3D顯示讓科幻走進(jìn)大眾生活

3D 顯示對(duì)于大多數(shù)人來說其實(shí)并不陌生。相信很多人都看過3D電影，只要戴上一副特制的眼鏡，我們就能進(jìn)入到仿佛真實(shí)的電影3D世界中——看到立體逼真的恐龍、具有震撼力的火山噴發(fā)場(chǎng)面，以及那些觸手可及的ET外星人。這一切都那么有棱有角、有血有肉，真實(shí)得讓人不敢相信自己的眼睛，這就是過去十年來借助立體眼鏡實(shí)現(xiàn)的3D顯示技術(shù)。隨著顯示技術(shù)的發(fā)展，讓大家擺脫立體眼鏡的束縛，自由自在通過裸眼觀看3D視頻的新想法在源源不斷被嘗試，這一領(lǐng)域也成為技術(shù)發(fā)展最為迅速的熱點(diǎn)之一。

千百年來，人類一直在思考如何能夠使自己變得更加快樂。顯然在解決溫飽問題以后，視覺、聽覺、觸覺、嗅覺的愉悅體驗(yàn)成為人們追逐的目標(biāo)。隨著音視頻技術(shù)的發(fā)展，視覺、聽覺的虛擬體驗(yàn)逐漸走向深入。我們記載的美妙聲音逐漸從留聲機(jī)到磁帶機(jī)再到CD機(jī)，越來越清晰；我們聽到的聲音從單聲道到兩聲道再到杜比立體聲，越來越真實(shí)。與此同時(shí)，我們看到的畫面從黑白到彩色，從模擬到高清，從480i到1080p，清晰度不斷提升。人們依然沒有停止追逐終極體驗(yàn)的步伐，不斷在實(shí)現(xiàn)一個(gè)夢(mèng)想后向另一座高峰發(fā)起攀越的號(hào)角。在3D音效成為現(xiàn)實(shí)以后，3D顯示就成為后高清時(shí)代顯示領(lǐng)域的珠穆朗瑪，攀越它成為視頻顯示研究人員的新夢(mèng)想。

3D顯示技術(shù)的發(fā)展歷程

其實(shí)人類追求3D顯示的歷史已經(jīng)非常久遠(yuǎn)。早在1838年，英國物理學(xué)家查爾斯·惠斯通(Charles Wheatstone)就構(gòu)建了一種由棱鏡和鏡子組成的器材立體鏡(stereoscope)，使人可以從一對(duì)二維圖像中觀察到三維效果，首次發(fā)現(xiàn)了雙眼視差在立體知覺中的作用。

在不斷的摸索中，人們逐漸發(fā)現(xiàn)3D顯示的基礎(chǔ)原理并不復(fù)雜，它主要利用了人眼的視差原理，通過給觀看者左右兩眼分別送去不同的畫面，從而達(dá)到立體的視覺效果。通常來講，所有的立體顯示產(chǎn)品都要實(shí)現(xiàn)這樣一個(gè)過程：首先，要產(chǎn)生兩幅具有視差的畫面。這一點(diǎn)并不困難，對(duì)于真實(shí)的場(chǎng)景，可以用兩架照相機(jī)相距一定的距離同時(shí)拍攝即可得到具有視差的兩幅畫面；對(duì)于3D游戲，則可通過計(jì)算來得到具有視差的兩幅畫面。之后要在顯示器上顯示出來。這有兩種方式，一是在同一幀畫面上同時(shí)顯示這兩幅具有視差的畫面，二是用兩幀畫面一前一后顯示這兩幅具有視差的畫面。最后就是要通過各種方法讓左眼只看到左眼的畫面，右眼只看到右眼的畫面，這樣就可以在平面的顯示產(chǎn)品上顯示真實(shí)的立體效果。

