3d基礎(chǔ)知識(shí)

1、3D顯示基本原理,,目錄,2,何 潔,何 潔,3,,3D顯示技術(shù)原理,3D是three-dimensional的縮寫(xiě)，意指：三維立體圖形,立體圖相對(duì)技術(shù),體顯示技術(shù),全息技術(shù),裸眼式3D技術(shù),眼鏡式3D技術(shù),色差式,快門(mén)式,偏光式,透鏡陣列,屏障柵欄,指向光源,,,,,,,,,,,,實(shí)現(xiàn)3D顯像的技術(shù)概述,一、立體圖像對(duì)技術(shù)：其原理是：先產(chǎn)生場(chǎng)景的兩個(gè)視圖或多個(gè)視圖，然后用某種機(jī)制（如佩戴眼鏡）將不同視圖分別傳送給左右眼，

2、確保每只眼睛只看到對(duì)應(yīng)的視圖而看不到其他視圖 ，從而產(chǎn)生立體視覺(jué)。這種技術(shù)的本質(zhì)只是在空間中產(chǎn)生兩張或多張平面圖像，通過(guò)“欺騙”人眼視覺(jué)系統(tǒng)而立體成像。這類技術(shù)會(huì)使人眼產(chǎn)生矛盾的晶狀體焦距調(diào)節(jié)和視線匯聚調(diào)節(jié)，長(zhǎng)時(shí)間觀看會(huì)產(chǎn)生視覺(jué)疲勞。,目前市面上的3D顯示技術(shù)都屬于立體圖像對(duì)技術(shù)范疇。,實(shí)現(xiàn)3D顯像的技術(shù)概述,二、體顯示技術(shù)：此種技術(shù)是在物理上顯示了三個(gè)維度，能在空間中產(chǎn)生真正的3D效果。成像物體就像在空間中真實(shí)存在，觀察者能看

3、到科幻電影中一般“懸浮”在半空中的3D透視圖像。從數(shù)字圖像處理技術(shù)來(lái)說(shuō)，平面圖像對(duì)應(yīng)了二維數(shù)組，每個(gè)元素被稱為像素；而三維圖像對(duì)應(yīng)三維數(shù)組，每個(gè)元素被稱為體素。體顯示技術(shù)正是在空間中表現(xiàn)了這個(gè)三維數(shù)組。,實(shí)現(xiàn)3D顯像的技術(shù)概述,三、全息技術(shù)：全息技術(shù)是利用光波的干涉和衍射原理記錄并再現(xiàn)物體的真實(shí)感的一種成像技術(shù)。全息技術(shù)再現(xiàn)的圖像立體感強(qiáng)，具有真實(shí)的視覺(jué)效應(yīng)。除用光波產(chǎn)生全息圖外，現(xiàn)在已發(fā)展到可用計(jì)算機(jī)產(chǎn)生全息圖，然而需要的計(jì)

4、算量極其巨大。全息術(shù)應(yīng)該是3D顯示的終極解決方案，但目前還有很多技術(shù)問(wèn)題有待解決，短期內(nèi)難有成熟產(chǎn)品量產(chǎn)。,圖片中的女士即全息虛擬影像。,實(shí)現(xiàn)3D顯像的技術(shù)概述,,何 潔,8,主流3D影像技術(shù)原理,何 潔,9,我們平時(shí)感覺(jué)到的距離感是兩個(gè)眼睛共同決定的,何 潔,10,主流3D影像技術(shù)原理,平時(shí)看顯示器時(shí)的示意圖,何 潔,11,主流3D影像技術(shù)原理,左右眼看到各自的信息，在腦中重組；由于接收的信號(hào)不同，重組發(fā)生異變，將原來(lái)2D

5、的圖像轉(zhuǎn)化成了3D信號(hào),何 潔,12,主流3D影像技術(shù)原理,左眼看到了稍微偏左的圖，右眼看到了稍微偏右的圖，兩幅圖在腦中重組的時(shí)候,我們看到的A實(shí)際上已經(jīng)偏離了顯示器屏幕，進(jìn)入了顯示器屏幕后方如果，左眼看到偏右的圖像，右眼看到偏左的圖像，則會(huì)使我們看到的物體在顯示器前方，離我們更近,何 潔,13,主流3D影像技術(shù)原理,立體圖相對(duì)技術(shù),裸眼式3D技術(shù),眼鏡式3D技術(shù),色差式,快門(mén)式,偏光式,透鏡陣列,屏障柵欄,指向光源,,,,

6、,,,,,立體圖相對(duì)技術(shù)細(xì)分圖：,實(shí)現(xiàn)3D顯像的技術(shù)概述,裸眼式3D技術(shù)光屏障式（Barrier）　　光屏障式3D技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方法是使用一個(gè)開(kāi)關(guān)液晶屏、偏振膜和高分子液晶層，利用液晶層和偏振膜制造出一系列方向?yàn)?0°的垂直條紋。      這些條紋寬幾十微米，通過(guò)它們的光就形成了垂直的細(xì)條柵模式，稱之為“視差障壁”。而該技術(shù)正是利用了安置在背光模塊

