3D显示技术原理及发展(比较全面)ppt课件
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三维立体显示技术
对观察者头部旳位置和观察角度有较严格旳限制 ；
不能显示或只能显示很有限旳运动视差图片 ；
水平辨别率损失，画面亮度较低 。
研究方向
更精确旳深度图；
区域移动补点研究 ；
运动视差图像旳研究 ；
新型构造和器件旳研究 。
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集成显示技术（Integral Imaging ）
• 集成显示技术又称全景显示，于 1923年由 Lippmann发明。
体显示：G体像素
T体像素；
自动立体显示：到达上K旳可视区域；
MEMS器件在三维立体显示中旳应用；
全运动视差旳实现；
谢谢各位老师同学， 请提出宝贵意见。
被动发光旋转扫描体显示系统
Felix3D三维显示系统
可显示物体旳体像素数目10k。
被动发光旋转扫描体显示系统
Perspecta 3d显示屏
辨别率:768*768*192； 色彩格式:24bit RGB; 旋转屏转速：730rad; 体像素数：100M； 帧频：2409FPS； 接口数据率：4.68GB; 显示范围：10英寸； 可视角度：360°。
静态体三维显示技术
基于空间等离子体旳三维显示技术
静态体三维显示技术
DepthCube三维显示系统
体三维显示系统
最新进展
南加州大学研制旳三维显示系统
体三维显示系统
南加州大学研制旳三维显示系统旳 创新之处:
使用与水平成45度旳旋转镜来替代平面漫反射屏幕 。 研制了基于DLP旳帧频可高达5000fps旳超高速彩色投影机
体三维显示系统旳分类
目前，体三维显示系统从显示空间旳形成上划分可分为两
类：
•主动发光旋转扫描体 三维显示
•螺旋屏
3D全息投影技术ppt课件
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任天堂官方网站之前发表了一则公告，他们 发明了一种掌上游戏机，该掌机的有“3D效 果”，并且不需要使用额外眼镜。
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VR（虚拟现实）
VR（也称虚拟现实），是由美国VPL公司创建人拉尼尔提出的 。VR是在计算机上生成的、可交互的三维环境中提供沉浸感 觉的技术。
虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系 统的技术。它利用计算机生成一种模拟环境，利用多源信息 融合的交互式三维动态视精图选和版课实件p体pt 行为的系统仿真使用户沉 7 浸到该环境中。
初音全息演唱会
3D电影
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14
3D游戏
一款3D全息游戏的概念图
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3D投影技术的应用
键盘投影（左）
照片投影（右）
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3D全息投影在未来通讯行业的应用
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结束语 全息技术作为一门新兴技
术，已经慢慢进入到我们 生活的方方面面，科幻电 影里的一切也慢慢变为现 实，未来的某一天，它必 将给我们的生活带来翻天 覆地的变化。
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全息投影技术
1.全息拍摄 被摄物体在激光辐照下形成 漫射式的物光束；另一部分 激光作为参考光束射到全息 底片上，和物光束产生干涉 ，在全息干板把位相和振幅 信息记录下来。记录着干涉 条纹的底片经过显影、定影 等处理程序后，便成为一张 全息照片 。
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全息投影技术
❖ 二.全息再现 ❖ 利用衍射原理再现的原
理，这是成象过程。全息 干板犹如一个复杂的光栅 ，在激光照射下，再现出 原来物体的图像，而且具 有立体感和真实的视觉效 应
3D技术简介-PPT精品文档
体显示技术
