三维技术基础与艺术欣赏第章三维显示技术陈永强ppt课件.ppt

1 三维技术基础与艺术欣赏 陈永强教授E mail Tel 2 教学内容 主要讲解三维测量 三维静态建模 三维动态仿真 三维重建 三维显示 三维打印 三维动画 三维游戏 三维影视等基本原理和技术 引导学生科学鉴赏三维图形图像 三维动画游戏和三维电影艺术 了解和熟悉三维领域涉及的基本概念和思维方式 了解三维技术最新发展和动态 能更好适应现代三维科技时代的学习工作生活 3 教学内容 第1章三维技术概述第2章三维测量技术第3章三维建模技术第4章三维重建技术第5章三维显示技术第6章三维打印技术第7章三维动画技术第8章三维游戏技术第9章三维影视技术 4 第5章三维显示技术 3D成象原理原理 人类的左眼和右眼在水平方向上有5 6 5cm的位移 因此左右眼所看见的画面中对应实际物体上同一点存在一定距离 通过这种差别判断物体的远近和深度 即视差parallax原理 根据 视差 原理 把同一景像用两只眼睛视角的差距制造出两个影像 然后让两只眼睛各看到对应自己一边的影像 就能刺激大脑产生3D 3Dimensions 立体效果的 景深感受形象举例 1 大家可以轮流闭上一只眼试试 看同一个东西 侧面不同2 单眼对笔尖 比双眼困难很多 5 第5章三维显示技术 3D成象原理 不同距离的物体在两个视网膜上成像的夹角不同 从而分辨出远近 6 第5章三维显示技术 3D显示技术发展 7 第5章三维显示技术 3D显示技术发展 8 第5章三维显示技术 3D显示技术发展电视机显示屏发展概况 9 第5章三维显示技术 3D显示技术分类 3D显示技术 眼镜式 偏光式 快门式 色差式 头戴式 裸眼式 光栅式 体三维式 全息式 前置光栅式 后置光栅式 狭缝光栅式 柱镜光栅式 双视点 多视点 双视点 多视点 10 第5章三维显示技术 3D显示技术分类偏光式眼镜3D 利用光波振动的方向性来做左右眼影像的区分 由于线偏光容易产生串扰问题 目前的产品全部采用圆偏光系统 11 第5章三维显示技术 3D显示技术分类偏光式眼镜3D 空间分割式偏光眼镜3D显示系统 优点是刷新频率不变 缺点是分辨率下降 时间分割式则优缺点互换 12 第5章三维显示技术 3D显示技术分类快门式眼镜3D快门式眼镜3D系统类似于时间分割的偏振式眼镜3D系统 大多是利用液晶控制透光度来做遮蔽在屏幕上以两倍的场频交互地显示左眼和右眼的影像 而快门眼镜则会动态地屏蔽使用者的左眼和右眼 利用人眼的视觉暂留机制 两眼影像叠加后产生双眼视差 整套系统所需要的硬件 除了主动眼镜本身外 还需要一台可以拥有两倍以上更新率的显示装置 另外 立体眼镜也还要有办法可以和屏幕的画面同步 优点 显示屏无改动缺点 眼镜较贵且较重 13 第5章三维显示技术 3D显示技术分类视差挡板式裸眼3D 视差挡板就是在光路加上一些遮蔽物 把部分方向的光遮住 只让某些角度的光可以传出去 挡板的位置经过精密计算 可以左眼像素 绿色 只被左眼看到 右眼像素 红色 只被右眼看到 优点 结构及制作比较简单缺点 分辨率下降 亮度下降 14 第5章三维显示技术 3D显示技术分类柱透镜式裸眼3D 基本原理是在面板前方 放上经过精确计算的透镜来改变光线的方向 由左眼像素发出的光 会经过透镜的折射 都进入左眼的区域 同样的右眼的像素也只进入右眼 优点 亮度没有损失缺点 分辨率下降 柱透镜加工精度要求较高 15 第5章三维显示技术 3D显示技术分类体三维显示技术眼镜式及裸眼式3D显示的缺陷 仅利用了3D视觉中的双眼视差效应 但由于成像都在显示屏表面 焦距固定 使得眼睛无法象观看一个真实物体时那样调节焦距 没有物理深度感 体三维显示技术的提出就是为了解决这个问题 其图象是在真正的三维空间构造 使得表现出的三维物体既有心理景深 更有物理景深 16 第5章三维显示技术 3D显示技术分类基于发光介质的体三维显示 利用两束可独立控制的能量射线 如激光 射入特定介质内 单根射线的能量不足以激发跃迁 但两束射线交叉点高于跃迁能级 导致该点发光 控制射线扫描便可形成由体素点集组成的三维图像 问题 尚无合适的激励源和发光介质 体素总量无法提高 17 第5章三维显示技术 3D显示技术分类基于运动扫描的体三维显示 优点 结构简单缺点 清晰度受限 平板旋转屏三维体素的空间分布不均匀 基于LED阵列平板旋转的三维显示 18 第5章三维显示技术 3D显示技术分类基于运动扫描的体三维显示 螺旋面片上的像素运动情况即等价于像素沿轴向在两个相距360 N的水平面间作竖直移动 因此体素大小可以近似均等 19 第5章三维显示技术 3D显示技术分类基于运动扫描的体三维显示 Felix3D系统 优点 不需要复杂的转向光学部件缺点 激光扫描器的速度有限 显示容量受限 20 第5章三维显示技术 3D显示技术分类基于运动扫描的体三维显示 Perspecta3D系统采用柱面轴心旋转外加空间投影的结构 优点 旋转结构简单 能显示近10亿个体象素缺点 为了解决平面屏带来的体素重叠死区 引入了复杂精密的光学中继转向器件 增加了系统的制备难度和生产成本 21 第5章三维显示技术 3D显示技术分类静态层叠式体三维显示 DepthCube3D系统利用DLP投影 在层叠胆甾液晶屏幕上显像 优点 避免了运动扫描方式固有的亮度和旋转问题缺点 观看角度受限 成本较高 22 第5章三维显示技术 3D显示问题2D 3D转换目前出售的3D显示器必须要向2D兼容 2D 3D间需要一键切换 对于眼镜式3D 只要把眼镜去掉 并把左右眼视差信号变成同样的信号 就可以完成转换 对于裸眼3D 已发明了主动控制的技术 液晶挡板或液晶透镜 技术问题已经解决 成本问题尚存 23 第5章三维显示技术 3D显示问题 加电改变排列方向 使折射率由ne变成no 与同它配套的凹透镜折射率相同 以液晶层控制入射光折射率 决定柱状透镜是否作用 以液晶改变折射率的原理 用液晶层虚拟透镜的效果 24 第5章三维显示技术 3D显示问题价格在3D节目的拍摄 制作 传输方面的问题没解决前 依赖蓝光影碟机提供节目源 3D只能是电视机的一个附加功能 价格成为成功的关键 眼镜3D中快门眼镜 普通显示屏的方式成本更加可控 裸眼3D中普通视差障板成本最低 但无法实现2D 3D转换 进入不了家庭市场 25 第5章三维显示技术 3D显示问题消费者体验眼镜式 无法边看电视边做别的事情 快门式眼镜太重 有压迫感 长时间观看有眩晕感 裸眼式 双视点系统头稍稍偏一下就可能看到错误的图像 引起眩晕或者头疼 多视点系统分辨率下降太大 画质受损 26 第5章三维显示技术 3D显示问题 多视点系统使看到错误图像的概率大大下降 而且在不同位置 可