7、及LCD面板間的視差障壁，在立體顯示模式下，應(yīng)該由左眼看到的圖像顯示在液晶屏上時(shí)，不透明的條紋會(huì)遮擋右眼；同理，應(yīng)該由右眼看到的圖像顯示在液晶屏上時(shí)，不透明的條紋會(huì)遮擋左眼，通過(guò)將左眼和右眼的可視畫(huà)面分開(kāi)，使觀者看到3D影像。優(yōu)點(diǎn)：與既有的LCD液晶工藝兼容，因此在量產(chǎn)性和成本上較具優(yōu)勢(shì)缺點(diǎn)：畫(huà)面亮度低，分辨率會(huì)隨著顯示器在同一時(shí)間播出影像的增加呈反比降低,裸眼式3D技術(shù)柱狀透鏡(Lenticular Lens)技術(shù)

8、　　柱狀透鏡(Lenticular Lens)技術(shù)也被稱為雙凸透鏡或微柱透鏡3D技術(shù)，其最大的優(yōu)勢(shì)便是其亮度不會(huì)受到影響。柱狀透鏡3D技術(shù)的原理是在液晶顯示屏的前面加上一層柱狀透鏡，使液晶屏的像平面位于透鏡的焦平面上，這樣在每個(gè)柱透鏡下面的圖像的像素被分成幾個(gè)子像素，這樣透鏡就能以不同的方向投影每個(gè)子像素。于是雙眼從不同的角度觀看顯示屏，就看到不同的子像素。不過(guò)像素間的間隙也會(huì)被放大，因此不能簡(jiǎn)單地疊加子像素。讓柱透鏡與像素列不是平行

9、的，而是成一定的角度。這樣就可以使每一組子像素重復(fù)投射視區(qū)，而不是只投射一組視差圖像。 優(yōu)點(diǎn)：3D技術(shù)顯示效果更好，亮度不受到影響缺點(diǎn)：相關(guān)制造與現(xiàn)有LCD液晶工藝不兼容，需要投資新的設(shè)備和生產(chǎn)線。,裸眼式3D技術(shù)指向光源（Directional Backlight）技術(shù)對(duì)指向光源（Directional Backlight）3D技術(shù)投入較大精力的主要是3M公司，指向光源（Directional Backlight）

10、3D技術(shù)搭配兩組LED，配合快速反應(yīng)的LCD面板和驅(qū)動(dòng)方法，讓3D內(nèi)容以排序（sequential）方式進(jìn)入觀看者的左右眼互換影像產(chǎn)生視差，進(jìn)而讓人眼感受到3D三維效果。優(yōu)點(diǎn)：分辨率、透光率方面能保證，不會(huì)影響既有的設(shè)計(jì)架構(gòu)，3D顯示效果出色缺點(diǎn)：技術(shù)尚在開(kāi)發(fā)，產(chǎn)品不成熟,18,CROSSTALK(鬼影)：由于受液晶響應(yīng)速度的影響，如左眼在觀看左眼圖像時(shí)，會(huì)同時(shí)看到上一場(chǎng)殘留的部分右眼圖像，導(dǎo)致左右眼圖像重疊，形成重影，叫c

11、rosstalk，任何基于液晶顯示的快門(mén)式3D電視都存在crosstalk現(xiàn)象。,常見(jiàn)問(wèn)題,主動(dòng)快門(mén)式3D技術(shù),,,,,,,采用刷新頻率更高的液晶屏,降低液晶響應(yīng)時(shí)間,插黑幀技術(shù),眼睛配合,背光控制技術(shù),解決“鬼影”問(wèn)題,在每個(gè)左右眼圖像間插了一幅全黑的圖像,特定時(shí)間打開(kāi)背光燈,在特定時(shí)間打開(kāi)眼鏡,,主動(dòng)快門(mén)式3D技術(shù),解決“鬼影”問(wèn)題,20,3D顯示要求左右眼的圖像不能混淆，最大限度消除相互干擾帶來(lái)的“鬼影”，因此有時(shí)需要根

12、據(jù)后級(jí)顯示及處理方式的不同對(duì)節(jié)目源進(jìn)行消除“鬼影” 的預(yù)處理。佩戴快門(mén)式眼鏡時(shí)有嚴(yán)格的同步要求以減小左右眼的Crosstalk 。而針對(duì)不同的幀頻和設(shè)備延時(shí)，同步需要自適應(yīng)跟蹤，并在同步丟失的異常情況下保持一段時(shí)間的同步切換功能。左右眼的信號(hào)可以互換，即信號(hào)的極性需要能切換，因?yàn)楣?jié)目源的格式并不統(tǒng)一，不同節(jié)目源左右眼的信號(hào)可能相反。同步極性切換的目的是確保左右眼看到各自的圖像形成3D，而不是相反的帶來(lái)頭暈的類似2D的效果。快門(mén)方式