各种3D技术的优缺点
国家安全法-
3D
立体显示技术综述
引言
理想的视觉显示与日常经历中的
场景对比，在质量、清晰度和范围方面应该是无法区
分的，
但是
当前的技术还不支持这种高真实度的视觉显示。
随着
2009<
/p>
年底卡梅隆导演的
《阿
凡达》
热映，
三维立体
(3D Stereo)
显示技术成为目前火热的技术之一，
通过左右眼信号分离，
在显示平台上能够实现的立体图像显示。
立体显示是
VR
虚拟现实的一个实现沉浸交互的方
式之一，
3D(3 dimensional)
立体显示可以把图像的纵深，层次，位置
全部展现，观察者更直
观的了解图像的现实分布状况，从而更全面了解图像或显示内容的
信息。
电影《阿凡达》热映的后时代，全民步入了
3D
立体的时代，随着技术的发展和对
3D
技术关注度的剧增，
3D
显示技术的普及化应
用已进入紧锣密鼓的实用阶段。本文旨在介绍
目前各种系统或设备对三维立体实现方式，
推广三维立体的认知度。
1
、
3D
立体显示原理
3D
立体显示的基本原理如图表
1
所示。图中表示两眼光轴平行的情况，相当于两眼注
视远处。内瞳距
（
IPD
）是两眼瞳孔之间的距离。两眼空间位置的不同，是产
生立体视觉的
原因。
F
是距离人眼较近
的物体
B
上的一个固定点。右面的两眼的视图说明，
F
点在视图中
的位置不同，这种不同就是立体视差
。人眼也可以利用这种视差，
判断物体的远近，产生深
度感。这
就是人类的立体视觉，由此获得环境的三维信息。
图表
1
立体显示原理
人眼的另一种工作方式
是注视近处的固定点
F
。
这时两眼的光
轴都通过点
F
。
两个光轴
的交角就是图中的会聚角。
因为两眼的光轴都通过点
F
，
所以
F
点
在两个视图中都在中心点。
这时，与
F
相比距离人眼更远或更近的其他点，会存在视差。人眼也可以利用这种视差，
判断物体的
远近，产生深度感。
目前市场上的
3
D
立体技术的产品主要围绕着裸眼立体和非裸眼立体两种方式，
其中涉
及的主要产品有：液晶显示设备、等离子显示设备、便携式显示终端设备、投影设
备等。
2
、立体显示分类
3D
立体显示技术可主要分为
:
裸眼立体显示、
便携式立体显示、
佩带眼镜的立体三种方
式，下面分别介绍不同的显示技术。
因头盔式立体呈现方式较老而且使用极少，全息方式因价格等因素远离民用
，因此，
本文不对此部分内容做介绍与综述。
2.1
裸眼立体显示
裸眼立体显示不要求辅助的观看设备（不需要佩带眼镜），不给用户附加任何约束。
观看区域或观看体积的大小可能有所不同，裸眼立体显示也可由多人观看
,
但整体亮度或观
看角度有极大限制。
2.1.1
透镜
(Lenticulars)<
/p>
显示技术
一个透镜面是圆柱透镜的阵
列，它用于产生自动立体三维图像，这是通过把两个不同
的二维图像导向各自的观看子区
域。
在透镜面前方不同的角度上，
在子区域内形成图像。
当
观察者的头在正确的位置时，每只眼就在不同的观看区，看到不同的
图像，得到双目视差。
透镜成图像对于大的视场要求高分辨率
。对两个视场必须实时显示，而且图像被切片
并放在透镜后面的垂直条中。可显示的视场
的数目受到圆柱透镜聚焦能力不完善性的限制。
透镜畸变和光的绕射减少了透镜方向性，
于是由背面屏幕聚焦的图像，
不是以平行射线出现，
而是以某种角度散布。
这种散布限制了能彼此区分的子区域数目。
透镜面显示的另一个关键
问题是背部屏幕图像必须对准缝口或透镜，否则
子区域图像将不会导向合适的子区域。
图表
2
透镜式裸眼立体
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。
2.1.2
视差档板（
Parallax
barrier
）显示技术
视差档板是放在显示前方的垂直平板，它对每只眼都阻档了屏幕的一部分。视差档板
的作用类似透镜面。
差别在于它是用档板档住部分显示，
< br>而不是用透镜导引屏幕图像。
屏幕
显示两个图像，
每个分成垂直条。
屏幕上显示的条交替为左右眼图像，
每只眼只看到它的条。
视差档板显示一般不使用，因
为有几个缺点。首先，显示的图像太暗，因为档板档住
每只眼大部分光。而且，对小的缝
宽度，由缝隙的光扩散可能是问题，这是因为光线散射。
此外，图像必须划分成条。
图表
3
视差档板显示原理
2.1.3
切片堆积显示技术
切片堆积显示也称为多平面显示。它由多层二维图像（切片）
构成三维体积。正如发
光二极管（
LED
）的旋转线可以产生平面图像感，
LED
的旋转平面可以产生
体图像。运动
镜面必须以高频运动很大距离，所以也可以用变焦距镜面。一般用
30Hz
声音信号振动反射
膜片。
在镜面振动时，
聚焦长度改变，
反射的监示器在截断
的金字塔型观看体积中形成图像。
镜面连续改变其放大率，使随时间扫描的图像连续改变
其深度。
这个途径的变型正由
TI<
/p>
公司开发。在这个技术中，微机械镜面由硅梁支持在对角上。
两个
未支持的角涂上金属，
用作静电驱动器电极，
它使镜面拉到一边
或另一边。
驱动速率约
10
微秒，角偏
转约
10°
，允许微镜面偏转入射光形成高分辨率显示。
切片堆积方法描绘一个照亮的体积，使物体是透明的，而被遮档的物
体不能消隐。对
空间数据集和固体建模问题这可能是理想的。
但
它不适于有消隐表面的照片和真实图像。
增
加头部跟踪就允许消
隐表面在绘制步骤对一个观看者近似地去掉。
然而，
不是所有表
面都可
以正确绘制，因为两眼可能由不同位置观看。
下图表示，数字式微镜面（
DMD
）的显示方式
。（
a
）为微镜面的结构，（
b
）为
TI
公司开发的基于
DMD
的显示器。
图表
4
切片堆积显示原理