裸眼3D技术剖析

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所属分类:软件测试
摘要

3d是three-dimensional的缩写,就是三维图形。在计算机里显示3d图形,就是说在平面里显示三维图形。不像现实世界里,真实的三维空间,有真实的距离空间。计算机里只是看起来很像真实世界,因此在计算机显示的3d图形,就是让人眼看上就像真的一样。人眼有一个特性就是近大远小,就会形成立体感。

3d是three-dimensional的缩写,就是三维图形。在计算机里显示3d图形,就是说在平面里显示三维图形。不像现实世界里,真实的三维空间,有真实的距离空间。计算机里只是看起来很像真实世界,因此在计算机显示的3d图形,就是让人眼看上就像真的一样。人眼有一个特性就是近大远小,就会形成立体感。

裸眼3D简介


计算机屏幕是平面二维的,我们之所以能欣赏到真如实物般的三维图像,是因为显示在计算机屏幕上时色彩灰度的不同而使人眼产生视觉上的错觉,而将二维的计算机屏幕感知为三维图像。基于色彩学的有关知识,三维物体边缘的凸出部分一般显高亮度色,而凹下去的部分由于受光线的遮挡而显暗色。这一认识被广泛应用于网页或其他应用中对按钮、3d线条的绘制。比如要绘制的3d文字,即在原始位置显示高亮度颜色,而在左下或右上等位置用低亮度颜色勾勒出其轮廓,这样在视觉上便会产生3d文字的效果。具体实现时,可用完全一样的字体在不同的位置分别绘制两个不同颜色的2d文字,只要使两个文字的坐标合适,就完全可以在视觉上产生出不同效果的3d文字。

  如今主流的3D立体显示技术,仍然不能使我们摆脱特制眼镜的束缚,这使得其应用范围以及使用舒适度都打了折扣。而且不少3D技术会让长时间的体验者有恶心眩晕等感觉.

  于是,3D立体显示能够持续发展的动力,就落到了裸眼3D显示技术这一前沿科技身上。

  主流裸眼3D显示技术

  (以下技术资料参考自微型计算机官方网站)

  目前主要的裸眼3D显示技术都是在以下这两种技术的基础上改良而成的。一是视差障壁技术,另一个为柱状透镜技术。

  A.视差障壁技术

  看过之前系列的文章的朋友,或者还记得高中物理的朋友,应该知道电影院在放映3D电影时,广泛采用的是偏振眼镜法。而视差障壁(Parallax Barrier)技术(它也被称为视差屏障或视差障栅技术),与偏振眼镜法有些相似,不过一个需要通过眼镜,另一个却不需要。视差障壁技术是由夏普欧洲实验室的工程师经过十年研究所的。它的实现方法是使用一个开关液晶屏、偏振膜和高分子液晶层,利用液晶层和偏振膜制造出一系列方向为90°的垂直条纹。

  这些条纹宽几十微米,通过它们的光就形成了垂直的细条栅模式,称之为“视差障壁”。而该技术正是利用了安置在背光模块及LCD面板间的视差障壁,在立体显示模式下,应该由左眼看到的图像显示在液晶屏上时,不透明的条纹会遮挡右眼;同理,应该由右眼看到的图像显示在液晶屏上时,不透明的条纹会遮挡左眼,通过将左眼和右眼的可视画面分开,使观者看到3D影像。缺陷:由于背光遭到视差障壁的阻挡,所以亮度也会随之降低,要看到高亮度的画面比较困难。除此之外,分辨率也会随着显示器在同一时间播出影像的增加成反比降低,导致清晰度的降低。

  应用此类技术的代表厂商和产品有,夏普发布的裸眼3D手机,任天堂的3DS游戏机。

  B.柱状透镜技术

  另一项名为柱状透镜(Lenticular Lens)的技术,也被称为双凸透镜或微柱透镜。它相比视差障壁技术最大的优点是其亮度不会受到影响,但观测视角宽度会稍小。它的原理是在液晶显示屏的前面加上一层柱状透镜,使液晶屏的像平面位于透镜的焦平面上,这样在每个柱透镜下面的图像的像素被分成几个子像素,这样透镜就能以不同的方向投影每个子像素。于是双眼从不同的角度观看显示屏,就看到不同的子像素。不过像素间的间隙也会被放大,因此不能简单地叠加子像素。让柱透镜与像素列不是平行的,而是成一定的角度。这样就可以使每一组子像素重复投射视区,而不是只投射一组视差图像。

