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高清拟真时代到来 手机裸眼3D技术解析


分页浏览|全文浏览2011-08-17 22:00    【中关村在线 原创】 作者:马千里 | 责编:王彬     评论
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移动高清拟真时代到来

    2000年,想在手机上看高清视频还是一种奢望,想把手机里面的东西放到其它设备上播放,似乎只有一个选择,那就是电脑;可看看现在的手机终端,全然就是一个小型电脑,多核心,DDR内存,异步运算,X86架构配MeeGO系统,通过DLNA、HDMI等传输方式与周边电子设备发生各种互联关系,支持720P,甚至1080P视频播放,手机高清已经进入了一个全新的时代。对于高清,过去我们或许只有一种理解,那就是画面清晰度,不过3D技术的加入,或许给高清赋予了另外一层含义,那就是真实。


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3D版怪物史莱克

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3D版变形金刚

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游戏中的3D效果

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手机3D时代已经到来

    我们都知道,3D技术让电影行业有了里程碑式的跨越,而且也已经进入了一个非常成熟的阶段,在手机行业,它依旧方兴未艾,受到手机体积以及各方面硬件的束缚,3D无法完全移植到手机上面,但是LG夏普HTC等厂商正在不遗余力的给用户提供一套全新的使用体验,在这些厂商的支持下,3D是否也会激发手机行业的潜力,再上一层楼呢?今天,我们就一起来聊聊什么是3D,以及它的前景和未来。

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什么是3D

    大家或许都有看过3D电影的经历,甚至有朋友体验过4D电影的刺激,《阿凡达》、《变形金刚》之所以数周排名百度热词排行榜榜首,为人津津乐道,为什么呢?原因很简单,“当子弹飞出屏幕,焰火在面前绽放,水花撒到身上时,你的身体会有本能的反应,或者躲闪、或者伸手去触摸”,正是这种真实感,才让各位观众欲罢不能。


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3D技术发展史

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色差式3D电影

    正当大家都在为3D电影高昂的票价埋单时,3D显示器,带3D显示功能的MP4等电子产品蜂拥而至,而且可以看到,这些产品大部分都有一个共同的特点,都采用了裸眼3D显示技术。这样一来,喜欢看3D电影的用户面前就出现了两种选择,该如何埋单呢?别着急,还是让我们先搞清楚3D是个什么东西吧!

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3D技术应用十分广泛

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3D游戏

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3D建模

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采用裸眼3D技术的多媒体播放设备

    3D其实就是英文“Three Dimensions”的简称,可以理解为三维,相对于普通平面2D图形来说,3D图形显得更加立体。3D技术应用的范围很广,电影院和手机等移动互联网设备上看到的3D画面只是3D技术应用的一部分,除了电影娱乐,游戏之外,仿真立体车载导航,飞机航线模拟,扩增实境等都是3D技术在不同领域的应用。可以看到,随着科学技术的进步,人们一直都在使用数字代码堆砌一个全新的虚拟3D立体空间。3D技术涉及的产品线也非常广泛,包括了3D打印机、3D扫描仪、3D电视、3D相机、3D投影仪、3D眼镜等,非常丰富。

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什么是眼镜式3D技术

    在显示方面,3D技术主要分为眼睛式3D技术和裸眼3D技术两种。我们在电影院看到的3D电影其实采用的是眼镜式3D技术,这一技术又可分为色差式、快门式和偏光式

色差式3D技术


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色差式3D技术

    英文为Anaglyphic 3D,它的成像原理比较简单,是通过滤色片对画面光线进行过滤后形成的3D效果,成本相对较低,眼镜成本在十几元钱的样子,使得一个画面产生两幅图像,这样人身上每只眼就能看到不同的图像,目前常见的滤光片颜色通常有红/蓝、红/绿、红/青,这种技术的优势是成本相对脚底,不过3D成像画面效果不是很好,会有偏色的现象,因此这种3D技术目前已经不经常见到了。

快门式3D技术

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快门式3D技术

    需要借助快门式3D眼睛才能够实现,它是通过提高画面的快速刷新率主动实现3D画面的设备,刷新率大概是120Hz。可能有朋友会问,刷新率是120Hz是什么概念呢?

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快门式3D技术原理和单反相机的快门单元原理类似

    其实大家可以这样理解,快门式3D眼镜就像单反一样,每个镜片表面都有一层薄膜,它和单反上的快门单元的作用相似,我们都知道,单反的快门单元的开合主要是负责控制光量进入的多少,快门式3D眼镜上的薄膜开启和关闭主要是控制进入人眼的图像数量的多少,以及画面闪烁的时间的。左右眼镜上的薄膜交替闪烁,交替开启闭合,每个眼镜闪烁频率都是60Hz,在不让观众察觉出切换过程的同时让人脑产生错觉,而且还会产生3D的效果。

    目前快门式3D技术主要使用在NVIDIA的3D Stero、德州仪器的DLP Link以及XPAND 3D这三大系统上,它是目前应用最为广泛的3D技术,被很多显示设备厂商,游戏厂商所接受,视频资源也比较丰富,不过采用这一技术产品价格也比较昂贵。

偏光式3D技术

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偏光式3D技术

    也叫偏振式3D技术,英文名是Polarization 3D,配合使用的是被动式偏光眼镜。成像效果比色差式要好,而且眼镜成本也不是很高,目前电影院采用的就是这类技术,不过这一技术对显示设备的亮度要求较高,同时要求显示设备有240Hz或者更高的刷新率。

