浅述采用德州仪器DLP 技术设计裸眼3D显示应用

该文章由Alex Lyubarsky和Paul Rancuret共同编写。 

正如充满未来感的好莱坞电影中经常出现的那样，下一代投影显示将会提供逼真的观看体验。通过将立体眼镜与虚拟现实(VR)内容相结合，3D显示应用成功的实现了上述的体验场景。遗憾的是，由于使用眼镜的不便性以及3D眼镜的局限性，导致在2010年推出的3D立体显示并未在游戏和家庭娱乐中得到大规模的普及。

DLP® 技术可以实现具有出色图像质量的多视角自动立体显示解决方案。通过将观看者与虚拟物体之间的距离控制在立体显示的视觉舒适区内，有助于管理DLP® 技术多视角显示应用的VAC。

通过刺激人类视觉系统(HVS)中的双目线索，3D显示系统使用户能够以更强的三维感体验内容。

裸眼3D系统的目标是消除对立体眼镜的需求，同时增强视觉体验以消除眼睛疲劳。

可以从裸眼3D显示中受益的应用涵盖了医疗、工程和游戏系统。在医疗领域中，进行内窥镜手术的医生可以实时感知内脏的深度，而无需佩戴特殊的眼镜。工程师可以在制造产品之前，在三个维度上准确地进行可视化设计。PC游戏玩家可以通过将显示器视角之外的内容立即可视化从而战胜对手。

裸眼3D显示应用可以提供以下三点优势：

“环视”效果。环视效果也称为运动视差，这是一项随着用户改变头部相对于物体的位置而改变物体或场景的观看角度的功能。图2展示了不同的人如何仅通过水平或垂直移动头部来观看一个简单的物体。在显示器应用中，实现水平环视效果（或水平视差）非常重要，因为用户坐着时会左右移动头部；垂直环视效果不一定需要变化。

延长观看时间。在许多应用中，用户需要长时间观看使用。例如外科手术可能要花费数小时才能完成，而专业游戏玩家的练习或比赛时间通常也是数个小时。

利用立体视觉基础设施。在短期内创建裸眼3D体验的能力将取决于基础设施的可用性。某些裸眼3D显示系统可以重复使用3D立体视觉源内容（包括VR内容），从而可以快速普及裸眼3D显示应用。

表1列出了一些应用示例。

 

医疗	工程	标牌	游戏
内窥镜手术	产品开发	广告	第一人称射击游戏
CAT扫描分析	地理可视化	地图	即时战略游戏
	建筑造型		游乐场
			娱乐场所

 

表1.裸眼3D显示的应用

在创建裸眼3D体验时，显示产品设计人员面临着其他的设计挑战，包括环视效果和用户所需的生理线索（包括图像质量、亮度、对比度等）。DLP® 技术可以利用其高速、低功耗和高图像质量等特性来应对这些挑战。

DLP® Pico™技术可以为下一代显示和光控制应用提供小型解决方案。DLP® 产品具有0.2至0.47英寸的微镜阵列，非常适合小型化应用，而且已经被应用于数百种消费类电子产品。DLP® 显示产品拥有从nHD到4K的超高清分辨率，几乎可以在任何表面上投射绚丽清晰的图像。

表2列出了基于DLP® Pico™ 技术的产品为裸眼3D显示应用带来的好处。

 

挑战	DLP® 显示技术优势
像素密度	要实现有效分辨率(1080p)，每个唯一视图需要具有可产生超高像素密度（8个视图 × 1920 × 1080 = 1650万总像素）的分辨率。利用DMD的快速切换速度，通过基于时分复用的像素结构，屏幕上的显示内容可实现4倍于有效分辨率的显示精度。
成像切换速度	利用DMD的速度，DLP® 显示芯片组可支持超高的帧率，从而可以在一帧内实现多个视图的时分复用。例如，现今可以在1080p的分辨率下实现240Hz的帧率。
图像质量	DLP® 显示技术基于获得奥斯卡金像奖的DLP Cinema® 技术*，能够为任何显示系统提供生动的图片和视频。
对比度	DLP® 显示技术使用反射光学架构，可以提供超高的全开/全关和ANSI对比度。
功率效率	DLP® 显示技术无需偏振，可在LED投影系统中实现出色的功率效率。

 

表2.DLP® Pico™ 显示为裸眼3D应用带来的优势 

*TI员工Larry J. Hornbeck获得了2014年奥斯卡科学与技术金像奖（奥斯卡金像奖），旨在表彰其发明了用于DLP Cinema® 投影的DMD技术。

裸眼3D显示应用前景广阔。裸眼3D显示可以使医疗、专业、标牌和游戏市场等各种应用受益。采用DLP® 技术的产品和公司已证明，这款独特的解决方案可应对上述大多数挑战并提供独特的用户体验。

审核编辑：金巧