  之所以它的亮度不会受到影响,是因为柱状透镜不会阻挡背光,因此画面亮度能够得到很好地保障。不过由于它的3D显示基本原理仍与视差障壁技术有异曲同工之处,所以分辨率仍是一个比较难解决的问题,目前已经有面板厂商计划生产针对3D的超高分辨率面板,如果取得规模效益,会在很大程度上缓解分辨率的问题。

  应用该技术的代表厂商主要有,欧洲的飞利浦和中国的朗辰电子科技。

  另外补充一则改进版的新技术:

  MLD技术

  2009年4月,美国PureDepth公司宣布研发出改进后的裸眼3D技术——MLD(multi-layer display多层显示),这种技术能够通过一定间隔重叠的两块液晶面板,实现在不使用专用眼镜的情况下,观看文字及图画时所呈现3D影像的效果。与以往采用柱状透镜技术的裸眼3D显示器相比,MLD技术具有以下几个优点:

  一、观看3D影像时,用户不会产生眩晕、头疼及眼睛疲劳等副作用;

  二、3D显示时,屏幕的分辨率不会降低;

  三、可组合显示文字等二维影像和3D影像;

  四、对观看3D影像的视野及角度没有太大的限制,通俗点说就是可视角度够大。据悉,采用MLD技术的显示设备已经在美国拉斯维加斯的部分娱乐场所得到了应用,并取得了良好的效果。

裸眼3D产品


 爱国者裸眼3D 高清电影本

   爱国者裸眼3D电影本,显然在随身多媒体市场先人一步,让3D效果手持化,为3D随身打造出一个不错的载体。看3D,无需再走入影院,无需再佩戴眼镜。一本在手,如同随身携带着IMAX影院。

  其采用裸眼3D炫薄LED背光面板,通过创新的“3D引擎加速芯片”、“3D图像交织解码”技术,配合“立体光栅液晶屏”,实现裸眼3D立体效果,无须眼镜,摆脱束缚,震撼立体效果随时随地欣赏。

  2D/3D都能看,全格式解码,观赏影片更便捷

  爱国者裸眼3D电影本,不仅3D影片直接播放,立体震撼;而且向下兼容2D影片,高清效果,清晰流畅。其采用的是8英寸特丽屏,分辨率1280×768,显示效果更细腻,画面更清晰。

  其支持1080P全高清解码,支持MKV、AVI、rmvb、MOV、TS等多种左右格式的3D视频直接拷贝播放,亦可直接播放3DM(爱国者3D视频格式)等视频文件。而且,目前市面上主流3D的DC/DV拍摄的照片和视频,直接拷贝即可播放。

  超长续航轻松扩容,3D震撼无极限

  爱国者裸眼3D电影本,4000mAh大容量锂聚合物电池,无需再次激活,续航时间更长。其内置4GB容量,并且支持标准SD卡扩容,最大支持32GB;亦可通过USB HOST连接U盘进行扩容,存储更多的音视频文件,享受更多乐趣。

  电影本功能,多种娱乐方式

  爱国者裸眼3D电影本,除了3D/2D影片播放,还具有图片浏览、音乐欣赏、电子书阅读等众多娱乐功能。

  当然,对于大家关心的3D片源问题,爱国者裸眼3D电影本,与多家专业3D网站合作,在其网站建立“裸眼视频专区”,用户可自行下载观看。

裸眼3D游戏机

  任天堂公司为了推动已经发布5年的DS游戏机需求,计划推出新的3DS掌上游戏机,使用户不需要特殊眼镜就可玩三维游戏。为了完成裸眼3D效果,N3DS将采用夏普的视差屏障(parallaxbarrier)技术液晶屏,该液晶屏目前已经被应用于部分手机上,但不适合大屏电视。 据任天堂公司介绍,新便携游戏机被命名为Nintendo 3DS(N3DS),将在4月开始的新财年里发布,并可玩为原先DS型号游戏机制作的游戏。任天堂拒绝透露新游戏的价格和发布日期,但表示将在6月举行的洛杉矶E3视频游戏贸易展上发布更多信息。

