淺談3D電視立體成像原理

我們的兩只眼睛相距6-7厘米左右兩只眼睛看物體時(shí)是從不同角度看到的兩個(gè)稍有差別的圖象，大腦將這兩個(gè)具有視察的圖象合成后形成立體的感覺(jué)，立體圖像通俗的講就是利用人們兩眼視覺(jué)差別和光學(xué)折射原理在一個(gè)平面內(nèi)使人們可直接看到一幅三維立體圖，畫(huà)中事物既可以凸出于畫(huà)面之外，也可以深藏其中。但我們平常見(jiàn)到的平面圖，由于進(jìn)入眼睛的是一幅角度完全相同的圖象，所以視覺(jué)和大腦無(wú)法提取畫(huà)面上物體真實(shí)意義上的空間立體感，不能體現(xiàn)其三維關(guān)系。而立體影像與平面圖像有著本質(zhì)的區(qū)別，平面圖像反映了物體上下、左右二維關(guān)系，人們看到的平面圖也有立體感。這主要是運(yùn)用光影、虛實(shí)、明暗對(duì)比來(lái)體現(xiàn)的，而真正的立體畫(huà)是模擬人眼看世界的原理，利用光學(xué)折射制作出來(lái)，它可以使眼睛感觀上看到物體的上下、左右、前后三維關(guān)系。是真正視覺(jué)意義上的立體畫(huà)。

最初要想制作出一幅完美的立體圖方法是：用多鏡頭相機(jī)或單鏡頭相機(jī)加滑軌依次拍照出近似的多幅圖象，再進(jìn)行圖象合成沖印和光柵處理，沖印裝裱即成。這種方法制作工藝復(fù)雜，制作的圖片價(jià)格昂貴，因此不易推廣。目前，人們利用先進(jìn)的數(shù)碼合成技術(shù)制作立體圖像，只需選擇清晰的照片或底片將其掃描到電腦里，直接在電腦里利用專(zhuān)業(yè)的制圖軟件進(jìn)行配圖和數(shù)字處理，用高精度彩噴機(jī)打印出來(lái)，再用冷裱機(jī)裝裱即可。

色差式3D 歷史悠久缺點(diǎn)最多

首先我們看看最早出現(xiàn)的也是最容易實(shí)現(xiàn)的一種3D立體成像技術(shù)：色差式3D成像技術(shù)。

從技術(shù)層面上看色差式3D立體成像是比較簡(jiǎn)單的一種方法，這種3D成像只需要通過(guò)一副簡(jiǎn)單的紅藍(lán)(或者紅綠)眼鏡就可實(shí)現(xiàn)，硬件成本不過(guò)幾元錢(qián)。顯示設(shè)備方面也無(wú)需額外的升級(jí)，現(xiàn)有的任何顯示設(shè)備都可以直接顯示。

色差式3D立體成像技術(shù)的原理是將兩張不同視角上拍攝的影像分別以?xún)煞N不同的顏色印制在同一副畫(huà)面中，如果不戴眼鏡，我們只能看到色彩重合的模糊圖像。但是戴上眼鏡后，左右眼不同顏色的鏡片分別過(guò)濾了對(duì)應(yīng)的色彩，只有紅色的影像通過(guò)紅色鏡片藍(lán)色通過(guò)藍(lán)色鏡片，最終兩只眼睛看到的不同影像在人腦中重疊產(chǎn)生了立體效果。

色差式3D立體成像原理簡(jiǎn)單，能達(dá)到的3D景深效果也還算不錯(cuò)。不過(guò)由于采用的色度分離方式會(huì)給觀看者帶來(lái)比較嚴(yán)重的視覺(jué)障礙，舒適感始終不能讓人滿(mǎn)意，同時(shí)畫(huà)面的色彩還原效果也一直在較低的水準(zhǔn)徘徊，這就導(dǎo)致了它很難成為3D立體顯示技術(shù)中的主流。

偏光式3D 影院主流家庭不易實(shí)現(xiàn)

