3D显示技术原理及发展简介—前沿显示技术.ppt

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1、裸眼3D显示技术简介,姓名：罗伟 日期：2012-6-4,1 Contents,3D技术的发展3D显示工作原理及分类裸眼3D显示技术裸眼3D显示产品存在的问题,3D技术的发展,2 3D显示技术原理,人眼的立体视觉特性：人眼能看到物体的宽度和高度，深度，距离。三维视觉特性产生：双目同时观看物体，两只眼睛视轴的间距（约65 mm），左眼和右眼在看一定距离的物体时，接收到视觉图像不同，大脑通过眼球的运动、调整，综合信息，产生立体感。,3D技术分类,大致有以下三种：立体图像对技术体显示技术全息技术,立体图像对技术,其原理是：先产生场景的两个视图或多个视图，然后用某种机制（如佩戴眼镜）将不同视图分别传送

2、给左右眼，确保每只眼睛只看到对应的视图而看不到其他视图，从而产生立体视觉。这种技术的本质只是在空间中产生两张或多张平面图像，通过“欺骗”人眼视觉系统而立体成像。这类技术会使人眼产生矛盾的晶状体焦距调节和视线汇聚调节，长时间观看会产生视觉疲劳。,此种技术是在物理上显示了三个维度，能在空间中产生真正的3D效果。成像物体就像在空间中真实存在，观察者能看到科幻电影中一般“悬浮”在半空中的3D透视图像。从数字图像处理技术来说，平面图像对应了二维数组，每个元素被称为像素；而三维图像对应三维数组，每个元素被称为体素。体显示技术正是在空间中表现了这个三维数组。,体显示技术,全息技术,全息技术是利用光波的干涉和

3、衍射原理记录并再现物体的真实感的一种成像技术。全息技术再现的图像立体感强，具有真实的视觉效应。除用光波产生全息图外，现在已发展到可用计算机产生全息图，然而需要的计算量极其巨大。全息术应该是3D显示的终极解决方案，但目前还有很多技术问题有待解决，短期内难有成熟产品量产。,3D显示,反射全息法,透镜全息法,合成式全息法,体积全息法,全息,3 裸眼3D分类,透镜阵列法,视察挡板法,微镜投影法,微位相差板法,指向光源法,非全息,裸眼式,裸眼式,视察挡板法：是在屏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.視差遮屏，是以黑色于透明相间的直

4、线条纹，将起置于离液晶面板一小段距离，让观赏者的其中一眼只能看到液晶面板奇数画面，观赏者另一眼則只眼看到液晶面板偶数画面,狭缝光栅：这种立体影像显示技术是在普通的液晶显示器后加上一层黑色和透明垂直条纹间隔排列成的图案层，相当于把“3D眼镜”放在了显示器里，不过光栅层与液晶层之间的距离以及条纹的宽度必须相当精确，才能使得背光板的光透过该光栅之后，到达左眼的光线只经过奇数行的像素，到达右眼的光线则只经过偶数行的像素。这种方法的局限是，观看者只有在某一确定位置才能欣赏到3D影像，当然如果采用棋盘式光栅，观看的范围和角度也会更加自由。,透镜阵列法：在显示器前面板镶上一块柱透镜板组成裸眼立体显示的光学系

5、统，像素的光线通过柱透镜的折射，把视差图像投射到人的左、右眼，经视觉中枢的立体融合获得立体感。柱透镜板由细长的半圆柱透镜紧密排列构成，下图显示了柱透镜方法的原理。左右眼视图分别位于奇列和偶列像素上，形成视图分区。,微透镜投影法：将图像投影到由微透镜组成的显示屏上，经过有微透镜折射产生相差来达到立体成像。,位相差板法：微位相差板法是台湾光电研究院研究成功的一种裸眼立体显示技术。使用微位相差板改变光的偏极态来达到左、右视图的分离。微位相差板立体显示器不需要戴眼镜，但是视角很小，需要和头部跟踪装置配合使用,n,特殊照明法：线光源照明法的立体显示器在LCD的像素层后使用一系列并排的线状光源给像素列提供