  据日本媒体《日经新闻》报道称,N3DS的显示屏将不到4寸,小于4.2寸的DSiLL。这次任天堂正式采用追加了电视、电影中运用的3D功能技术运用在游戏里,并将以次作为抗衡索尼和苹果等推出的便携式设备、游戏机等。“裸眼技术”进行3D表现,将会令“N3DS”成为世界上首个在游戏机上普及该技术的主机。 报道还透露说,N3DS将新配一根3D控制棒,虽然不清楚具体细节,但是任天堂去年就已经在日本拿到了该控制技术的专利权。此外,新3DS掌机的WiFi无线传输和电池续航性能都将得到进一步提升,为了增加实际游戏效果,任天堂为3DS新添加了震动功能。按照任天堂的计划,他们将在今夏的E3大展上进一步展示N3DS掌机。 乐天证券的分析师YasuoImanaka表示,这肯定能刺激DS游戏机的需求,但要注意这只是便携游戏机,如果你想看到电视或影院一样逼真的3D画面,你可能会失望。 索尼也计划在6月3D电视上市前推出针对PS3的3D游戏,PS3可通过升级软件获得3D性能。受阿凡达等科幻电影成功的启发,电子制造商和软件开发商都对3D电影寄予厚望,希望3D能推动他们软件和内容的销售。 任天堂DS游戏全球销量超过了1.25亿部,不过该公司预计3月结束的本财年销量可能出现历史上首次年度下降。在声明发布前,任天堂股价周二涨0.3%,收盘报27970日元/股。

裸眼3D商用显示器、广告机和电视

  国内外已经有几家公司推出了商用产品,但由于缺乏统一的行业标准,各自采用的技术方案有所不同,当然显示效果和技术成熟度也有所差别。

  国外有PHILIPS, TRIDELITY,东芝, ALIOSCOPY;中国有朗辰科技REALCEL, 创图视维,浙江天禄等公司均已推出商业化裸眼3D显示产品。

裸眼3D电视

  东芝将于2010年12月下旬上市可裸眼观看三维(3D)影像的液晶电视“Glass-Less REGZA GL1”。东芝的高级执行常务董事兼Visual Products公司社长大角正明以本文开篇那句话阐述了东芝欲领先于其他公司推出产品的目标。

  “裸眼‘3D电视’是组合目前我们拥有的面板技术和引擎技术实现的。虽然是技术导向型产品,不过还是希望在消费市场上一决胜负”。 东芝将于2010年12月下旬上市可裸眼观看三维(3D)影像的液晶电视“Glass-Less REGZA GL1”。东芝的高级执行常务董事兼Visual Products公司社长大角正明以本文开篇那句话阐述了东芝欲领先于其他公司推出产品的目标。 东芝将上市的是画面尺寸为20英寸和12英寸的两款产品。市场预估价格方面,20英寸产品为24万日元左右,12英寸产品为12万日元左右,采用了较低的定价。“为获得一定销量,进行了战略性定价”(大角)。预计销售目标为每月1000台。

  为使裸眼3D电视早日投产,东芝采用了不同于需要使用专用眼镜的“CELL REGZA”3D液晶电视的技术。

  在裸眼观看3D影像显示方面,采用在液晶面板前方配置双凸透镜的“全景图像(Integral Imaging)方式”(图1)。液晶面板是与东芝的集团公司——东芝移动显示器共同开发的。

  液晶面板的1个像素相当于通常二维(2D)影像的9个像素。采用了将RGB三色子像素沿纵向配置,然后将其沿9视差横向排列的特殊像素排列方式。通过这些措施,在左右15度的视角范围内,“能够观看到既有锐度又很少有干涉条纹的3D影像”(东芝)。 显示3D影像时,20英寸产品的像素数为1280×720(总像素为829万4400),12英寸产品的像素数为466×350(总像素为147万)。由于显示2D影像时,1个像素的9视差上都被分配到相同影像,所以影像的精细度极高。

  显示影像的内容方面,通过图像处理,可将已有的2D影像和3D影像(左眼和右眼的两视差)转换为9视差影像。20英寸产品上配备了微处理器“Cell Broadband Engine”和基于多视差转换用LSI的图像处理电路。根据输入影像来推定景深信息、生成9视差影像。