• 此种技术是在物理上显示了三个维度，能 在空间中产生真正的3D效果。成像物体就 像在空间中真实存在，观察者能看到科幻 电影中一般“悬浮”在半空中的3D透视图 像。 • 从数字图像处理技术来说，平面图像对应 了二维数组，每个元素被称为像素；而三 维图像对应三维数组，每个元素被称为体 素。体显示技术正是在空间中表现了这个 三维数组。
• 4.次表面散射（SubSurface Scattering，简称3S）它主 要用于模拟不完全透明材质 内部表现出的一种真实光影 特效。当灯光照射到玻璃或 清澈的液体表面时，灯光会 穿透这些介质，3S效果可用 来模拟灯光进入介质内部后 发生的散射。 3S的另一个重 要用处在于表现光源照射下 的人物皮肤，换句话说，要 想表现真实的皮肤材质，3S 效果必不可少。目前的许多 游戏在人物皮肤的渲染上就 因为缺乏3S效果而显得塑料 化、橡otion Blur）
•
动态模糊技术的目的 就在于增强快速移动 场景的真实感，这一 技术并不是在两帧之 间插入更多的位移信 息，而是将当前帧同 前一帧混合在一起所 获得的一种效果。
• 2.景深（Depth Of Field） 有摄影基础的朋友一定都熟悉 “景深”这个词。如果非要解 释这个词的话就是“在摄影机 镜头或其他成像器前，沿着能 够取得清晰图像的成像器轴线 所测定的物体距离范围”。说 得再简单一些，就是距离不同 的景物，呈现出有些地方清楚 有些地方模糊的效果。这种效 果能够更加突出需要反应的焦 点，让画面的主题更加鲜明。
最新3D视觉效果技术
• • • • • • 动态模（Motion Blur） 景深（Depth Of Field） 软阴影（Soft Shadow） 次表面散射（SubSurface Scattering） 体积云/雾（Volumetric Clouds/Fog） 体积光（Volumetric Light）
3D立体显示技术PPT课件
4.1 视差挡板式裸眼3D
• 优点：无需其他辅助设备，能 2D\3D切换，
• 缺点：有效像素低，光源有部 分被遮挡，亮度低。
4.2 柱透镜式裸眼3D
• 在显示面板前方，放上经 过精确计算的透镜来改变 光线的方向。由左眼像素 发出的光，会经过透镜的 折射，都进入左眼的区域， 同样的右眼的像素也只进 入右眼。
▪ 优点：宽视域、大景深，成 像质量优异，
▪ 缺点：头部倾斜时无法过滤 掉另一方向的光。
3.3 快门式眼镜3D
• 采用时间分割，利用液晶 控制透光度来做遮蔽
• 在屏幕上以两倍的场频交 互地显示左眼和右眼的影 像，而快门眼镜则会动态 地屏蔽使用者的左眼和右 眼，利用人眼的视觉暂留 机制，两眼影像叠加后产 生双眼视差。
讲解内容
1.什么是3D显示技术 2. 立体视觉的构成 3. 眼镜式3D显示 4. 裸眼式3D显示 5. 3D显示的问题 6. 3D显示的展望
1. 什么是3D显示技术
3D = Three Dimensional = 三维图形
3D显示技术就是利用一系列的光学方法使 人左右眼产生视差从而接受到不同的画面， 在大脑形成立体效果的技术。
3.1 色差式眼镜3D
• 色差式 3D 历史最为悠久，成像原理简单； • 通过对应的红蓝等立体眼镜才可以看到立体效
果，就是对色彩进行红色和蓝色的过滤，形成 视差，此时两只眼睛看到的不同影像在大脑中 重迭就会呈现出3D立体效果。
▪ 《阿凡达》 ▪ 《豚鼠特工队》
▪ 优点：实现3维简易，对视 场和景深无严格的限制。
各式各样的 3D 立体显示技术， 主要分为眼镜与裸眼两大类型。
3D 显示技术
▪眼镜式
▪偏光式 ▪快门式 ▪色差式 ▪头戴式
3D立体显示技术
3D立体显示技术理想的视觉显示与日常经历中的场景对比，在质量、清晰度和范围方面应该是无法区分的，但是当前的技术还不支持这种高真实度的视觉显示。
随着2009年底卡梅隆导演的《阿凡达》热映，三维立体(3D Stereo)显示技术成为目前火热的技术之一，通过左右眼信号分离，在显示平台上能够实现的立体图像显示。
立体显示是VR虚拟现实的一个实现沉浸交互的方式之一，3D(3 dimensional)立体显示可以把图像的纵深，层次，位置全部展现，观察者更直观的了解图像的现实分布状况，从而更全面了解图像或显示内容的信息。
本文介绍目前各种系统或设备对三维立体实现方式，推广三维立体的认知度。
一、3D立体显示原理3D立体显示的基本原理如图表1所示。
图中表示两眼光轴平行的情况，相当于两眼注视远处。
内瞳距（IPD）是两眼瞳孔之间的距离。
两眼空间位置的不同，是产生立体视觉的原因。