根據(jù)這個(gè)原理，科學(xué)家們開發(fā)出了眼鏡式的3 D顯示技術(shù)，根據(jù)原理的不同，可以分為快門眼鏡(Shutter glasses) 、偏光眼鏡(Polarization glasses) 、紅綠眼鏡(Anaglyph) 、明暗眼鏡(Pulfricheffect) 和頭盔式顯示器(HMD) 五種。這些3D眼鏡顯示效果良好，但是由于需要眼鏡輔助給使用帶來了不便，從上世紀(jì)九十年代開始，人們逐漸轉(zhuǎn)入對(duì)裸眼3D技術(shù)的開發(fā)。

全新的3D顯示技術(shù)及產(chǎn)品

英國Reality Vision公司較早提出了HAD(Holographic Autostereoscopic Display，全息自動(dòng)立體顯示)技術(shù)概念，是裸眼式3D技術(shù)的重要進(jìn)步。HAD其實(shí)就是LCD顯示技術(shù)的簡(jiǎn)單綜合，它將LCD顯示系統(tǒng)里的背景光源換成了HOE(Holographic Optical Element，全息光學(xué)單元)，這樣一來整個(gè)顯示系統(tǒng)被分割成了分別對(duì)應(yīng)于每只眼睛的兩個(gè)相互平行的子系統(tǒng)，從而產(chǎn)生與立體電影相雷同的效果。不過這種顯示原理還是有一定的缺陷，那就是一旦用戶觀察的位置產(chǎn)生偏移，顯示效果就會(huì)模糊。因此，設(shè)計(jì)者又對(duì)其增加了一個(gè)同步系統(tǒng)：讓用戶配戴一個(gè)很小的位置跟蹤器，顯示器依據(jù)跟蹤器采集到的用戶位置變化信息實(shí)時(shí)地旋轉(zhuǎn)和調(diào)節(jié)好屏幕的最佳觀察位置。

位于新西蘭的DVI(Deep Video Imaging)公司也發(fā)展了同類技術(shù)MLD(Multi-Layer Display，多層顯示技術(shù))，利用多層LCD 前后排列，分別顯示前景與后景，形成前后深度感。利用前后景的明暗差，配合景物相對(duì)關(guān)系的巧妙設(shè)計(jì)，避免重影的現(xiàn)象，不過當(dāng)角度大時(shí)這種情況仍然難免。 DVI于2003年就展示了由其合作伙伴LG/Philips的LCD部門加工的38.1cm(15英寸)樣機(jī)，它可以提供兩種不同的分辨率：1024×768和1280×1024。按照廠商的說法，該類產(chǎn)品不僅可以讓顯示的畫面更生動(dòng)，而且有助于緩解觀察者眼睛的疲勞。至于電腦顯示系統(tǒng)的配合問題，據(jù)說當(dāng)前任何廠商生產(chǎn)的高性能視頻顯示卡都可以支持MLD產(chǎn)品。雖然該技術(shù)在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)原理上看似是兩個(gè)LCD面板的拼合，不過其生產(chǎn)成本較高，經(jīng)過多年仍未能最終實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)化。

除了專業(yè)的3D顯示研究公司，3D立體顯示也已被各大電視廠商作為液晶后的最新研究方向。歐盟已投入700億用于3D立體顯示研究，主要由Philips 主導(dǎo)的ATTEST聯(lián)盟進(jìn)行研發(fā)；日本則先后成立HODIC、TAO、3D Consortium 、及3D Business Promotion Consortium 等組織，以電視廠商為主，聯(lián)合200多家公司共同研發(fā)3D顯示；韓國則提出了“2010年3D視覺”政策，計(jì)劃到2010年實(shí)現(xiàn)大多數(shù)顯示產(chǎn)品和記錄設(shè)備與3D立體格式轉(zhuǎn)換。

