裸眼3D顯示技術的現狀與發展

孫博

摘 要 在現階段中國研究人員最應該做的就是加強裸眼3D技術的研究力度，致力于使用新型技術去全力開發裸眼3D技術的發展，這才是發展裸眼3D技術的最終突破口。目前為止的眼鏡式3D技術只可以被應用為3D技術發展過程中的踏腳板，其發展到最后也會被裸眼3D技術所替代。

關鍵詞 裸眼3D；顯示技術；現狀與發展

中圖分類號 G2 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2017）198-0115-02

在現如今快速發展的科技社會當中，科學技術領域開拓創新的腳步從未停止，而電子產品的更新換代的速度也達到了令人瞠目結舌的地步。

2009年，隨著電影《阿凡達》的上映，帶來了全球性爆炸式的轟動效應，3D顯示技術也開始正式踏入人們的視野，開始快速被人們追求并熱捧，其也引領了電影工業現代化發展的新趨勢。

與此同時，家電電器在消費領域的大額消費同樣也讓人不可忽視，很多品牌都開始陸續推出了自家的3D電腦顯示器，液晶電視，以及投影機等電器等。就發展到目前為止的3D科技技術來說，無論是家電產品，還是電影作品都擁有一個共同的特點，這就是必須要佩戴專業眼鏡去使用這些電器。

但是，長時間佩戴這種眼鏡還容易導致出現頭暈惡心等不良反應的癥狀，甚至于嚴重者還會影響視力，與此同時，本來就有近視眼的觀眾在佩戴雙重眼鏡的情況下，所帶來的不適與不便利更是雙倍的，因此發展更為先進的裸眼3D更為重要。

1 裸眼式3D技術的分類

1.1 光屏障式3D技術

這種技術類別也會被叫做視差屏障或者是視差障柵技術，其是來自于夏普歐洲實驗室的工程師耗費十幾年時間，最后研究出的一類技術。它的設計方針是在LCD液晶面板跟背部的發光元件中間配置一個由偏振膜跟高分子液晶層組成的“開關”液晶層，這一“開關”是用于控制進光以及阻光而產生的一種列寬達到幾十微米垂直排列的細條柵，在顯示2D圖像時這一設備是透光的，在顯示立體圖像時則要阻斷光顯示。這種工作原理跟偏振式3D技術有點相像。在顯示立體影像時，液晶屏幕上會分別出現左眼跟右眼同時觀看的畫面，在此時不透明的光柵就會分別快速的遮擋住右眼和左眼，再把右眼跟左眼的可視畫面分開，這時就會在觀眾的大腦當中形成比較立體的顯示畫面。在這里需要提到的是光屏障式3D顯示技術其是還不是一項十分成熟的技術，在使用這項技術顯像時，其內部的分辨率跟亮度都會下降。

1.2 柱狀透鏡3D技術

這種技術的工作原理就是將一層柱狀的透鏡放在液晶屏幕的前面，這可以使透鏡的焦平面在LCD的像平面的下面，而圖像中的每一個像素點也都會在柱狀透鏡的下面被分成了不同的子像素之后再被分配到左眼與右眼當中去。當觀眾再開始觀看大屏幕時，因為雙眼是從不同角度進行觀看的，所以就可以看到不同的子像素會疊加成不同的畫面。利用柱透鏡把兩眼圖像子像素的光都以不同的角度經過分別折射之后就會匯入左眼和右眼，因為雙眼所處的角度是不同的，所以看到的影像也不會相同，這樣就能夠在觀眾的大腦層形成比較立體的3D圖像。

而跟光屏障式顯示技術相比較而言，柱狀透鏡技術在亮度方面是不會造成經濟損失的，其能夠滿足觀眾對3D影片亮度方面的全部要求。但是它的工作原理跟光屏障式顯示技術同中有異，因此在分辨率部分還是會產生比較大比例的經濟損失，使觀眾無法享受到高清的3D影片。