F是距离人眼较近的物体B上的一个固定点。
右面的两眼的视图说明，F点在视图中的位置不同，这种不同就是立体视差。
人眼也可以利用这种视差，判断物体的远近，产生深度感。
这就是人类的立体视觉，由此获得环境的三维信息。
图表 1 立体显示原理人眼的另一种工作方式是注视近处的固定点F。
这时两眼的光轴都通过点F。
两个光轴的交角就是图中的会聚角。
因为两眼的光轴都通过点F，所以F点在两个视图中都在中心点。
这时，与F相比距离人眼更远或更近的其他点，会存在视差。
人眼也可以利用这种视差，判断物体的远近，产生深度感。
目前市场上的3D立体技术的产品主要围绕着裸眼立体和非裸眼立体两种方式，其中涉及的主要产品有：液晶显示设备、等离子显示设备、便携式显示终端设备、投影设备等。
二、立体显示分类3D立体显示技术可主要分为:裸眼立体显示、便携式立体显示、佩带眼镜的立体三种方式，下面分别介绍不同的显示技术。
因头盔式立体呈现方式较老而且使用极少，全息方式因价格等因素远离民用，因此，本文不对此部分内容做介绍与综述。
3D立体显示技术 PPT资料共28页
眼睛式3D显示技术
目前，市场上已经有了四种比较成熟的3D显示技术，包括彩色立体三 维，偏振三维，立体三维以及最新的DLP Link技术。这四类技术是当前 被广泛采用的3D投影技术。由于各自的原理不同，成本不同，效果不同， 也分别占有了不同的市场。
其中，立体三维技术应该是目前我们最常见的一种3D投影 技术了。因为几乎目前所有的3D影院都是采用的这种设备， 大家在影院中看到的《阿凡达》《豚鼠特工队》等电影几 乎都是这种技术实现的。
裸眼3D立体显示技术
虽然眼镜方式能满足多人共同观看的需求，不过观看时必须配戴特殊眼镜 仍旧是个相当大的障碍，各家厂商于是投入不需要配戴特殊眼镜的裸眼 3D 立体显示技术研发。
所谓的「裸眼 3D 立体显示」，是指在不配戴任何特殊配件的状态下 以裸眼视觉就能直接观看到 3D 立体显示的效果。虽然基本原理仍旧是让 左右眼观看不同画面产生视差来营造立体感，不过前提是不配戴眼镜，因 此必须透过特殊设计的屏幕来达成目标。
背光光源，以高速交替方式分别朝左右眼显示不同画面来达成立体显示效果
的方式。由于指向性背光膜可以控制光线射出的方向，因此能将左右画面分
别投射到观看者的左右眼中。
当屏幕右侧的背光光源亮起时，就会透过指向性背光膜射出朝左眼方向
的光线，用来显示左眼画面。当左侧的背光光源亮起时，就会透过指向性背
光膜射出朝右眼方向的光线，用来显示右眼画面。藉由左右画面高速交替显
总结
眼睛式3D显示技术已经具备进入家庭的条件 3D电视的用户体验还不够好，目前只适合成为电视机的附加功能 从技术路线看。3D电视只是目前产品的升级，产业链格局不会有太大变化
随着技术的进步，3D显示技术和普通消费者的距离已经越 来越近，它不再是行业用户的专利。在三星和优派均推出 游戏性3D显示器后，人们可以将3D显示器搬到卧室内，而 不用和其他人一起挤在电影院中观看。凭借着身临其境的 立体画面，3D显示器对高端游戏玩家而言拥有极大的吸引 力。除了针对个人用户外，3D显示器同样适合于商用以及 科研，如展示分子结构模型、军事目标、文物艺术品展示、 会展、大企业形象展示等各领域发挥其独特的作用。相信 随着3D技术进一步成熟，我们今后会在生活的各个领域中 看到3D显示设备的身影。
3d显示原理
3d显示原理
3D显示原理是通过模拟人眼的视觉效果来实现立体显示的技术。
它利用不同的视角来呈现出不同的图像，让观察者看到的图像具有立体感。
目前，3D显示技术主要有两种实现方式：一种是通过使用特殊的眼镜来实现，另一种是利用裸眼技术来呈现3D效果。
使用眼镜的3D显示技术主要有两种：一种是红蓝眼镜，它通过将红色和蓝色滤镜分别覆盖在左右眼镜片上，然后在屏幕上显示红色和蓝色的图像，让左右眼分别看到不同的图像，从而实现立体效果。
另一种是偏振眼镜，它通过将左右眼镜片上的偏振方向不同，让左右眼分别看到不同偏振方向的图像，从而实现立体效果。
裸眼3D显示技术则不需要使用任何眼镜或者其他特殊的设备。
它主要是通过在显示屏上采用自适应光栅或者透镜，将左右眼所看到的图像分别投射到不同的位置，让观察者在不经过任何镜片或者过滤器的情况下，也能够感受到立体效果。
总的来说，3D显示技术是通过模拟人眼的视觉效果来实现立体显示的技术，目前主要有眼镜方式和裸眼方式两种实现方式。
随着技术的不断发展，相信未来会有更多更先进的3D显示技术出现。
- 1 -。
3D显示技术简介
★★
优点：不需配戴眼镜
