裸眼3D技術揭秘 欺騙你的眼睛還挺費勁

2021-01-17 快科技

記得小時候放學出校門,總會遇到好多散發3D電影票的,那「映期一過,再等二十年」的宣傳語,以及從未聽說過的3D立體電影勾起了那個時期所有小學生的心,死活周末要看一場立體電影。到了電影院,帶上工作人員發的又綠又紅的「紙制」眼鏡,整個人瞬間高大上。

記得立體電影盛行的時期,編者還坑害過自己的弟弟帶他看了一場3D版的《午夜兇鈴》,對他講貞子姐姐可漂亮了,3D版的貞子姐會親自出來摸你的臉,電影開始之前弟弟還帶著眼鏡興奮不已,看完那場電影如今多年過去了,弟弟現在還存在心理陰影。

時隔多年,3D立體技術已從當年的「眼鏡式」立體技術發展到現在不用帶眼鏡的「裸眼式」3D技術,那它為什麼會那麼神奇呢,為什麼會出現畫面中的事物仿佛要出來的視覺效果,本篇就為大家講述一下,3D立體技術其中的奧秘。


小時候的3D電影票以及紅藍3D眼鏡

在不同的發展時期,根據不同的應用,各種公司開發了不同的3D顯示技術,從觀看形式上劃分為需要戴眼鏡和不需要戴的,最初電影院普遍的3D眼鏡為紅藍或紅綠色的色分式眼鏡,因其3D效果差,色彩丟失嚴重逐漸被淘汰掉了,現在電影院的3D眼鏡往往採用的是偏光式眼鏡(下圖沒有)。

總的來說,配戴眼鏡觀看技術發展比較成熟,設計和製造難度、製造成本較低、3D效果好;而裸眼3D技術還處在發展階段,製造難度高,成本高,因而在普及的道路上會有一定的難度。


3D顯示方式對比(圖片引自慧聰光電網) 

裸眼3D技術分兩個研發方向,一是硬體設備的研發,二是現實內容的處理研發。裸眼式3D技術最大的優勢便是擺脫了眼鏡的束縛,不需要佩戴眼鏡,能夠極大提升3D觀看的視覺享受和娛樂體驗,但是解析度、可視角度和可視距離等方面還存在很多不足。

所謂的裸眼3D基本上是利用視覺位移來「欺騙」視覺神經的。什麼是視覺位移:人的兩眼相隔約為6釐米,這就意味著如果你看著一個物體,兩隻眼睛是從左右兩個視點分別觀看的。左眼將看到物體的左側,而右眼則會看到她的中間或右側。當兩眼看到的物體在視網膜上成像時,左右兩面的印象合起來,就會得到最後的立體感覺。而這種獲得立體感的效應就是視覺位移。

而拍攝影像時,只要用兩臺攝影機模擬左右兩眼視差,分別拍攝兩條影片,然後將這兩條影片同時放映到銀幕上,放映時加入必要的技術手段,讓觀眾左眼只能看到左眼圖像,右眼只能看到右眼圖像。最後兩幅圖像經過大腦疊合後,我們就能看到具有立體縱深感的畫面。 這就是我們所說的3D影像。


視覺位移示意圖

從技術上來看,裸眼式3D不外乎四種模式:光屏障式(Barrier)也就是常說的光柵式、柱狀透鏡(Lenticular Lens)技術、指向光源(DirectionalBacklight)以及直接成像四種,3D全息投影也屬於直接成像的一種。目前主流的模式為前兩種,光屏障式技術和柱狀透鏡技術。

它們是怎麼做到視覺3D的效果呢?讓我們來一一分析:

1、光屏障式技術

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製造出一系列方向為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柵模式,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面板間的視差障壁。通過將左眼和右眼的可視畫面分開,使觀者看到3D影像。  原理如下:


光屏障式技術

這種技術的優點是在成本上比較有優勢,像夏普SH8158U和ivvi K5手機以及3DS遊戲機都是採用這種技術。

不過採用這種技術的屏幕亮度偏低,只能在一個合適的角度和位置才能有比較好的視覺效果。單從字面上似乎很難理解在屏幕前加個「屏障」為什麼會達到3D的效果,讓我們先欣賞幾幅有意思的3D組圖。

奇妙的3D裸眼技術(圖片引自znds.com)

真的要出來了

狗狗你這是要幹啥

好逼真的3D效果

恐龍不要嚇唬小朋友

從上面組圖可以看出,屏幕中間會有一條至幾條的白線,這就相當於立在屏幕前的「視差障壁」,視覺通過這道屏障的對比從而造成立體的效果。

2、柱狀透鏡技術

這種3D顯示器在顯示屏前增加了一個多透鏡屏,用一排垂直排列的柱面透鏡控制左右圖像的射向,使右眼圖像聚焦於觀看者右眼,左眼圖像聚焦於觀看者左眼,從而讓觀看者在不同角度看到不同的影像,產生立體幻像。其優勢在於因為是在液晶顯示屏的前面加上一層柱狀透鏡,所以其亮度不會受到影響。


