[调研报告]3D眼镜领跑视觉革命.doc

3D眼镜， 领跑视觉革命销售部 贺辉随着年初的 3D版阿凡达、年后刚刚上映的爱丽丝梦游仙境在2009年末刮起的 3D 观影风潮，3D技术早就为大众耳熟能详了. 3D眼镜，是越来越多的眼镜种类中比较新颖的一类，佩戴者可以随时随地在3D影院和游戏世界享受震撼的视听效果和身临其境的感觉。随着3D技术的越来越普遍，3D眼镜的需求也随之变大， 可是很多人甚至眼镜从业人员对3D眼镜并不是十分了解。因此，在此对3D眼镜做一个简单的介绍。一、你真的了解3D 吗 ？ 3D 是Three-Dimensional的缩写，就是三维图形。而3D技术就是虚拟三维的技术，通过利用计算机的运算达到视觉、听觉等方面立体效果的一种技术。在电影中实现3D技术效果就是利用双眼立体视觉原理，使观众能从银幕上获得三维空间感视觉影像的电影。简而言之，3D技术使用两个互相重叠的图像来增加观看者的深度感。一幅图像作用用于右眼，另一幅图像用于左眼。节目以一种专门的摄像机拍摄，这种摄像机有左右分开的两个镜头，很像你的眼睛看到两副具有些区别的图像的那种方式。这就产生了深度感，使得图像仿佛由屏幕表面向后方延伸，有时又仿佛从屏幕往观众方向伸出去。当前，市场上3D眼镜的种类较多，包括被动式和主动式两大类。其中，主动式的快门眼镜较为高端。快门式是利用液晶片通电断电可透明或黑暗的原理来制作左右可高速切换的眼镜，成本很高，换电池亦很麻烦，造成管理上的不便，但可支持全高清高画质解析度的3D显示模式，完全不降垂直解析度，同时也没有视角与观赏距离的限制，画质较高但明度会减低。 因此，目前国际各大顶尖厂商都采用了主动式快门眼镜的系统原型，这类的眼镜大多为家庭使用。而当前大多数3D电影院均使用的是成本较低的被动式偏光眼镜，但成本低廉，便于经营管理。二、 带你了解3D立体眼镜的原理3D眼镜需要配合3D电影才有用的，看普通电影是没有用的。 首先说明一下，光是可以偏振处理的，处理过的光具有偏振方向（光本身的方向是不变的），但我们看起来还是原来的光。有一种镜片，叫偏振镜片，具有偏振方向，只有偏振方向相同的光可以通过，而不同的光则不可以通过。3D电影拍摄的时候，是在不同角度（差不多是双眼分开的角度）放两台摄像机一起拍摄，放映的时候两组画面经过不同偏振方向的处理后，投射到银幕上。 如果这时候你不带3D眼镜，你看上去是两组画面模糊在一起。如果带上3D眼镜，因为偏振镜片的过滤，左右眼看到的是不同画面，跟我们用眼镜看到真实物品时一样，大脑根据计算就会产生立体的感觉。1.偏振光式 所谓偏振，基本原理其实和一些偏光的太阳镜差不多。目前分为线偏振（linear）和圆偏振(Circular)两种类型。线偏振比较简单，使用XY两个偏转方向，也就是通过眼镜上两个不同偏转方向的偏振镜片，让两只眼睛分别只能看到屏幕上叠加的纵向、横向图像中的一个，从而观看到立体效果。圆偏振是新一代的3D偏振技术，眼镜技术相比XY偏振那薄薄的塑料片要复杂许多；顾名思义，它的镜片偏振方式是圆形旋转的，一个向左旋转，一个向右旋转，这样两个不同方向的图像就会被区分开。这种偏振方式使它基本上可以达到全方位感受3D，不会像XY线偏振那样必须保持眼镜的水平/垂直角度。因为主要利用了镜片对光线的偏转，因此也被称为：“分光”技术。光线偏振系统被用于商业影院和其它高端应用，这些方式提供了商业影院中的高品质3D体验。在一个偏振光系统中，来自一台或者多台投影的光线通过一个偏振滤波器，使得所有的光波在同一方向上振荡。