最真實(shí)的視覺(jué)感官體驗(yàn)——立體3D投影顯示

    人們對(duì)視覺(jué)聽覺(jué)的追求總是趨向于真實(shí)再現(xiàn)，二維畫面對(duì)一般顯示應(yīng)用而言可以很好的表達(dá)所需的中心思想，但在一些特定行業(yè)和領(lǐng)域，以及追求感官震撼的娛樂(lè)場(chǎng)所等地方，平面圖像就完全無(wú)用武之地，所以三維立體投影成為這些領(lǐng)域的必備系統(tǒng)。需要立體投影應(yīng)用的環(huán)境通常包括：航天/航海/汽車等行業(yè)的模擬系統(tǒng)，地質(zhì)探測(cè)，藥品，建筑，工程，制造，博物館，科研機(jī)構(gòu)，影院，娛樂(lè)等等。以往并不常見(jiàn)的3D顯示方案演示，今年則逐漸開始了熱起來(lái)的趨勢(shì)。在不久前剛落幕的ISC上，3D演示都成了吸引觀眾眼球的看點(diǎn)之一。

    下面將對(duì)3D原理，以及最近的幾場(chǎng)演示做個(gè)詳細(xì)介紹。 　　

    3D立體或沉浸環(huán)境影像的應(yīng)用從高端到民用，應(yīng)用可以說(shuō)無(wú)處不在。高端包括為工業(yè)及研究機(jī)構(gòu)提供的基于虛擬現(xiàn)實(shí)、模擬防真技術(shù)的可視化解決方案，我們?nèi)粘？山佑|到的包括如科普?qǐng)鲳^等寓教于樂(lè)的三維立體顯示。 3D的工作原理　　成像技術(shù)不斷發(fā)展，像素越來(lái)越高，我們能夠在更大的屏幕上看到更清晰明亮、色彩豐富、的視頻和圖形，但它們始終有一個(gè)限制，即它們是二維的。我們眼睛所看到的真實(shí)世界不只是簡(jiǎn)單的平面圖像，而是具有景深的立體3維，這種感知3維的能力是視網(wǎng)膜不一致（或稱為左右眼看一個(gè)物體位置的輕微偏移）的一個(gè)副功能。因此如果要設(shè)計(jì)一個(gè)立體投影系統(tǒng)，它必須要模擬人類在觀看物體時(shí)視網(wǎng)膜成像的這種視差。這種感覺(jué)暗示我們，看到的就是真實(shí)的（或幾乎是真實(shí)的），而不是平面的2維的。 　　

    設(shè)計(jì)立體演示的藝術(shù)和科技是一門非常復(fù)雜精深的學(xué)問(wèn)，生成的立體圖像需要沒(méi)有人造痕跡，因?yàn)檫@些人造物體將會(huì)破壞立體演示的真實(shí)感和所需景深（我們的大腦對(duì)人造提示也很敏感）。當(dāng)然，我們這里只討論最終顯示端的立體投影系統(tǒng)部分。

    演示和觀看立體圖像的方法有兩種，一種是主動(dòng)，一種是被動(dòng)。第一種在觀看時(shí)需要特殊眼鏡，這種眼鏡采用簡(jiǎn)單的圖像偏光鏡來(lái)區(qū)分左眼和右眼信息。偏光鏡通過(guò)將發(fā)散光線分成水平和垂直位面來(lái)完成左右眼信息的區(qū)分。一個(gè)轉(zhuǎn)換偏光鏡被放在投影鏡頭前用來(lái)及時(shí)連續(xù)地分離左右眼圖像。在這個(gè)系統(tǒng)中，眼鏡很便宜，但投影幕必須特定的，以保持光線的極化。 第二種方法是主動(dòng)的，需要內(nèi)置液晶（LCD）快門的眼鏡來(lái)交替地空白左右眼信息。一個(gè)分離的IR發(fā)送器發(fā)送同步信息到眼鏡。這種方法在技術(shù)上更耐用，且投影機(jī)必須配備空白間隔的與快門速度相匹配。主動(dòng)式立體3維的優(yōu)點(diǎn)是可在任何投影屏幕上來(lái)實(shí)現(xiàn)。 BARCO 　　

    BARCO的立體投影方案覆蓋所有技術(shù)，包括--CRT、LCD和DLP，可用于主動(dòng)或被動(dòng)立體顯示。其投影方案包括了機(jī)械設(shè)備和屏幕、自有高質(zhì)量眼鏡、專用軟件等。下面分別從幾種不同的技術(shù)來(lái)介紹。 1. 被動(dòng)3D顯示系統(tǒng)　　BARCO的被動(dòng)立體投影系統(tǒng)基于光極化原理。觀看者帶上一副裝有兩個(gè)相反極化濾光器（一個(gè)為左，一個(gè)為右）的眼鏡來(lái)觀看，兩路投影光線被極化，每路只能通過(guò)相應(yīng)的濾光器。采用1臺(tái)投影機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)3D投影時(shí)，有BARCO的BarcoReality 908/909/912 CRT投影機(jī)，以及DLP技術(shù)的GALAXY系列投影機(jī)。 　　采用兩臺(tái)投影機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)，都在標(biāo)準(zhǔn)刷新率下，1臺(tái)顯示左眼信息，另一臺(tái)顯示右眼信息。每臺(tái)投影機(jī)的光路中裝一塊極化濾波器。兩臺(tái)投影機(jī)的使用可獲得更高的圖像亮度�？梢圆捎�2臺(tái)CRT投影機(jī)方案，雖然CRT投影機(jī)在光輸出上比較弱，但卻擁有無(wú)與倫比的圖像真實(shí)度。BARCO的CRT投影機(jī)提供一個(gè)可選的機(jī)械極化屏幕用于立體顯示，當(dāng)需要非立體顯示時(shí)，也可將濾光器旋轉(zhuǎn)開。在環(huán)境光線較強(qiáng)或屏幕很大時(shí)，則使用DLP方案更佳。BARCO的DLP投影機(jī)亮度范圍從5000到25000 ANSI流明。但用于立體顯示時(shí)有“立體流明”的概念，它大約是ANSI流明的一半值，是真實(shí)的亮度值。BARCO的LCD投影機(jī)在內(nèi)部被極化成相應(yīng)的左右眼信息，無(wú)需外部濾光鏡。由于內(nèi)部極化，使其原始光輸出的70%被保留，它是獲得高立體流明亮度的有效的方法之一。