柱狀透鏡技術

註:光屏障式與柱狀透鏡式同屬於光柵式原理

目前廠商已經可以把透鏡的截面做到微米級,使得條紋狀立體圖像更加精細。因此這種技術目前廣泛用於高清晰的3D數位電視、3D手機、3D大屏幕顯示等,ivvi K5採用的超多維公司特製的裸眼3D液晶屏也包含了這個原理。值得一提的,蘋果公司在2016年7月21日申請了裸眼3D技術的專利,而同年9月8日發布的iPhone 7系列手機並沒有配備此技術,那麼猜想一下今年蘋果十周年的iPhone 8會不會擁有此項技術呢?

裸眼3D立體顯示作為一項科技感十足的全新顯示技術,受到了很多消費者乃至科技人員的讚美,讓我們期待它普及市場的那一天。

相關焦點

  • 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)。
  • 眼睛到底有多傻?解析投影機中的3D技術
    1你眼中的3D是什麼樣的?    [中關村在線投影機頻道原創]「耳聽為虛、眼見為實」,大多數時候,人們是寧願相信自己的眼睛多過於相信自己的耳朵的。不過在科技發展神速的今天,有時候眼見也不一定為實了。
  • 裸眼3D看視界,你的眼睛準備好了嗎?
    但是,當我們正襟危坐在電影院裡時,還需要佩戴上特製的3D眼鏡,唯有此,才能產生強烈的「身臨其境」感,才能感受到3D電影的震撼魅力。 近年來,伴隨著3D電影的長盛不衰,3D的消費和使用逐步普及,3D顯示技術也在不斷地完善,並取得了巨大的突破。扔掉眼鏡看3D,成為了消費者的主流需求,也成為了3D顯示技術的主要發展方向。
  • 論壇:讓我來告訴你為什麼裸眼3d屏做不大
    作者:timely論壇原帖:點此查看  各種類型的裸眼3d屏,不管它用的什麼原理,根本的本質就是讓送入2隻眼睛的畫面不一樣
  • 3D全息投影、裸眼3D以及VR各自的區別
    3D全息投影也稱為虛擬成像技術,是一種利用幹涉和衍射原理來記錄和再現物體真實3D圖像的技術。全息投影技術不僅能產生立體空中幻覺,還能使幻像與表演者互動,共同完成表演,產生震撼的表演效果。3d全息投影技術裸眼3D是一種三維圖形,裸眼3D使用戶無需戴3D眼鏡就能看到3D圖片。
  • 【熱議】裸眼3D技術是雞肋還是雞腿?
    第一部電影和第一臺電視為人們的眼睛帶來了不一樣的景致,也點燃了極致視覺體驗技術的研發之旅。於是3D便應運而生了。3D技術就如同臨門一腳,讓影像顯示從二維邁進了三維,不僅在視覺觀感上更立體真實,而且更進一步的推動了顯示設備的發展。
  • 裸眼3D立體顯示技術簡析
    ——如今主流的3D立體顯示技術,仍然不能使我們擺脫特製眼鏡的束縛,這使得其應用範圍以及使用舒適度都打了折扣。而且不少3D技術會讓長時間的體驗者有噁心眩暈等感覺,而且3D眼鏡的衛生條件也很差,甚至有報導說某觀眾在觀看3D影片時因為使用了上一個觀眾剛剛留下的眼鏡而不幸感染了紅眼病。
  • 3D投影技術分析--詳解主動3D、被動3D、裸眼3D
    投影機實現3D效果分三種,一是主動式3D技術,二是被動式3D技術,三是裸眼3D技術。
  • 裸眼3D,究竟隱藏了多少掘金潛力?
    可見,3D裸眼技術讓戶外媒體又重新回到大眾的視線中,並憑藉驚人的顯示效果為人們帶來視覺震撼。當越來越多的應用案例產生,同時意味著,戶外大屏在產品、技術上有了新的進展,同時也正在被市場進一步接受。01裸眼3D爆紅線上線下,讓你在城市裡看到滔天巨浪隨著LED戶外大屏的應用越來越廣泛,人們對其的要求也越來也高,現在的人們已經不止滿足於簡單的二維平面顯示,更希望真實地還原處現實世界的三維信息。因此,3D顯示技術在戶外媒體上的應用方案近年來成為了行業內研究的熱點和方向。
  • B站首個真人3D舞蹈視頻發布:裸眼就能看
    7月31日,有兩名UP主在B站上傳了首個真人3D舞蹈視頻,在手機上就能實現裸眼3D效果。這部視頻提供了真人3D正片、還提供了適用於VR眼鏡版全款3D版,以及2D版本,大家根據自己的設備選擇不同片源。
