3D显示技术原理及发展(比较全面)
3D显示技术介绍
3D显示器的性能要求
不同的应用领域所需的显示性能： 高亮度主要为户外使用需求； 裸眼需求讲究便利性及3D 显示效果； 2D/3D 切换主要因应显示内容的多样性； 多人同时观看则是考量同时间内多位观看人数的利益。
3D项目的进展
通过对各种3D显示技术的对比，对各种3D技术应用 市场的分析，可以看出视差障壁技术凭借其生产成本 低，技术难度小，而且可以实现2D/3D显示切换等优势 必将成为消费类电子市场的主流技术。也是我们公司重 点开发的3D产品。
3D显示技术介绍
3D显示技术概况
图像显示器是传递信息中人类接受外部信息的重要手 段，立体图像显示器将场景的三维信息全部再现出来，显 示具有纵深感的图像，观看者可以直接看出图像中各物体 的远近、纵深，并迅速直观地洞察图像的现实分布状况， 从而使观看者能获得更加全面而直观的信息。
3D视觉形成的条件
要使一幅画面产生立体感，至少要满足三个方面的条件：
双凸透镜（Lenticular）技术
和视差障壁技术不同，双凸透镜不会阻挡光，故显示器辉度不受影 响，但由于其3D显示原理仍与视差障壁技术相同，解析度仍将降低。 另外，由于间距及高度恒定的凸透镜不易生产，制程困难度也较高。
两片LCD重叠式3D显示技术
日立推出了最直观的3D 显示技术——直接以2 片显示不同画面的TFT LCD制造景深，使画面 产生3D 效果。
以上3种技术均需要佩戴特殊的眼镜方 可实现3D显示，从而给使用者带来了很 多的麻烦，而裸眼立体显示器则不需要 辅助的工具就可以自由地欣赏立体效 果，给人们以临场感和沉浸感，是将来 立体显示器件的主要发展方向。后续将 介绍几种常用的裸眼立体显示技术。
视差障壁（Parallax Barrier）技术
3D技术原理及发展状况和前景
3D技术原理及发展状况和前景3D技术是指通过计算机技术、图像处理技术和各种显示技术，将现实世界中的物体或场景以立体的方式呈现给用户的一种技术。
它可以让用户感受到真实世界的深度和立体感，给人们带来更加沉浸式的视觉体验。
3D技术的原理主要是通过计算机生成的三维模型和图像处理的算法，结合不同的显示技术，如立体显示技术和3D眼镜等，将物体的立体信息呈现出来。
近年来，3D技术得到了快速发展和广泛应用，主要表现在以下几个方面：首先，3D技术在电影和游戏领域得到了广泛应用。
通过3D技术，电影和游戏可以给用户带来更加逼真的视觉感受，增加视觉冲击力和沉浸感。
例如，许多电影都会采用3D版本进行放映，在观众眼中呈现出更加真实和立体的画面效果。
同时，游戏领域也出现了许多使用3D技术的游戏，使玩家可以在游戏中获得更加真实的体验。
其次，3D技术在虚拟现实（VR）和增强现实（AR）领域的应用越来越广泛。
通过使用VR设备或AR眼镜，用户可以进入一个虚拟的世界或者在现实世界中叠加虚拟内容，从而实现更加真实的沉浸式体验。
这种技术在游戏、教育、医疗和设计等领域都有很大的应用潜力。
另外，3D技术也在制造业和建筑领域得到了广泛的应用。
通过使用3D打印技术，可以将设计师的三维模型直接打印出来，加快产品的开发和制造过程。
同时，建筑师可以使用3D建模软件来设计建筑物，并通过虚拟现实技术来展示给客户，帮助客户更好地理解和决策。
未来，3D技术有着广阔的发展前景。
随着计算机计算和图像处理能力的不断提高，3D技术的应用范围将会越来越广泛。
在娱乐领域，3D技术将会进一步提升电影和游戏的观影体验，让观众更加沉浸其中。
在教育领域，通过使用3D技术，学生可以更加直观地学习和理解各种知识。
在医疗领域，3D技术可以帮助医生更好地进行手术操作和疾病诊断。
总结起来，3D技术在不同领域得到了广泛应用，并且在不断发展和完善。
随着技术的进一步推动和创新，相信3D技术的应用将会更加广泛，给人们带来更加丰富和真实的体验。
3D技术原理及发展状况和前景
3D技术原理及发展状况和前景1 3D技术起源及原理人眼产生3D视觉的秘密——偏光原理：人眼在看任何物体时，由于两只眼睛在空间有一定间距约为5cm，即存在两个视角。
这样形成左右两眼所看的图像不完全一样，称为视差。
这种细微的视差通过视网膜传递到大脑里，就能显示出物体的前后远近，产生强烈的立体感。
这是1839年，英国科学家温斯特发现的一个奇妙的现象，至今为止几乎任何3D 影像技术都是基于这个原理开发的。
2 3D技术发展状况2.1 3D成像技术种类3D成像技术有很多种，分为不闪式3D技术、互补色技术、时分法技术、光栅式技术、普式技术、全息式技术等。
而其中以时分法为当今所广泛应用，而不闪式技术和互补色技术也有着较为广泛的应用。
