裸眼3D夠“裸”嗎？

熊艷云

最近走進(jìn)影院，3D——如既往持續(xù)火熱，十部電影中有七八部是以3D版的形態(tài)推出，看來這其中除了商家們?yōu)殡娪俺杀纠嬷胪?，影迷們也都樂于買賬，畢竟3D電影帶來的感觀刺激與體驗(yàn)是2D電影做不到的。可平常生活中，我們觀看3D視頻似乎都要去電影院或影廳才能感受到較高級(jí)別的3D效果，并且還要配戴好專用的3D眼鏡。并且這些電影從影院下線后幾乎就沒有了“用武之地”，因?yàn)橛^眾在視頻網(wǎng)站上所看到的片源仍然是2D的。由于裸眼3D技術(shù)日趨成熟，這種尷尬局面將有所改觀?，F(xiàn)在，通過裸眼3D技術(shù)，人們通過手機(jī)、平板、電視等就能享受到3D帶來的沖擊力和震撼，并且還不用佩戴3D眼鏡等外置設(shè)施。裸眼3D的出現(xiàn)與發(fā)展，可將3D從“電影院”帶到我們每個(gè)觀眾身邊或手中。3D行業(yè)發(fā)展將迎來趨勢(shì)的轉(zhuǎn)變以及消費(fèi)觀念的變革。

摘掉眼鏡的3D

相比傳統(tǒng)的熒幕3D，裸眼3D-個(gè)最明顯的區(qū)別就是將笨重的眼鏡拿掉，即不通過任何工具就能讓左右兩只眼睛從顯示屏幕上看到兩幅具有視差的、有所區(qū)別的畫面，將它們反射到大腦，人就會(huì)產(chǎn)生立體感。相比眼鏡3D，裸眼3D同樣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視差的畫面，達(dá)到立體的視覺顯示效果。

眼鏡式3D主流且成熟的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式可以分為色差式、快門式和偏光式。裸眼3D同樣具有多種技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式，包括：光屏障式技術(shù)、柱狀透鏡技術(shù)和來自3M公司的指向光源裸眼3D技術(shù)，以及來自美國PureDepth公司的MLD（Multi-Layer Display多層顯示）裸眼3D技術(shù)。同時(shí)還有一種伴隨著2013年真3D電影出現(xiàn)的風(fēng)靡于電影宣傳海報(bào)界的堪稱更簡(jiǎn)單的裸眼3D成像技術(shù)——直接成像技術(shù)。裸眼3D的每種技術(shù)原理不同，成本不同，實(shí)際效果也有較大的差異。

光屏障式技術(shù)也稱視差屏障技術(shù)，原理和偏振式3D較為類似，是由夏普歐洲實(shí)驗(yàn)室的工程師經(jīng)過十余年才研究成功。通過使用開關(guān)液晶屏、偏振膜和高分子液晶層，將兩個(gè)不同角度的影像等距離分割成垂直線條狀，然后利用插排的方式將左右影像交錯(cuò)地融合在一起。融合圖形的偶數(shù)部分是右影像，奇數(shù)部分是左影像。不過要想達(dá)到立體效果，還得把透光狹縫與不透光屏障垂直相間的光柵條紋加在融合圖形上，狹縫與屏障之間的寬度需要與左右影像切割的寬度保持一致，再利用屏障的遮蔽作用，來保證影像與左右眼對(duì)應(yīng)，通過雙眼看到的影像差形成立體感覺。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是與既有的LCD液晶工藝兼容，因此在量產(chǎn)性和成本上較具優(yōu)勢(shì)且畫面景深度好。不足的地方是畫面亮度低，分辨率會(huì)隨著顯示器在同一時(shí)間播出影像的增加呈反比降低。

