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立体显示技术简介

【来源：数虎图像】admin,2008/7/18

首先，立体感的形成。我们要知道立体感的形成原理。要使一幅画面产生立体感，首先要满足三个方面的条件：

一、双眼的空间定位效果；

二、画面有正确的明暗虚实变化；

三、画面有透视效果；

以上三点只有同时满足才能产生比较完美的立体效果，普通显示器可以实现前两点却无法实现第三点，而所谓的立体显示技术也就是能够再现空间定位感的显示技术。

我们继续思考的话可以想到，视差角之所以存在都是因为我们有两只眼睛，那么我们可以从这一点着手。

设法分别向两眼输送两个拍摄角度略有不同的画面，给左眼的画面只让左眼看到，给右眼的只让右眼看到，那么如同前面提到的立体眼镜，调节两幅画

面之间的细微差距就相当于调节视差角。

根据上面的介绍，实现基于双眼视觉的立体显示需要经过两大步骤，首先，要准备好两套分别供左眼和右眼观看的画面。目前，这种画面的来源有三种：

一、双机拍摄

拍摄电影或图片时将两台照像机或摄像机并排放置，两机间的角度和距离都模拟人的双眼。

二、从3D场景中提取

由于3D场景本来就被设计用来可供任何角度观看，所以从中提取两套画面自然不难，提取的两套画面相互间的角度要模拟人的双眼。

三、用软件智能模拟

这是利用计算机根据原始画面重新生成两套画面，可用于将现有的普通视频和图片转换为立体显示的片源，但效果略差。

片源准备好以后，第二个步骤就是将它们输送给双眼，并且要点是给左眼观看的画面只能让左眼看到。在输送时其实并不需要刻意的调节两套画面的差距，只要能将上述途径获得的片源按要求输送给双眼，那么人眼就会自动产生与画面对应的立体感了。为了实现这一步，各种立体显示技术采用了不同的方式。

立体显示技术的种类非常多，大部分还在实验室中，目前投入应用比较多的是分色、分光、分时和光栅4种技术。下面就介绍4种技术如何将片源输送给双眼，其中前三种，分色、分光、分时技术的流程很相似，都是需要经过两次过滤，第一次是在显示器端，第二次是在眼睛端。

分色：

分色技术的基本原理是让某些颜色的光只进入左眼，另一部分只进入右眼。我们眼睛中的感光细胞共有4种，其中数量最多的是感觉亮度的细胞，另外三种用于感知颜色，分别可以感知红、绿、蓝三种波长的光，感知其它颜色是根据这三种颜色推理出来的，因此红、绿、蓝被称为光的三原色。

要注意这和美术上讲的红、黄、蓝三原色是不同的，后者是颜料的调和，而前者是光的调和。

显示器就是通过组合这三元色来显示上亿种颜色的，计算机内的图像资料也大多是用三原色的方式储存的。分色技术在第一次过滤时要把左眼画面中的蓝色、绿色去除，右眼画面中的红色去除，再将处理过的这两套画面叠合起来，但不完全重叠，左眼画面要稍微偏左边一些，这样就完成了第一次过滤。第二次过滤是观众带上专用的滤色眼镜，眼镜的左边镜片为红色，右边的镜片是蓝色或绿色，由于右眼画面同时保留了蓝色和绿色的信息，因此右边的镜片不管是蓝色还是绿色都是一样的。

注意，也有一些眼镜是右边为红色，这样第一次过滤时也要对调过来，购买产品时一般都会附赠配套的滤色眼镜，因此标准不统一也不用在意。以红、绿眼镜为例，红、绿两色互补，红色镜片会削弱画面中的绿色，绿色镜片削弱画面中的红色，这样就确保了两套画面只被相应的眼睛看到。其实准确的说是红、青两色互补，青介于绿和蓝之间，因此戴红、蓝眼镜也是一样的道理。目前，分色技术的第一次滤色已经开始用计算机来完成了，按上述方法滤色后的片源可直接制作成DVD等音像制品，在任何彩色显示器上都可以播放。

分光：

常见的光源都会随机发出自然光和偏振光，分光技术是用偏光滤镜或偏光片滤除特定角度偏振光以外的所有光，让0度的偏振光只进入右眼，90度的偏振光只进入左眼（也可用45度和135度的偏振光搭配）。两种偏振光分别搭载着两套画面，观众须带上专用的偏光眼镜，眼镜的两片镜片由偏光滤镜或偏光片制成，分别可以让0度和90度的偏振光通过，这样就完成了第二次过滤。目前，分光技术的应用还主要停留在投影机上，早期必须使用双投影机加偏振光滤镜的方案，现在已经可以用单投影机来实现，不过都必须配合不破坏偏振光的金属投影幕才能使用。

分时：分时技术是将两套画面在不同的时间播放，显示器在第一次刷新时播放左眼画面，同时用专用的眼镜遮住观看者的右眼，下一次刷新时播放右眼画面，并遮住观看者的左眼。按照上述方法将两套画面以极快的速度切换，在人眼视觉暂留特性的作用下就合成了连续的画面。目前，用于遮住左右眼的眼镜用的都是液晶板，因此也被称为液晶快门眼镜，早期曾用过机械眼镜。

光栅：

光栅技术和前三种差别较大，它是将屏幕划分成一条条垂直方向上的栅条，栅条交错显示左眼和右眼的画面，如1、3、5…显示左眼画面，2、4、6…显示右眼画面。然后在屏幕和观众之间设一层“视差障碍”，它也是由垂直方向上的栅条组成的，对于液晶这类有背光结构的显示器来说，视察障碍也可设在背光板和液晶板之间。视察障碍的作用是阻挡视线，如图，它遮住了两眼视线交点以外的部分，使左眼看到的栅条右眼看不到，右眼看到的左又看不到。不过，如果观看者的位置改变的话，那么视差障碍位置也要随之改变。为了方便移动视差障碍，小型光栅显示器都是采用液晶板来作为视差障碍的，而检测观看者位置的方法主要有两种，一种是在观看者头上戴一个定位设备，另一种是用两个摄像头像人眼一样的定位。

