别让眼睛骗大脑 主流电视3D技术透析

    2010年什么最火？不是凤姐，也不是犀利哥，而是席卷全球的3D影戏技术！自从阿凡达一声怒吼，3D就成了高科技的全新代名词。一时间索尼、夏普、松下、三星等国际家电企业都纷纷推出了自己的3D电视机产品，而国内企业也不甘人后，也先后推出了自己的3D电视机产品。

▲3D电视很神奇，平面影像让人看到立体效果

　　3D电视机如此大行其道，自然是给了观看者前所未有的全新体验，而为什么我们可以在屏幕的屏幕上，看到立体的图像效果？又为什么画面中的人物能飞出屏幕呢？其实，这一切视觉效果，都是因为我们的双眼在欺骗大脑之后产生的幻觉而已……

▲冲出屏幕的大白鲨，是幻觉！真的是幻觉！！

　　3D成像技术，现在基本分为3大类，其中起步较早效果较差的色差3D成像技术，基本已经被淘汰了，而比现在主力3D技术分别是电子快门技术和光学偏振技术。下面，我们就一起来看看，3D显示技术是如何让我们眼睛主动的来欺骗大脑！

　　3D影像的成像原理

　　想要知道眼睛是如何欺骗大脑，那我们就要从医学和物理学的角度对眼睛进行一些本质上的分析。
因为人类的人眼是长在鼻子的两次，而且是正朝前方，但是两个瞳孔有一定的距离，所以我们大脑接收眼睛发来的图像信号时，其实是两组图像重叠而成，而因为双眼位置的距离不同，所以在图像重叠区域里，我们看到的图像也会略有不同，这个现象在医学上叫做“视差”。

▲因为两眼的距离，所以我们能接收到更多信息

　　而我们之所以能够看到立体影像，就是因为我们大脑被这种“视差”现象所欺骗，根据两眼接收到不同图像信息，从而自动计算出物体的距离，从而形成了3D影像。

▲视觉成像原理图

　　想要让眼睛同时接收到两组不同，但是又相近的影像信息，就需要有相应的显示技术才可以达到让眼睛主动欺骗大脑的目的。下面，我们就来看一下，现在主流的3D成像技术，是通过什么原来实现，让眼睛同时接收2组近似而有不同的影像信号。

　　主流3D电视成像技术

　　我们先来说一下，现在3D电视应用最广泛的“主动式快门3D成像技术”，这种成像技术是将两组液晶片构成一个眼镜，通过接收频闪信号，开启/关闭其中一只镜片，因为人类大脑在处理视觉信号时，会有非常简短的时差，而快门眼镜的频闪速度略快于大脑对图像的处理速度，这样就让两只眼睛虽然看着同一个屏幕，但却要看到略有偏差的两个不同画面。

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　　众所周知，电视屏幕的闪烁速度，只要超过60hz，人眼就不会感受到屏幕的闪烁，而现在液晶电视闪烁速度已经可以达到120hz，这样给主动式快门眼镜提供了最基本的技术支持。电视画面将120Hz分解为双60HZ，每60Hz显示一幅图像，这样主动式快门眼镜通过接收不同帧的画面实现3D效果，具体原理如下。

主动快门式眼镜示意（动画较大请等待）

　　通俗一点来说，“主动式快门眼镜”的成像原理大体可以这样理解：屏幕会先显示给左眼看的画面，这时眼镜会同步将你的右眼遮住，就是给眼睛上罩了个眼罩，接下来屏幕会切换到给右眼看的画面，这时再把左眼遮住，如此不断反复，同时由于这个交替过程非常迅速，每秒可以到120次，因此对人眼来说是无法看到这个左右转换的。只要接收到的画面正确，最终就能看到3D影像。

　　主动快门3D技术优缺点

　　最后就来说说主动式快门3D技术的优缺点，这种技术的优点在于它的残影少，价格适中，而且不论是电视、电脑屏幕还是投影机，只要更新频率能达到要求，就能导入这个技术，因此现在市面上大部份即将上市的3D电视上，包括索尼、松下、三星等电视，同时电脑上使用NVIDIA的3D眼镜和部份数字电影院，都可以看到主动式快门眼镜的轨迹。