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偏光式3D技术原理

    我们在电影院中看到的3D电影就是基于这一技术呈现出来的。在播放时,电影院会用两部带偏振镜的放映机同步放映两路视差影响,在佩戴眼睛后,左眼和右眼看到的是不同的两组图像。如果不佩戴偏光式3D眼镜的话,看到的是重影。目前偏光式3D系统分为时变偏振和分光偏振两种,电影市场中主流的RealD 3D就是采用的分时变偏振技术。

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什么是裸眼3D技术

    之前介绍的都是需要佩戴眼镜才能实现3D效果的显示技术,接下来要为大家介绍的是裸眼3D技术,顾名思义,把眼镜摘掉也能看到3D画面,这一类型技术目前被广泛使用在移动互联网设备上。目前裸眼3D技术包括光屏障式(Barrier)、柱状透镜式(Lenticular Lens)和指向光源式(Directional Backlight)三种,裸眼式3D技术最大的优势就是摆脱了眼镜的束缚,但是分辨率,可视角度以及可视距离都存在着一定的限制。

光屏障式(Barrier):


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视差屏障3D技术

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视差屏障3D技术

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视差屏障3D技术

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视差屏障3D技术

    光屏障式3D技术也被称为视差障壁或者视差障栅技术,原理和偏振式3D技术比较类似,最早是由夏普欧洲实验室的工程师研发而成。光屏障式3D产品与传统的LCD液晶工艺结合在了一起,其实现方法就是在屏幕上添加了一个开关液晶层、偏振膜和高分子液晶层,利用高分子液晶层和偏振膜制造出一系列方向为90°的垂直条纹。用户在看屏幕时会有明显的竖条状条纹,而且左右眼实际看到的是不同的画面,这样即可实现3D画面显示。这一技术的优势是可以与LCD液晶工艺兼容,在批量生产中比较占优势,不足是亮度会有非常明显的损失。

柱状透镜式(Lenticular Lens):

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柱状透镜式3D技术

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柱状透镜式3D技术原理图

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柱状透镜式3D技术

    柱状透镜式3D技术也被称做双凸透镜或微柱透镜3D技术,和光屏障式技术相比,它最大的优势就是亮度不会有明显的损失。柱状透镜式技术的原理是在液晶显示屏前加上一层柱状透镜,当液晶屏显示图像光线经过这层透镜时,图像中每个子像素以不同的方向投影,这样我们从不同角度看显示屏,就会看到不同的子像素。虽然亮度很高,不过由于和目前LCD液晶工艺不兼容,因此无法广泛使用。

指向光源(Directional Backlight):

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指向光源裸眼3D技术

    指向光源技术搭配有两组LED,配合快速反应的LCD面板和驱动方法,让3D内容以排序方式进入观看者的左右眼产生视差,进而实现3D效果, 它的优点是分辨率、透光率很高,不会影响现有的屏幕设计架构。不过目前这一技术还不是十分成熟。

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3D移动设备领军人物

    在2011年年初,诸多厂商都发布自家采用裸眼3D技术的终端设备,比较重磅的几款产品分别是夏普SH8158ULG Optimus 3DHTC EVO 3D以及LG Optimus Pad。其中,夏普SH8158U,LG Optimus 3D,HTC EVO 3D都采用了相似的技术,我们可以理解为视差障壁技术,也就是之前我们提到的光屏障式技术。


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LG Optimus 3D

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夏普SH8158U

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HTC EVO 3D

    而LG Optimus Pad,也就是LG G-Slate,它是通过色差技术才实现3D画面显示的,大家可以参考前面的概念和图片进行理解,不过在拍摄3D图片以及视频时,是通过偏振技术实现的,这个大家不要搞混了。

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LG Optimus Pad

    而3D技术的实现不能没有处理器的支持,目前TI OMAP44X0系列双核处理器以及高通Snapdragon MSM8X60系列双核处理器都能够为3D显示提供很好的支持,即便是搭载单核1GHz的高通Snapdragon MSM8225单核处理器,也能够通过一些结合上面的几种裸眼3D技术实现3D显示,如果在2012年双核成为主流,成本有明显下降,那么裸眼3D技术推广就根本不会受到硬件方面的束缚。

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3D,你准备好了吗?

    从夏普的诸多裸眼3D产品LG Optimus 3D,可以看到,3D技术正在OEM厂商的不懈努力下不断完善,无论是系统底层API接口的优化,还是软件资源数量的增加,LG Optimus 3D都让我们对裸眼3D技术有了更多的认识和期待。通过无线Wi-Fi和高速数据网络,用户可以将裸眼3D的资源与好友分享,通过HDMI数据线以及3D显示器,用户也可以将小屏幕的内容全部搬到大屏幕上,在大屏幕上看3D版《变形金刚》,同时借助显示器上先进的设备拥有更加舒适的3D视觉体验。不过这样新鲜的体验,是否已经成为成为大家关注的焦点了呢?从下面的这份调查数据我们可以清晰的看到,3D还有很广阔的发展空间。


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手机与周边显示设备互动

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裸眼3D发展空间还很大

    从2009年开始,手机行业的游戏规则发生了很大的改变,那就是应用逐渐成为大家关注的焦点,如果想在手机圈混出名堂,就必须“文武双全”,硬件出色,同时应用丰富,而双核、3D、4G、NFC、1080P高清解码等技术带来的不仅仅是硬件的更新换代,而且也是未来手机应用空间的拓宽,相关的商业价值可能从此开始不断增值,相信在2012年的今天,您的生活已经在这些新兴技术的帮助下发生了或多或少的改变,现在了解是为了以后做准备,您开始3D了吗?


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