三種3D顯示技術
http://www.spszg.com/ 來源:索蘭影音 關鍵詞:3D顯示技術原理
日常生活中,也許你會經常為各種錯覺導致的意外而苦惱,甚至可能會冒出“要是沒有這些該死的錯覺該多好”的念頭。其實, 只要善加利用,視覺誤差一樣可以發揮重要的作用,3D顯示就是其中最有趣的應用之一。今天,我們就來看看3D顯示技術究竟是怎樣將錯覺轉化成新奇的立體視覺體驗的吧。
視覺誤差是組成日常視覺效果的重要組成部分,視差、景深這些構成我們日常視覺的成分,都是由視覺誤差所產生的。我們之所以能夠有立體感,是因為雙眼觀察到的物體存在細微的誤差,這些因為雙眼看物體角度差異所導致的不同就是立體感的由來。
但是在日常的3D游戲過程中,相信你絕對不會看到所謂的“立體感”的存在,盡管在這些標榜“3D”的游戲的處理過程確實是在虛擬3D空間內完成的,你甚至可以“感受”到畫面中景深的存在,但你絕對不可能“看到”這些景深,這是為什么呢?
原因很簡單,因為顯示器是一個平面,他所能顯示的只能是沒有縱深的畫面。因此無論是何種3D游戲,最終都不得不通過光柵化和輸出過程將處理好的3D場景通過投影的方式轉化成2D畫面。換句話說,你面前擺著的只不過是一幅畫,兩只眼睛所看到的,都是相同的一張照片而已。
顯然,并不是每個人都能夠安然接受這種天天對著一張照片的日子,只要有欲望和需求,技術的進步總是會在商業的催促下適時的出現并改善我們的生活。于是,3D顯示技術來了。
三種3D顯示技術,其實是一種手法
目前主流的桌面3D顯示技術有三種紅(琥珀)藍式、光學偏振式以及主動快門式, 三者皆需要搭配眼鏡來實現。在這三種3D顯示技術中,前兩者又稱被動式3D顯示技術,以眼鏡本身不提供任何變化為主要特點,而第三種快門式3D技術因為會 通過眼鏡自身的主動調節來達到效果,因此也被稱為主動式3D顯示技術。
紅藍式3D技術是最早面世的3D顯示技術,它通過為雙眼配置不同顏色的鏡片,然后將屏幕畫面分別過濾成不含紅色和不含藍色并予以輸出,這樣我們的雙眼便可以接收到通過鏡片補充正確顏色的不同畫面,借以實現3D效果了。后來出現的琥珀 藍3D技術與紅藍沒有區別,僅僅是廠商為了還原更加真實的顏色而進行的改動而已。
光學偏振式3D技術相對復雜些,光線從本質上來講是一組電磁波,波動都存在振動 的方向性。偏振3D技術的眼鏡為雙眼配置含有不同且相互垂直的干涉縫隙的鏡片,垂直方向震動的光波能夠通過垂直方向開放的鏡片,但卻會被水平方向開放的鏡片完全擋住,反之亦然。通過適當的播放設備,不同的畫面會被分成兩種振動方向,對應振動方向的畫面可以穿過對應的眼鏡,我們的雙眼也就可以看到不同的畫面 并實現3D效果了。
主動快門式3D技術在原理上比前兩個更加簡單,它直接通過快速交替關閉一只鏡片的方式,讓雙眼在不同時間接收完全不同的畫面。只要屏幕的刷新率和眼鏡的開關頻率完美的配合成120Hz以上,便可以讓每只眼睛都得到60Hz刷新率的連貫流暢畫面。
發現了么?紅藍、偏振和快門3D顯示技術表面上看完全不同,但其實現環節的最后 一步,甚至可以說最終目的都是一樣的,那就是為雙眼送上不同的畫面,而這也正是3D顯示技術的核心通過不同畫面產生的錯覺“欺騙”雙眼,讓他們產生“立體 感”。盡管你面前的屏幕依舊還是平板一塊,但你確實被他們成功的騙了。