在大廠的介入下，多年來裸眼式3D技術(shù)已經(jīng)取得了很大的成果。日本夏普公司在2006年就推出3D手機(jī)、3D筆記本和3D液晶顯示器。美國 Provision公司在2月底舉行的“DigitalSignageExpo”展會(huì)上展示了一款無需特制眼鏡就可以看到在空間懸浮的立體影像的投射型 3D顯示屏。而蘋果公司的一項(xiàng)專利申請(qǐng)則更是引起全世界的關(guān)注，該公司表示已經(jīng)開發(fā)出一種新型顯示系統(tǒng)，觀眾不需要配戴任何的頭載式輔助裝置，就能夠提供一種全像3D立體顯示與真實(shí)的觀賞體驗(yàn)，顯然3D顯示市場(chǎng)上如果能夠出現(xiàn)一款像iPod一樣的產(chǎn)品還是十分讓人期待的。[!--empirenews.page--]

而一些電視生產(chǎn)大廠也繼續(xù)推出了改良后的3D顯示產(chǎn)品。在今年1月的CES大展上，三星展出了一款支持3D顯示的背投電視以及一款可以顯示3D圖像的等離子電視。而在2月底舉行的“DigitalSignageExpo”展會(huì)上，3D顯示則從以往的幾乎沒有變成了廠商的競(jìng)相展出，其中飛利浦展示了20英寸、42英寸、以及9枚42英寸并排形成的相當(dāng)于126英寸的3款3D顯示屏，而LG則展示了采用42英寸全高清液晶面板的3D顯示屏。雖然這些設(shè)備還需要外接眼鏡去實(shí)現(xiàn)3D顯示，但是我們已經(jīng)可以看到國際大廠在逐漸重視3D顯示領(lǐng)域。

在國內(nèi)，也有數(shù)十家公司在研究3D立體顯示技術(shù)，由于缺少電視廠商的支持，國內(nèi)研究成果一直受到的關(guān)注不多。超多維科技公司是國內(nèi)較早進(jìn)行此方面研究和應(yīng)用的公司，他們于2006年末推出了全球最大的63英寸3D液晶顯示器“HDB—63”，而由超多維科技研發(fā)的SuperD系列3D顯示器則采用“裸眼多視點(diǎn)”技術(shù)，通過在屏幕上提供9幅畫面來達(dá)到裸眼觀看的立體效果。SuperD系列對(duì)光線沒有要求，在自然光、日光，甚至燈光直射的情況下都可以觀看。更為有趣的是，畫面中的物體可以躍出屏幕，視覺縱深最大可達(dá)正負(fù)1.5米，技術(shù)與國際先進(jìn)水平基本達(dá)到了一致。據(jù)了解超多維科技已開始準(zhǔn)備3D顯示器的量產(chǎn)，將投資10億元在深圳成立6萬平方米的立體顯示生產(chǎn)研發(fā)基地。

另一個(gè)3D立體顯示技術(shù)廠商歐亞寶龍國際也率先將立體顯示器用于廣告領(lǐng)域，其立體廣告網(wǎng)絡(luò)已被部署在香港地鐵、國內(nèi)機(jī)場(chǎng)、北京商場(chǎng)等場(chǎng)所。

由于今年來國際電視廠商紛紛推出自己的3D顯示設(shè)備，國內(nèi)電視業(yè)界也開始逐步關(guān)注這個(gè)市場(chǎng)，TCL就于今年在北京新聞大廈展示了其3D高清液晶電視，這款 3D高清液晶電視是其和美國SPECTRONiQ公司共同研發(fā)的結(jié)晶。該產(chǎn)品形成3D影像的原理是：立體采用微相位補(bǔ)償片，將液晶屏發(fā)出的光轉(zhuǎn)換為左旋和右旋的圓偏振光發(fā)送，經(jīng)過高精度作業(yè)粘粘在電視屏上的3D轉(zhuǎn)換膜，將左右眼圖像獨(dú)立送入人眼，從而形成立體圖像。人類是通過兩眼之間“視差 ”(Parallax)來產(chǎn)生立體感覺，由于兩眼觀看到場(chǎng)景輪廓不盡相同，看到的影像有細(xì)微差別，大腦根據(jù)這兩個(gè)場(chǎng)景進(jìn)行綜合處理，產(chǎn)生出精確的3D立體圖像。TCL此款新品定位為消費(fèi)電子領(lǐng)域，并計(jì)劃于2008年年底在北美和國內(nèi)先后上市。

