3D立体显示技术综述
下图表示,数字式微镜面(DMD)的显示方式。(a)为微镜面的结构,(b)为TI公司开发的基于DMD的显示器。
图表 4 切片堆积显示原理
2.2便携式立体眼镜
通过对立体显示原理的利用,部分厂商提供了便携式个人立体眼镜。通过安装在眼镜每只眼睛前的一个小的LED屏幕, 现在每一个稍微不同的画面在眼睛中产生视差,这将创建一个虚拟的三维立体图像,类似于两米开外。因镜头在眼镜内侧,为此并不需要额外的空间,佩带上即可实现3D影像。
图表 5 图像生成效果
下图设备由蔡司(Zeiss)公司研制的Cinemizer 视频眼镜适用于联接苹果Iphone、Ipad、诺基亚N高端系列等手机终端设备,通过读取设备上的特定制作的文件或内容而进行显示。当与设备连接时,除了可以播放3D立体图像或影片,还可在不丢失画面质量的情况下,从DVB-H 接收器上接收电视信号。用户可从Cinemizer 眼镜中看到一个相当于2m 距离外、39 英寸的虚拟显示屏幕,体会到家庭影院般的视觉悟体验。此外,Cinemizer 在耳挂处还带有一个滑块,可用于调节镜架和鼻垫,以适应不同的用户需求。
图表 6 Cinemizer 3D眼镜
2.3投影系统中立体显示技术
在大部分虚拟现实系统或展览展示系统中,普遍利用立体眼镜用于双目分时观看左右图像,最终在大脑皮层通过映射得到立体图像。非头盔立体眼镜方式显示采用立体屏幕与投影显示,这些系统只要求一对轻便的眼镜产生高质量的立体显示,因此给用户施加最小的惯性约束,并是舒适的。在舒适的观看范围的限制下,屏幕和投影显示的静态视场和空间分辨率取决于用户到显示平面的距离。
2.3.1主动立体(Active stereo)
下图表7所示,立体投影显示的第一种方式,主动式系统。分别对应左眼和右眼的两路视频信号,轮流在屏幕上显示。它们的频率为标准更新率的二倍。观看者佩戴具有液晶光阀的立体眼镜。液晶光阀的开关,与显示的图像同步。于是,在显示左眼的图像时,左眼的光阀打开,右眼的光阀关闭。同步信号可以通过红外信号红由发射器传送到眼镜上,眼睛就可以在无线状态工作。目前部分厂商如Christie公司Mirage产品线支持Frame Doubling立体功能增强技术,能够通过工作站60Hz 输入到投影机自动倍频到120Hz输出,而实现立体图像连续显示而无不流畅等情况发生。
图表 7 主动立体显示原理
特点:
投影机必须以循环交替的方式输出左右眼图像信号
立体眼镜的左右镜片必须与对应的投影图像信号保持同步,即有图像时开,无图像时关。
必须有较高的立体图象显示刷新率才会取得满意的立体效果
最大立体流明为投影机标称亮度的16.7%
立体沉浸感较好,可实现平面图像与立体图像的无缝切换
2.3.2被动立体(Passive stereo)
光线传播时,垂直传播方向的360度都有光波震荡传输。光的偏振实际上是利用某一特定方向的光波进行显示的原理。主要分为两种类型:线性偏振和圆周偏振。
线性偏振的原理是偏振后的光只能以固定的角度传输,此方法的缺点是观众的头部不能偏移(因偏移会造成立体感丢失),有些场合的应用受限制。圆周偏振技术的原理是光的偏振方向在不断地沿固定方向旋转,左右眼对应的偏振光线的旋转方向相反。基于圆周偏振技术的系统观察者的头部可以自由活动,因为光线的方向变化不影响显示。