裸眼3D的研究现状

裸眼3D的研究现状

裸眼3D技术可以分为光屏障式、柱状透镜式以及方向性背光3D技术。早在2009年，美国的PureDepth 公司　　研究开发出来的多层显示技术（MLD）就是一种裸眼3D显示技术，这种技术的好处是不会让观众产生观看的不良反应，如恶心，眩晕等。同时这种技术还突破了视野以及角度的限制，使得观看场所可以进一步的扩大。最为个性化的一点是，使用这种3D 显示技术还可以添加二维的字幕。现该技术已经在美国拉斯维加斯地区推广使用。相比较于MLD技术，柱状透镜式3D显示技术就不具有什么优势。柱状透镜式顾名思义就是要使用到柱状的透镜。在液晶显示屏幕前加装一排柱状的透镜，这样图像就会呈现在透镜的焦平面上。从而将图像中的各个像素点通过透镜呈现在人的两个眼睛中，一旦像素点的光通过不同的角度进入左右眼后，人就会在大脑中将双眼所接收到的图像进行叠加形成3D图像。柱状透镜式3D显示技术与其他的显示技术相比，主要优势就是在于能够达到图像的亮度要求，但是图像毕竟是通过了一层透镜呈现在观众眼前，所以在图像的分辨率上很难有更大的突破。而且在液晶屏幕前加装透镜需要更大的制造成本，后期维护成本也很高，不利于推广使用。光屏障式3D 显示技术是由夏普公司欧洲研发部的几位工程师共同研发出来的新型显示技术，该技术是通过在LCD液晶面板和内部发光器件之间增设偏振模和高分子层，当图像通过液晶面板显示在观众面前时，偏振模可以将左右眼接受的画面区分开来，从而在观众大脑中形成立体的显示画面。这种技术是将偏振模和高分子层集成在了显示器的内部，能够在最广以及成本控制方面起到一定的作用，但是在图像的显示方面难以提高亮度，同时难3D显示技术。方向性光源3D技术在显示原理上和上述显示技术基本类似，不同的是该技术在呈现3D画面时需要两块背景光源。在观众的左右眼同时接收画面时，处在不同方向上的背景光源依次交替点亮，透过3M反射膜交替在观众面前呈现左右眼画面。由于人眼具有一定的视觉暂停时间，所以交替出现的画面就能够在人脑中形成3D 画面。但是最终的显示效果同样无法满足高清晰度的要求。裸眼3D显示器的关键技术主要有视图进行分离的光学原理、亚屏幕分区、独立视图的呈现、立体显示液晶屏图形处理软件等。实际上裸眼3D就是根据人们眼睛的视差进行相应图像呈现的，只要能够合理的分配左右眼图像呈现就能够出现立体的视频效果。亚屏幕分区就是将裸眼显示器进行视图分区，每一个视图都有固定的区域。在进行视频显示时需要将每一个亚屏幕中的图像进行相互交错呈现，已在观众大脑中形成立体视频。当前的裸眼3D 显示技术还不够成熟，想真正的在人们生活中实现随处可用随处可见的裸眼3D显示还为之尚早。但是裸眼3D显示所能够给人们带来的巨大视觉享受还是激发着相关人员的研究热情，其巨大的市场潜力也推动着相关技术的不断进步以达到高清显示效果。因此也不算是一种成熟的裸眼。
裸眼3D显示终端编码方式
3D图像呈现需要传输大量数据，所以要想进行3D技术的升级，就必须在进行数据压缩方面的技术相当先进。传统的3D 图像编码基本是将左侧传输通道作为数据的基本层，而右侧传输通道作为左侧通道的辅助层。欧洲的ATTEST系统框架在进行3D图像数据传输时所采用的是单通道视频数据传输，同时配合相应深度数据的3D 立体视频格式。通过将深度视频数据进行超轻压缩，从而起到减少数据量的效果，同时视频数据主要使用单通道进行传输。