观众佩戴的眼镜上的特殊滤镜，仅允许属于某只眼镜的光线通过。如果你曾经见过百叶窗(shutter)，你就已经明白了这个概念从某个角度你能够清楚地看出窗外，而从其它角度你的视线会被遮掩。为两只眼睛使用不同的偏振方向，使得两幅分离的图像可以被投射，一幅图像分别用于一只眼睛，从而产生深度感。目前在商用3D投影领域存在着两种不同的基于偏振光的系统。一个版本使用了两台投影机，每台机器拥有自己的偏振滤波器，分别投射左眼和右眼图像。该系统用于IMAX 3D播放。另外一种系统，被称为Real D，使用一台投影机和一个快速切换的单个偏振器来完成同样的事情。该系统在左眼图像和右眼图像之间非常迅速地切换，偏振滤镜同样也在顺时针和逆时针偏振方向中配合左右眼图像的改变而切换，偏振眼镜让观看者的眼睛只看见属于每只眼睛自己的信息。 偏振光3D的优势 色彩。与立体照片系统相比，使用偏振光系统时的色彩更为准确。虽然有一些源于眼镜的光线损失，但色彩更接近其原始值。鉴于眼镜的透镜本身几乎没有任何颜色，对用于偏振光系统的节目内容进行色彩纠正也更为容易。尤其是肤色，在一个偏振光系统中，看上去更为真实可信。 被动式眼镜。和立体照片3D一样，偏振光3D使用被动式的眼镜，廉价并且不包含电器元件。和立体照片3D不同的是，偏振光眼镜的框架通常是用塑料制作的，使其相比纸质框架的3D眼镜更耐用、更能重复使用。串线。偏振光3D系统相比立体照片3D系统具有更低的串线发生率。由于偏振光线的特性，左眼图像被右眼看到的情况几乎不可能发生（反过来也一样）。 偏振光3D的劣势 亮度损失。与一个2D系统相比，所有的单投影机3D系统都有明显的亮度缩减。亮度指的是从一个表面（屏幕）以一个指定的角度（即朝向观众眼镜的角度）反射的光线。在除了立体照片3D的所有3D系统中，这个损失是由于为左眼和右眼显示不同的图像而必需的快速切换。在观看一部3D电影的任何一个给定的瞬间，一只眼睛看见一个投射图像而另一只眼睛什么都看不到。这样，每只眼睛都只看到了屏幕反射的一半光线，立即导致至少50%的亮度缩减。我之所以说“至少”，是因为偏振镜和3D眼镜都不具有完美通光效率。偏振镜其本质上只允许投影机的总光量的一部分到达屏幕。3D眼镜还有一些进一步的亮度损失。最终的结果是画面的亮度显得比来自同一台投影机的2D电影低很多。2. LCD快门眼镜方式 听起来很复杂，实际上原理很简单，就是左眼的图左眼看，右眼的图右眼看。3D影片播放时，屏幕上同偏振影片一样是两幅图像，但这两幅图像是交替快速闪烁的，A图出现则B图消失，B图出现A图则消失。同时液晶快门眼镜会按照影片所给的信号，对应相应的AB二图进行同步交替的镜片开关动作，实际的使用的时候图像和眼镜快门的闪烁开关会很快，人眼是感觉不到快门跳动的。这种技术效果不错，但设备昂贵，且有一些使用限制，长时间观看会导致眼部疲劳，信号也容易受到干扰，还需要用电。在3D电影放映的时候，一些影院就使用了这种技术，发生过观众走动时，干扰到周边观众的眼镜信号等情况。现在的一些家用型的3D产品也多使用这种技术。这种技术使用快门时差原理处理3D图像，所以被冠以“分时”之名。LCD快门眼镜是第一种适合家庭使用的高质量3D实现。在使用这种眼镜的系统中，视频显示以非常快的速度交替显示左右眼的图像最高达120帧每秒。观看者佩戴一幅主动式LCD快门眼镜，交替地阻碍左眼和右眼。就像DLP色轮的效果一样，这种左右交替发生得如此之快，以至于你的大脑将两幅图像融合成一体，从而产生了单幅图像的3D深度感。快门眼镜的优势 色彩。