《裸眼3D技术》PPT课件

裸眼3D技术 裸眼3D简介 裸眼3d技术 也就是不通过任何工具就让左右两只眼睛从显示屏幕上看到两幅具有视差 有所区别的画面 将他们发射到大脑 人就会产生立体感 它同眼镜式3d技术一样也是利用了人眼的视差原理 通过给观看者左右两眼分别送去不同的画面 从而达到立体的视觉效果 人眼的立体视觉特性 人类在观看周围世界时 不仅能看到物体的宽度和高度 且能知道它们的深度 能判断物体之间或观看者与物体之间的距离 这种三维视觉特性产生的主要原因是 人们通常总是双目同时观看物体 而由于两只眼睛视轴的间距 约65mm 左眼和右眼在看一定距离的物体时 所接收到的视觉图像是不同的 因而大脑通过眼球的运动 调整 综合了这两幅图像的信息 产生立体感 人眼的立体视觉特性 要让人看到3d影像 就必须让左眼和右眼看到不同的影像 使两副画面产生一定差距 也就是模拟实际人眼观看时的情况 3d的立体感觉就是如此由来的 利用一系列的光学方法使人左右眼产生视差从而接受到不同的画面 在大脑形成3D 3Dimensions 立体效果的显示技术即为3d显示技术 3D显示技术 红蓝式3D技术 采用互补色色彩将图形或物体显示在平面图片上 观看者通过光学滤色镜对图片进行双眼同时观看 即可展现其图形成物体的立体形态 红蓝式3D技术 红蓝眼镜 裸眼时的红蓝3d图像 快门式3D技术 通过提高屏幕刷新率把图像按帧一分为二 形成左右眼连续交错显示的两组画面 通过快门式3d眼镜的配合 使得这两组画面分别进入左右双眼 最终在大脑中合成3d立体图像 快门式3d技术室3d液晶显示器最常用的技术 实现这种技术 至少需要3种设备 一副3d立体眼镜 3d液晶显示器 刷新率达到120hz 支持3d技术的显卡 快门式3D眼镜 快门式3D技术 快门式3d技术原理示意图 偏光式3D技术 利用偏光片来过滤原本朝向不同方向震动的光线 会挡住与偏光膜方向不一致的光线 只让与偏光膜方向相同的光线通过从而产生视差 眼镜式3D技术小结 主动立体快门式3D技术 1 设备一次性投入低 2 采用普通高增益银幕 不影响2D电影放映 优点 缺点 1 液晶眼镜的价格较高 目前市场价约为100 800美元一幅 运营成本较高 2 画面闪烁的问题 主要体现在主动快门式3D眼镜 两个镜片每秒各要开合50 60次 即使是如此快速 用户眼镜仍然是可以感觉得到 如果长时间观看 眼球的负担将会增加 3 亮度大大折扣 带上这种加入黑膜的3D眼镜以后 每只眼睛实际上只能得到一半的光 因此主动式快门看出去 就好像戴了墨镜看电视一样 并且眼镜很容易疲劳 眼镜式3D技术小结 被动立体偏光式3D技术 1 偏振眼镜的价格便宜 运营成本低 2 光效利用率相对比其他立体放映技术高 约38 优点 缺点 1 设备一次性投入高 两套放映设备 2 采用高增益金属银幕 影响2D电影放映效果 裸眼3D产生的原因 阿凡达 3D电影中的杰出代表 自从3d电影 阿凡达 全球放映以来 人们见识了3d给人带来的强烈逼真视觉效果 电视机经历了黑白 彩色 平板到液晶四个阶段 如今又即将面临第5个阶段 3d时代的到来 但是就目前的3d技术 无论是主动式立体还是被动式立体技术 一个共同的特点是必须佩带专业眼镜才能达到3d的效果 但是 长时间配戴眼镜观看容易引起头晕 恶心等不良症状 严重者还会损伤视力 同时 近视的人还会因佩带 双重 眼镜带来不便 因此 裸眼时3d技术应运而生 目前的3d技术也只能作为3d技术发展中的过渡产品 最终将会被裸眼3d技术所取代 裸眼3D产生的原因 裸眼3D的主要技术原理 视差屏障技术 我们在电影院看3D电影是都是需要佩戴一副眼镜的 电影院中观众佩戴的眼镜主要有两种 一种是色差式的红蓝眼镜 一种就是偏光式立体眼镜 偏光式立体眼镜的原理 我们在电影院看3D电影是都是需要佩戴一副眼镜的 电影院中观众佩戴的眼镜主要有两种 一种是色差式的红蓝眼镜 一种就是偏光式立体眼镜 视差屏障技术 视差障壁 ParallaxBarrier 技术 它也被称为视差屏障或视差障栅技术 与偏振式眼镜产生3D效果的原理类似 只是不需要眼镜 这样 人们仅仅只需要一个拥有这项功能的显示屏就可以体验到3D视觉感受 视差障壁技术是由夏普欧洲实验室的工程师为了实现裸眼3D的功能历时10余载发明的 这项技术成为了现在的裸眼3D显示器的主要工作原理 遗憾的是 