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拆解“3DS”,探寻任天堂的裸眼3D图像技术

文章来源:技术在线 作者:佚名 发布时间:2011年06月27日 点击数: 字号:

“3DS是我们多年以来致力于3D技术产品化的结晶”……8个月前,任天堂代表董事社长岩田聪这样高调宣布。

2011年2月26日,便携式游戏机“任天堂3DS”上市。为实现裸眼3D影像显示,任天堂采用了何种技术?

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为了探明这一点,本站拆解了3DS,对实现裸眼3D的图像技术进行了分析。

任天堂于2011年2月26日在日本上市了支持裸眼三维(3D)影像显示的便携式游戏机“任天堂3DS”。据出版游戏杂志的Enterbrain公司的报道,3DS上市两天销量就达到了37万1326台。这为实现2011年3月底之前在全球销售400万台的宏伟目标顺利开了一个好头。

3DS的最大特点是,机身处处体现了用一台产品即可享受3D的创意(表1)。除了可显示3D影像的画面外,还配备了拍摄3D影像的摄像头。另外,全力扩充了3D游戏及影像内容的发送等软件方面的功能。为提高操作性,新配备了360度的模拟输入装置、角速度传感器及加速度传感器等。

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与原机型“任天堂DS、DS Lite、DSi、DSi LL”相比,3DS强化了很多功能。为了探寻其设计思想,本站在电子技术人员的协助下,拆解并尝试分析了3DS。在这一过程中,我们看到的是任天堂坚持不懈的努力,“多年来,我们一直在追求使游戏实现3D显示的可能性”(任天堂代表董事社长岩田聪)。

利用软件控制3D影像的强弱

首先来看一下支持裸眼3D影像的画面。3D显示功能配备于上下两个画面中的上画面部分。配备的液晶面板模块为3.53英寸,像素为800×240。显示3D影像时将水平方向的像素分配给左眼和右眼使用,因此实际像素为400×240。视点数为1,只能在正面看到3D影像。

上画面的影像可通过操作机壳侧面名为“3D Volume”滑杆调节3D显示的强弱,此外还能切换为通常的二维(2D)显示。为了将像素分配给左右眼使用,3D显示采用的是部分遮蔽面板光的“视差格栅”方式,不过任天堂没有公布详细情况。

在拆解之前,在3D Volume打开的状态下放大上画面进行观察后确认,除了影像显示用液晶面板之外,还采用了配备视差格栅开关功能的液晶面板(图1,图2)。即使通过滑动3D Volume调整3D显示的强度,视差格栅的宽度也不会发生变化。关闭3D Volume后则不显示视差格栅。由此可以判断,3D显示的强弱、即左右视差的调整其实是通过软件处理实现的。“改变视差格栅的宽度和面板折射率,可调整左右的视差量,但考虑到3DS的处理能力,还是利用软件处理比较简单”(3D技术人员)。

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图1:通过视差格栅显示3D影像

3DS采用可形成“视差格栅”的液晶面板实现了裸眼3D显示。视差格栅的显示可通过3D Volume滑杆控制。

2枚面板一体化

在分析液晶面板模块的过程中,拆解人员逐渐发现了任天堂为提高3D影像显示性能所采取的措施(图2)。

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图2:由显示面板和形成视差格栅的面板构成

拆解上下配备的夏普液晶面板模块时的情景。光学部材的数量为上侧6枚,下侧7枚。支持裸眼3D显示的上侧面板模块利用粘合剂或胶带将显示用途和视差格栅用途的液晶面板粘贴在一起。部件的企业名称和元件用途为本站推测。

第一,影像显示面板和形成视差格栅的面板合为一体。估计是用粘合剂或胶带粘贴在一起的。根据柔性基板(FPC)的情况判断,从显示面来看上部为影像显示面板,下部为形成视差格栅的面板。通过一体化,“2枚面板的位置不会错位,不容易发生左右眼影像重叠的串扰现象”(液晶面板企业的技术人员)。

第二,在影像显示面板的像素排列中,RGB的子像素沿纵向排列。而在用于手机和电视的液晶面板中,一般为横向排列。纵向排列,“可在显示3D影像时抑制色斑的产生”(3D影像相关的技术人员)。

第三,纵向和横向分别改变了隔开子像素的区域(黑色矩阵)的宽度。在普通的面板中,纵向和横向的宽度没有太大差别。技术人员分析道:“稍微扩大横向宽度的话,不容易产生串扰和亮斑。如果稍微缩窄纵向的宽度,则能提高开口率和亮度”。

第四,LED背照灯使用了12个LED,提高亮度的薄膜和扩散膜等光学部件共使用了6枚,均比普通的产品多。估计是为了减少形成视差格栅时的亮度下降。

保守的主板

下面来看一下机壳下侧,此处备有单侧(背面)封装的主板(图3)。独立存在的基板只有无线LAN

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