戴眼镜式平面3D显示的原理及优劣

平面电视3D成像逐渐成为电视发展的又一种趋势，本文将简单介绍戴眼镜式平面3D显示的原理及优劣。

快门式平面3D原理是使用液晶制作的眼镜片，两片眼镜片上交替控制，使两片眼镜镜片交替透明-不透明改变，显示器将左眼图像和右眼图像交替放映，即眼镜片在显示屏显示左眼图片时左镜片透明，右镜片不透明，只使人的左眼看到图像；在显示屏显示右眼图像时右镜片透明，左镜片不透明，只使人的右眼看到图像，如此反复切换。当切换频率达到一秒50次时，大脑会认为是在同时观看，并将它们融合为一副立体图像。

各类显示器在1秒内显示多幅图像，以此来表现运动过程。这是利用了人眼的视觉暂留特性，因为人眼在处理图像信息时是需要时间的。假设一个灯泡是亮、暗交替闪烁，当闪烁速度慢时会看清楚闪烁的灯泡；当闪烁频率增加到一定程度后，人眼将不会察觉到断续的闪烁，而是一个固定亮度的光。这种频率叫做临界闪烁频率，一般达到每秒30-50次时不再有闪烁感。除此之外，临界闪烁频率值随着光强的增加而增加，在光很弱时，闪烁频率可降到5Hz，在高光强下会提高到50Hz左右，即在昏暗环境下灯泡1秒闪烁5次以上，人眼将看到的是一个恒定发光的灯泡，而将在比较亮的环境中则会又发现灯泡在闪烁。但只要闪烁频率大于60Hz，无论光强如何，都会使大脑认为是一副融合的恒定的图像。在传统电影放映时，电影放映机一秒放映24副图像。由于两幅图片切换时会有暗场，在大银幕亮度很大的环境下会让人眼感受到难以忍受的闪烁，因此在每张图片显示中途用叶板挡一下，使同一张图片出现两次，变相增大了电影的切换频率，达到了48次，从而消除了放映过程中的闪烁现象。现代数字放映也是类似思路，只不过是让同一幅图像在显示期间内重新出现了3次，大幅提高了切换频率，因此在比较亮的银幕环境下，人眼依旧感受到电影是连续、融合的。刚才介绍的电子快门式技术利用了人眼的视觉暂留特性，因此不需要放映设备为了3D图像进行专门改造，只需要切换频率就能导入这项技术。但主动式电子快门最严重的缺点是亮度损失严重，每只眼睛实际上只能看到2D显示约2/10的光。由于亮度较低，画面的对比度和色彩显示都会大打折扣，因此而影响3D画面的图像质量。另一方面由于所佩戴的电子快门眼镜带有电池和开关电路，会不可避免地受到有价格和重量等因素制约发展，观众长期佩戴观看也会由于不易避免的双眼交叉效应产生大脑和眼睛疲劳。偏振光式3D原理是佩戴一副镜片为方向互相垂直的偏振片，一片镜片为水平偏振片，一片为竖直偏振片，假设拍摄时左眼看到的画面是水平偏振光，右眼看到的是竖直偏振光，显示屏同时放映包含两种偏振态的图像，由于偏振片的过滤，左眼接收到只有左眼信息的水平偏振图像，右眼接收到只有右眼信息的竖直偏振图像，大脑将两幅图像处理融合，形成立体视觉。

此方法与电子快门式类似，皆用两台摄影机以微小角度错开拍摄模拟人眼视觉，将信号混合传输至显示屏幕，再把左右眼图像分别送入左右眼。偏振光式3D技术要在电视上实现，需要的成本较高，并且在观看角度和显示面积还有所限制。但由于偏振片眼镜成本很低，所以在影院中大量使用。平面3D显示除了上述两种需戴眼镜式技术之外，还有裸眼式3D。新开发出的裸眼3D技术有多层显示MLD、景深融合技术DFD、扫描式背光立体显示技术、扫描体积显示和固体体积显示等，都处于发展之中。裸眼3D显示技术最大优势是摆脱了眼镜束缚，但现在应用在大尺寸屏幕上的效果并不理想，近看时会有很明显的垂直阴影，3D效果并不明显。现在数字全息3D技术是效果最好的3D显示技术，但要处理的数据量太大，还无法用于3D电视中。当然还有很多在技术前沿探索的新型3D显示技术，比如集成成像3D显示，都有可能是未来实现裸眼式真3D显示的新希望。

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