3D投影

3D投影

科技術語
裸眼式3D技術大多處于研發階段,主要應用在工業商用顯示市場,所以大衆消費者接觸的不多。從技術上來看,裸眼式3D可分為光屏障式(Barrier)、柱狀透鏡(Lenticular Lens)技術和指向光源(Directional Backlight)三種。裸眼式3D技術最大的優勢便是擺脫了眼鏡的束縛,但是分辨率、可視角度和可視距離等方面還存在很多不足。[1]
    中文名:3D投影 外文名:3D projection 所屬學科: 用途:工業商用顯示市場 種類:光屏障式、柱狀透鏡 優點:與既有的LCD液晶工藝兼容

裸眼3d

裸眼式3D技術大多處于研發階段,并且主要應用在工業商用顯示市場,所以大衆消費者接觸的不多。從技術上來看,裸眼式3D可分為光屏障式(Barrier)、柱狀透鏡(Lenticular Lens)技術和指向光源(Directional Backlight)三種。裸眼式3D技術最大的優勢便是擺脫了眼鏡的束縛,但是分辨率、可視角度和可視距離等方面還存在很多不足。

技術簡介

光屏障式光屏障式(Barrier)3D技術也被稱為視差屏障或視差障栅技術,其原理和偏振式3D較為類似,由夏普歐洲實驗室的工程師曆經十餘年研究成功。光屏障式3D産品與既有的LCD液晶工藝兼容,因此在量産性和成本上較具優勢,但采用此種技術的産品影像分辨率和亮度會下降。光屏障式3D技術的實現方法是使用一個開關液晶屏、偏振膜和高分子液晶層,利用液晶層和偏振膜制造出一系列方向為90°的垂直條紋。

這些條紋寬幾十微米,通過它們的光就形成了垂直的細條栅模式,稱之為“視差障壁”。而該技術正是利用了安置在背光模塊及LCD面闆間的視差障壁,在立體顯示模式下,應該由左眼看到的圖像顯示在液晶屏上時,不透明的條紋會遮擋右眼;同理,應該由右眼看到的圖像顯示在液晶屏上時,不透明的條紋會遮擋左眼,通過将左眼和右眼的可視畫面分開,使觀者看到3D影像。

優點:,因此在量産性和成本上較具優勢。

缺點:畫面亮度低,分辨率會随着顯示器在同一時間播出影像的增加呈反比降低。

柱狀透鏡柱狀透鏡(Lenticular Lens)技術也被稱為雙凸透鏡或微柱透鏡3D技術,其最大的優勢便是其亮度不會受到影響。柱狀透鏡3D技術的原理是在液晶顯示屏的前面加上一層柱狀透鏡,使液晶屏的像平面位于透鏡的焦平面上,這樣在每個柱透鏡下面的圖像的像素被分成幾個子像素,這樣透鏡就能以不同的方向投影每個子像素。于是雙眼從不同的角度觀看顯示屏,就看到不同的子像素。不過像素間的間隙也會被放大,因此不能簡單地疊加子像素。讓柱透鏡與像素列不是平行的,而是成一定的角度。這樣就可以使每一組子像素重複投射視區,而不是隻投射一組視差圖像。

之所以它的亮度不會受到影響,是因為柱狀透鏡不會阻擋背光,因此畫面亮度能夠得到很好地保障。不過由于它的3D顯示基本原理仍與視差障壁技術有異曲同工之處,所以分辨率仍是一個比較難解決的問題。

優點:3D技術顯示效果更好,亮度不受到影響

缺點:相關制造與現有LCD液晶工藝不兼容,需要投資新的設備和生産線。

指向光源3M的指向光源3D技術

對指向光源(Directional Backlight)3D技術投入較大精力的主要是3M公司,指向光源(Directional Backlight)3D技術搭配兩組LED,配合快速反應的LCD面闆和驅動方法,讓3D内容以排序(sequential)方式進入觀看者的左右眼互換影像産生視差,進而讓人眼感受到3D三維效果。前不久,3M公司剛剛展示了其研發成功的3D光學膜,該産品的面試實現了無需佩戴3D眼鏡,就可以在手機,遊戲機及其他手持設備中顯示真正的三維立體影像,極大地增強了基于移動設備的交流和互動。

優點:分辨率、透光率方面能保證,不會影響既有的設計架構,3D顯示效果出色。

缺點:技術尚在開發,産品不成熟。

其他技術在2009年4月,美國PureDepth公司宣布研發出改進後的裸眼3D技術——MLD(multi-layer display多層顯示),這種技術能夠通過一定間隔重疊的兩塊液晶面闆,實現在不使用專用眼鏡的情況下,觀看文字及圖畫時所呈現3D影像的效果。

另外,國内廠商歐亞寶龍旗下的Bolod裸眼3D顯示器如今已經發展到第四代,産品也全部實現高清顯示。當然,由于非市場主流,對于MLD技術和Bolod裸眼3D顯示器,我們此次隻做簡單的了解,不做深入技術性探讨。