左眼是月亮,右眼是星星
要明白為什么3D顯示這么干,就要先明白3D“視覺”,或者說利用錯覺造就不存在的景深原理。
現實中我們的雙眼觀察物體時,物體表面的光線到達左眼和右眼的距離和角度是不同的,物體左側的光線會更多的進入左眼,而物體右側的光線則會更多的進入右眼,這光線的不同會使雙眼產生不同的視覺信號,我們的大腦在接受到不同的信號之后會啟動一套復雜的處理系統,將兩組信號進行比對和混合,這個過程在產生物體形狀的同時會帶來一個副產品立體感。
由此可見,立體感的關鍵其實很簡單,只要讓同一個物體存在細微差異的畫面,確切的說就是左側或者右側部分顯露更多的畫面分別進入左眼和右眼,大腦在收集到對應的信號之后就會在混合過程中產生立體感。即便所見物體是平面的,只要為大腦輸送差異信號,大腦就會產生立體的錯覺。
左眼看到月亮,右眼看到星星,大腦就會訴說夜空的美麗,我們還真的是好騙啊。
在紅(琥珀)藍3D顯示過程中,不同的顏色過濾可以讓畫面中的部分細節被消去, 這樣透過紅(琥珀)藍鏡片的補色之后,正確顏色但細節不同的畫面就會出現在雙眼中。偏振式則可以通過不同振動方向的光波消去來達到相同的目的。而作為最新的主動式3D顯示技術,快門式3D則是通過快速交替輸出存在左右形狀差異的2幀連續畫面,并關閉相應的眼鏡鏡片來達到讓雙眼接受存在差異畫面的目的。不管細節差異多大,3D顯示技術的最終目的顯然是一致的欺騙大腦,讓它產生立體感的錯覺。
3D顯示孰優孰劣
明白了3D顯示技術的原理以及各種3D顯示技術之間的差異,我們也就很自然的能夠發現各項技術之間的優劣了。
作為最廉價也最為簡單的3D顯示技術,紅(琥珀)藍技術在所有3D顯示技術中擁有最低的使用門檻。但是紅(琥珀)藍眼鏡對光線的過濾會導致更多的紅光以及波長更短的藍色光域光線進入眼球,前者會促使視網膜中的視紫紅質吸收更多的光 子,后者更高的能量則會直接傷害視網膜的藍視錐細胞本身,并導致視黃醛的迅速匱乏,因此會對眼球造成累積性的光損傷。再加上無論是單純的紅藍眼鏡還是琥珀 藍眼鏡均無法完成最準確的顏色還原,被戲稱為瞎眼技術的紅(琥珀)藍3D顯示技術很快就淡出了人們的視線。
光學偏振式3D顯示技術沒有紅(琥珀)藍3D技術對眼球的傷害問題,但因為偏振式眼鏡濾掉了一半以上的光線總量,因此會導致視覺亮度的大幅下降。與此同時,偏振式3D顯示對錄入、解析及輸出環境都有嚴格的要求,對影片等攝錄環境以及 游戲所需要的兼容性均提出了較高的要求,因此在民用桌面顯示領域也沒有得到真正的推廣。
相對于前兩者,主動快門式3D顯示具有更多的優勢,它不會產生紅(琥珀)藍3D 的光化學損傷問題,成本及兼容性代價方面也要優于偏振式3D技術。因此目前主動快門式3D顯示正在快速的進入市場并進入普及階段。但因為主動快門式3D技 術存在鏡片開合操作,因此或多或少都會產生閃爍感,這是目前主動快門式3D技術最大的技術問題。
當然,目前的桌面3D顯示技術再怎么成熟,歸根結底依舊是一種對錯覺的利用手段。因為被顯示的對象實際上并不存在真正的空間立體特性,所以無論技術如何進步,目前的桌面3D顯示技術都存在各種各樣的問題,比如可視角度有限,透光度 和閃爍問題無法解決等。這些問題即便是全新出現的裸眼3D也依舊無法解決。也許,真正的3D顯示只有等到空間立體投影應用出現的那一天才能得到真正的實現吧。