虽然快门3D眼镜各式各样，但大多数都有不带明显染色的透镜，这就使得它们具有和偏振光方式一样的色彩准确性。我们一直在使用的快门3D眼镜有呈绿色的染色，但我们见过的其它品牌的眼镜没有染色。串线。就串线而言，LCD眼镜可能是所有3D方式中最好的一种，因为未被使用的那只眼睛被快门机制主动的屏蔽了。早期的版本有重影的问题，之前图像的一部分会在新的图像出现之后仍然保留在屏幕上。更新、更快的显示技术已经完全消除了这种图像错误。 快门眼镜的劣势 主动式眼镜。这是LCD快门眼镜和其它类型的系统的最主要的区别：控制哪只眼睛看到什么内容的机制是嵌入在眼镜内部的，而不是由节目内容或者投影机决定的。LCD快门眼镜对于人数较少的可信赖的成年观众来说是很好的，但它也有几个弱点。相比其它技术，其眼镜的成本昂贵。眼镜构造复杂，带有电池、电器元件以及脆弱的LCD透镜。如果落在地上、被踩踏、或者电池用尽，都会破坏观众的3D体验。并且，如果你有一大群朋友想要到你家里欣赏3D的超级碗，为每个人都提供一副3D眼镜太昂贵了。 同步。主动快门系统需要一种方式来对3D眼镜的快门动作和屏幕上显示的内容进行同步。一些系统使用红外发射器。德州仪器用于投影机和电视机的系统称为DLP Link，它使用了包含在投影图像内部的同步脉冲。虽然两种实现方式使用了不同的脉冲信息信号源，但脉冲本身是相同的。 闪烁。一些人报告说在使用快门眼镜时看到了闪烁。闪烁是刷新率不足时产生的一种动作停止的效果。的确，鉴于每只眼睛只接受了一半的刷新率，投影机使用的快门眼镜必须非常快。为了这个目的，目前的实现使用了至少120Hz的刷新率来为每只眼睛呈现每秒钟60帧的图像。在ProjectorCentral的测试中，我们还未遇到任何闪烁的情况，因此我们无法对这个现象的流行程度或者严重性做出评论。 亮度损失。快门眼镜系统使用了单台投影机，快速切换显示不同的左右眼图像，因此和其它单投影机系统一样，相比2D有至少50%的亮度输出的减少。眼镜同样也会降低可视亮度。虽然不是所有的眼镜都一样，但不论显示器还是节目本身,我们测试过的型号都使可视亮度降低了大约60%。好处在于，眼镜也降低了黑色电平，从而显著增加了对比度三、带你了解3D立体眼镜的分类1分色式这是最早出现、最初级的一种3D立体成像技术。色分法会将两个不同视角上拍摄的影像分别以两种不同的颜色印制在同一副画面中。这样视频在放映是仅凭肉眼观看就只能看到模糊的重影，而通过对应的红蓝等立体眼镜就可以看到立体效果，以红蓝眼镜为例，红色镜片下只能分辨除红色外的景象(红色镜片，底色为红色所以影片中的红色被忽略)，蓝色镜片只能分辨除蓝色外的景象(蓝色镜片，底色为蓝色所以影片中的蓝色被忽略)，两只眼睛看到的不同影像在大脑中重叠呈现出3D立体效果。这种3D显示技术最大的优点是“实现简单、眼镜成本低”，因此易于普及，许多最先接触3D电影或3D图画的人，都是体验的这一技术。当然，其缺点也十分明显，众所周知，只有红、绿、蓝三原色的充分组合，才构成了人眼所能看到的所有色彩。而配带“红绿”或“红蓝”3D眼镜后，许多中间色系的颜色多数时候都能被左、右眼同时看到。而这种未被左眼或右眼过滤的色彩，最终在人眼中呈现出两副形状基本一致的画面，这便是许多消费者通常说到的“重影”，而“重影”出现的频率越高、闪烁的次数越快，便越能引发“头晕及恶心感”，时间一长便会对观看者的视觉及身体健康带来影响。2.分光式 （Passive Polarized 3D glasses）又称偏振光式，主要应用于影院和其它高端应用。