3D立體顯示技術(shù)原理與游戲應(yīng)用歷程簡介

　　雖然眼鏡方式能滿足多人共同觀看的需求，不過觀看時必須配戴特殊眼鏡仍舊是個相當(dāng)大的障礙，各家廠商于是投入不需要配戴特殊眼鏡的裸眼 3D 立體顯示技術(shù)研發(fā)。

　　所謂的「裸眼 3D 立體顯示」，是指在不配戴任何特殊配件的狀態(tài)下以裸眼視覺就能直接觀看到 3D 立體顯示的效果。雖然基本原理仍舊是讓左右眼觀看不同畫面產(chǎn)生視差來營造立體感，不過前提是不配戴眼鏡，因此必須透過特殊設(shè)計的屏幕來達成目標(biāo)。

　　由于裸眼 3D 立體顯示在技術(shù)上仍有許多限制，因此主要用于個人化小型化的顯示用途，如手機、數(shù)碼相機等，較少用于多人化大型化的顯示用途，如電視屏幕等。

　　裸眼 3D 立體顯示根據(jù)運作模式又分為空間多功式與分時多功式兩大類。

　　【空間多功式裸眼 3D 立體顯示】

　　空間多功式裸眼 3D 立體顯示是在同一個屏幕上，以分割顯示區(qū)域（空間）同時顯示左右兩眼畫面（多功）來達成 3D 立體顯示效果的方式，因此被稱為「空間多功」。

　　?柱狀透鏡式 3D 立體顯示（Lenticular Lenses）

　　柱狀透鏡式 3D 立體顯示屏幕，是在屏幕表面設(shè)置垂直排列的圓柱狀凸透鏡薄膜，透過透鏡折射來控制光線行進方向，讓左右兩眼接受不同影像產(chǎn)生視差呈現(xiàn)立體效果。

　　由與光線在通過凸透鏡時，行進方向會折射而產(chǎn)生變化，因此只要將左右眼畫面以縱向方式交錯排列，再透過一連串緊密排列的柱狀透鏡，就能讓左右眼看到各自的畫面。

　　柱狀透鏡方式的歷史久遠，應(yīng)用范圍也相當(dāng)廣泛，包括平面印刷或是屏幕顯示器都能運用此方式來呈現(xiàn) 3D 立體畫面，市面上常見的立體墊板等產(chǎn)品就是利用相同的原理所制作。除了呈現(xiàn)立體影像之外，柱狀透鏡還能用來呈現(xiàn)會隨觀看角度而變化的影像。

《但丁的地獄之旅》死神特別版封面就是采用柱狀透鏡印刷

　　由于柱狀透鏡可以在多個角度下產(chǎn)生立體效果，因此可以適用於多人觀看的應(yīng)用，不過在不合適的角度觀看時會出現(xiàn)影像重疊的狀況。一般的柱狀透鏡是固定貼附在屏幕表面，而且是以單一方向排列，因此無法切換顯示模式，水平解析度會降為原本的一半，畫質(zhì)也會受到透鏡折射影響，屏幕旋轉(zhuǎn) 90 度時就會無法呈現(xiàn)立體感。不過也有廠商研發(fā)在柱狀透鏡中注入液晶來改變聚焦特性的技術(shù)，可關(guān)閉透鏡的折射效果切換成 2D 模式。

　　視差屏障式 3D 立體顯示（Parallax Barriers）

　　視差屏障式 3D 立體顯示屏幕，是在屏幕表面設(shè)置稱為「視差屏障」的縱向柵欄狀光學(xué)屏障來控制光線行進方向，讓左右兩眼接受不同影像產(chǎn)生視差達成立體顯示效果。

　　由于左右眼視線通過柵欄狀視差屏障的角度不同，因此會看到后面屏幕的不同部分，只要將左右眼畫面以縱向方式交錯排列，就能讓左右眼看到各自的畫面產(chǎn)生立體感。

　　由于是采用遮蔽方式來達成立體顯示效果，必須將屏幕分為左右兩畫面顯示，因此水平解析度會降為原本的一半，而且畫面亮度會下降。之外還會還有觀看距離、角度與方向的限制，必須在規(guī)定的距離與角度內(nèi)觀看，畫面轉(zhuǎn) 90 度時就會無法呈現(xiàn)立體感。