此外,荷蘭飛利浦、廣州朗辰科技旗下的REALCEL的裸眼3D終端顯示産品在3D技術成熟度方面,無論是顯示效果還是技術方案綜合競争力,實際上均領先于同行。

移動技術2013年3月,美國惠普公司宣布,他們研發出一種新型裸眼3D技術,可用于安裝在移動設備上。未來人們便可用肉眼直接觀看手機上的3D圖像。

2013年3月月,這項技術由量子論科學家戴維·法塔勒博士和惠普研究所的同事一同完成。

研究人員主要研發的是一種背光顯示屏,這種顯示屏的主要元件是發光二極管和一種超薄的波導結構,後者主要是控制光譜中的電磁波,其工作原理主要是通過幹擾使光線偏斜,讓人眼看到三維立體效果。這項技術的關鍵在于基于發光二極管的導波技術,發光二極管可産生寬角度的組合投影視圖,無論是靜态還是動态圖像,用戶都可以從多個角度看到全色彩圖像,即便是設備傾斜也不會受到影響。

劍橋大學計算機實驗室的尼爾·道奇森教授對這項發明進行了評價,他表示,這将是一項非常吸引人的發明,不過也是一個細緻的長時間的研究過程,研發者确保産品的質量才能讓其上市銷售。

各種應用對于這三種技術的商業化現狀,視差障壁由于技術複雜度較柱狀透鏡低,目前市場上該類産品較多,而MLD在量産技術可行性和成本方面并不具備競争力;綜合分析,柱狀透鏡技術才是趨勢和主流。

從技術和産品成熟度看,采用柱狀透鏡技術的飛利浦和中國的朗辰電子科技是現階段較為突出的公司。

夏普推出了視差障壁技術的3D手機,任天堂也推出了視差障壁技術的3DS遊戲機,但由于視差障壁技術立體顯示效果和亮度較差,很難給消費者帶來完美的用戶體驗,反響比預期差。

據國内外3D業内人士的一緻看法認為,随着3D産業鍊的逐漸成形,商用展示将是3D産業最先啟動的市場,随後是便攜式個人消費類電子産品,最後将是市場規模龐大的家用市場。

移動觸摸屏夏普今天宣布已研發出世界上首款高畫質裸眼3D移動觸摸屏(支持2D/3D轉換),該觸摸屏的問世也為任天堂研發裸眼3DS掌機計劃鋪平了道路。

新研發的裸眼3D液晶屏主要采用視差屏障(parallax barrier)系統形成立體影像,再借助CG silicon液晶處理工藝的優勢後,液晶屏的亮度和色彩飽和度都非常的出色。

CG silicon液晶處理工藝縮小了液晶面闆内部的布線寬度,使得光線通過率大大提高。和夏普此前生産的液晶面闆相比,新液晶屏的亮度加倍至500流明;視差屏障技術的優化使得光利用率進一步增強,同時降低了色彩串擾現象,色彩飽和度更高。

而且,盡管該裸眼3D顯示屏支持觸摸功能,但液晶模塊的厚度卻和傳統2D模塊一樣。支持橫向、縱向3D圖像觀看,新顯示屏被認為非常适合于智能手機等移動工具使用。

夏普此次研發的顯示屏為3.4寸,支持480 X 854像素分辨率,2D模式下的亮度為500流明。1000:1的對比度幾乎是傳統相同類型3D液晶的10倍。

此外,夏普還研發一款非觸摸功能3D液晶屏,并計劃在2010财年下半年開始量産。

視差屏障技術:

就是将兩個不同角度的影像等距離分割成垂直線條狀,然後利用插排(interlace)的方式将左右影像交錯地融合在一起。融合圖形的偶數部分是右影像,奇數部分是左影像。不過要想達到立體效果,還得把透光狹縫與不透光屏障垂直相間的光栅條紋加在融合圖形上,狹縫與屏障之間的寬度需要與左右影像切割的寬度保持一緻,再利用屏障的遮蔽作用,來保證影像與左右眼對應,通過雙眼看到的影像差形成立體感覺。

CG silicon處理工藝:

它是一種液晶屏幕技術,在戶外強光下,經由手動關掉背光燈管,光線透過偏光闆投射在由連續單結晶的矽(Silicon)所組成的反射電極上,當其反射出的光線愈明亮,液晶面闆的色彩飽和狀态愈高,我們所觀賞的畫面也就愈鮮豔。

任天堂技術在E3 2010任天堂發布會上,任天堂正式公開了次世代掌機N3DS的真身!不過岩田聰表示,這次的發布會并非N3DS的正式發表會,所以關于3DS的情報不會公開太多。而随後公開的衆多知名遊戲制作人對3DS的看法視頻中,大家都給了3DS很高的評價。更好的控制,更多的遊戲可能性,他們都說自己要做一些完全不一樣的東西,看來我們熟悉的那些遊戲都要經曆大變革了!

3DS機能:

根據岩田聰在發布會上的介紹,N3DS的外形與NDSi有點像,但是上屏幕是寬屏,下屏幕則是4:3大小的觸摸屏,3DS将擁有搖杆,而機器内側擁有一個攝像頭,外側則有兩個攝像頭,允許玩家即時拍攝3D立體照片。

裸眼3D商國内外已經有幾家公司推出了裸眼3D商用顯示器、電視和廣告機,但由于缺乏統一的行業标準,各自采用的技術方案有所不同,當然顯示效果和技術成熟度也有所差别。

國外有PHILIPS,東芝,ALIOSCOPY;中國有朗辰科技REALCEL,創圖視維,浙江天祿等公司。

目前國内也有不少地方已經将裸眼3D顯示産品用于展示,消費者可以在深圳機場、深圳南山海岸城購物中心和海岸影院、湖南科技館以及一線城市的一些影院售票大廳等場所體驗裸眼3D的震撼效果。要想詳細了解,隻有到現場親自體驗咯,效果好不好自己看了才算。

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