在3D電視大量出現(xiàn)之前，3D影院其實(shí)已經(jīng)進(jìn)入我們的生活很長(zhǎng)一段時(shí)間。而在3D影院之中最為常見(jiàn)的，就是偏光式3D技術(shù)。

偏光式3D技術(shù)主要利用偏振光分離技術(shù)實(shí)現(xiàn)3D立體成像。觀看者通過(guò)佩戴偏振眼鏡，左右眼鏡片就分別過(guò)濾掉不同偏振方向的光線(xiàn)，從而實(shí)現(xiàn)了左右眼畫(huà)面的分離。

影院方面在具體實(shí)施的時(shí)候主要有兩種方式：雙機(jī)3D和單機(jī)3D。雙機(jī)3D多用在IMAX 3D影院中，通過(guò)使用兩臺(tái)投影機(jī)，分別透射偏振方向不一樣的左右眼畫(huà)面。單機(jī)3D相對(duì)簡(jiǎn)單，主要通過(guò)但抬頭迎和快速切換的偏振器來(lái)分別高速切換左右眼畫(huà)面，最終再通過(guò)偏振眼鏡進(jìn)行左右眼畫(huà)面的分離。

偏光式3D系統(tǒng)的成本不高，3D眼鏡也很容易制作購(gòu)買(mǎi)，但是也存在一定局限性，特別是對(duì)于家庭用戶(hù)來(lái)說(shuō)，如果依賴(lài)偏光式3D電視，就不得不面臨分辨率損失的問(wèn)題，例如要實(shí)現(xiàn)全高清3D畫(huà)面，電視機(jī)的物理分辨率就要達(dá)到2倍全高清，否則以現(xiàn)有的HD平板電視來(lái)制作3D系統(tǒng)，分辨率只能在標(biāo)清規(guī)格中徘徊。

由于色差式3D和偏光式3D存在著較為明顯的不足，因此對(duì)于家庭用戶(hù)來(lái)說(shuō)，主動(dòng)快門(mén)式3D成像技術(shù)就走上了臺(tái)前。

主動(dòng)快門(mén)3D 優(yōu)勢(shì)相對(duì)明顯

快門(mén)式3D技術(shù)的原理并不復(fù)雜，就是通過(guò)快門(mén)式的3D眼鏡輪流開(kāi)關(guān)切換，分別控制進(jìn)入左右眼的畫(huà)面，從而在觀看者的大腦中形成3D立體感。

快門(mén)式3D方案的關(guān)鍵在于信號(hào)源和顯示設(shè)備部分。首先信號(hào)源需要具有比2D畫(huà)面多一倍的幀數(shù)(左右眼各一幀)，其次顯示設(shè)備需要具有高速畫(huà)面刷新能力，例如一個(gè)720/50P的3D信號(hào)，在2D時(shí)代只需要電視機(jī)具有每秒50HZ的畫(huà)面刷新率即可，但是在3D信號(hào)下，就需要具有100HZ的畫(huà)面刷新率。

目前主流3D電視廠家都采用了這種方案。這種方案之所以倍受青睞，主要是因?yàn)榭梢员３諪ULL HD的分辨率不變;其次現(xiàn)在的平板電視畫(huà)面刷新率早就達(dá)到了200Hz甚至400Hz的級(jí)別，即使對(duì)付1080/60P的3D信號(hào)，也綽綽有余。

快門(mén)式3D方案具有很好的清晰度指標(biāo)，加上電視大都具備高速刷新能力，實(shí)際上消費(fèi)者每側(cè)眼鏡看到的3D畫(huà)面，刷新率也要高于60Hz，這就意味著不會(huì)產(chǎn)生明顯的閃爍感。因此這種方案目前得到了最為廣泛的應(yīng)用。

不過(guò)這種方式也有缺點(diǎn)，就是3D眼鏡的造價(jià)比較高。由于鏡片需要輪流開(kāi)關(guān)來(lái)分離左右眼的畫(huà)面，因此眼鏡還需要提供電源，對(duì)于人數(shù)比較多的家庭，購(gòu)買(mǎi)3D眼鏡也是一筆不小的支出。