裸眼3D的研究现状

裸眼3D技术可分为挡光板、柱面透镜和定向背光3D技术。早在2009年，美国PureDepth公司开发的多层显示技术(MLD)就是裸眼3D显示技术。这种技术的优点是不会对观看者造成恶心、头晕等不良反应。同时，这项技术还突破了视野和角度的限制，使观看的场所进一步扩大。最个性化的一点是，使用这种3D显示技术，还可以添加二维字幕。现在这项技术已经在美国拉斯维加斯广泛使用。与MLD技术相比，柱面透镜3D显示技术没有优势。顾名思义，柱面透镜类型就是使用柱面透镜。在液晶显示屏前安装一排柱状透镜，这样图像就会出现在透镜的焦平面上。因此，图像中的每个像素通过透镜呈现在人的两只眼睛中。一旦像素的光通过不同的角度进入左右眼，人就会将双眼接收到的图像在大脑中叠加，形成3D图像。与其他显示技术相比，柱面透镜3D显示技术的主要优势在于可以满足图像的亮度要求，但图像是通过一层透镜呈现给观众的，因此很难在图像的分辨率上有更大的突破。而且在液晶屏前安装镜头需要较高的制造成本和较高的维护成本，不利于推广使用。光栅3D显示技术是由夏普公司欧洲R&D部的几名工程师开发的一种新型显示技术。这项技术在LCD面板和内部发光器件之间增加了偏振模式和聚合物层。当图像通过液晶面板显示在观众面前时，偏振模式可以区分左右眼接受的图像，从而在观众的大脑中形成立体的显示画面。这种技术将偏振模式和聚合物层集成在显示器中，可以在最广范围和成本控制上起到一定作用，但在图像显示和3D显示技术中很难提高亮度。定向光源3D技术在显示原理上与上述显示技术基本相似，只是在呈现3D图像时需要两个背景光源。当观众的左右眼同时接收到画面时，不同方向的背景光源依次交替点亮，左右眼画面通过3M反光膜交替呈现在观众面前。因为人眼有一定的视觉停顿时间，交替画面可以在人脑中形成3D画面。但最终显示效果达不到高清的要求。裸眼3D显示的关键技术主要包括视图分离的光学原理、子屏划分、独立视图的呈现、立体显示液晶屏的图形处理软件等。其实裸眼3D图像是根据人眼睛的视差呈现的。只要能合理呈现左右眼图像，就能出现立体的视频效果。子屏分区就是将裸眼显示分割成视图，每个视图都有固定的区域。在视频显示中，每个子画面中的图像需要交替呈现，这就在观众的脑海中形成了立体视频。目前的裸眼3D显示技术还不够成熟，实现人们生活中随处可用的裸眼3D显示还为时过早。然而，裸眼3D显示所能带给人们的巨大视觉享受仍然激发着相关人员的研究热情，其巨大的市场潜力也推动着相关技术不断进步以实现高清显示效果。所以不是成熟的肉眼。

裸眼3D显示终端的编码模式

3D图像呈现需要传输大量数据，因此为了升级3D技术，数据压缩技术必须相当先进。传统的3D图像编码基本上是以左传输通道作为数据的基本层，右传输通道作为左通道的辅助层。欧洲的ATTEST系统框架在传输3D图像数据时采用单通道视频数据传输，同时配合相应深度数据的3D立体视频格式。通过深度视频数据的超轻压缩，可以减少数据量，视频数据主要通过单通道传输。Orbi和Interview用于深度编码的码率分别为各自单通道码率的6.2%和3.5%。这种3D立体图像呈现终端的编码方法适用于传统的裸眼3D显示技术。它们的成像原理基本上是左右眼分别接收传输的图像信息，然后在大脑中形成立体图形，因此只需要两个通道来传输视频数据。而要实现裸眼3D视频显示，要输出的数据量更大，传统的显示终端编码方式理论上是不可能的。然而，裸眼3D显示中最成功的方法是基于视差的立体视频终端编码方法。其主要工作原理是:首先对左眼要接收的图像信息进行H.264标准编码，然后将编码后的左眼接收图像与右眼接收图像进行比较，通过视觉估计得到相应的视觉差异信息，再对该信息进行H.264编码；最终生成的左眼数据码流和视差数据码流通过传输通道发送到解码端，解码操作得到编码后的左眼视图和编码后的视差视图。根据这些信息得到右眼视图数据和其他六个视点的数据信息，最后将所有数据整合显示在裸眼3D立体显示器上。这种显示终端编码方式在一些实际显示器中也有应用，但还是存在一些问题:屏幕会闪烁，这一直是显示器的问题。不同尺寸的屏幕，不同的显示环境，会造成不同的闪烁强度和频率；由于DLP屏幕前的光栅周期性运动，很容易在观众的某个区域产生与原像素不同的像素，也就是俗称的彩虹效应，在裸眼3D显示器中也会存在。完全消除这些问题是非常困难的，相关技术还处于研究阶段。从技术上来说，裸眼3D可以分为三种:光垒柱面透镜技术和指向光源。裸眼3D技术最大的优势是摆脱了眼镜的束缚，但在分辨率、视角、观看距离等方面还有很多不足。

观看时，观众需要与显示设备保持一定的位置才能看到3D图像(3D效果受视角影响较大)，3D图像与常见的偏振式3D技术和快门式3D技术仍有一定差距。然而，液晶面板行业巨头AUO和研发巨头3M一直在积极开发，预计今明两年将量产部分裸眼3D显示设备。光学屏障——光学屏障3D技术也叫视差屏障或视差屏障技术，其原理类似于偏振3D，是夏普欧洲实验室的工程师历时十余年研究成功的。光障3D产品兼容现有的LCD液晶技术，因此在量产和成本上有优势，但使用该技术的产品图像分辨率和亮度会下降。利用液晶层和偏振膜制作了一系列方向为90度的垂直条纹。优点:与现有LCD技术兼容，因此在量产和成本上有优势。

缺点:画面亮度较低，分辨率会随着显示器同时播放图像的增加而反比降低。柱面透镜技术也称为双凸透镜或微柱面透镜3D技术，其最大的优点是其亮度不会受到影响。柱面透镜3D技术的原理是在液晶屏前面加一层柱面透镜。优点:3D技术显示效果更好，亮度不受影响。

缺点:相关制造与现有LCD液晶技术不兼容，需要投入新的设备和生产线来指向光源——在指向光源的3D技术上投入大量精力的主要公司是3M公司。指向光源的3D技术配合两组发光二极管，配合快速响应的液晶面板和驱动方式，3D内容可以有序进入观看者的左右眼交换图像产生视差，进而让人感受到3D效果。不久前，3M公司刚刚展示了其研发成功的3D光学薄膜。这款产品的采访实现了不戴3D眼镜就可以在手机、游戏机等手持设备上显示真实的3D图像，大大增强了基于移动设备的交流和互动。优点:可以保证分辨率和透光率，不会影响现有的设计架构，3D显示效果极佳。

缺点:技术还在发展中，产品还不成熟。