主动快门式3D眼睛，一般都比较大而且较重

　　而其缺点也是存在的，其中最严重的就是亮度大大折扣，带上这种加入黑膜的3D眼镜以后，每只眼睛实际上只能得到一半的光，因此主动式快门看出去，就好像戴了墨镜看电视一样，而且眼镜很容易疲劳。

3D不适应症状的警示文字

　　再者主动式快门眼镜受到那块液晶层的限制，镜片面积也不能做得太大，对部份的人来说，特别是有戴眼镜的网友会很容易看到四周粗粗的黑框。观看起来感觉非常不好。同时由于不同的帧变化间断时间和人的个体差异不同，眼镜的疲劳程度和大脑的劳累速度也是不同的，最严重的长时间观看可能引发呕吐等现象。

 
3D眼镜水平放置

 
3D眼镜倾斜45度变化不大

 
3D眼镜垂直放置，镜片就会变黑了

　　之所以目前大部分3D显示设备都采用主动式快门3D技术，主要是因为这项技术的门槛比较低，而且对于已经生成出的产品进行改造的改装成本也比较低，所以主动式快门3D才能大行其道。

　　偏振3D成像技术

　　偏振3D技术起源早于主动式快门3D技术，与主动式快门3D技术不同，偏振3D技术依靠的是光学原理，而正因为光学技术的限制，所以目前主要只要应用于影院。偏振3D电视的开发，现在还处于一个起步状态。

▲偏振光谱示意图

　　想要了解偏振3D技术，首先我们要了解一下偏振光和偏振眼镜的原理。光其实是一种电磁波，它是由相互垂直的电厂和磁场形成。这些电磁波在特定环境下，会成产扭曲，形成一种叫做眩光的现象。利用这种光扭曲原来，通过特殊的虑光眼镜，来达到让双眼同时接收图像信号的目的。

▲偏振3D眼镜成像原理

　　偏振3D电视原理是在屏幕上增加一层偏振镀膜，而液晶屏幕则隔行输出两幅不同的画面，通过偏振眼镜，将两幅画面成像在左右眼，这样我们的眼睛就又一次成功的欺骗大脑，形成3D影像。

▲实景偏振光学成像效果

　　当然，偏振3D技术要在电视机上实现，现在来看成本还是比较高的，而且作为光学成像技术，在观看角度和显示面积上上还是有所限制，而偏振3D技术的优势则是偏光眼睛成本非常低，家庭就算多备几幅眼睛，也不会感到肉痛……

　　3D的发展目标 裸眼3D

　　不管是主动快门式3D成像技术，还是偏振式3D成像技术，用户都不能摆脱那眼镜的纠缠，这也是现在很多用户对3D技术嗤之以鼻的原意之一。所以，裸眼3D技术就成了用户期待，企业努力开发的方向。

▲目前在日本展出过的70寸的裸眼3D电视机

　　但是，裸眼式3D技术大多处于研发阶段，并且主要应用在工业商用显示市场，所以大众消费者接触的不多。从技术上来看，裸眼式3D可分为光屏障式（Barrier）、柱状透镜(Lenticular Lens)技术和指向光源（Directional Backlight）三种。裸眼式3D技术最大的优势便是摆脱了眼镜的束缚，但是分辨率、可视角度和可视距离等方面还存在很多不足。

▲马上就要上市的任天堂3D游戏机

▲明年也许会上市夏普3D屏幕手机，但是据说效果一般

　　现在最快我们能看到的裸眼3D设备，是任天堂推出最新掌机3DS游戏机，夏普近日也宣布将会在明年推出具备裸眼3D技术的手机，手机采用的是视差对比显示技术的10.6英寸显示屏，在开启3D效果的情况下分辨率为640×768，不过一些实际体验过后表示，在目前的分辨率下，裸眼3D显示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，而且三维效果也并不是太明显，很难做到精确定位。

　　这样的结果，也就是告诉我们，现在裸眼3D显示技术还只能应用在小屏幕的数码产品上，而想要在家看上大屏幕的裸眼3D电视机，依然需要等待技术上的重大突破……所以，想要在家看3D影视剧，暂时还只能选择主动式快门3D电视机……

　　当然，除了电视之外，潮人们还可以去买一个3D投影机，来爽一下，那可是100多寸的超大屏幕，只不过还需要找一个能支持NVIDIA 3D电脑才能玩的够爽。