(xiàn)的。它可以把小型顯示屏中顯示的圖像“分開”稱兩幅略微不同的畫面，并分別送入左右眼中，讓畫面變得立體有深度。由于該“透鏡” 的厚度極薄，人的肉眼甚至無法直接看到它的存在，不會(huì)影響到畫面的正常顯示。

除了本文所說的在普通的2D屏幕中實(shí)現(xiàn)立體的畫面的3D技術(shù)外，幾年前國外有廠商推出了如地球儀似的球體顯示設(shè)備，它能夠真正顯示出立體的3D效果，人們在不同的角度觀察，能夠看到不同的影像。不過這種顯示設(shè)備更多的是用在醫(yī)學(xué)或天文研究中，而不會(huì)作為消費(fèi)類產(chǎn)品進(jìn)行銷售。

隨著技術(shù)的進(jìn)步，3D顯示技術(shù)和普通消費(fèi)者的距離已經(jīng)越來越近，它不再是行業(yè)用戶的專利。在三星和優(yōu)派均推出游戲性3D顯示器后，人們可以將3D顯示器搬到臥室內(nèi)，而不用和其他人一起擠在電影院中觀看。憑借著身臨其境的立體畫面，3D顯示器對高端游戲玩家而言擁有極大的吸引力。除了針對個(gè)人用戶外，3D顯示器同樣適合于商用以及科研，如展示分子結(jié)構(gòu)模型、軍事目標(biāo)、文物藝術(shù)品展示、會(huì)展、大企業(yè)形象展示等各領(lǐng)域發(fā)揮其獨(dú)特的作用。相信隨著3D技術(shù)進(jìn)一步成熟，我們今后會(huì)在生活的各個(gè)領(lǐng)域中看到3D顯示設(shè)備的身影。