3D顯示產(chǎn)品的市場(chǎng)及發(fā)展制約因素

隨著各國大廠的關(guān)注和重點(diǎn)推廣，未來的3D顯示市場(chǎng)看好。據(jù)美國計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)圖形圖像分會(huì)年會(huì)報(bào)告的統(tǒng)計(jì)，3D顯示技術(shù)應(yīng)用發(fā)展迅猛，從2004年的474 億美元到達(dá)2008年的889億美元，累計(jì)年增長率約為13％。專注于電子顯示器產(chǎn)業(yè)技術(shù)和市場(chǎng)研究的 iSuppli/StanfordResources公司發(fā)表報(bào)告稱，受個(gè)人市場(chǎng)推動(dòng)，全球3D顯示器交貨量在2004年達(dá)290萬臺(tái)，并且未來幾年將以 18%的復(fù)合增長率增長。3D顯示技術(shù)在未來可廣泛應(yīng)用于廣告?zhèn)髅?、?huì)展、軍事模擬、醫(yī)療、博物館、形象展示等方面，前途不可限量。

但也應(yīng)該看到，目前3D顯示產(chǎn)品的價(jià)格還偏高，進(jìn)入家庭應(yīng)用還需時(shí)日，例如飛利浦的20英寸立體電視售價(jià)為5000美元，42英寸高達(dá)1.3萬美元。超多維日前在國內(nèi)展示的立體顯示器和立體電視目前處于定制階段，并未大量生產(chǎn)，市場(chǎng)售價(jià)從幾萬到十幾萬元不等。過高售價(jià)令3D立體顯示技術(shù)暫時(shí)只能應(yīng)用軍事、科研和商用領(lǐng)域，難以打入民用市場(chǎng)。

健康和安全也是3D顯示技術(shù)急需攻克的難題。研究結(jié)果顯示，觀眾在觀看立體影像會(huì)使眼睛迅速地來回移動(dòng)，易造成眼睛疲勞。

3D內(nèi)容的匱乏也是制約3D顯示設(shè)備普及的重要因素。目前大多數(shù)電影和電視都是用2D制作的，3D的內(nèi)容十分匱乏，不過這個(gè)現(xiàn)象將逐步得到改善，迪斯尼公司就宣稱未來4年內(nèi)，將由旗下的迪斯尼動(dòng)畫和Pixar動(dòng)畫推出10部新的動(dòng)畫影片，其中8部為立體3D格式，內(nèi)容包括3D立體重制的《玩具總動(dòng)員》、《汽車總動(dòng)員》系列及兩部新的童話故事。《泰坦尼克號(hào)》(Titanic)的導(dǎo)演詹姆斯·卡梅隆就也拍攝了備受矚目的3D科幻電影《神之化身》(Avatar)，并且他還表示未來在一些劇情片中都將嘗試運(yùn)用3D技術(shù)拍攝。有了知名的影片公司和導(dǎo)演的支持，未來的3D顯示片源方面應(yīng)該能夠得到一定的改善。

寫在最后

雖然3D顯示技術(shù)還存在一些急需解決的問題，但是從源源不斷推出的新品，我們可以看到實(shí)現(xiàn)顯示技術(shù)從2D到3D的超越已經(jīng)越來越近，只要我們一同努力，跨越3D顯示的技術(shù)高峰，普及3D顯示之夢(mèng)將決不遙遠(yuǎn)。

作者：eefocus