柱狀透鏡技術(shù)也被稱為雙凸透鏡或微柱透鏡3D技術(shù)，原理是在液晶顯示屏的前面加上一層柱狀透鏡，每個(gè)柱透鏡下面的圖像的像素被分成幾個(gè)子像素，這樣透鏡就能以不同的方向投影每個(gè)子像素。于是雙眼從不同的角度觀看顯示屏，就看到不同的子像素。不過像素間的間隙也會(huì)被放大，因此不能簡(jiǎn)單地疊加子像素。柱透鏡與像素列不是平行的，而是成一定的角度，這樣就可以使每一組子像素重復(fù)投射視區(qū)，而不是只投射一組視差圖像。柱狀透鏡技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是，因其不會(huì)阻擋背光，故顯示器亮度不受影響。但由于其3D顯示基本原理與視差障壁技術(shù)相同，分辨率仍將降低。同時(shí)其相關(guān)制造與現(xiàn)有LCD液晶工藝不兼容，需要投資新的設(shè)備和生產(chǎn)線。光屏障式技術(shù)與柱狀透鏡技術(shù)是裸眼3D技術(shù)的主流，并且漸趨成熟，目前市面上絕大部分廠商生產(chǎn)的裸眼3D產(chǎn)品都基于以上兩大技術(shù)延伸而來。

對(duì)指向光源3D技術(shù)投入較大精力的主要是3M公司，通過搭配兩組LED，配合快速反應(yīng)的LCD面板和驅(qū)動(dòng)方法，讓3D內(nèi)容以排序方式進(jìn)入觀看者的左右眼互換影像產(chǎn)生視差，進(jìn)而讓人眼感受到3D效果。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是能保證分辨率和透光率，且不會(huì)影響既有的設(shè)計(jì)架構(gòu)，3D顯示效果出色。不足之處表現(xiàn)在技術(shù)尚在開發(fā)與完善，產(chǎn)品更需成熟。

MLD裸眼3D技術(shù)通過一定間隔重疊的兩塊液晶面板，實(shí)現(xiàn)在不使用專用眼鏡的情況下，觀看文字及圖畫時(shí)所呈現(xiàn)3D影像的效果。其優(yōu)點(diǎn)包括：觀看3D影像時(shí)，用戶不會(huì)產(chǎn)生眩暈、頭疼及眼睛疲勞等副作用；3D顯示時(shí)屏幕的分辨率不會(huì)降低；可組合顯示文字等二維影像的3D影像；對(duì)觀看3D影像的視野及角度沒有太大的限制，通俗點(diǎn)說就是可視角度夠大。不足是面臨與指向光源3D技術(shù)同樣的問題。

直接成像技術(shù)是指把指定的圖像、圖形通過加工處理通過數(shù)字媒體讓其自己動(dòng)起來，從而給人一種立體效果，可使所要傳達(dá)的事物更加貼近生活，表現(xiàn)得更加真實(shí)。這一技術(shù)主要運(yùn)用于現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)推廣方面，也就是廣告，比如廣告行業(yè)的平面海報(bào)上面，電子商務(wù)的產(chǎn)品展示上面等。典型的案例有2013年在網(wǎng)絡(luò)上出現(xiàn)的英雄聯(lián)盟的三幅裸眼3D海報(bào)以及徐克導(dǎo)演的3D團(tuán)隊(duì)打造的名為“步步追魂”的電影海報(bào)，這也是這一技術(shù)首次在國內(nèi)運(yùn)用于商業(yè)方面的非常好的實(shí)例，有助于我國裸眼3D技術(shù)的提升與進(jìn)步。研發(fā)運(yùn)用這項(xiàng)技術(shù)的還有淘寶網(wǎng)上一家名叫谷神科技的團(tuán)隊(duì)，主要研發(fā)制作裸眼3D海報(bào)以提高產(chǎn)品的展示效果。這一技術(shù)可依附在普通的電腦、數(shù)字廣告機(jī)、LED顯示屏等數(shù)字化設(shè)備上進(jìn)行展示傳播。

裸眼3D夠“裸”嗎？

不管是哪種技術(shù)的裸眼3D，都是為了能讓觀眾在不配戴眼鏡的情況下能看到更舒適逼真的立體圖像和畫面。但是，這幾種技術(shù)都做到了嗎？

裸眼3D不僅僅是指摘掉眼鏡，還需在立體感，景深感、高清高亮、高色彩度、分辨率、舒適度、多角度觀看無3D盲區(qū)，及觸摸等增值性能上帶來精致友好體驗(yàn)。而一直以來，由于技術(shù)原理所限，亮度不夠、觀看視角小、眩光不舒服導(dǎo)致觀看者眼睛乏力成為困擾裸眼3D的三大世界難題。面對(duì)這些問題，各主流廠商的裸眼3D技術(shù)完善與改良得怎么樣了呢？

