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詳述3D顯示技術的發展歷程

來源:投影時代 更新日期:2010-01-26 作者:佚名

  近一段時間,由于電影《阿凡達》的上映,讓3D顯示技術走進大眾的視野。人們驚嘆于這項技術通過電影帶給人們的視覺沖擊力,立體的畫面讓觀眾仿佛身臨其境,更加接近真實世界的感受。

  其實,3D顯示技術已經有了幾十年的發展歷程,早在1903年,科學家發現了“視差創造立體”的原理。當電視出現后,人們就已經開始著手研制立體電視,傳統的用于觀察靜止圖像或電影圖像的立體顯示方法幾乎全部被應用到立體電視技術中。立體電視技術是隨著立體視覺技術和電視技術的發展而發展的。

  在早期黑白電視時代,比較成功的立體電視是由兩部電視攝像機拍攝影像并用兩個獨立的視頻信道傳輸到兩部電視機,每部電視機的屏幕上安置一塊偏光板,然后用偏光眼鏡去觀察,這樣的立體電視系統可以獲得較好的立體圖像。這種雙信道偏光分像立體電視技術至今仍然是公認的一種質量較好的立體電視系統。

  20世紀50年代,彩色電視技術發展到接近實用的階段,“互補色立體分像電視技術”開始應用于立體電視。基本方法是用兩部鏡頭前端加裝濾光鏡的攝像機去拍攝同一場景圖像,在彩色電視機的屏幕上觀眾看到的是兩副不同顏色的圖像相互疊加在一起,當觀眾通過相應的濾光鏡觀察時就可以看到立體電視圖像。

  這種立體電視成像技術兼容性好,在立體電視技術領域曾經風靡一時。但存在的問題也十分明顯,首先由于通過濾光鏡去觀察電視圖像,彩色信息損失極大。其次是彩色電視機本身的“串色”現象引起干擾,同時由于左、右眼的入射光譜不一致,易引起視覺疲勞。

  近一段時間,由于電影《阿凡達》的上映,讓3D顯示技術走進大眾的視野。人們驚嘆于這項技術通過電影帶給人們的視覺沖擊力,立體的畫面讓觀眾仿佛身臨其境,更加接近真實世界的感受。

  其實,3D顯示技術已經有了幾十年的發展歷程,早在1903年,科學家發現了“視差創造立體”的原理。當電視出現后,人們就已經開始著手研制立體電視,傳統的用于觀察靜止圖像或電影圖像的立體顯示方法幾乎全部被應用到立體電視技術中。立體電視技術是隨著立體視覺技術和電視技術的發展而發展的。

  在早期黑白電視時代,比較成功的立體電視是由兩部電視攝像機拍攝影像并用兩個獨立的視頻信道傳輸到兩部電視機,每部電視機的屏幕上安置一塊偏光板,然后用偏光眼鏡去觀察,這樣的立體電視系統可以獲得較好的立體圖像。這種雙信道偏光分像立體電視技術至今仍然是公認的一種質量較好的立體電視系統。

  20世紀50年代,彩色電視技術發展到接近實用的階段,“互補色立體分像電視技術”開始應用于立體電視;痉椒ㄊ怯脙刹跨R頭前端加裝濾光鏡的攝像機去拍攝同一場景圖像,在彩色電視機的屏幕上觀眾看到的是兩副不同顏色的圖像相互疊加在一起,當觀眾通過相應的濾光鏡觀察時就可以看到立體電視圖像。

  這種立體電視成像技術兼容性好,在立體電視技術領域曾經風靡一時。但存在的問題也十分明顯,首先由于通過濾光鏡去觀察電視圖像,彩色信息損失極大。其次是彩色電視機本身的“串色”現象引起干擾,同時由于左、右眼的入射光譜不一致,易引起視覺疲勞。

  近幾年,偏振三維技術的出現才讓投影機成為3D顯示技術的主流產品。這項技術是目前市場上應用較為廣泛的一種,但其高昂的成本,僅在一些科研、模擬仿真教學等領域使用。

  這項技術需要同時使用兩臺投影機,并加入偏光鏡片,同時需要一臺具備雙輸出顯卡的電腦,將3D信號同時輸出到兩臺性能參數完全相同的投影機中,通過加裝在投影機鏡頭前方的偏振鏡片進行水平和垂直方向上的濾光,實現圖像分離。

  觀眾需要佩戴立體眼鏡從左右眼分別觀看水平和垂直方向上的影像,從而在人眼中形成影像疊加,實現3D效果。而兩臺投影機的疊加,對于投射畫面的調教都有著很高的要求,在實現上成本高、技術的需求以及后期的成本都是一大問題。

  目前應用于各大影院,也是我們能夠看到的3D技術就是立體三維技術,這項技術是目前性價比和效果最好的一項技術,但同樣會有技術瓶頸,視角受到一定限制,不適合多人觀看。

  立體三維技術的實現需要三個要素,首先投影畫面的刷新率需要達到每秒120幀,其次需要一個紅外信號發射器,另外就是需要一個可以接收紅外信號的3D立體眼鏡。當3D信號通過電腦(或者其他設備)輸入到投影機中,圖像以幀序列的格式實現左右幀交替產生,通過紅外發射器將這些幀信號傳輸出去,負責接收的3D眼鏡在實現信號同步的同時與左右幀圖像進行同步交替開關。從而觀看到立體影像。

  立體三維技術通過使用高性能的投影機,可以獲得很高的圖像質量,而無需過多的設備和調試過程,使用起來較為方便。但通過紅外信號來實現圖像的分離,因此對于視角較小,坐在影院中間位置和兩側位置所收看到的效果有著一定得差距。

  前面幾種立體技術分別有著圖像質量差、成本過高、視角狹窄等問題,那么有沒有一種技術可以同時解決這三種缺陷呢?2009年DLP芯片制造商德州儀器公司推出的DLP Link技術很好的解決了三種問題,讓3D技術的普及,進入了實質性階段。

  DLP Link技術的原理與立體三維技術大致相同,唯一的區別是3D信號的傳輸不是由紅外裝置,而是通過DLP投影機中的DMD芯片的閉合來控制3D信號的傳輸。由于DMD芯片的變換頻率是以微秒為單位,因此人眼戴上立體眼鏡觀看過程中幾乎是感覺不到信號的變化。這樣的好處是信號傳輸更穩定,并且不受視角的影像。同時由于沒有增加其他附加設備,投影機的生產成本不會增加,只需要一副立體眼鏡就可以。不過,由于是最新的技術,同立體三維技術相似,3D片源較少影響該技術普及。

  這項技術的推出,成功的解決了彩色立體三維顯示技術畫面質量差的問題,只要選擇性能不錯的投影機產品,就可以獲得出色的畫面效果;同時解決了偏振三維技術成本過高的問題,與沒有采用3D技術的DLP投影機相比,采用DLP Link技術的投影機在成本上沒有增加多少,目前市場上最便宜的優派3D投影機,售價僅為6000元左右;此外對于立體三維技術上由于解決了紅外信號裝置問題,因此視角問題就不再受到影響。

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