3D显示技术共25页文档
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液晶显示的未来发展方向3D显示技术摘要:介绍三维显示技术的背景,原理及其一些重要研究成果,分别从眼镜式和裸眼式两个比较常规的方面进行阐述。
其中,眼镜式3D显示技术主要从偏光式眼镜和快门式方面阐述,裸眼式分为全息立体技术、3维集成成像技术、体3维显示技术和基于视差的自由立体显示技术。
其中体3维显示技术和基于水平视差的自由立体技术发展很快。
关键词(字):3D,眼镜式,裸眼式,显示技术第一章 3D显示技术的技术背景介绍提出要阐述的技术或问题,要达到的目标,或要完成任务所采取的方法、技术、设备等的总体介绍及相关背景信息。
众所周知,现实世界是真正的三维立体世界,而现有的显示设备绝大多数都只能显示二维信息,并不能给人以深度感觉。
为了使显示的场景和物体具有深度感觉(也就是3D),人们在各方面进行了尝试。
3D显示技术的研究经历了十几年的发展,取得了十分丰硕的成果,从各种手执式观测器、3D立体眼镜、头盔显示器,到现在最新的不需要眼镜的3D显示器,有用棱镜的、透镜的、光栅的、电子开关的等等很多成。
广泛应用的主要有3D Glasses和HMD,虽然它们都具有这样或那样的缺点。
第二章 3D显示技术的介绍和发展1.3D显示技术的分析与介绍现实世界是三维立体世界,它为人的双眼提供了两幅具有位差的图像,映入双眼后即形成立体视觉所需的视差,这样经视神经中枢的融合反射,以及视觉心理反应便产生了三维立体感觉。
利用这个原理,通过显示器将两副具有位差的左图像和右图像分别呈现给左眼和右眼,就能获得3D的感觉。
现实世界给人眼丰富的信息,其中产生立体效果的主要有静态视差和运动视差。
1.1原理分析1.1.1 单眼3D视觉调节效应:物体的远近差异引起晶状体焦距及瞳孔直径的调节单眼移动视差:位置的前后不同引起的移动时的差异(如速度)1.1.2 双眼3D视觉双眼视差:双眼从略微不同的角度注视物体,且双眼视像的差异随距离改变会聚效应:左右眼在观看远近不同的两点时,产生出的会聚角会不一样,眼球转动的程度也不一样。
3D立体显示技术理想的视觉显示与日常经历中的场景对比,在质量、清晰度和范围方面应该是无法区分的,但是当前的技术还不支持这种高真实度的视觉显示。
随着2009年底卡梅隆导演的《阿凡达》热映,三维立体(3D Stereo)显示技术成为目前火热的技术之一,通过左右眼信号分离,在显示平台上能够实现的立体图像显示。
立体显示是VR虚拟现实的一个实现沉浸交互的方式之一,3D(3 dimensional)立体显示可以把图像的纵深,层次,位置全部展现,观察者更直观的了解图像的现实分布状况,从而更全面了解图像或显示内容的信息。
本文介绍目前各种系统或设备对三维立体实现方式,推广三维立体的认知度。
一、3D立体显示原理3D立体显示的基本原理如图表1所示。
图中表示两眼光轴平行的情况,相当于两眼注视远处。
内瞳距(IPD)是两眼瞳孔之间的距离。
两眼空间位置的不同,是产生立体视觉的原因。
F是距离人眼较近的物体B上的一个固定点。
右面的两眼的视图说明,F点在视图中的位置不同,这种不同就是立体视差。
人眼也可以利用这种视差,判断物体的远近,产生深度感。
这就是人类的立体视觉,由此获得环境的三维信息。
图表 1 立体显示原理人眼的另一种工作方式是注视近处的固定点F。
这时两眼的光轴都通过点F。
两个光轴的交角就是图中的会聚角。
因为两眼的光轴都通过点F,所以F点在两个视图中都在中心点。
这时,与F相比距离人眼更远或更近的其他点,会存在视差。
人眼也可以利用这种视差,判断物体的远近,产生深度感。
目前市场上的3D立体技术的产品主要围绕着裸眼立体和非裸眼立体两种方式,其中涉及的主要产品有:液晶显示设备、等离子显示设备、便携式显示终端设备、投影设备等。
二、立体显示分类3D立体显示技术可主要分为:裸眼立体显示、便携式立体显示、佩带眼镜的立体三种方式,下面分别介绍不同的显示技术。
因头盔式立体呈现方式较老而且使用极少,全息方式因价格等因素远离民用,因此,本文不对此部分内容做介绍与综述。
◆立體視覺的構成我們之所以能感受到立體視覺,是因為人類的雙眼是橫向並排,之間大約有6~7 公分的間隔,因此左眼所看到的影像與右眼所看到的影像會有些微的差異,這個差異被稱為「視差(Parallax)」,大腦會解讀雙眼的視差並藉以判斷物體遠近與產生立體視覺。
視差示意圖當觀看者只以單眼來觀看景物時,因為沒有了視差,所以立體感也會隨之消失。
◆ 3D 立體顯示的基礎由於立體視覺是基於視差而來,因此 3D 立體顯示的基礎,就是要以人工方式來重現視差,簡單說就是想辦法讓左右兩眼分別看到不同的影像,藉以模擬出立體視覺。
在這個基礎之下發展出各式各樣的 3D 立體顯示技術,主要分為眼鏡與裸視兩大類型。
◆ 3D 立體顯示的起源3D 立體顯示的歷史相當久遠,早在 19 世紀攝影技術剛起步時就已經出現。
做法是將 2 台相機並列模擬雙眼,同時拍下 2 張有著些微差異的相片,之後再透過平行視線法、交叉視線法或類似雙筒望遠鏡的專屬觀看設備等方式讓雙眼分別觀看 2 張並列的相片。
3D 立體相機 藉由工具輔助來觀看 3D 立體圖片觀看立體空照圖用的立體鏡˙平行視線法:讓雙眼視線平行,左右眼分別觀看左右相片平行視線法範例˙交叉視線法:將雙眼視點移至近處(鬥雞眼)讓視線交叉,左右眼分別觀看右左相片交叉視線法範例以上兩種方式不需要特殊的設備就能在一般的平面媒介上觀看到立體影像,不過因為是以不自然的視線觀看,並不是每個人都能適應,對眼睛的負擔也大,實用性不高。
雙鏡筒式的專屬觀看設備可以明確分隔左右眼的視線,不需要讓觀看者自己憑感覺去調整視線來捕捉立體感,因此大多數人都能適應,這個方式後續也發展為頭戴式 3D 立體顯示螢幕,透過左右兩組螢幕讓左右眼觀看不同畫面產生視差以呈現立體畫面。
19 世紀製造的雙鏡筒式專屬觀看設備不過上述幾種方式每次只能讓一個人觀賞,並不適合有多人欣賞需求的應用。
◆眼鏡式 3D 立體顯示技術為了滿足像是電影等多人觀看需求的應用,因此後續也出現了以特製眼鏡來同時提供多人觀看的各種 3D 立體顯示方式,並根據運作模式分為被動式與主動式兩大類。