裸眼3D显示技术探究

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。

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。 

丢掉眼镜负累 详解裸眼3D显示技术

 

　　裸眼3D产品虽然层出不穷，但是在分辨率、可视角度和可视距离方面仍然存在不足，这也是未来各个厂商都要努力突破的技术难点。由于技术的原理所限，目前裸眼3D显示产品的分辨率普遍不太高，显示效果要进行提升比较困难，这对于习惯了高清节目的观众来说就比较难以忍受。可视角度也是一个急待解决的问题，目前的产品，人们在观看屏幕时，必须位于一定的范围内才能观看到立体画面，若观看角度太大，3D效果就会显得不那么明显。另外可视距离也是一个不容忽视的问题，如果观看者距离屏幕位置太远同样会使3D效果大打折扣，而离屏幕距离太近的话，人又容易出现明显的头晕现象。

　　裸眼3D显示在观看的时候，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。不过可以告诉读者的是，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。当前市面中裸眼3D显示技术主要有以下几种？

　　光屏障式（Barrier）

　　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。

 

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到影响。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。

 

柱状透镜(Lenticular Lens)技术示意图

 

　　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。

　　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。

　　指向光源（Directional Backlight）技术

 

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），这种技术能够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显示器如今已经发展到第四代，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。

　　纵观3D技术已成功应用到了数字显示领域，而作为新起之秀的裸眼3D显示技术必将青出于蓝而胜于蓝，未来裸眼3D显示技术发展前景不可限量！