缺点：3D 效果差， 难以实现大屏幕
柱状透镜式
3D 电视机 和显示器
★★
优点：不需配戴眼镜
缺点：3D 效果差， 难以实现大屏幕
全息照相
优点：从各个角度观
/
★
看皆可
缺点：不成熟
3D 显示方式对比表
快门式 时 式
快门式 显示 眼眼
驱动信号
左眼 右眼
显示
门
镜
第三章 主流 3D 电视技术对比.......................................................................16 第一节 裸眼式 vs. 眼镜式 ......................................................................16 第二节 主动式 vs. 被动式 ......................................................................18 第三节 PDP vs. LCD ................................................................................19
第二章 主要 3D 显示技术及其原理.................................................................7 第一节 现有 3D 显示方式对比 ..................................................................7 第二节 主动快门式（时分式）原理介绍 .................................................8 第三节 光分式原理介绍 .............................................................................9 第四节 波分式原理介绍 ........................................................................... 11 第五节 色分式原理介绍 ...........................................................................12 第六节 光栅式原理介绍 ...........................................................................13 第七节 全息照相式原理介绍 ...................................................................14
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全像式原理结构图
全像式成像图片
上图是一对从车的左右侧面采取的图像。 该图像是由本田的数据库研究部提供的概 念车本田EPX 。
体积式(Volumetric)： 德州仪器(Texas Instrument, TI)提出一种利
用雷射扫描立体影像显示器，又有人称之为体积式
显示器。主要是利用一个快速旋转的圆盘，配合由
时分法显示效果图 显示器效果
眼镜效果
视察挡板法：是在屏幕表面设置称为「视差
屏障」的纵向栅栏状光学屏障来控制光线行
进方向，让左右两眼接受不同影像产生视差 达成立体显示效果.視差遮屏，是以黑色于透 明相间的直线条纹，将起置于离液晶面板一
小段距离，让观赏者的其中一眼只能看到液
晶面板奇数画面，观赏者另一眼則只眼看到 液晶面板偶数画面。
透射式全息显示图像：透射式全息显示图像属于一种 最基本的全息显示图像。记录时利用相干光照射物体， 物体表面的反射光和散射光到达记录干板后形成物光 波；同时引入另一束参考光波（平面光波或球面光波） 照射记录干板。对记录干板曝光后便可获得干涉图形， 即全息显示图像。再现时，利用与参考光波相同的光 波照射记录干板，人眼在透射光中观看全息板，便可 在板后原物处观看到与原物完全相同的再现虚像。
3D Display
3D显示技术
讲解内容
什么是3D显示技术 3D显示技术的种类 3D显示技术的原理 3D显示技术的优劣 3D显示技术的发展 3D显示技术的展望
3D显示
3D显示技术就是利用一系列的光学方法 使人左右眼产生视差从而接受到不同的 画面，在大脑形成3D（3Dimensions） 立体效果的技术。