这种3D眼镜和分色式有相同之处，都是通过过滤使双眼获得不同信息。两只眼镜使用不同的偏振方向，使得两幅分离的图像可以分别被投射。偏光式3D的优势是可获得更为准确的色彩，辅助设备眼镜因为没有电子元件所以也非常便宜，一般十几元到几十元就可以买到。但是这种眼镜对显示设备要求较高，多针对于投影。对家用的显示器最好别抱多大希望。3.时分式 （Active Shutter 3D Glasses）又称主动快门式，是当前主要运用于家用电视的主流3D技术。同时也是电脑显卡芯片主流厂商之一NVIDIA现在主推的一项应用，称之为3D VISION，需要显示器和3D眼镜的配合来实现3D立体效果。时分法所采用的立体眼镜构造最为复杂，当然成本也最高。两个镜片就好像两个快门，采用电子控制，可以根据显示器的输出情况同步切换开关状态。显示设备显示左眼图像，左眼眼镜同时透光，反之亦然。快速交替即可产生3D效果。这种眼镜是当前3D眼镜中最昂贵的，多数市价在千元以上，同时也很娇贵，需要小心保护。另外为了让图像不会感到闪烁，显示设备必须支持120Hz，这样才能实现每个眼镜看到画面保持60帧速，否则会感到闪烁4.光栅式首先应该说明，光栅式无需眼镜，是目前比较常见的一种裸眼3D技术，因此也放在这里介绍。基本原理是同一副图像通过屏幕纵向的光栅阵列发生折射，从而在观看的地方产生左眼区和右眼区。如果理解不了的朋友可以想象一下百叶窗，当百叶窗打开一定角度，是不是要某个位置才能看到外面的风景。但光栅式也有缺点，就是清晰度和其它的立体相比要差些。并且能看到较好的3D效果的区域很窄，站在其他位置很难得到理想的立体效果。只有在非常大的电视上清晰度稍高，但这样一来，价格也就上去了，但光栅的不管怎样弄，想克服这个缺点是比较难，当然技术进步了例外。四、3D的误区分析1. 3D眼镜效果都一样？每种眼镜，带来的3D效果是不一样的，对于分色式，即平常最常见的几块钱一副的红蓝眼镜，虽然是最容易实现3D的方式，但是对色彩的损失很大，虽然多了3D的效果，却让影片画面效果大打折扣。而光栅式的眼镜类似百叶窗效果，必须是某个角度看才有最佳效果。每种眼镜都有它的特点，购买之前最好先搞清楚它们的特点。2. 买了3D眼镜就万事大吉？既然红蓝眼镜的效果较差，那我买个几百上千的眼镜应该不会差了吧。于是乎不少朋友猛花几百上千元一套的3D眼镜，兴冲冲地回家接上电视，却愣是没实现好的3D效果，或者发现屏幕闪得厉害，根本没法观看。既然3D是通过显示设备最终显示出来，我们就不能光把眼光停留在眼镜上面，还需要设备的配合。市面上这种比较贵的3D眼镜，多数属于时分式眼镜。简单点说，就是观众佩戴眼镜后，左眼接收一帧画面时，右眼眼镜是闭合的，而反之右眼接收图像，左眼眼镜是闭合的。最终画面在大脑叠合，就能看到有立体纵深的画面了。而为了实现这种立体效果，仅购买3D眼镜是不够的，由于眼镜只是接收开闭的信号，因此同时也需要显示设备以及播放设备支持，播放设备播放120H画面，同时提供给眼镜同步信号。而这也要求显示设备支持120Hz显示，而不是随便抓一台电视或者显示器就支持的哦。因为用过CRT的朋友都有过体会，画面低于60Hz会有严重的闪烁感，因此配合这种眼镜必须保证显示设备支持120Hz。3. 3D已经普及？事实上，在支持3D硬件设备疯狂推出的热潮下，相对尴尬的是软件部分,目前市场上并没有多少原生的3D影片。光有硬件部分的支持，却没有3D片源的支持，3D的普及还有很长的路要走。事实上，同样的电影要拍摄3D版本，双机器的投入，成倍的胶片成本，