裸眼3D MP5

  华旗数码月光宝盒2010年12月上市裸眼3D MP5 PM5950 3D。该款产品可支持2D\3D模式一键切换,4.3英寸TFT显示屏,800*480分辨率高清晰显示,支持触摸操作,支持3D视频或图片播放,可自由选择3D和2D模式。 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。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。 光屏障式3D技术的实现方法是使用一个开关液晶屏、偏振膜和高分子液晶层,利用液晶层和偏振膜制造出一系列方向为90°的垂直条纹。这些条纹宽几十微米,通过它们的光就形成了垂直的细条栅模式,称之为“视差障壁”。而该技术正是利用了安置在背光模块及LCD面板间的视差障壁,在立体显示模式下,应该由左眼看到的图像显示在液晶屏上时,不透明的条纹会遮挡右眼;同理,应该由右眼看到的图像显示在液晶屏上时,不透明的条纹会遮挡左眼,通过将左眼和右眼的可视画面分开,使观者看到3D影像。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。 视差屏障式3D 立体显示萤幕,是在萤幕表面设置称为「视差屏障」的纵向栅栏状光学屏障来控制光线行进方向,让左右两眼接受不同影像产生视差达成立体显示效果,由于左右眼视线通过前置式光学电子光栅面板的角度不同,因此会看到后面萤幕的不同部分,就能让左右眼看到各自的画面产生立体感。

  这款PM5950 3D没有颠覆光线干涉,控制光栅的角度,用软件实现2D/3D切换。流明最后只降低了20%,加了容错算法,有了景深。

裸眼3D 贴膜

  

 

支持iPhone4的超高清裸眼3D手机贴膜

我们之所以能感受到立体视觉,是因为人类的双眼是横向并排,之间大约有6.5公分的间隔,因此左眼所看到的影像与右眼所看到的影像会有些微的差异,这个差异被称为视差,大脑会解读双眼的视差并藉以判断物体远,从而使人的大脑产生立体视觉。

  人类为了追求更加真实的影像世界,发明了很多立体产品,如:立体眼镜、立体照相机、立体相片、柱状镜光栅式显示器、Lead3D立视裸眼3D贴膜等。 Lead3D立视公司推出了可支持iPad/iPhone4/iPod/touch4/HTC的特殊光学贴膜,此种贴膜可以覆盖在便携式设备显示屏上,允许用户不戴专用眼镜即可欣赏3D立体电影。透过贴膜在移动屏幕上折射之后便能达到裸眼3D显示效果,2D的效果也完全不受影响,使用起来跟普通保护膜一样,不会对设备的触控操作带来任何不便,还能够防刮划,起到保护屏幕的作用。

  此贴膜不仅运用了先进的“裸视双视点3D显示技术”,而且用户还可以通过配套的Lead3D Photo立体图片制作软件来制作立体三维图片,同时公司还提供支持iPhone4的裸眼3D立体电影压缩技术及裸眼3D游戏开发方案。

  3D贴膜可以让普通的电视机,手机,乃至户外的广告板,都可以实现裸眼3D效果。用户只需要在屏幕的表面贴上贴膜,光线通过屏幕的折射,就能实现裸眼3D的效果。 Lead3D立视裸眼3D贴膜的研发者模拟以6.5公分的距离,拍摄两组影像分别显示在电视机或显示器的屏幕上,R图像显示的是左边拍摄的影像;L图像显示的是右边拍摄的影像。然后通过使用3D立体遮光透明视觉板,挡在人眼睛与显示器的中间,由于视觉角度的原因,使人的左眼睛只看到R图像右眼睛只看到L图像,产生视差的立体效果。

裸眼3D 手机

  HTC EVO 3D

  EVO 3D是HTC与运营商Sprint合作正式发布了旗下首款3D双核旗舰手机HTC EVO 3D。

  此次HTC发布的首款3D双核旗舰HTC EVO 3D在外形上与我们熟悉的HTC EVO 4G几乎没有多少差异,包括触控屏下的四个圆形按键也保持了原有的设计,仅仅由于触控屏尺寸的增加而在体形上更大一些而已。

  至于主要的功能配置方面,HTC EVO 3D与我们昨天报道的内容并没有多少出入,装载有4.3英寸电容式触控屏,并且分辨率升级至qHD级别(960×540像素),相比HTC的同类机型可带来更出色的显示效果。

qHD级别S-LCD屏幕

  HTC EVO 3D采用了SONY的4.3英寸S-LCD屏幕,色彩表现力强,一般偏暖色调,相比普通的TFT屏幕能获得更长的待机时间,分辨率为qHD级别的960*540,同时采用了台湾友达生产的3D屏幕,相比LG Optimus 3D能获得更大的可是角度,而且更细腻,色彩更鲜艳,搭配最新的HTC SENSE UI显得非常绚丽