夏普公司现在已濒临破产 视差屏障技术 主要结构图 在2D显示的基础上 该技术利用了安置在背光模块及LCD面板间的视差障壁 视差障壁形成的不透明条纹就起到了遮挡光线的作用 2D模式下的显示原理 2D模式下的显示原理 开关液晶屏 视差障壁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 液晶层中的液晶分子在极板上外加电场的控制下改变排列的方向 通过的光线在液晶层上下两个偏振膜的作用下强度受到调制 这样就形成了明暗相间的光栅阵列结构 液晶分子 开关液晶 形成了明暗相间的 条纹 开关液晶屏 遮挡在TFTLCD和背光模块之间的开关晶体形成了一种类似于光栅阵列的不透明条纹 由于光线是沿直线传播的 开关液晶形成的光栅阵列可以起到遮挡光线的作用 人的左眼和右眼看到画面的角度是不同的 那么通过精确地控制不透明条纹的位置和大小来遮挡光线就可以将不同的图像分配给左眼和右眼 然后用户大脑将这两幅有差别的图像合成为一幅具有空间深度信息的立体图像 3D模式下的显示原理 3D模式下的显示原理 优点 可以看到 采用视差屏障技术的3D显示屏是在原有液晶屏的基础上加上一个屏障形成液晶层 因而与既有的LCD液晶工艺兼容 在量产性和成本上较具优势 优点 缺点 这种视差屏障相当于阻挡了一半光的通过 画面的亮度相对较低 也正是因为屏障的存在 同一块液晶片要同时显示两幅或更多的图像来实现3D效果 于是 分辨率下降了一半甚至更多 分辨率会随着同一时间显示的图像的数量的增加而减小 PPI则要下降到传统工艺生产出来的屏幕PPI的一半以下 以分辨率为1920 1080的32寸液晶电视为例 柱状透镜技术 此项技术由飞利浦夏普共同创造由飞利浦和夏普共同创导 它是利用在LCD面板的最表层添加了数组柱状透镜 LenticularLens 而在这层凸透镜数组上形成影像 柱状透镜技术 如右图所示 透镜柱面由一排垂直排列的半圆形柱面透镜组成 利用每个柱面镜头对光的折射作用 把两幅不同的平面图像导向双眼分别对应的视域 使左眼图像聚焦于观看者左眼 右眼图像聚焦于观看者右眼 由此产生立体视觉 平凸透镜的成像规律 与视差屏障技术类似 柱状透镜技术也是通过改变液晶屏想平面上像素点的光的传播方向来控制入射到左右眼上的画面的差异 使得看上去有3D效果 每一个像素点每一个液晶像素有3个液晶Cell组成 具备呈现RGB三色的功能 柱状透镜技术 由于透镜的成像作用 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 像素 透镜柱 优缺点 亮度高 因为柱状透镜不会阻挡背光 因此画面亮度能够得到很好地保障 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 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 优点 缺点 指向光源技术 指向光源 对指向光源3D技术投入较大精力的主要是3M公司 指向光源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 指向光源技术的原理图 结构与原理图 不同时的图像序列 前不久 3M公司刚刚展示了其研发成功的3D光学膜 该产品的面试实现了无需佩戴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 3D光学膜 优缺点 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 技术尚在开发中 产品不成熟 没有大规模的生产线 因而成本较高 优点 缺点 应用前景 对于现有的裸眼3d技术 视差障壁由于技术复杂度较柱状透镜低 目前市场上该类产品较多 但是综合分析 柱状透镜技术才是趋势和主流 从技术和产品成熟度看 采用柱状透镜技术的飞利浦和中国的朗辰电子科技 沃飞裸眼3D是现阶段较为突出的公司 夏普推出了视差障壁技术的3D手机 任天堂也推出了视差障壁技术的3DS游戏机 但由于视差障壁技术立体显示效果和亮度较差 很难给消费者带来完美的用户体验 反响比预期差 应用前景 东芝推出的基于柱状透镜技术的3d液晶电视 Glass LessREGZAGL1 应用前景 柱状透镜技术 应用前景 显示效果 不