1.3 方向性背光3D技術

無論是光屏障式還是柱狀透鏡3D技術，因為大屏幕上圖像的像素是依據不同人的左右眼區分的，必須要對應觀眾的左眼跟右眼，因此對于相同一張圖片來說，在單位尺寸大小都相同的顯示器上使用一半的像素去顯示圖片也就等同于使分辨率縮減了一半以上，而光屏障式3D技術因為在背光源前面放置了“視差障壁”，這就會使得整體的亮度降低，而為了解決這一技術性難題，有關公司也研究并開發了方向性光源3D技術，這種技術的最大優點就是補充了光屏障式技術跟柱狀透鏡的缺點，使其在顯示3D影像時分辨率跟亮度都不會降低。

方向性光源3D技術采取左右分開的兩塊LED背光源進行顯像，而在顯示3D圖像時，兩塊背光源還存在交替點亮的部分，這也是一種能夠全面掌控背光照射方向的技術，這也是方向性光源技術定名的由來。

在制造過程中不會改變原有顯示設備的結構，用3M反射膜替代在導光板跟液晶面板中間的鋸齒狀3D透光膜、反射膜、3D透光膜，跟導光板還可以構成新型的背光模組，與高效的驅動程序，快速響應的LCD面板配合到一起進行使用即可。

在點亮背光源背后因為入射光線照射角度的不同，在顯示左眼畫面時，導光板就會反射全部來自于左組背光源的背光，而背光在透過透光膜后，再經過折射就會把圖像映射進觀眾的左眼，在這時右眼是什么都看不到的。

與此同理，在顯示右眼的圖像時，導光板反射的全都是右組背光源的背光，背光透過透光膜之后經過再次折射就會將圖像映射進觀眾的右眼，在這時左眼又是無法看到的。而當顯示器顯示左眼跟右眼的圖像相替換進入大腦時，再加上人眼的視覺暫停留存問題，就會在大腦內部形成3D立體的效果。

2 裸眼式3D技術的應用與發展

在2009年，美國公司研發出了一項新型的裸眼技術。

跟上述幾項技術相比，他們研發出的產品在使用時不會產生頭暈惡心等副作用，視野大小跟角度的大小也都沒有太大的限制，分辨率也不會太低，并且還可以在屏幕的下方隨時添加顯示二維碼的字幕部分。根據事實情況，使用MLD技術的顯示設備早已經開始在現實生活中被應用于美國部分城市的部分娛樂場所，而且使用效果也非常好，受到了很多人的矚目。而在家電電器方面，不論是使用什么技術也都可以實現3D的顯示效果，究其根本方法就是使左眼跟右眼看到不同的畫面圖像，經過暫時的視野停留，最后就會形成準確的圖像。

到目前為止，很多品牌也都開始陸續推出了自家的裸眼3D電視，盡管還沒有開始投入大量的生產制作，但是從產品技術方面考慮可以看出電器都使用了柱狀透鏡3D技術。到目前為止，因為裸眼3D技術在我國還處于研發的初步階段，在觀眾觀看的角度，分辨率，以及視野大小方面還是存在的很多問題急需改進。

3 結論

言而總之，現在還在使用中的裸眼3D技術的發展水平還不夠成熟，與消費者的日常需求還有一定距離，但是裸眼3D技術在很多領域的發展前景以及方便性在目前市場趨勢之下還是比較可觀的，它也是眼鏡式3D技術無法比較的一門技術類別。

比如說在空間比較大的公共場所可以隨意應用，類似公交車、機場，以及大樓的大屏幕等移動式的多媒體公共設施，在這種發展前景巨大的市場當中，可以說裸眼3D技術也是未來發展的一個大方向。群眾應該相信在不遠的將來使用裸眼3D技術的產品也會陸續上市，而到那時就可以不使用沉重的眼鏡式3D技術，可以相信在未來裸眼3D技術絕對可以成為這一行業的最終主流產品。

參考文獻

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