揭开神秘面纱 3D显示技术完全解析

  【天极网DIY硬件频道】一部《阿凡达》将3D显示技术推向了风口浪尖，3D技术成为众多网友追捧的热点。而就在刚刚前几天，LG发布的一款LG W2363D液晶显示器也是一款3D液晶显示器。今天小编在这里就跟大家分享一下主流的3D显示器技术有哪几种，分别是如何实现的。 

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  3D成像基本原理

  总体来说，目前的3D显示技术都是在造视觉差，由左右眼看到不同的图像，在人脑中重现，进而实现3D立体的感觉。如果你在看3D电影的时候闭上一只眼睛，是没有办法享受到3D的效果的。

  我们都知道，只有在两只眼睛看到物体的时候，我们才可以确定其位置。而当我们闭上一只眼睛的时候，即便可以轻松看清楚物体，但是对于物体的位置判断已经不准确了。为了证明这一点，让做我们来做个简单的实验：闭上你的一只眼睛（左眼或者右眼都无所谓，随便那只舒服闭那只），然后左右手各拿一只铅笔的，在大概三十厘米距离左右把两只铅笔的笔尖慢慢靠拢对齐。这时你会发现，在绝大多数的时候，你左右手中的两只笔尖是无法对齐到一点的。然后我们将两只眼睛睁开，在做这个动作的时候，我们发现很轻松就可以实现了。这就说明，我们平时感觉到的距离感，其实是由两只眼睛共同决定的。

  我们在平时使用显示器或其他显示设备看物体的时候，是以下这个状态的：

平时看普通显示器时的示意图

  仅仅是这样的话，显然是无法实现3D效果的。不要着急，下面让我们一步步来解析实现3D画面的真相。前面我们说过，目前的3D技术就是通过让左右眼看到不同的东西，在人脑中产生立体的感觉。而当我们左右眼分别看到了各自的信息，然后在脑中重组，由于接受的是不同的信号，所以重组发生异变，将原本2D的图像转化成了3D的信号。

 

  如上图所示，如果左眼看到了稍微偏左的图像，而右眼则看到了稍微偏右的图像，两个图像在人脑中重组的时候，就会产生如下图的感觉：

  我们感觉到，自己看到的A实际上已经偏离了显示器屏幕，而进入了显示器的屏幕后方，距离我们更远。反之，如果左眼看到偏右的图像，而右眼看到偏左的图像，则会使得我们看到的物体在显示屏幕的前方，距离我们更近。

  时分式3D显示技术

  这种技术就是3D液晶显示器最常用的技术。实现这项技术，我们至少需要以下设备才可以完成：

  一幅3D立体眼镜

  3D液晶显示器（刷新率达到120Hz）

  支持3D技术的显卡

  通常我们所说的3D显示器都是采用的这种技术，包括三星、优派、LG等厂商都有这种类型的显示器。而许多游戏也是针对这种技术开发的，比如《极品飞车11》《鬼泣4》等。那么这种技术是如何实现3D效果的哪？或者依据前面的说法，这种技术是如何让我们的两只眼睛看的不同的哪？

 
在打开3D Vision后，输出的画面是模糊的，需要3D眼镜才能看到正常的立体画面

  这种3D技术之所以称之为“时分式”成像，就是利用了时间差分开两只眼睛所看的东西。我们知道，这种液晶显示器都可以达到120Hz的刷新率，其实也就是双60Hz的刷新率，为什么说双60Hz哪？因为实际上在显示器上面显示的是两组图像，一组是给左眼看的，一组是给右眼看的，而且是间隔出现，各自的刷新率都是60Hz。如果不带眼镜，我们仅能看到重影的模糊图像。

将显示器显示内容的刷新率降低以后，就是上面的效果

  显示的方面解决了，另一个方面就是眼睛的方面。在这里，采用的是一种比较笨的办法，就是挡住眼睛不让看。当3D眼镜通过接收器接收到信号，并和3D液晶显示器的刷新率保持一致的时候，我们左右眼间隔看到的，就是处理后的不同画面，进而产生3D的感觉。

永远都只有一只眼睛能看到东西的3D眼镜

  当我们两只眼睛看到分别不同的画面的时候，为什么我们不会感觉到有只眼睛被挡上了，左右眼互闪的感觉哪？那是因为人脑有一种叫做视觉暂留的现象，我们看到的东西，要在大脑中停留一段时间，同时，60Hz的刷新率时间很短，这两者相结合，导致我们感觉不到眼睛被挡住了，而是感觉到一幅逼真的3D景象呈现在我们的面前。

时分式3D成像基本原理

  作为液晶显示器上目前的主流3D技术，目前时分式3D显示的内容多以游戏为主，电影片源很少见到。

  注：视觉暂留——人眼在观察景物时，光信号传人大脑神经，需经过一段短暂的时间，光的作用结束后，视觉形象并不立即消失，这种残留的视觉称“后像”，视觉的这一现象则被称为“视觉暂留”。在黑暗中舞动一只火把或者是一根香火，我们看到的不是一个点，而是一条线就是最典型的代表。