Orbi以及Interview在进行深度编码是所使用的编码码率分别是各自进行单通道编码时码率的6.2%和3.5%。这种3D立体图像呈现终端的编码方式适合传统的裸眼3D显示技术，它们的成像原理基本都是左右眼分别接受传输过来的图像信息，然后在大脑中形成立体图形，所以只需要两个通道即可传输视频数据。然而要想实现裸眼3D 视频显示，所需要输出的数据量更加庞大，传统的显示终端编码方式理论上根本不可能实现。但是在裸眼3D 显示方面较为成功的就是基于视差的立体视频终端编码方法。它的主要工作原理是：首先对左眼所要接收的图像信息进行H.264 标准编码，然后将编码过得左眼接收图像和右眼接收图像进行比对，进行视觉估计得到相应的视觉差别信息，在对这些信息进行H.264 编码；将最终产生的左眼数据码流和视差数据码流通过传输通道送至解码端，进行解码操作得出经过编码后的左眼视图以及编码后的视差视图，根据这些信息得出右眼视图数据以及其他的六个视点的数据信息，并最终整合所有数据在裸眼3D立体显示器上进行显示。这种显示终端编码方式也在一些实际的显示器中应用，但是还是存在着一些问题：屏幕会出现闪烁，这是显示器一直以来都存在的问题。不同大小的屏幕，不同的显示环境均会造成闪烁的强度以及频率不同；因为DLP屏幕前的光栅在周期性的移动，很容易在观众的某个区域产生与原来画面像素不同的像素，这就是我们俗称的彩虹效应，在裸眼3D 显示器中也会存在。这些问题想要彻底消除是非常困难的，相关技术还均处在研究的阶段。 从技术上来看，裸眼式3D可分为光屏障式柱状透镜技术和指向光源三种。裸眼式3D技术最大的优势便是摆脱了眼镜的束缚，但是分辨率、可视角度和可视距离等方面还存在很多不足。
在观看的时候，观众需要和显示设备保持一定的位置才能看到3D效果的图像（3D效果受视角影响较大），3D画面和常见的偏光式3D技术和快门式3D技术尚有一定的差距。不过液晶面板行业巨头友达光电，研发巨头3M等已经在积极进行研发，预计部分裸眼式3D显示设备将于今明两年实现量产。 光屏障式—光屏障式3D技术也被称为视差屏障或视差障栅技术，其原理和偏振式3D较为类似，是由夏普欧洲实验室的工程师十余年的研究成功。光屏障式3D产品与既有的LCD液晶工艺兼容，因此在量产性和成本上较具优势，但采用此种技术的产品影像分辨率和亮度会下降。利用液晶层和偏振膜制造出一系列方向为90°的垂直条纹。 优点：与既有的LCD液晶工艺兼容，因此在量产性和成本上较具优势
缺点：画面亮度低，分辨率会随着显示器在同一时间播出影像的增加呈反比降低 柱状透镜—柱状透镜技术也被称为双凸透镜或微柱透镜3D技术，其最大的优势便是其亮度不会受到影响。柱状透镜3D技术的原理是在液晶显示屏的前面加上一层柱状透镜， 优点：3D技术显示效果更好，亮度不受到影响
缺点：相关制造与现有LCD液晶工艺不兼容，需要投资新的设备和生产线 指向光源—对指向光源3D技术投入较大精力的主要是3M公司，指向光源3D技术搭配两组LED，配合快速反应的LCD面板和驱动方法，让3D内容以排序方式进入观看者的左右眼互换影像产生视差，进而让人眼感受到3D三维效果。前不久，3M公司刚刚展示了其研发成功的3D 光学膜，该产品的面试实现了无需佩戴 3D 眼镜，就可以在手机，游戏机及其他手持设备中显示真正的三维立体影像，极大地增强了基于移动设备的交流和互动。 优点：分辨率、透光率方面能保证，不会影响既有的设计架构，3D显示效果出色
缺点：技术尚在开发，产品不成熟