  HTC EVO 3D的另一主要特色便是支持裸眼3D技术,其技术原理为采用了Parallax Barrier (视差屏障技术),将两个不同角度的影像,分别做等距离的分割成垂直线条状,然后利用插排(interlace)的方式将左右影像交错地融合在一起,同时借助透光狭缝(Slit)与不透光遮障(Barrier)垂直相间的光栅条纹等处理,使人们双眼所看到的影像产生差异而有立体的感觉。

  与LG裸眼3D手机一样,HTC EVO 3D也同样内置有双500万像素摄像头,并支持自动聚焦及闪光功能,用户可以拍摄3D共合成照片和3D视频。并且无需使用眼镜,即可在4.3英寸的高清qHD分辨率触控屏上如实地再现3D影像画面。

  同时HTC还在手机上设计有2D/3D拍摄模式转换开关,用户在日常使用中可以根据自己的需求进行选择。并且在多媒体影片的播放方面,用户还能够在手机上播放高达1080P全高清2D影像和720P高清的3D多媒体内容。

1.2GHz双核处理器

  为了提升自己的吸引力和市场竞争力,HTC还将在这款智能旗舰上加入双核处理器,从而成为HTC旗下第一款双核智能手机。不过,与其他厂商诸如摩托罗拉和 LG所使用的Tegra II双核处理器以及TI OMAP4系列芯片组不同,HTC此次使用的是高通MSM8660双核处理器芯片组,其特色是每个核心的运行速度提高到了1.2GHz,并且由新的超低功耗45nm工艺进行生产,内置Adreno 220 GPU芯片。

  根据介绍,该双核处理器将提供了对Open GLES 2.0和Open VG 1.1技术的3D/2D图形引擎的支持,并且所整合的Adreno 220 GPU芯片也相比过去有几倍性能的提升,在游戏、导航及浏览器应用中的表现出色。

支持4G网络

  HTC EVO 3D不仅带来了裸眼3D技术和双核处理器等系列让人炫目的新功能,而且在无线网络功能方面也表现出众。不仅可在CDMA2000 1xEV-DO rev.A网络中使用,而且还提供了对WiMAX (4G)网络的支持,可带来更加高速流畅的下载速率和上网体验。并且为了在4G网络中获得视频通话功能,该机还配备了130万像素前置摄像头。

1080p视屏拍摄及播放功能

  相比使用Nvidia Tegra 2 的Atrix 4G,XOOM平板电脑以及三星Galaxy Tab10.1等产品720p2D拍摄能力及1080p播放能力,HTC EVO 3D则更为强大,后置双五百万像素摄像头支持1080p2D视屏拍摄以及720p3D

3D产业链


  由于3D是一个革命性的显示技术,目前还处于市场化应用初期阶段,发展潜力巨大,但同时目前3D产业链还不成熟,存在以下问题:

  1、3D内容缺乏。目前3D视频内容还不够多,3D电影和3D电视频道都还无法满足市场多样化需求。在欧洲和北美,已经开通了数个3D电视频道,中国大陆广电总局也正在筹划近期开通3D电视频道。

  2、没有统一的3D内容格式标准。当前存在上下图、左右图、8图、9图、2D+DEPTH等多种3D内容格式,多数公司的3D产品无法兼容各种3D格式内容,导致用户在使用时遇到很大的麻烦。好在2011年国际数字标牌展会上,REALCEL推出的3D播放器解决了这一难题,可兼容各种格式的3D内容,在很大程度上帮助用户解决了内容缺乏的问题

  3、缺乏3D终端显示、编码、传输等行业标准。

  4、3D的健康标准规格等的建立。

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目前评论:5   其中:访客  4   博主  1

    • avatar 阿瑶 3

      你的网站好像有木马

        • avatar 陈 学虎 Admin

          @阿瑶 感谢提供信息,我检测下,但是到目前为止还是没发现挂马,谢谢!

        • avatar 北京工作室摄影 3

          来了解一下呵呵 谢谢博主的分享哦 博主辛苦了啊

          • avatar 网上买药 1

            恩 不错哦 博主绝对是高手啊 写的这么详细啊

            • avatar 北京摄影工作室 1

              呵呵 不错哦 学习了 谢谢博主的分享哦