为了方便说明我们用互补色技术解释立体电影的形成（光的三原色原理——红、绿、兰）⑴互补色技术是目前比较多电影院采用的技术，依据人眼的成像原理，以两台摄影机模拟人眼左右眼所成的像。
再在放映过程中使用两台放映机它将不同视角上的成像用不同的颜色印刻1/ 7在同一副画面下，互补色3D眼镜采用的技术也就是色分法，色分法会将两个不同视角上拍摄的影像分别以两种不同的颜色印制在同一副画面中。
如果在这样的情况下，我们直接利用肉眼去观看红蓝、红绿等多种模式类的电影，就会出现模糊的重影图像。
这样我们就无法观看到红蓝、红绿等多种模式类的电影的立体效果。
再让用户通过红蓝立体镜片来观看到立体效果。
由于技术成熟而且眼镜造价相对低廉，所以广为当今的电影院所接受。
⑵时分法即是（快门法）通过提高屏幕刷新率把图像按帧一分為二，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。
计算机可以用显卡将普通2D影像生成3D效果，成为未来用户接触3D视觉的主流设备。
它也包括红蓝色分法，但这只是为了让不具备硬件条件的用户也能体验3D视觉的次级方案，它主要是利用快门原理的时分法技术。
3D立体显示技术之发展
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平面顯示器的方案的話，比較常見的方法則有： 平面顯示器的方案
裸眼式立體顯示系統這部分，算是比較單純，基本上都是平面顯示器（例如液晶螢幕、電 裸眼式立體顯示系統 漿電視這一類），應該是沒有辦法做成投影的模式的。
常見技術 1:不需要戴眼鏡 2:有觀看位置 視角 上的限制 3 :可以做2D/3D 模式的切換
特性 可以做成多視角 解析度會隨著視角 數量的增加而降低 不會降低解析度 較適合小型顯示裝置
因位置的前後差異，而產生的移動時的差異；
比如說在坐車時，會覺得較近的物體移動地比較快。 透視(perspective) 透視 主要是「線性透視（linear perspective）」和「空氣透視（aerial perspective）」。 線性透視 最好的例子就是站在火車軌道上往遠方看，兩條平行的鐵軌會在遠 方交接。 則是指在地球的大氣中，因為空氣的影響使遠方的物體會有蒙上一層霧的 感覺，而近距離的物體相形之下則顯得清晰。
立體重現
立體視覺的呈現 主要還是來自雙眼的視覺 最主要的還是該如何讓兩眼看到左右眼各自不同的畫面 目前的立體技術來說 首要是以”要不要戴眼鏡“這個條件來區分
需要配戴眼鏡（with glasses）
目前立體ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ示技術的方法分類
主動式眼鏡（active glasses） 被動式眼鏡（passive glasses） 彩色眼鏡（anaglyph） 偏光眼鏡（polarizer） 波長多路式（wavelength multiplex）
透鏡(lenticular) 空間多工 視差屏(barrier ) 分時多工 指向性背光
目前的技術來說，裸眼立體顯示都還有一些使用上的限制，所以一般來說， 立體效果是不會比要帶眼鏡的立體系統好； 主要優點，就是不用配戴特殊的眼鏡了～
3D显示技术概述
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➢交错显示（Interlacing）
交错显示（Interlacing）：就是依序显示第1、3、5……等单数扫描线，然 后再依序显示第2、4、6……等偶数扫描线的周而复始的循环显示方式。
交错显示模式的工作原理：将一个画面分为二个图场，即单数扫描线所构 成的奇图场与偶数扫描线所构成的偶图场。将左眼图像与右眼图像分置于单图 场和偶图场（也可反之）中，即立体交错格式。
景深感受形象举例：
1、大家可以轮流闭上一只眼试试－－看同
一个东西，侧面不同
2、单眼对笔尖－－比双眼困难很多
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3D显示技术的发展概况
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配合立体眼镜的3D图像格式分类以及原理
最常见的3D图像格式有以下四种： ➢交错显示模式（Interlacing） ➢线遮蔽模式（Line-Blanking） ➢画面交换模式（Page-Flipping） ➢画面同步倍频模式（Sync-Doubling）
立体成像实现：使用立体眼镜与这类立体显示模式搭配，只需要将垂直
同步讯号作为快门切换同步讯号即可达成立体显像的目的。
a、送出左眼图像（或右眼图像）
b、送出一个画面垂直同步讯号，
