3D显示技术分类及其原理
3D显示技术主要分为三类,包括体显示技术、全息技术以及立体图相对技术。体显示技术以及全息技术由于其实现难度大,目前大部分不能被商业化普及,立体图相对技术是我们目前应用最多的技术。
立体图相对技术根据其获得左右眼信号的方式不同可以分为眼睛式以及裸眼式两种。其原理在于先产生场景中的两个视图,然后通过某种机制将不同的视图分别送给左右眼,即左眼只接收到左眼的信号,右眼只接收到右眼的信号,最终通过大脑对这两幅进行合成,形成虚拟的立体画面,该技术的本质在于通过左右眼视图差别为大脑提供立体信息,最终由大脑虚拟完成。
眼睛式3D是通过不同的滤波技术使得左右眼可以在同一幅画面中分别获得不同的画面信息,通过人的大脑最终合成影像获得立体画面效果,包括色差式、快门式和偏光式三种。
由于色差式使用不同颜色的滤光片进行画面滤光,虽然制造成本低但是图像的边缘容易偏色,所成的3D效果不够理想。
而快门式3D由于采用快门眼镜可以根据影像频率的刷新时间来实现,但是由于调试比较复杂同时使用成本过高,给其推广带来了很大的困难。所以偏光式3D技术成为目前最为大家接受的眼镜式成像方式,它是通过把图像分为垂直向偏振光和水平向偏振光两组画面,利用3D眼镜左右分别采用不同的偏振方向最后分离出两组不同的画面,再通过大脑合成立体影像,其价格相对低廉且画面效果较为理想,但是其安装调试繁琐且光线衰减较大也成为该技术的美中不足。
而裸眼3D有其自身的结构性优势,它是通过非配带眼镜的方式来在同一副画面中,获得独立的左右眼画面信号的一种技术,可以分为屏障阵列、透镜阵列、指向光源三种方式。
屏障阵列是通过利用开关液晶屏、偏振膜以及高分子液晶层来制造出一系列的垂直条纹,当左眼看到图像显示在液晶屏上时,不透明的条纹会遮挡住右眼的信号到左眼,从而达到分离左右眼视频信号的目的,它最大的好处在于可以与LCD液晶工艺兼容且成本较低。
透镜阵列是在液晶显示屏前面加一层柱状透镜来实现的,它使得LCD屏的像平面位于透镜的焦平面上,其透镜下的图像像素被分成几个子像素并以不同的方向投影,从而使左右眼可以分别看到独立的画面。其最大优势在于亮度不受影响成像效果较好,但是其生产成本较高成为该技术推广的重大障碍。
指向光源技术在分辨率、透光率、设计架构等方面都有很好保证,但是实现起来最为复杂,且目前该技术还尚未成熟。
通过对上面3D显示技术的分析可以看出,立体图相对技术是目前最容易实现的技术之一,特别是其中的眼睛式3D在电视机市场应用广泛,但是由于其设计当中的种种缺陷以及佩戴眼睛的种种不便给该技术的进一步发展带来较多的障碍,随着技术的不断发展最终可能会被重放效果更好的全息技术甚至是体显示技术所取代。