  • 裸眼3D大揭秘!這些圖片你能看出神奇的3D效果嗎?
    去年11月的時候,深圳的林先生參加了高交會,第一次接觸到了所謂的「裸眼3D」產品。那是一張薄薄的裸視三維智慧膜,貼在手機上,就能將普通的2D手機一秒升級為3D手機,無需佩戴任何輔助設備,裸眼即可觀看3D電影,讓他大受震撼。
  • 【光柵技術】裸眼3D技術原理
    而光柵裸眼3D實現的此種3D效果,是由混合了各個不同圖像,藉由光柵材料使得從不同之視角可以看見不同的圖像,從而達到兩眼接收到不同的影像,產生兩眼視差,因此產生三維效果。  經過專業設計切割過的圖像,配合光柵形成周期性結構。使各個視角能看見不同的圖像。形成兩眼視差因而達到真正的裸眼3D效果。
  • 裸眼3D立體顯示技術原理詳解
    為了使顯示的物體和場景具有深度感(也就是3D),人們紛紛對3D顯示技術展開研究,經歷了二十幾年的發展,目前已取得了十分豐碩的成果。  裸眼3D顯示器被廣泛應用於廣告、傳媒、示範教學、展覽展示以及影視等各個不同領域。
  • 眼睛欺騙了我!「王老師的瘋狂實驗」第二課教你自製3D眼鏡
    3D世界有什麼奇妙的故事,又能玩出什麼新花樣,趕緊跟著王老師一起來揭秘吧。都說眼睛是心靈的窗戶,做為一個可以感知光線的器官,眼睛可以探測周圍環境的明暗,並通過把光投射到對光敏感的視網膜成像。那麼,人有兩隻眼睛,所有的動物都只有兩隻眼睛嗎?
  • 裸眼立體顯示技術_專題_電腦愛好者
    需要佩戴眼鏡觀看的立體顯示會帶來很多不便,而且大都對圖像質量有影響,更難以進行多人互動操控,這些恰恰就裸眼立體顯示技術的優勢。與3D眼鏡方式不同,裸眼立體顯示的原理差距非常大, 常見的技術包括全息式、體積式、多平面式和2D多工式等。
  • 裸眼3D與全息投影技術簡介
    裸眼3D(Autostereoscopy, glasses-free 3D, glassesless 3D )技術是利用人兩眼具有視差的特性,在不需要任何輔助設備(如3D眼鏡、頭盔等)的情況下,即可獲得具有空間、深度的逼真立體影像。畫中事物即可以凸出於畫面之外,也可以深藏於畫面之中。色彩豔麗、層次分明、活靈活現、栩栩如生,是真正意義上的三維立體影像。
  • 裸眼3D成像原理,教大家正確觀看3D宅舞!
    而裸眼3D基本上都是針對雙目視差來說的。什麼是雙目視差?人有兩隻眼睛,它們之間大約相隔65mm。當我們觀看一個物體,即兩眼視軸輻合在這個物體上時,物體的映像將落在兩眼網膜的對應點上。裸眼3D視頻效果≠裸眼3D技術裸眼3D視頻效果與裸眼3D是兩個不同的意思。裸眼3D視頻效果指的是一種視頻效果,而裸眼3D則是一種成像技術。有許多裸眼3D視頻效果用到的並不是裸眼3D技術。比如下圖。
  • 體驗立體視覺 愛國者裸眼3D平板評測
    回顧了今年CES電子展中的技術亮點,筆者發現其中除了智能穿戴科技、4K、8K高畫質電視和3D列印技術外,被大家有些遺忘的裸眼3D逐漸走向了成熟,尤其是在大尺寸電視領域,裸眼3D顯示技術開始被家電業界所看好。
  • 揭秘「人體切割術」,騙了觀眾眼睛20年,很多人還被蒙在鼓裡!
    但熟知魔術的人都知道,這只不過是一種視覺欺騙罷了。今天就帶大家揭秘騙了觀眾眼睛20年的「人體切割術」。很多人還被蒙在鼓裡,到底是怎麼做到的呢?在魔術表演當中,有很多驚悚的魔術,「人體切割術」就是其中之一。表演者橫躺在桌子上,然後再用一把鋒利的快刀將表演者一分為二。有很多人都感到害怕,但在接下來的一段時間中,魔術師又神奇般地合體,這一幕也讓很多人都感到驚訝。
  • 【安防百科】裸眼也能看3D的這些技術你知道嗎?
    從技術上來看,裸眼式3D可分為光屏障式(Barrier)、柱狀透鏡(LenticularLens)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,但是解析度、可視角度和可視距離等方面還需要再度提升。