非全息
利用光学等方法产生立体的视觉效果， 但不能给人主观选择观看的视角 。
色分法：采用互补色色彩将图形或物体显示 在平面图片上，观视者通过光学滤色镜对图 片进行双眼同时观视，即可展现其图形成物 体的立体形态。
色分法成像的图
色分法的互 补色眼镜
光分法：利用偏光片（通过如百叶窗般排列 的矽晶体涂料薄膜（偏光膜））来滤原本朝 向不同方向震动的光线，会挡住与偏光膜方 向垂直的光线，只让与偏光膜方向相同的光 线通过从而产生视差。
透镜阵列显示器及其合成原理
微透镜投影：将图像投影到由微透镜组成的显
示屏上，经过有微透镜折射产生相差来达到立 体成像。
为透镜投影显示器
微位相差板法：微位相差板法是台湾光电研究院研 究成功的一种裸眼立体显示技术。使用微位相差板 改变光的偏极态来达到左、右视图的分离。微位相 差板立体显示器不需要戴眼镜，但是视角很小，需 要和头部跟踪装置配合使用
3D显示分类
非全息
3D显示
辅助设备
裸眼式
色分法 光分法
视察挡板法 透镜阵列法 微镜投影法
时分法
微位相差板法 指向光源法
全息 裸眼式
透镜全息法 反射全息法 全像全息法 体积全息法
3D显示原理
视差
人双眼能同时看相 同一方向，但是眼 间距仍有约65mm， 所以不能完全瞄上 一条直线ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ在一定 的范围内双眼看到 的图像会产生一定 的差异。
光分法显示图解
3D图 像的 形成
圆偏振
光的形 成
采用交错偏光片的 3D 液晶电视
偏光片眼镜
时分法：(快门法)通过提高屏幕刷新率把图 像按帧一分为二，形成左右眼连续交错显示 的两组画面，通过快门式3D眼镜的配合，使 得这两组画面分别进入左右双眼，最终在大 脑中合成3D立体图像。
快门式3D眼镜 HMD 头盔式显示 器
特殊照明法：线光源照明法的立体显示器在LCD 的像素层后使用一系列并排的线状光源给像素列
提供背光照明，线光源宽度极小并与液晶屏的列
像素平行。密集的线光源照明使奇、偶列像素的 图像传输路径分离，使左、右眼看到对应的画面。
3M公司的指 向光源显示屏
全息
全息：（Holography）特指一种可以让从物 体发射的衍射光能够被重现的3维技术，其位置 和大小同之前一模一样。从不同的位置观测此 物体，其显示的像也会变化。
反射式原理图
全像式
（E-Holography）主要是麻省理工学院所发 展的，是利用红、蓝、绿三色雷射光源，各自经过 声光调变器晶体(Acoustic Optical Modulator, AOM)，产生相位型光栅，带着光栅讯息的雷射光经 过全像片合并之后，利用垂直扫描镜(Vertical Scanning mirror)及多面镜(Polygonal mirror)，进 行垂直及水平的扫描，进而将立体影像呈现出来， 其优点为全像片的取得容易且技术成熟，然而，影 像大小常受限于声光调变器晶体的大小，且多面镜 的扫描速度必须与三色雷射光源在晶体传播速度同 步。
底下投影的雷射光源，藉由雷射光源投射到快速旋
转的旋转面时，会产生散射的效应，以扫描空间中
的每一点，其缺点是影像中央必须有一个旋转轴， 靠近轴心的影像旋转速度较慢，立体影像较不清晰。
体积式原理图
反射式全息显示图像：将物体置于全息板的右 侧，相干点光源从左方照射全息板。将直接照射 至全息板平面上的光作为参考光；而将透过全息 板（未经处理过的全息板是透明的）的光射向物 体，再由物体反射回全息板的光作为物光，两束 光干涉后便形成全息显示图像。由于记录时物光 与参考光分别从全息板两侧入射，故全息板上的 干涉条纹层大致与全息板平面平行。再现时，利 用光源从左方照射全息板，全息板中的各条纹层 宛如镜面一样对再现光产生出反射，在反射光中 观看全息板便可在原物处观看到再现的图像。
视察挡板法合成图
后续厂商研发许多技术来改善视差屏障式 3D 立体显示萤幕的先天限制，像是采用可开关的
液晶薄膜来充当视差屏障，就能透过液晶屏障 的开关来切换 2D / 3D 显示模式，液晶屏障 排列方式也可以制作成水平与垂直两种方向， 配合横拿与直拿的需求切换。
视察挡板法显示器
透镜阵列法：在显示器前面板镶上一块柱透镜 板组成裸眼立体显示的光学系统，像素的光线 通过柱透镜的折射，把视差图像投射到人的左、 右眼，经视觉中枢的立体融合获得立体感。柱 透镜板由细长的半圆柱透镜紧密排列构成，下 图显示了柱透镜方法的原理。左右眼视图分别 位于奇列和偶列像素上，形成视图分区。