3D立体显示技术之发展
3D立体成像技术的应用和发展
3D立体成像技术的应用和发展1. 前言3D立体成像技术是一项在现代科技领域中越来越受到关注的技术。
从最初的“红蓝眼镜”到现在的“VR头戴显示器”，3D技术给人带来了跨维度的视觉体验。
本文将从“3D立体成像技术的定义和原理”、“3D立体成像技术的应用领域”和“3D立体成像技术的发展趋势和未来展望”这三个方面对3D立体成像技术进行深入探讨。
2. 3D立体成像技术的定义和原理3D立体成像技术是一种能够使人眼观察到物体的立体结构的技术。
它的原理是通过不同的成像方式，将平面图像转换成一个带有深度信息的立体图像，使得用户可以感受到像实物一样的3D视觉效果。
3. 3D立体成像技术的应用领域3.1 电影和游戏制作近年来，随着消费者对于视觉体验的需求不断增加，电影和游戏制作中的3D立体成像技术越来越受到青睐。
《阿凡达》和《异星觉醒》就是3D技术应用的成功案例。
同时，游戏制作公司也开始将3D技术作为开发游戏的工具，以提高游戏画面的逼真度。
3.2 医学和医疗诊断3D技术在医学以及医疗诊断方面的应用也越来越广泛。
例如，在医学图像处理中，可以将X光、CT、MRI等医学图像进行三维重建，以便医生更准确地进行诊断和手术操作。
3.3 建筑和设计3D技术在建筑和设计方面的应用也非常重要。
使用3D技术建模可以更加准确地呈现建筑物和室内设计方案。
同时，3D技术可以节省时间和成本，使得建筑和设计公司更加高效地完成工作。
4. 3D立体成像技术的发展趋势和未来展望4.1 通过不断改进算法，提高图像质量目前3D技术存在一些问题，比如图像质量不够好，易出现重影等现象。
为了提高用户体验，各家公司会通过不断改进算法等手段，提高图像质量，并解决常见的问题。
4.2 3D技术将融入更多的应用场景未来，3D技术将越来越多地融入到各种应用场景中。
比如，在智能家居领域，3D技术可以创建更加真实的虚拟场景，以便用户更好地体验智能设备。
同样，在在线教育和远程会议领域，3D 技术可以模拟真实的教室和会议场景，提高学习和工作效率。
三维技术的发展历程
三维技术的发展历程
三维技术，又称3D技术或3D图形，是一种虚拟现实技术。
它可以将
物体的形状、颜色、位置、大小、动作等细节准确地表示出来，从而使用
户看到更逼真的场景。
它的开发和使用，对计算机图形处理技术和丰富的
计算机辅助设计（CAD）应用产生了重要的影响。
1960年代末，IBM研究实验室研发出第一台计算机，增强了三维技术
的发展。
1975年，美国国家航空航天局（NASA）研究实验室研制出了第
一台生产型的三维表面表示机器，它基于图形显示技术，将物体的表面状
态和形状准确地表示出来，为三维技术的发展奠定了基础。
六十年代末期，美国国家航空航天局（NASA）与国防部合作开发出了一套莫罗尔光栅技术（今日称之为“光栅图像”）。
1980年代，渲染技术能够将3D场景准确地显示出来，使三维技术得
到迅速发展。
1982年，斯坦福大学的Sutherland实验室研发出了第一台
3D硬件，它能够使实时3D渲染算法得到更佳的性能。
同时，该实验室也
发明出了一种“虚拟现实”技术，用以模拟真实环境及物体的表面状态，
成为今日最先进且最有用的技术之一、后来，相关技术还不断发展，如虚
拟现实头显会员（VR headsets）等，使得三维技术更加发达和实用。
立体显示技术的发展与应用
立体显示技术的发展与应用随着科技的不断发展，立体显示技术已经逐渐成为了社会生活的一部分。
人们可以利用各种立体显示技术来实现更为自然、真实、沉浸式的观看体验，例如立体电视、立体电影、立体游戏等等。
本文将从以下三个方面来探讨立体显示技术的发展与应用。
一、立体显示技术的发展历程立体显示技术的发展可以追溯到19世纪，当时的科学家就开始研究如何让人们通过立体视觉来感受到物体的真实感。
而到了20世纪，电影出现了，但当时的电影只能做到平面的显示效果，所以在20世纪50年代，人们开始研究立体电影的技术，以实现更为真实的电影显示效果。
在20世纪80年代，立体游戏开始问世。
这一时期的立体游戏依靠色彩和光影的变化来实现立体感。
