摆脱束缚 裸眼3D显示技术新探

在刚刚过去的夏季电影市场，3D动画片与气温一样火爆，《飞屋历险记》、《冰河世纪3》等重量级影片逼真的3D效果给观众带来了前所未有的视觉享受。但是要欣赏这些3D电影，观众必须带上特制的3D眼镜，这让很多人觉得不方便，而且长时间观看还可能导致某些观众出现双眼疲劳甚至头昏。很多影迷都在问同样一个问题，何时才可以不依赖3D眼镜就能方便地欣赏3D电影？其实针对这个问题，很多科技公司已经研究出相应的技术解决方案了，这就是一项被称为“裸眼3D显示”的技术，这种技术能够不通过任何工具让左右两只眼睛从显示屏幕上看到两幅具有视差的、有所区别的画面，并将其传递给大脑，从而使人产生立体感。它不仅能够让3D电影摆脱眼镜的束缚，而且还能够走进我们的生活，应用到电视机、显示器、数码相框上，使我们的影像生活变得更加精彩。

主流裸眼3D显示技术揭秘

本来要借助特殊眼镜才能观看到的3D立体影像，如何仅通过肉眼就能看到？你一定很好奇吧，首先我们就来了解一下裸眼3D显示技术的实现原理。它的实现方式主要有两种：一是视差障壁技术，另一个为柱状透镜技术，目前主要的裸眼3D显示技术都是在这两种技术的基础上改良而成的。

视差障壁技术

对3D显示技术有些了解的读者可能知道电影院在放映3D电影时，广泛采用的是偏振眼镜法。而首先要介绍的视差障壁(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得。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(图1)。

图1 视差障壁式裸眼3D技术的原理示意图

不过该技术也存在一个较大的缺陷，就是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。

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大的优点是其亮度不会受到影响。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(图2)。

图2 柱状透镜式裸眼3D技术的原理示意图

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。