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3LCD六种3D技术全解析

发布时间:2024-03-03 02:08:20 人气: 来源:下载雷火电竞亚洲先驱
案例介绍

  柱状透镜(Lenticular Lens)技术示意图 之所以它的亮度不会受一定的影响,是因为柱状透镜不会阻挡背光,因此画面亮度能获得很好地保障。 不过由于它的 3D 显示基础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。 优点:3D 技术显示效果更好,亮度不受一定的影响 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(Directional Backlight)技术

  3D《阿凡达》来袭!没看的都 OUT 了? 但是笔者今天告诉你的是“3D 不仅只有阿凡达,立体生活其实很简单”。在前不久刚刚结束的 CES 消 费电子展上,3D 成为了当之无愧的核心关键词;从电视、显示器到投影机、MP4 等显示设备已经全部推出 了 3D 产品;2010 年南非世界杯将实现 3D 转播;专门提供 3D 画面的电视台将于 2010 年正式开播;电影巨 头梦工厂宣布 2009 年之后制作的动画片都是 3D 形式;支持 3D 的游戏已经数以百计;网络上已经有了 3D 网页……

  继高清之后,3D 慢慢的变成了显示设备下一个重心。虽然无数读者对 3D 已经耳熟能详,但是 3D 究竟是什 么,3D 能给我们大家带来什么,我们应该为 3D 付出什么,3D 技术有什么缺点呢?大部分的读者还有着这样的 疑问。今天,笔者就和大家一起对 3D 技术进行剥丝抽茧,对 3D 技术做全面系统的了解。 D 是英文 Dimension(线D 便是指三维空间。相比普通的 2D 画面,3D 更加立体逼真,让观 众有身临其境的感觉。目前的 3D 技术能分为裸眼式和眼镜式两种,裸眼式 3D 技术目前主要使用在在工业 商用显示方面(以后还将应用于手机等显示设备中);眼镜式 3D 技术则集中于消费级市场,此次世界上观 看《阿凡达》采用的全部是眼镜式 3D 技术。如果细分的线D 技术可分为色差式、快门式和偏光 式(也叫色分法、时分法、光分法)三种,而裸眼式 3D 技术可分为透镜阵列、屏障栅栏和指向光源三种, 每种技术的原理和成像效果都有一定的差别。 下面笔者就为大家简单的介绍一下这六种 3D 技术的原理和优 缺点。 眼镜式 3D 技术 色差式 色差式 3D 历史最为悠久,成像原理简单,实现成本低廉,但是 3D 画面效果也是最差的,需要配合色 差式 3D 眼镜才能看到 3D 效果。色差式 3D 先由旋转的滤光轮分出光谱信息,使用不相同颜色的滤光片进行画 面滤光,使得一个图片能产生出两幅图像,人的每只眼睛都看见不同的图像。目前我们较为最常见的滤光 片颜色通常是红/蓝,红/绿,或者红/青,目前采用这种技术的影院以及慢慢的变少了。 优点:技术难度低,成本低廉 缺点:3D 画质效果不是最好,画面边缘易偏色 快门式 快门式 3D 技术主要是通过提高画面的快速刷新率(至少要达到 120Hz)来实现 3D 效果,属于主动式 3D 技术。当 3D 信号输入到显示设备(诸如显示器、投影机等)后,120Hz 的图像便以帧序列的格式实现左 右帧交替产生,通过红外发射器将这些帧信号传输出去,负责接收的 3D 眼镜在刷新同步实现左右眼观看对 应的图像,并且保持与 2D 视像相同的帧数,观众的两只眼睛看到快速切换的不同画面,并且在大脑中产生 错觉(摄像机拍摄不出来效果),便观看到立体影像。

  光屏障式(Barrier)技术 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 柱状透镜(Lenticular Lens)技术 柱状透镜(Lenticular Lens)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 会受一定的影响。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,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。

  RealD 3D:没错,在市场占有率方面我们绝对领先 在偏光式 3D 系统中,目前市场中较为主流的有 RealD 3D 系统、MasterImage 3D、杜比 3D 系统三种。 特别是 RealD 3D 技术,其市场占有率最高,而且不受面板类型的影响,能够在一定程度上帮助任何支持 3D 功能的电视 和显示器产生出高清 3D 影像, 拥有这项技术的 RealD 公司主要是通过技术授权进行推广, 目前已经和东芝、 索尼、JVC、三星等公司达成了合作,在 3D 影院方面其占有率也遥遥领先。

  你看《阿凡达》了吗?是不是 3D 版? 2010 年伊始,国人讨论《阿凡达》的频率已超越了吃饭和天气。因为《阿凡达》,3D 技术在 2009 年的寒冬彻底火了一把。“3D 太逼真了,绝对的身临其境,电影中的子弹打过来你绝对会下意识的躲 避!”——看过 3D 版《阿凡达》的人总是在这样津津乐道。