而到了21世纪，科技发展更为迅速，立体显示技术也在不断更新。
现在最为常见的立体显示技术是3D技术。
3D技术使用左右两个独立的影像同时的显示，通过眼镜过滤器，最终将两个影像合成一个真正的立体形象，达到了3D效果的显示。
此外，还有基于激光的全息投影技术、基于眼动追踪技术的多点观看立体显示器技术等。
二、立体显示技术的应用当前立体显示技术的应用十分广泛，主要用于娱乐、教育、医疗三个领域。
首先在娱乐领域，立体影视和立体游戏一直是立体显示技术应用最丰富的领域。
目前，各大影院都配备了3D电影院和3D眼镜播映，让观众能够享受到更为丰富、真实的观影体验。
此外，3D游戏也成为了众多玩客们的最爱，玩家们可以在游戏中亲身感受到立体效果的震撼和刺激。
其次，在教育领域，立体显示技术也得到了广泛的应用。
例如：教学投影仪可以用立体投影技术让学生在观看PPT或视频的时候能够更为直观地理解内容；生物模型和地理模型也可以利用3D技术来加强立体展示，使学生们更好地学习和理解相关知识。
最后，在医疗领域，近年来，立体显示技术也得到了广泛的应用，医生可以通过使用立体显示技术来更为直观地观察病人的病症，以提高诊断的准确性和治疗的效果。
此外，在手术和治疗中，也可以利用立体显示技术来进行操作指导。
3D立体显示技术的现况与展望
端 显 示 业 者 竞 相 投 入 ３ 显 示 技 术 的研 发 ，３ 立 体 显 示 技 术 Ｄ Ｄ
眼 镜
亮 度 分 辨率 鞠态 髟 垂直 视角 重量； Ｉ 磕 重 量 舒 适霞 Ｅ 轰 Ｍ 害 侩撂
像 。 立 体 显 示 技 术 分 为 戴 眼 镜 式 和 裸 眼 式 ， 在 戴 眼镜 式 中 ，着 重 比 较 快 门 眼镜 式 和 偏 光 眼 镜 式 ；在 裸 眼 式 中 ， 着 重 介 绍 柱 状 透 镜 式 、视 差 遮 屏 式 以 及 方 向性 背 光 源 式 ， 本 文 就 其 原 理 和 各 种 技 术 的优 缺 点 进 行 分 析 。 关 键 词 ：５ 立 体 显 示 器 ； 快 门眼 镜 ；偏 光 眼 镜 ；柱 状 透 镜 ；视 差 遮 屏 ；方 向性 背 光 源 Ｄ
快 门眼 镜 利 用 液 晶制 成 ，用 电场 控 制 左 右 眼 的 开 与 关 ，
技术种类繁多 ，可分 为戴 眼镜式和 裸眼式。戴眼镜式 中又
分 为 主 动 式 和 被 动 式 ，其 中快 门 眼镜 式 足 典 型 的 主 动 式 ， 和 偏 光 眼 镜 式 是 被 动 式 ；裸 眼 式 可 分 为 柱状 透镜 式 、 视 差
ｌ 引言
则 以 偏 光 眼 镜 （ｏ ａ ｉ ｅ ｌ ｓｅ ） 主 ， 投 入 厂 商 以 乐 金 Ｐ ｌｒ ｚ ｄ ｇ ａ ｓ ｓ 为
（Ｇ 及 大 陆 等 品牌 为主 （ ｉ １ 。 Ｌ） Ｆｇ ）
面 板捌 新频 率 ｆｚ Ｈｌ ２ Ｏ
３Ｄ
科 技 始 终来 自和 满 足 人 类 的 需 求 ， 在 显 示 领 域 ，人 眼 的 色 彩 感 知 细 胞 促 成 了黑 白电 视 机 演 化 为 彩 色 电视 机 ，人 眼 有 １ 亿 个 视 觉 细 胞 ，推 动 了 高清 电 视 的 发 展 ， 人 眼 有 双 Ｏ 眼 视 差 和 移 动 视 差 ， 正 在 促 成 面 显示 向 立 体 显 示 的 转 化 。 所 谓 双 眼 视 差 是 指 人 的 左 眼 及 右 眼 有 在 水 平 方 向 约
3D影像技术的未来趋势
3D影像技术的未来趋势3D影像技术的未来趋势3D影像技术是近年来快速发展的一项前沿技术，它通过模拟人眼的立体视觉效果，给观众带来更加真实、生动的影像体验。
随着科技的不断进步，3D影像技术也将迎来更宏伟的发展与应用，以下将从硬件、软件和内容等方面探讨3D影像技术的未来趋势。
首先，在硬件方面，3D影像技术的未来发展将更加注重显示设备的进一步改进。
目前的3D眼镜被广泛应用于影院和家庭娱乐中，但是这种眼镜需要戴在头上，给观众带来一定的不便。
未来，随着科技的进步，有望出现一种无需眼镜就可以观看3D影像的技术，这将进一步提升观影的舒适性和便利性；同时，3D显示技术也将继续改进，包括提高分辨率和刷新率，减少眩晕和晕动感，提升影像的真实感和立体感。