6、背光照明，线光源宽度极小并与液晶屏的列像素平行。密集的线光源照明使奇、偶列像素的图像传输路径分离，使左、右眼看到对应的画面。,透射式全息显示图像：透射式全息显示图像属于一种最基本的全息显示图像。记录时利用相干光照射物体，物体表面的反射光和散射光到达记录干板后形成物光波；同时引入另一束参考光波（平面光波或球面光波）照射记录干板。对记录干板曝光后便可获得干涉图形，即全息显示图像。再现时，利用与参考光波相同的光波照射记录干板，人眼在透射光中观看全息板，便可在板后原物处观看到与原物完全相同的再现虚像。,反射式全息显示图像：将物体置于全息板的右侧，相干点光源从左方照射全息板。将直接照射至全息板平面上的光

7、作为参考光；而将透过全息板（未经处理过的全息板是透明的）的光射向物体，再由物体反射回全息板的光作为物光，两束光干涉后便形成全息显示图像。由于记录时物光与参考光分别从全息板两侧入射，故全息板上的干涉条纹层大致与全息板平面平行。再现时，利用光源从左方照射全息板，全息板中的各条纹层宛如镜面一样对再现光产生出反射，在反射光中观看全息板便可在原物处观看到再现的图像。,体积式原理图,合成式全息显示图像,合成式全息显示图像是指将一系列由普通拍摄物体的二维底片借助全息方法记录在一块全息软片（或干板）上，再现时实现原物体的准立体三维显示的一种技术。实现再现物体360环视像的另一种有效方法便是合成式全息显示图像。

8、角度多路合成式全息显示技术是一项集电影特技摄影、激光全息、光机电一体化、微机控制及纳米感光材料等高新技术于一体的最新技术。,4 部分3D产品,全球首款裸眼3D笔记本东芝Qosmio F750,东芝56寸裸眼3D电视原型机,LG的3D产品,任天堂3DS,易维视推出多视点转换处理器,双视点内容已成为事实上的三维影视内容工业标准，而裸眼三维显示基本上是多视点显示方式，因此多视点转换技术是裸眼三维显示的关键技术。目前多视点裸眼三维显示设备需要离线制作内容，使用专用软件播放。使用EVT301，可实时实现单视点/双视点内容的多视点裸眼三维显示，架起内容与裸眼三维显示之间的桥梁,优缺点,视察挡板法：无需其他

9、辅助设备，能2D3D切换，但有效像素低，光源被遮挡，亮度低。透镜阵列法：画面明亮，观看简便，但对屏面与柱 状透镜的配准位置要求较高，图像的清晰度亦受到柱状透镜屏密度的限制。微镜投影法：对光源要求较高，体积大。微位相差板法：画面清晰，视角很小，需要和头部 跟踪装置配合使用。指向光源法：易实现大屏幕，机构简单，可2D3D 转换，但是整体亮度低。透镜全息法：图像清晰逼真，景深较大，其光源激光会带来特有的散斑效应的弊病，即再现像面上附有微小而 随机分布的颗粒状结构。反射全息法：消除了激光的散斑效应，但作大屏幕技术难度较大；景深不太大，距记录介质平面较远处的图像有点模糊不清。合成式全息法：是目前记录并显

10、示伴有活动图象的三维立体影像的最佳方法。随着液晶显示技术及纳米级实时记录介质材料的研制开发，角度多路合成式全息显示技术将会发展成为新一代具有可持续发展的科研项目及值得巨大投入的研究课题。体积式全息法：会产生散射的效应，缺点是影像中央必须有一个旋转轴，靠近轴心的影像旋转速度较慢，立体影像较不清晰,5 存在的问题,1、亮度、分辨率、视点 2观众身体的不良反应。在收看3D电视时出现的头晕、呕吐现象。也出现在裸眼3D技术上，因为3D画面的闪烁感太强。3、观看者所在的位置对正对着屏幕，双眼也要与屏幕保持水平。也就是说，在使用裸眼3D时不和平常观看2D画面时可以随心所欲的站立，内置摄像头跟踪人脸，以对应显示出最佳的3D画面。,Thank you!,