18:c54、再接着送出右眼图像（或左眼图像）。
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➢画面同步倍频（Sync-Doubling）
工作原理：通过外加电路的方式在左右画面间（即上下画 面间）多安插一个画面垂直同步讯号 。
原理：人类的左眼和右眼在水平方向上有5～6.5cm的位移，因此 左右眼所看见的画面中对应实际物体上同一点存在一定距离，通过这 种差别判断物体的远近和深度，即视差原理。
根据“视差”原理，把同一景像用两只眼睛视角的差距制造出两 个影像，然后让两只眼睛各看到对应自己一边的影像，就能刺激大脑 产生3D（3Dimensions）立体效果的。
3D技术原理及发展状况和前景
产生立体感到基于全息影像技术在空间显示真实的３ Ｄ 立体影像 ； 从激光再现全息技术到白光再现全息技术。 并对各个时期的技术及其优缺
点作 出分析 和评 价。 关键词 ： ３ Ｄ 技术； 裸ｔ Ｋ ３ Ｄ ； 全息 影像 技 术
１ ３ Ｄ 技 术起 源 及 原理
人 眼产生３ Ｄ 视觉的秘 密一 一偏光原理：
右眼， 形成立体视觉效果。 这种 方法的双眼视 图也是位于屏幕
实施是用一个开关液 晶屏、 偏振膜和 高 分法为当今所广泛应 用， 而不闪式技术和互补色技术也有着较 上的奇列和 偶列 分区， 分子液 晶层， 利用液 晶层和偏振膜制 造 出一系列方 向为９ ０ 。的 为广泛 的应用 。 为了方便说明我们用互补色技术解 释立体 电影 垂直条纹宽几十微米 。 通过它们 的光 就形成了垂直 的细条栅模 的形成 （ 光的三原色原理一一 红、 绿、 兰） 式， 称之为 “ 视差障壁 ” 。 通 过一系列的缝隙来观看奇、 偶列图 （ １ ） 互补色技 术是 目前 比较多电影院采用的技术， 依据人 眼 像， 这样的装 置使左、 右眼能分别看到对应的图像， 形成立体视 的成像原理 ， 以两台摄 影机模拟人 眼左右眼所成的像。 再在 放 觉效果。 映过 程中使用 两台放 映机它 将不 同视 角上的成像用不 同的颜 缺 陷： 由于视差障壁 ， 亮度会 降低 ， 分辨率也降低， 导致 清 色印刻 在同一副 画面 下， 互补色３ Ｄ 眼镜采用的技术也就是色分 晰度将 降低 。 法， 色分法 会将两个不同视角上拍摄的影像分别以两种不同的 （ ２ ） 柱状 透镜技术 。 在 显示器前面板镶 上一块柱透镜板 （ 透 颜色 印制在同一副画面中。 如果在这样 的情况下， 我们直接利用 镜板 由细长 的半圆柱 透镜紧密排列构成 ） 组成裸眼立体显示的 肉眼去观看 红蓝、 红绿等 多种模 式类 的电影 ， 就会出现模 糊的 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 重影图像。 这样 我们就无法观 看到红蓝、 红绿 等多种模 式类的 人的左、 右眼 ， 经视觉中枢的立体融合获得立体感 。 电影的立体效果 。 再让用户通 过红蓝立体镜 片来观看 到立体效 优 点： 亮度不受到影响， ３ Ｄ 显示效果更好。 果。由于技术成 熟而且 眼镜造价相对低 廉， 所 以广为当今 的电 缺点： 相关制造与现有Ｌ Ｃ Ｄ 液晶工艺不兼容 ， 需要投资新 的 影院所接受 。 （ ２ ） 时分法 即是 （ 快 门法 ） 通 过提高屏幕刷新率把 图像按帧
3d显示基本原理 -回复
3d显示基本原理-回复3D显示基本原理是指在显示设备上呈现立体画面的技术原理。
它通过模拟人眼对物体的视觉感知，使观看者能够感受到深度和立体感。
本文将一步一步解释3D显示的基本原理，从产生3D景象的原始数据开始，到最终在显示设备上呈现真实感的3D画面。
首先，产生3D景象的原始数据是一张具有深度信息的图像或视频。
深度信息可以通过多种方式获取，如使用双目摄像头获取场景的深度图像，或者使用激光扫描仪来获取场景的三维点云数据。
这些深度数据可以告诉我们不同点在场景中的距离，并且用于后续的3D处理。
接下来，图像或视频数据会进入3D渲染引擎。
这个引擎负责将二维数据转换为适合3D显示的格式。
它会使用场景的深度信息以及其他的图像处理技术，如纹理映射和光照模型，来计算每个像素的物体在场景中的位置和亮度。
这个处理过程叫做渲染，它的目标是生成逼真的3D画面。
在渲染完成后，3D图像需要经过投影变换。
这个变换模拟了人眼对物体的视角和透视感知。
投影变换将渲染后的图像从三维空间转换为二维平面上的透视投影。
这个过程包括放大或缩小特定的物体、压缩远处的物体以及调整投射的角度和位置。
通过投影变换，3D图像可以在显示设备上看起来具有深度和逼真感。
在投影变换之后，3D图像将进入立体显示设备。