為了提升裸眼3D的觀看亮度，特別是采用視差屏障系統(tǒng)的屏幕亮度，3D廠商們通過縮小液晶面板內(nèi)部的布線寬度，使得光線通過率大幅提高來實(shí)現(xiàn)。2010年，夏普宣布研發(fā)出世界上首款高畫質(zhì)裸眼3D移動(dòng)觸摸屏，新研發(fā)的裸眼3D液晶屏主要采用視差屏障系統(tǒng)形成立體影像，再借助CGsilicon液晶處理工藝的優(yōu)勢(shì)后，液晶屏的亮度和色彩飽和度都非常的出色。CGsilicon液晶處理工藝的關(guān)鍵在于縮小了液晶面板內(nèi)部的布線寬度，使得光線通過率大大提高。

此外，借助激光，裸眼3D的亮度實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍?，F(xiàn)今出現(xiàn)的一種采用激光系統(tǒng)的裸眼3D技術(shù)，使得裸眼3D的亮度大幅增強(qiáng)，即使在室外或明亮的太陽光下，觀眾們都能在各個(gè)方向感受清晰震撼的裸眼3D魅力。近日，奧地利的研究人員宣稱，他們已經(jīng)開發(fā)出一種采用激光系統(tǒng)的裸眼3D屏。據(jù)介紹，這種系統(tǒng)能將激光以不同的方向進(jìn)行投射，因而在不同的角度可以看到不同的圖像。這些圖像的角分辨率都很高，可以讓雙眼看到的圖像各不相同，產(chǎn)生3D效果。該屏的每一個(gè)3D像素由激光和一個(gè)可移動(dòng)鏡片組成。鏡片可以調(diào)節(jié)激光束經(jīng)過視野時(shí)的方向，從左至右。在鏡片移動(dòng)過程中，還可以對(duì)激光強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)節(jié)，確保不同的激光投射到不同的方向。與傳統(tǒng)的電影屏幕相比，這種新的屏幕將非常鮮活生動(dòng)，人們可以從不同的角度，觀看由這種屏幕播放的3D廣告。

為了解決裸眼3D觀看視角范圍小的問題，廠商們以前是通過增加視點(diǎn)來改善，視點(diǎn)越多可看到3D影像的視角范圍就越廣，LG曾展出高達(dá)30多個(gè)視點(diǎn)數(shù)的3D顯示器。但是這一方法的不足之處在于相隔視點(diǎn)之間必然存在3D盲區(qū)，觀眾需在合適的角度和距離觀看，否則會(huì)出現(xiàn)3D效果降低或重影現(xiàn)象，大大影響觀感。

此外，2013年3月，美國惠普公司宣布研發(fā)出一種新型裸眼3D技術(shù)，該技術(shù)的核心是一種背光顯示屏，該顯示屏的主要元件由發(fā)光二極管和一種超薄的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)組成，后者主要是控制光譜中的電磁波，其工作原理主要是通過干擾使光線偏斜，讓人眼看到三維立體效果。這項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵在于基于發(fā)光二極管的導(dǎo)波技術(shù)，發(fā)光二極管可產(chǎn)生寬角度的組合投影視圖，無論是靜態(tài)還是動(dòng)態(tài)圖像，用戶都可以從多個(gè)角度看到全色彩圖像，即便是設(shè)備傾斜也不會(huì)受到影響?？芍^很大程度上改善了裸眼3D視角范圍窄的問題。

可直到眼球追蹤裸眼3D技術(shù)的出現(xiàn)，這一問題似乎才得到徹底解決。超多維是一家研發(fā)裸眼3D技術(shù)的公司，其在平板電腦上的3D觀影效果：用戶需要通過平板電腦的前置攝像頭識(shí)別眼球，并追蹤眼球的運(yùn)動(dòng)軌跡，識(shí)別后即可看到3D效果的電影，不過目前設(shè)備只能支持個(gè)人觀看。為了能夠?qū)崿F(xiàn)多人觀看的視覺效果，他們也在研發(fā)電視領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)，比如正在發(fā)展柱狀透鏡技術(shù)和視線跟蹤，以便實(shí)現(xiàn)多人的眼球追蹤。到時(shí)候，一家人圍坐在一起觀看裸眼3D電影將變成現(xiàn)實(shí)。

