欺騙你的雙眼!裸眼3D技術原理全解析

欺騙你的雙眼！裸眼3D技術原理全解析

2014年04月15日 00:32作者：新浪微博-硬體學堂編輯：王晨曦

    泡泡網液晶顯示器頻道4月15日 常見的3D顯示設備都是需要眼鏡的，眼鏡的作用就是通過技術手段讓左眼看到左圖像、右眼看到右圖像，根據兩幅圖像之間微小的視察，就能給人腦模擬出立體的感覺。裸眼3D要做的就是把眼鏡所實現的功能轉移到屏幕上，下面就來詳細解讀。

    我們知道3D眼鏡有紅藍、快門、偏振這幾種技術，而裸眼3D同樣分為三種技術：視差屏障、柱狀透鏡、指向光源。

一. 視差障礙：

    視差屏障技術利用液晶層和偏振膜製造出一系列明暗相間的條紋（視差柵欄）。在立體顯示模式下視差柵欄會被激活，雙眼的間距產生的微小視差會導致不透光條紋遮擋左右眼，使得左眼和右眼看到的像素並不相同。

    視差屏障技術與既有的LCD液晶工藝兼容，只在自屏幕表面額外鍍一層膜，再對屏幕驅動電路做一些改造與匹配即可，因此在量產性和成本上較具優勢，但由於擋光，其畫面亮度只有2D屏的1/4。

二.柱狀透鏡

    柱狀透鏡技術的原理是在液晶顯示屏的前面加上一層柱狀透鏡，並使液晶屏的像平面位於透鏡的焦平面上，這樣柱狀透鏡就能以不同的方向投影每個子像素。於是雙眼從不同的角度觀看顯示屏，就看到不同的子像素。

    其實柱狀透鏡技術我們小時候就體驗過了，那種從不同角度可以看到不同圖案的塑料直尺，他們的原理是基本相同的。柱狀透鏡技術的畫面亮度基本不受到影響，3D顯示效果更好，但其相關製造與現有LCD液晶工藝不兼容，需要投資新的設備和生產線，生產成本比較高。

三.指向光源

    指向光源3D技術搭配分布在左右兩側的兩組不同角度的LED，配合高刷新率的LCD面板和反射稜鏡模塊，讓畫面以奇偶幀交錯排序方式，分別反射給左右眼。

    指向光源技術中最表層的匯聚透鏡與柱狀透鏡類似，但內層還設有三稜鏡、導光板和兩組不同的光源，因此結構更加複雜成本也很高，目前還停留在研究室當中。

三種裸眼三D技術總結：

    視差屏障與柱狀透鏡技術上類似於偏振式3D眼鏡，都是通過將液晶面板的不同區域顯示不同內容，然後各自輸出給左右眼來實現，也叫空間多功裸眼3D技術。這種技術的缺點是會犧牲解析度，如果液晶面板的物理解析度是1920x1080，那麼透過偏振式3D眼鏡看到的實際解析度是1920x540（橫向拆分），而視差屏障與柱狀透鏡裸眼3D的實際解析度是960x1080（縱向拆分）。

    指向光源則類似於快門式3D眼鏡，通過將液晶面板不同時刻顯示不同內容輸出給雙眼來實現，也叫時分多功裸眼3D技術。這種技術不會犧牲液晶面板的解析度，但會犧牲刷新率，必須使用120Hz的面板才能保證左右眼獲得的圖像都是60Hz。

    總的來說，不管眼鏡還是裸眼，時分法還是空分法，都是用複雜的光學原理來欺騙人眼，讓左右眼分別看到有一定位移差的圖像，從而產生距離感和立體感。

    目前眼鏡式3D技術已經非常成熟了，偏振式解析度不高的缺點可以通過4K高分屏來彌補，快門式刷新率不高的缺點可以通過高刷新率的面板來彌補。而裸眼3D目前所存在的問題不僅僅在解析度和刷新率方面，主要還是難以保證反射到左右眼的圖像一定是事先匹配好的。根據筆者實際體驗來看，裸眼3D對觀看者的距離、方位、角度有著較為嚴格的要求，一旦有某一項不能滿足，就會出現部分區域立體感明顯而另外的區域顯示錯亂的問題，觀眾數量較多時更容易出現問題。■