立体显示设备可以采用不同的技术来呈现立体画面，如立体投影、自动视差屏幕或者立体眼镜。
其中最常见的是立体眼镜技术，它通过控制每个眼睛看到的图像不同来模拟人眼的视差效果。
这样，观看者的左眼和右眼会看到不同的图像，产生深度感知和立体效果。
最后，观看者佩戴眼镜后，左眼和右眼分别接收到不同的图像。
这些图像通过视觉系统处理和合成后，将给人一种存在深度的感觉。
观看者会感到图像中的物体跳出屏幕，或者具有一定的远近关系。
这种深度感知是通过模拟人眼的双眼视差来实现的。
总结起来，3D显示基本原理是通过产生具有深度信息的原始数据、使用3D渲染引擎生成逼真的3D画面、投影变换模拟视角和透视感知、采用立体显示设备模拟人眼的视差效果，最终使观看者可以感受到立体和深度效果。
3D显示技术和原理
3D知识普及篇之3D显示技术及原理在不同的进展时期，依照不同的应用，不同的公司开发了不同的3D显示技术；从观看形式上来区分，有需要配戴眼镜的，有不需要配戴眼镜，眼镜也有主动与被动式之分；整体来讲，配戴眼镜观看技术进展比较成熟，设计和制造难度、制造本钱较低，3D成效好；而裸眼观看的技术还处于起步时期，制造难度高，本钱高，而观看的成效不尽如人意，尤其是观看的角度有限制，清楚度差，3D成效也不行；第一届现有3D显示方式对照：第二节主动快门式（时分式）原理介绍主动快门式具有以下特点：（1）显示原理相对简单，系统的实现复杂度低；（2）画质优良，能实现双眼1080P的高清显示，讲影院级的3D影像带入家庭；（3）本钱低，由2D升级到3D的要紧工作集中在驱动电路的升级，和有限的额外眼镜本钱；由于主动快门式3D显示的上述特点，当前主流的3D电视厂家纷纷采纳这种技术，如：Pana-sonic,Sony,Samsung等；另外也有3D影院系统采纳这种技术，如：XPAND；美中不足，这种技术要求观众佩带眼镜，稍有不便。
第三节光分式原理介绍“光分式”也被称为“偏振式”。
顾名思义，中技术利用了偏振光的特点。
光波咱们明白，光波是一种横波（震动方向垂直于传播方向），是由与传播方向垂直的电场和磁场交替转换的震动形成的。
咱们通常将其电场的振动方向称为光波的震动方向，自然光在各个方向上的震动是均匀的，因此被称为非偏振光。
若是一束光在任意一个特定的时刻只在一个特定的方向上振动，那么这束光确实是偏振光。
自然光偏振光能够通过偏振镜取得，偏振镜确实是一个栅栏，其具有振动方向。
当一束自然光通过偏振镜时，偏振镜指挥这一束自然光中与其振动方向一直的一部份通过，而其他不一致的部份都会被过滤掉。
圆偏振光振动方向而当一束偏振光通过偏振镜时，若是这束偏振光的振动方向与偏振镜的振动偏振光振动方向一致，这束偏振光那么全数许诺通过；反之，若是这束偏振光的振动方向与偏振镜的方向不一致，这束偏振光那么全数被过滤掉。
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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。
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。
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，在一定 的范围内双眼看到 的图像会产生一定 的差异。
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。来自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。
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
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。
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
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。
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，配合由底下
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
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。
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。