其次，从软件角度看，3D影像技术的未来趋势将更多关注图像处理算法的改进。
目前的3D影像技术主要是通过将左右眼的不同图像投射到观众的两只眼睛上，形成立体感。
但是，由于人眼对视差的感知有一定的限制，这种投射方法往往不能完全还原真实世界的深度信息。
未来，随着对人眼视差感知原理的深入研究，可以预见会有更先进的图像处理算法应用于3D影像技术中，使观众能够更清晰地感知深度，并获得更加真实的视觉体验。
再次，从内容角度看，3D影像技术的未来趋势将更加多样化和个性化。
随着VR（虚拟现实）和AR（增强现实）技术的快速发展，3D影像技术有望与这些技术结合，创造出更加丰富多样的内容形式。
例如，在游戏领域，3D影像技术可以为玩家带来更加真实的游戏体验；在电影和动画领域，3D影像技术可以增加视觉上的震撼效果，提高观众的沉浸感；甚至在教育和医疗等领域，3D影像技术也能够为学生和医生带来更直观、更立体的学习和操作体验。
综上所述，3D影像技术的未来趋势将主要体现在硬件改进、软件算法的改进以及内容的多样化和个性化上。
随着科技的不断进步，3D影像技术将带给观众更加真实、生动的影像体验，同时也将应用于更广泛的领域，为人们的生活和工作带来更多的便利和乐趣。
3d的发展史
3D的发展史当物理学家们第一次阐明我们所生活的空间是“三维空间”的时候，一名叫做D.B的外国人在1844年用立体镜拍下了世界上最早的3D照片，之后，许多电影人在胶片上还原着我们所能触摸到的真实世界。
1915年，全球首部3D电话《爱的力量》（The Power of Love）开始摄录并制作，并于1922年正式公映。
1935年，首部彩色3D电影面世。
20世纪50年代是3D发展的黄金时期，美国开始出现不少3D电影作品，迪士尼、环球国际、哥伦比亚等知名片商在内都开始投资3D电影。
不过由于当时很多影院不具备3D投放条件，出于盈利目的，片商还是把绝大部分精力放在2D电影的制作上来。
80年代中期，IMAX开始制作首部3D纪实片。
1086年迪士尼主题公园和环球影城上映了由迈克尔*杰克逊出演的3D影片。
2008年，日本有线BS11频道开始播送3D节目。
2009年12月，由詹姆斯*卡梅隆执导，耗资5亿美元的电影巨作《阿凡达》同时以2D、2D IMAX、3D\、3D IMAX 等多种版本在全球公映，掀起了全球3D 热潮。
2010年6月，南非世界杯成为史上首次进行3D转播的世界杯比赛。
2012年，伦敦奥运会3D成为正式转播手段即使是处于自然灾害的中国，也在1962年摄制了中国首部3D电影《魔术师的奇遇》，直到2008年，3D电影《地心历险记》以每块银幕80万元的票房刺激了中国的电影市场，中国开始大规模进入到3D时代，从静止的照片到动态的电影，再到进入家庭的电视。
而就在1995年，美国导演詹姆斯*卡梅隆与正在给他的电影《泰坦尼克》打造泰坦尼克号邮轮大堂置景的史提夫*盖伊，谈起了他计划拍摄一部3D电影的时候，一切有了一个新的开始，这部电影名叫《阿凡达》。
而此时的史提夫*盖伊，已经率领他的团队为我们摘掉眼镜同样观看到3D效果而开始了探索。
这个团队的名字叫做“美国航天科技股份集团”。
现实世界是真正的三维立体世界，而现有的显示设备绝大多数都只显示二维信息，并不能给人以深度感觉。
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电视的原理与技术
3D电视原理与技术一．立体电视的发展1.3D成像技术的发展随着科技的发展，人民生活水准的提高，3D电视的普及必将是一个不可阻挡的历史趋势。
正如时代华纳公司的副总裁艾尔沃斯所言，3D将是下一个电视圈盛事。
3D电视节目以更加多元化、更具真实感的内容必将吸引更多的观众。
拍下最早3D照片的立体镜最早的3D电影3D影像原理，最早是1839年由英国科学家温特斯顿发现的。
人的两眼间距约5公分，看任何物体时，两只眼睛的角度不尽相同，即存在两个视角。
要证明这点很简单，请举起右手，做“阿弥陀佛”姿势，将拇指紧贴鼻尖，其余四指抵住眉心。
闭上左眼，只见手背不见手心；而闭上右眼则恰恰相反。
