| 三维显示技术的探索 |
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| 作者：Planar Systems公司 来源：今日电子 点击数：554 更新时间：2007-11-5 |
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我们绝大多数人所看到的世界都是三维的，而所触及的几乎所有介质，无论是印刷的、照片或影像，都是二维的。如今，随着人们对三维影像兴趣的日趋强烈，最新的立体显示技术可以满足人们对影像和复杂数据深入观察的需求。
人类实现三维影像的历史已经很久了，采用多种技术来创建需要的虚拟视差，以产生立体感。在19世纪后期和20世纪早期，人们把Holmes立体看片器（Holmes Stereo Viewer）用作客厅娱乐设备来观看立体图片。在1939年纽约世界博览会上，倍受喜爱的View-Master首次亮相，并曾经成为所有年龄段人们的玩具。20世纪50年代，三维电影首次具有了彩色立体的特点，电影《Bwana Devil》在1952年首映。
20世纪80年代，基于CRT的立体显示器采用了将左右眼图像作为独立帧连续显示的技术。观看时，图像以两种方式之一进行同步，一种方法是佩戴采用快速切换LCD快门的眼镜，来连续适时遮挡左眼和右眼图像。另一种方法是采用CRT产生在相反方向上的圆偏振图像，该图像是通过放在显示器前面的一个响应时间很快的液晶板产生的，并通过比较轻的圆偏振眼镜观看。在这两种方法中，为了避免闪烁，CRT的刷新频率是正常帧速率的两倍，大约是100Hz。
当今的立体视觉
科技的进步正逐步使我们在显示器上观看的图像和我们用双眼直接看到的事物相一致，这是由于有很多种原因促使人们对三维显示感兴趣。许多专业应用需要具有立体感的视觉，还有一些场合采用三维图像从复杂的虚拟数据中快速而更加精确地抽取信息，并且具有改善交互效率和减小图像信噪比的优势。
早期的三维显示技术由于缺乏显示内容、很差的视觉性能和观看的舒适性，人们已经很少应用了。时下立体技术正被广泛应用的主要原因包括：计算机和图形卡的处理能力已经足够强大，而且消费者在经济上也能负担得起；复杂数据、三维内容和数字影像随处都可以获得；信息爆炸和理解能力的增加依然在持续；新兴的三维显示技术改善了立体呈现的性能和观看的舒适性。
立体技术
有些人认为，完美的三维显示技术不需要观看者在眼前佩戴任何立体观看工具，而且也有很多公司已经开发出了不需要眼镜的立体显示产品，或称为自动立体显示设备。这些产品一般通过向一只眼睛发送奇数场图像，向另一只眼睛发送偶数场图像的方式将显示分辨率分解成两部分，这也要求观看者使他们的头保持在最佳观察点的位置。
另外一些自动立体显示技术是将显示分辨率提到很高，以制造一些可以看到三维的“区域”。人们可以在许多应用领域中找到自动立体显示技术的位置，三维效果意味着吸引注意力，例如标志图，而且也有相当多的移动电话宣称具有自动立体显示技术。
使用专业立体显示的用户依赖于高品质、高分辨率的立体图像来精确地创建、观看和编辑三维数据和立体图像，因此，可供选择的三维技术就必须满足这些要求。例如，Planar Systems公司的StereoMirror（立体镜像）技术就采用两台AMLCD显示器上下组合，并将分光镜装于二者之间。
图1 采用StereoMirror技术的立体显示器
使用这种立体显示器的用户需要戴上偏光眼镜，以使左眼只能看到下面显示器的图像，而右眼只能看到上面显示器的图像，放置分光镜的目的是使用户感觉在观看一个显示器。双眼会看到连续的、无闪烁的图像，而不会发生在通常二维显示器中要观察到同样图像需要在分辨率、色彩、对比度或图像质量等方面折中取舍的情况。虽然这种方案比类似的自动立体设备要大很多，但高清晰的立体图像令人观看舒适。
另外一种产生立体视觉的方法是采用一对儿叠在一起的液晶面板，第一块面板控制像素密度，而另一块控制偏光方向。高亮度的背光也需要校准以减少相邻像素的漏光，而且一块漫散屏被放在显示器的前面用于拓宽校准光源的视角。液晶板上显示的每幅图像都根据接收到的立体图像对来计算偏光方向，用户也需要佩戴偏光眼镜来分离左右眼图像。
实现三维立体视觉的方法还包括通过两个头戴式显示器来隔离每个眼睛的图像，以及需要用户将头保持一种可以隔离双眼图像姿势的方法。另外也有一种对于大量观众的剧院式立体图像生成技术，它可以通过前后投射系统来投射环幕图像到真实的三维空间，左右图像通过帧序列或帧偏振极性来区分。
选择立体显示方案
首先，立体显示方案一定要有好的图像源，因为人们已经习惯了在常规的桌面显示器上观看优质图像，也期望立体图像具有同样的画质。此外，左右眼图像必须在没有牺牲图像品质的前提下尽可能地分离。
其次，显示系统也必须是令人观看舒适的。人们观看立体三维图像时，希望能够不改变他们通常的观看习惯，例如，不希望佩戴沉重的眼镜等。
第三，优秀的立体显示设备一定是容易安装和使用的，而且与计算机、图像卡和软件等的接口简单。使用三维显示技术来观看复杂数据和图像的用户，应该将他们的注意力集中在所观看的内容而不是观看的手段。
这是一个令人鼓舞的时代，因为立体显示技术不断促进专业和消费应用领域对三维技术的接收程度。立体三维显示有潜力使医学、地理空间情报、石油勘探、制药、复杂可视化、建筑、仿真、远程手术，以及其他难题从中受益。
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