表面上看，4种技术在将左右眼画面分别输送给双眼这一步骤上如同八仙过海，但仔细分析过后就会发现它们有着不同的优缺点。

应用范围方面：

这4种技术可应用的范围还是比较广的，值得一提的就是分时技术还不能应用于液晶显示器，主要是因为液晶显示器的响应时间太长，响应特性也非常怪异。你可能会问，既然分时技术不能用于液晶显示器，为什么可以采用液晶快门眼镜呢？此事说来话长，大家若想了解这其中的乾坤，可以查阅其他介绍液晶显示器响应时间的文章。

舒适性方面：

前三种技术使用时必须要配戴专用的眼镜，好在观看的位置不限；光栅技术虽然不需要配戴眼镜，但有一部分产品要在头上配戴定位设备，同时观众必须在特定的范围内才能正常观看。

画面质量方面：

4种技术普遍存在亮度损失的问题，分色技术使用颜色较深的滤色镜，亮度损失理所当然，同时它还会损失一部分颜色信息，另外显示彩色画面时，如果镜片颜色不够深，很可能导致滤色不彻底，会影响观看效果；分光技术要用到偏光片，它会吸收特定角度偏振光以外的所有光，亮度损失很严重；分时技术虽然在任意一个时刻只有一只眼睛能看到光线，但由于人眼的视觉暂留特性，所以这并不是它损失亮度的主要原因，之所以损失亮度，是因为液晶门眼镜中也包含偏光片，所以它和分光技术是一样的；至于光栅技术，视差障碍使每只眼睛只能接收到原来一半的光线，因此亮度损失一半，同时水平分辨率也只有原来的一半。

保护视力方面：

首先，分光和光栅两种技术对视力是没有损害的，另外两种技术中，分色技术是无药可救的，因为观看时，双眼接收到的颜色信息严重不平衡，虽然大脑可以将它们完美的组合在一起，但是会造成视神经疲劳，不能长时间使用。分时技术必须配合CRT这类的低响应时间的显示器才能使用，CRT一个显著的特点是瞬间发光，必须以非常高的频率重复的扫描，然后在人眼视觉暂留特性的作用下才能呈现连续的画面，为了使画面足够稳定并且不会对视力造成损害，刷新频应该达到85赫兹，普通显示器都可以达到这个指标，但使用分时技术后就不同了，由于单位时间内只有一只眼睛能看到画面，原来的85赫兹现在变成了42.5赫兹，如果还要保护视力的话，显示器的刷新率就要设置为170赫兹了。

但是显示器的性能有限，很多显示器即使在最低的分辨率下也只能达到120赫兹，实际只相当于60赫兹，在这样的刷新率下人眼就很容易疲劳了。即使显示器支持170赫兹的高刷新率，液晶快门眼镜也大多不支持。需要注意，这个缺点只是针对CRT而言，如果换用非瞬间发光的显示器就不存在这个问题了，但绝大部分的液晶快门眼镜都是为CRT优化的，可能会不适应其它显示器的响应时间和响应特性。

四种主流立体显示技术在个人电脑上的应用

在了解了这4种技术以后，想必大家都很想在自己的电脑上体验一番吧，也不知道大家都看中了哪种技术，在文章的最后介绍一下这4种技术在个人电脑上的应用。

想在计算机上使用分色技术并不难，一种方法是直接购买制作好的分色技术的DVD，如《特工小子立体版》和《怪物史瑞克立体版》。另外也可以使用专用立体播放软件，如数虎图像科技专门研发的立体播放软件，它可以实时的将普通电影转化成应用于分色技术的立体电影，是目前最廉价的方案。

要使用偏光技术就不太容易了，只有一些小作坊声称可以将笔记本电脑的屏幕改造为立体显示器，改造的方法很简单，就是将屏幕贴上玻璃纸，只是不知道他们提供的软件如何。玻璃纸的作用同偏光片，但更便宜。玻璃纸种类很多，原本都是用于包装的，所以不是所有的玻璃纸都有偏光的作用，美国的公司就发现了一种偏光效果非常好的玻璃纸。

分时技术的产品绝大多数都是为个人电脑和工作站设计的，购买立体播放软件就会附赠配套的立体眼镜，这些播放器软件也可以将普通电影转换为立体电影，当然是应用于分时技术的立体电影。你也可以只购买单独的液晶快门眼镜，配合NVIDIA的立体驱动程序就可以使普通的3D游戏产生立体感，当然显卡也必须使NVIDIA的，除非你有其它显卡的立体驱动程序。

最后，在个人电脑上使用光栅技术是最简单的，只需购买一台光栅显示器就行了，使用这类显示器时可以随意的在普通模式和立体模式之间切换.但是价格比较昂贵。这类产品目前有很多，但国内并不多见，而且它们的价格都远远超出了普通的显示器。现在市场上出现一种可以直接放置在液晶显示器上的光栅设备,但是需要特定软件支持,有兴趣的朋友也可以去研究一下。

数虎公司的观屏镜，其产品可以在任何显示屏上观看立体图像，并且可以方便地实现立体视频的观看。该方式尤其适合正在盛行的宽屏显示器，若对着两个显示屏观看，还能达到高清显示效果。这种方式其清晰度可与显示器技术保持同步，并且通过两台显示器观看，还能达到图像显示的最高品质。算是国内一种便捷高效、性价比好的解决方案。