  偏振光3D显示技术

  偏振光3D显示技术是目前影院采用的主流3D显示技术，我们在看《阿凡达》的时候，大多数影院都是采用的这项3D显示技术。偏振光3D显示必然要用到偏振光眼镜，那么什么是偏振光眼镜哪？其实一直以来，都有一种偏振光太阳镜在卖。这种太阳镜可以滤去眩光，只保留某一方向性的光线通过，因此被司机和垂钓爱好者广泛使用。

偏振光眼镜

  按照上面的说法，偏光眼镜只能通过一个方向的光线，那么，可以通过下面的测试方法测试一下。

偏光眼镜的测试方法

  为什么会发生上述的现象哪？因为偏光眼镜只能通过唯一方向的光线，而两个镜片成90度交叉的时候，通过一个镜片后的光线就无法通过第二镜片了。所以，交叉的偏光太阳镜是看不到下面的东西的。

  而偏振光3D眼镜和偏振光眼镜略有不同，偏振光3D眼镜的两个镜片的通过方向是呈90度的，也就是说，将普通偏光眼镜的一个镜片拆下来旋转90度再装上，就成了偏光3D眼镜了。而显示屏幕上面的图像又是两个投影机从不同角度打出去，经过荧幕的反射，光线从偏振光3D眼镜的两个镜片分别通过，进而造成两个眼睛看到不同的图像。

偏振光式3D技术成像基本原理

  此类3D电影的片源在拍摄的时候，就是使用两个镜头的摄像机拍摄的，两个镜头的摄像机之间的中心距大概相当于人的两个眼睛之间的距离。而经过特殊偏振光处理的两个视频信号，通过两个不同的投影机投影在荧幕上，就是我们看到的3D电影了。

拍摄3D电影使用的摄像机

  接下来就比较简单了，带着分光眼镜的两只眼睛看到荧幕上的图像受信号源的限制而导致不同，就像本文第一页中所说的，由于左右眼看到不同图像，进而在人脑中进行立体建模，从而产生立体的效果。这种偏振光技术就是目前影院中所采用的主流3D显示技术。

  互补色3D显示技术

  平时我们看到的红绿眼镜或者是红蓝眼镜就是采用的互补色技术。这种3D技术是一种比较原始的3D技术了，我们小时候在电影院里看立体电影的时候，就是这种互补色的显示技术。

  我们经常见到的有红绿眼镜和红蓝眼镜两种。其实不论是红绿眼镜还是红蓝眼镜，其道理都是一样的。我们以红蓝眼镜为例，解释一下相关原理。使用红蓝眼镜观看3D电影必须是红蓝电影片源，片源的拍摄和上面讲的偏振光的套路基本上一样，不同的是在后期处理的时候，红绿电源片源将两个摄像机镜头拍到的东西分别滤掉红光和蓝光，就像下面这张红蓝图片一样。

红蓝电影截图

  而在我们看电影的时候，需要戴上红蓝眼镜，红色的镜片会滤掉蓝色的光，而蓝色的镜片会滤到红色的光，这样我们的两只眼睛就可以分别看到两个不同的图像了。

互补色3D显示技术基本原理

  实现了两眼看到不同的画面以后，剩下的就不需要小编再做解释了。红蓝眼镜因为成本相较上面两种技术低很多，所以以前的影院中都是采用这种技术。但是红蓝眼镜看到的东西效果较差，尤其是在色彩体现上表现不佳。

  其他3D成像技术

  视障型3D技术，是一种不需要眼镜的技术。虽然说目前的技术，不带眼镜是一种趋势，但是视障型3D技术却有其自身的缺陷。那就是当看这种显示器的时候，对观看者的位置有着很重要的要求，必须站在显示设备正前方一定的距离处，如果从别的地方观看，则无法享受到3D的效果。

视障型3D技术基本原理

  视障型3D技术之所以会对观看者的位置有着要求和其基本原理是分不开的。从上面我们可以看出，通过屏幕前方类似栅栏的东西，我们两只眼睛看到的是显示屏幕上面间隔的竖条纹。如果位置不对，则看不到相应的位置，自然也就看不出3D效果来了。

  Elumens Vision station 1024系统

  这个Elumens Vision station 1024不能称之为技术，而是一套系统了。主要适用于军事模拟仿真系统中，还可以作为相对廉价的驾驶模拟器使用。

Elumens Vision station 1024系统

  用这个Elumens Vision station 1024系统来打CS相比很爽，但是30万元的报价却足以让绝大多数人望而却步。

  Wiggle stereoscopy动图揭示3D显示原理

  下面这张图是不是有些伪3D的感觉，对，其实这张图就是利用左右眼看到不同图片做成的GIF图。仔细观察我们发现，如果设定一个点为基准点，那么这个基准点是不动的，而距离这个基准点距离越远的图案，晃动的幅度就越大。

  通过这个图片，我们可以想象，我们看到的3D电影或是玩的3D游戏中也是这个原理，通过两眼看到的图像的位置不同，塑造一个立体的世界。而且，我们可以肯定的是，人类的智慧是无穷的，在不久的将来，肯定会有更舒适，效果更逼真的3D技术普及起来。