  脑和投影机行业已经成了 3D 技术的代名词。但是快门式 3D 技术的一大制约便是眼镜的价格,由于属于主 动式眼镜,所以成本和售价较高,很多消费者难以接受。 优点:资源相对较多,厂商宣传推广力度大,3D 效果出色 缺点:快门眼镜价格昂贵 偏光式 偏光式 3D 也叫偏振式 3D 技术,属于被动式 3D 技术,眼镜价格也较为便宜,目前 3D 电影院、3D 液晶 电视等大多采用的是偏光式 3D 技术。和快门式 3D 技术一样,偏光式 3D 也细分出了很多种类,比如应用于 投影机行业的偏光式 3D 需要两台以上性能参数完全相同的投影机才能实现 3D 效果,而应用于电视行业的 偏光式 3D 技术则需要画面具有 240Hz 或者 480Hz 以上的刷新率,从实现的方式二者也存在很多差别。

  3D 行业急需制定统一标准 如果想让整个市场取得革命性的突破,那么制定相关的 3D 行业标准也就成了迫在眉睫的事情。在 3D 内容制作、媒介传输、信号接口、显示解码等诸多环节均建议相应的规范,让厂商在生产研发之时有章可 循,也还消费者一个明明白白。 二、3D 使部分观众眩晕 大部分观众看完《阿凡达》都连声叫好,但是我们也不应忽视部分因为 3D 版《阿凡达》而出现眼干、 眼痛、头晕、恶心等症状的观众,据报道还有观众观影后突发急性青光眼。据笔者了解,目前已经有不少 专业眼科医生建议青光眼、屈光不正、眼肌有问题的观众放弃观看 3D 版《阿凡达》。

  NVIDIA:我们的眼镜是主动式的,所以很贵 NVIDIA 的 3D stereo、德州仪器的 DLP Link 还有 XPAND 3D 系统都是均属于快门式 3D 技术。从片源来 看,快门式 3D 技术的资源也最为丰富,刷新率提升到 120Hz 的视频和游戏均可实现 3D 立体效果。得益于 NVIDIA 在显卡市场中的领头羊,和德州仪器 DLP 在投影机市场占据半壁江山优势,快门式 3D 技术在电

  3M 的指向光源 3D 技术 对指向光源( Directional Backlight )3D 技术投入较大精力的主要是 3M 公司, 指向光源( Directional Backlight)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(sequential) 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电子设备的交流和互动。 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 其他裸眼 3D 技术 在 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),这种技术可以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。 另外,国内厂商欧亚宝龙旗下的 Bolod 裸眼 3D 显示器如今已发展到第四代,产品也全部实现高清显 示,在国内的 3D 显示行业处于领先位置。当然,由于非市场主流,对于 MLD 技术和 Bolod 裸眼 3D 显示器, 我们此次只做简单的了解,不做深入技术性探讨。 对于 3D 显示技术,消费者也并非一片叫好声,笔者便听到了不少反对的声音。下面笔者便将这些观点整理 发表,让大家时刻保持清醒的头脑,切不可盲目追随。 一、3D 市场无比混乱 无比混乱的市场能够说是 3D 市场目前面临最大的难题。作为一种新型的显示技术,3D 技术目前正处 于蒸蒸日上的阶段,但是整个 3D 行业却无统一标准,不仅消费者晕头转向,有些厂商的技术人员也为之头 疼。就在笔者撰写此文的时候,也为众多说法不一的 3D 技术为之挠头。

  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。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。

  杜比:我们不仅有立体音效,还有立体视觉 杜比 3D 数字影院由内置了 3D 颜色管理的杜比服务器、杜比 3D 滤光轮组件和杜比 3D 眼镜组成,其设 计理念和优势就是采用被动式眼镜和适用于白色银幕。必须要格外注意的是,杜比 3D 系统能直接安装在数字放 映机的灯泡和成像元器件之间,其滤光便相当于 DLP 投影机中的色轮,换言之,杜比 3D 数字影院使用了德 州仪器 DLP 投影机的成像核心。 使用中, 杜比 3D 滤光轮置于现行标准数字放映机内部, 在灯泡和光引擎之间, 能减轻光引擎的压力, 而且成像之前已完成分色,所以不会降低图像质量;旋转的滤光轮分出光谱信息不同的两份红、绿、蓝, 经过特殊设计的眼镜则在左右眼只能分别接收到各自的光谱信号;使用杜比 3D 数字电影系统,2D 和 3D 电 影只需使用一个文件包即可,通过 1U 大小的杜比 3D 滤光轮控制器(DFC)保持滤光轮与放映机同步,杜比 3D 滤光轮可下降进入光路、呈现 3D 效果,也可上升避开光路、呈现 2D 效果,避免了双母版带来的麻烦; 而且 DFC 操作极为简便,通过面板一键控制滤光轮的升降,并且面板可直观显示三种工作状态。 优点:偏光式眼镜价格低,3D 效果出色,市场占有率大 缺点:安装调试繁琐,成本不便宜 裸眼式 3D 技术 在前文中我们提到了裸眼式 3D 技术大多处于研发阶段,并且主要使用在在工业商用显示市场,所以大众 消费者接触的不多。从技术上来看,裸眼式 3D 可分为光屏障式(Barrier)、柱状透镜(Lenticular Lens) 技术和指向光源(Directional Backlight)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。 在显示行业新品展会上,笔者已经有幸见到了近十款裸眼式 3D 显示设备。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。不过能告诉读者的是,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(Barrier)