这种细微的角度差别经由视网膜传至大脑里，就能区分出景物的前后远近，进而产生强烈的立体感。
这就是3D的秘密———“偏光原理”。
并于1922年，世界上第一部3D电影《爱情的力量》诞生了，遗憾的是，影片很早之前就已经遗失了。
MJ主演的3D影片3D巨作《阿凡达》80年代中期，IMAX开始制作首部3D纪实片。
1986年，迪士尼主题公园和环球影城上映了迈克尔杰克逊的3D影片。
2008年，日本有线BS 11频道开始播送3D节目，3D高清电视业务进入实用化。
2009年耗资5亿美元的电影巨作《阿凡达》同时以2D、3D、3D IMAX等多种版本在全球公映。
2010年，天空传媒开办3D电视频道。
2010年，ESPN开设3D体育频道，一年内进行85项赛事的3D转播。
2010年6月，南非世界杯称为史上首次进行3D转播的世界杯比赛。
2012年1月，由央视牵头，联合多家电视台开办的国内首个3D电视试验频道正式开始播出节目。
国内首个3D频道3D成像技术发展史从1890年第一份3D电影的专利的出现，到现在的上百年间里，3D技术逐渐发展壮大，已经受到越来越多人的欢迎。
索尼公司预计，2014年所生产的一般的电视都将会支持3D模式。
2010年，3D电视浪潮开始席卷全球。
从最初的3D 科幻电影《阿凡达》引爆，到年初的美国电子展，各大彩电厂家竞相亮相3D电视，再到年中的世界杯和近期的3D亚运营销，彩电厂家们各显神通上演3D电视的大战，可以把2010年定义为“3D电视元年”。
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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～
帶眼鏡的立體系統一般來說上立體效果是比裸眼式立體來的好的！ 帶眼鏡的立體系統 但是比較麻煩的是，必須要額外配戴眼鏡，在舒適度和便利性上就稍差了一些。而這 類的系統雖然大致上可以分為主動式眼鏡和被動式眼鏡兩大類， 但是實際上因為眼鏡大多又可以搭配螢幕或投影機、以不同型式來做建置，所以各種 組合的種類算是相當地多元。 由於彩色眼鏡（anaglyph）的系統較為單純（一般的顯示系統都可以），且效 果也不佳，所以不列入討論；而頭戴式顯示器（head mount display）因為算是比較 特別的個人用方案，因此不納入組合。
實際上，還有很多其他的因素，會對人類的立體視覺有影響。 在單眼的情況下，人類依然可以依靠「monocular cues」的各種性質 感覺出場景中的深度；這主要包括了： 人眼本身的調適性 調適性(accommodation) 調適性 動態視差(motion parallax) 動態視差 眼睛本身在調整遠近焦距時的變化
其他
頭戴式顯示器（head mount display）
裸眼式立體（without glasses, autostereoscopic） 平面顯示器 空間多工（spatial-multiplexed） 分時多工（time-multiplexed） 其他 多層深度式螢幕（depth-fused multi-layer） 全像式（holographic） 容積式（volumetric）
3D立體顯示技術 原理,技術分類
立體視覺的原理
立體視覺的成立 來自人的深度知覺 人眼的視覺式可以感覺出深度,也就是深度知覺 ; 有了深度的資訊後 才能判斷出立體空間中的相對位置 所謂的深度知覺 是因為 人的雙眼 由於兩眼的位置不同 (約5~7公分) 所有看到的東西都會有 兩眼視差(binocular parallax ) 人的腦部 會將這兩個影像結合,產生出立體 的視覺出來 這就是所謂的兩眼視差
空氣透視
而其他像是被觀測物體間的大小關係、光影、材質等等，也都有可能影響到對於物 體在立體空間中位置的判斷。 所以一般來說，就算是單眼，雖然沒有雙眼來的好，但是人類也還是可以大致判斷 出深度、產生立體感的～像我們一般看到電腦產生的立體畫面、或是一般的照片、 繪畫等，也都是透過 monocular depth cues 的性質，讓觀察者可以判斷出空間中 的相對位置。但是真正要有比較完整的立體感，還是要有兩隻眼睛的。