　　后續(xù)廠商研發(fā)許多技術(shù)來改善視差屏障式 3D 立體顯示螢?zāi)坏南忍煜拗�，像是采用可開關(guān)的液晶薄膜來充當(dāng)視差屏障，就能透過液晶屏障的開關(guān)來切換 2D / 3D 顯示模式，液晶屏障排列方式也可以制作成水平與垂直兩種方向，配合橫拿與直拿的需求切換。

可開關(guān)的液晶視差屏障

　　視差屏障式 3D 立體顯示是目前最廣泛應(yīng)用于可攜式裝置的方式，包括 SHARP 與日立都不約而同的在任天堂發(fā)表 N3DS 后緊接著發(fā)表了各自的行動電話用視差屏障式 3D 立體顯示屏幕。其中 SHARP 的產(chǎn)品將液晶屏障與觸控薄膜整合在一起，而且同時支持橫拿與直拿的應(yīng)用，比較符合 N3DS 的需求，不過目前還無法確定是否會獲得任天堂采用。

SHARP 3D 液晶屏幕產(chǎn)品示意圖

日立 3D 液晶面板特色解說示意圖

　　【分時多功式裸眼 3D 立體顯示】

　　時間多功式裸眼 3D 立體顯示是在同一個屏幕上，各切割一半時間來交替顯示（分時）左右兩眼畫面（多功）以達成 3D 立體顯示效果的方式，因此被稱為「分時多功」。

　　?指向性背光分時式 3D 立體顯示

　　指向性背光分時式 3D 立體顯示，是藉由指向性背光膜搭配左右配置的背光光源，以高速交替方式分別朝左右眼顯示不同畫面來達成立體顯示效果的方式。由于指向性背光膜可以控制光線射出的方向，因此能將左右畫面分別投射到觀看者的左右眼中。

　　當(dāng)屏幕右側(cè)的背光光源亮起時，就會透過指向性背光膜射出朝左眼方向的光線，用來顯示左眼畫面。當(dāng)左側(cè)的背光光源亮起時，就會透過指向性背光膜射出朝右眼方向的光線，用來顯示右眼畫面。藉由左右畫面高速交替顯示，就能平順的顯示立體影像。

　　由于指向性背光方式采用分時多功，因此每次都能以面板的完整解析度來顯示畫面，不像空間多功只能以面板的一半解析度來顯示畫面。而且只要左右兩側(cè)的背光光源同時亮起，就能切換為 2D 顯示模式。不過由於左右眼畫面是以指向性的方式顯示，因此只有從屏幕正面觀看時才能看到立體影像，而且當(dāng)屏幕旋轉(zhuǎn) 90 度時就無法顯示立體影像。

　　指向性背光分時式 3D 立體顯示產(chǎn)品目前仍處于研發(fā)階段。

　　?深度融合式 3D 立體顯示（Depth-fused 3D）

　　深度融合式 3D 立體顯示是將兩片液晶面板前后重疊在一起，分別在前后兩片液晶面板上以不同亮度顯示前景與后景的影像，藉由實體的深淺差異來呈現(xiàn)出景深效果。

日立研發(fā)的深度融合式 3D 立體顯示屏幕

　　由于深度融合式并不像其他方式是以模擬兩眼視差來產(chǎn)生立體感，而是讓畫面真正具備前景與后景的差別，能讓觀看者兩眼視線的焦點自然落在畫面位置并感受到景深，因此觀看時眼睛比較不容易感到疲勞。不過受限于前后景重疊時的角度偏移不能太大，因此適合觀看的角度有限，加上需要重疊兩片液晶面板來構(gòu)成，因此體積較大成本較高。

　　深度融合式 3D 立體顯示不屬于多工方式，產(chǎn)品問世已久不過應(yīng)用層面有限。