在2015年3月2日舉辦的世界移動(dòng)大會(huì)上，蝸牛移動(dòng)展示游戲手機(jī)W3D領(lǐng)先全球的眼球追蹤裸眼3D技術(shù)。W3D的眼球追蹤裸眼3D技術(shù)，可以捕捉、定位人眼位置，自動(dòng)調(diào)整畫面，克服了其他裸眼3D技術(shù)沒有眼球追蹤，稍微換個(gè)角度立體畫面就消失的尷尬局面，實(shí)現(xiàn)了真正的裸眼3D。

影響裸眼3D舒適度的除了亮度、觀看視角等原因，很關(guān)鍵的還是分辨率不足造成的畫面粗糙模糊重影等問題。隨著技術(shù)的不斷完善，裸眼3D顯示產(chǎn)品在3D模式下的分辨率基本都能達(dá)到全高清1080p的顯示分辨率，如廣告機(jī)、筆記本、平板、電視、拼接屏、相框等。Stream TV Networks開發(fā)出了一種能夠處理4K分辨率的裸眼3D顯示屏技術(shù)，在裸眼3D模式下，該屏的最大分辨率達(dá)到2160p。在現(xiàn)今無顯示不4K的階段，搭載4K分辨率顯示屏的裸眼3D在亮度、清晰度、色域等方面的畫質(zhì)表現(xiàn)更是越來越亮眼。

所以說，裸眼3D夠“裸”嗎？答案是肯定的。但為了追求極致體驗(yàn)，目前對(duì)于3D圖像處理技術(shù)、3D傳感器技術(shù)、3D視覺交互技術(shù)以及3D視覺測(cè)量技術(shù)及其精度理論還需要深入研究。

裸眼3D能否成市場(chǎng)主流？

傳統(tǒng)熒幕3D技術(shù)帶來的商業(yè)價(jià)值大家有目共睹，在影院市場(chǎng)，3D似乎已成為了主流，不管是真3D還是偽3D，技術(shù)似乎不再是問題，上映影片絕大部分都以3D的形式推出。3D電視頻道也已開通多時(shí)。3D在硬件與技術(shù)上似乎不再是大問題。

裸眼3D也一樣，裸眼3D作為眼鏡3D一種更簡(jiǎn)單的存在，尤其是近一兩年，在每年舉辦的CES消費(fèi)類電子大展上，采用裸眼3D技術(shù)的多媒體播放設(shè)備層出不窮，視覺體驗(yàn)也越來越好。手機(jī)、電腦、平板、游戲機(jī)，電視等等都被賦予了裸眼3D的增值功能。并且隨著平板、電視、顯示器、移動(dòng)設(shè)備等存儲(chǔ)與處理性能的日益強(qiáng)大與強(qiáng)勁，裸眼3D的實(shí)現(xiàn)已經(jīng)擺脫了硬件的束縛。如今的裸眼3D也是右手4K，左手激光，不僅具備技術(shù)高規(guī)格，也預(yù)示著行業(yè)進(jìn)入發(fā)展快車道。所以說，同當(dāng)初4K發(fā)展一樣，內(nèi)容才是決定裸眼3D能否成為市場(chǎng)主流的關(guān)鍵因素。

目前裸眼3D所呈現(xiàn)的電影內(nèi)容來源有兩種，一種是通過技術(shù)手段將2D電影轉(zhuǎn)換為3D電影，但由于2D和3D在拍攝的角度有所不同，在觀看上未必能展示出完美的3D體驗(yàn)效果，另外一種就是純3D片源?？梢哉f，為了讓裸眼3D得以在市場(chǎng)中更普遍化，純3D片源是整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈條中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。相對(duì)于電影，游戲的2D轉(zhuǎn)3D在技術(shù)實(shí)現(xiàn)和效果呈現(xiàn)都更好，成本也較低，因?yàn)楹芏?D電腦繪圖，不管是動(dòng)畫還是圖像本身的構(gòu)成，本身就具有不同景深，處理起來更加容易。不過盡管如此，實(shí)現(xiàn)3D內(nèi)容的手段與方式越來越多了，而且技術(shù)也在不斷成熟，成本也在不斷下降。

裸眼3D顯示技術(shù)這個(gè)小宇宙在慢慢地爆發(fā)著它的無窮力量，不論是商業(yè)廣告還是大型公共顯示，裸眼3D技術(shù)在游戲、電視以及移動(dòng)終端方面正在全面爆發(fā)，未來圍繞裸眼3D很快會(huì)形成新的產(chǎn)業(yè)模式。