几种立体显示技术的研究
新型立体影像显示技术
以看 到完整 的立体影像 。 据研 究 人 员介 绍 ， 种 显 示 器 除 了可 这 以让 四周 的人 都可 以看 到完整 的立体 影 像 之外 ， 还特 Ｎｄ 巧 ， 以拿 在手 上 。信 息 通 ， 可
观 看时就 能看 到 只与 自己相 对 应 的完整 的 立 体影 像 。在 过 去 ， 然 也 有 立 方 体 型 的 虽 显示 器 ， 都只 能供 一人 观看 ， 此 次开 发 但 像 的新 型显示 器这样 能 让 多人 同时 看 到完 整
其 中 ，康 普顿 ” “ 因为 出现 陀螺 仪故 障 ， 被迫
在地 面 控 制 下 于 ２ ０ ０ ０年脱 离 轨 道 坠 人 大
借 助它 的超 强 观测 能 力 ， 学 家们 可 科
以更 好地研 究 宇宙 问产生 伽 马射 线 的各 种
海 。Ｇ Ａ Ｔ被认 为是 “ 普顿 ” ＬＳ 康 的继任者 。
光 学精 密 机 械
（ Ａ Ｔ由美 国 主导 建造 ， 得 到 了 法 ； Ｓ Ｌ 并
２０ ０ ８年 第 ２期 （ 第 １ ９期 ） 总 ０
高能量 天 体 如 黑 洞 、 冲 星 等 以及 伽 马射 脉 线爆发 。（ Ａ Ｔ并 不像普 通望 远镜 那 样带 ； Ｓ Ｌ 有 镜头 ， 实际上 ， 它会 把伽 马射线 转 换 为 电 子 和正 电子 ， 然后 推断伽 马射线 的来源 。 此前 ， 国的 “ 型 观测 台 ” 划 包 括 美 大 计
新 型 立 体 影 像 显 示 技 术
据 １ 信 息 通 信 研 究 机 构 的 网站 报 ３本
道 ， 机构 近 １开发 出一种 显示 技 术 ， 这 该 ３ 用
种技术 制成 的显示 器无 论在 哪个 角 度都 可
和透 镜板组 成 。立 体影 像 被显 示 于立 方体
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
液晶自由立体显示系统显示效果研究
０ 引言
更 加真 实地再 现 客观 物体 是显 示器 的发 展方
究口 ］由于液晶显示器在技术 、 工， 工艺 、 成本 、 市场
等诸方面业已成熟 ， 基于 Ｌ Ｄ的 自由立体显示器 Ｃ
（ｕｏ ｔ ｅｓｏｉ ｄｓｌｙ 成 为 立 体 显 示 技术 研 ａｔ—ｓ ｒｏｃｐｃ ｉ ａ ） ｅ ｐ 究 的主 流方 向 ， 晶 自由立 体 显 示 器 主 要 根 据 视 液
液 晶 自由立体显示 系统显示效果研究
蒋 峰 ， 向冰 朱
（ 安徽师 范大 学物理系 ， 安徽 芜湖 ２ １０ ） ４ ０ ０
摘 要 ： 了满足 高品质 立体视 觉的要 求 ， 为 更真 实地再现客观 物体 ， 必要对 自由立体 显示器的显示效果进行 改 有 进。通过调整立体显示 系统 的几何光 学参数 ， 改进拍摄 系统 与显示 系统的光学元件 ， 选择恰 当的观 看位 置， 能
（ ｅａｔｅ ｔ ｆ ｈｓ ｓ Ａ ｈ ｉ ｏｍ ｌ ｎｖｒｉ ， ｎ ｕ Ｗｕ ｕ２ １０ Ｒ ） Ｄ ｐｒ ｎ ｙｉ ， ｎｕ ｒ ａ ｉｅ ｔ Ａ ｈ ｉ ｈ ４０ ０Ｐ Ｃ ｍ ｏＰ ｃ Ｎ Ｕ ｓｙ
Ａｂｔａ ｔＴ ｅ ｔｅｈ ｈ—ｑ ａｉ ｅｕｒｍｅ ｔ ｏ ｅｅ ｉ ｏ ｎ ｅｕ ｘｅｎｌｏｊｃ ｒ ｓｒｃ ： ｏｍｅｔｈ ｉ — ｕ ｌ ｒｑ ｉ ｎ ｆｓ ｒｏｖ ｉ ａ ｄｒｃ ｒｅｔ ａ ｂｅｔ ｍｏｅ ｇ ｔ ｙ ｅ ｓ ｔ ｓｎ ｒ ｓ ｖｖ ｌ， ｅｅｓｒ ｔ ｉｐｏｅｔｅｄｓｌ ｆ ｃ ｏ ｕｏ—ｓ ｒ Ｃ Ｂ ｄｕｔ ｇｔｅｇ ｏ ｔ ｉｉ ｙ ｉｉ ｎｃ ｓ ｙ ｏ ｍ ｒｖ ｉ ａ ｅ ｅｔ ｆａｔ ｔ ｅ Ｌ Ｄ． ｙａ ｊｓ ｎ ｅｍｅ ｄ ｔｓ ａ ｈ ｐｙ ｅｏ ｉ ｈ —
关于vr三维显示技术的文献
关于vr三维显示技术的文献VR三维显示技术是一种创新的技术，它能够将用户置身于一个虚拟世界，让用户身临其境地体验各种场景与情境。
随着VR技术的不断发展，三维显示技术在VR应用中扮演着重要的角色。
本文将介绍VR三维显示技术的原理、应用以及未来的发展趋势。
首先，我们来了解一下VR三维显示技术的原理。
VR三维显示技术通过模拟人类视觉系统的工作原理来创造出真实的三维感觉。
它利用两个显示器分别给左右眼提供不同的图像，再通过VR眼镜或头戴式显示设备将这些图像传递给用户的眼睛。
用户的大脑会将这两个图像融合在一起，产生出立体感。
接下来，我们来看一下VR三维显示技术的应用。
VR三维显示技术在娱乐、游戏、教育、医疗等领域都有广泛的应用。
在娱乐方面，用户可以使用VR眼镜来观看电影、玩游戏等，身临其境地享受沉浸式体验。
在教育方面，教师可以利用VR技术创建虚拟实验室、虚拟场景等，帮助学生更好地理解知识。
在医疗方面，医生可以使用VR技术进行手术模拟、治疗辅助等，提高治疗效果。
未来，VR三维显示技术有着广阔的发展前景。
随着计算机图形技术的不断进步，VR三维显示技术的图像质量将会得到更大的提升。
同时，随着硬件设备的更新换代，VR眼镜、头戴式显示设备等产品也会变得更加轻便、舒适。
此外，随着5G技术的普及和应用，VR三维显示技术也能够获得更快的数据传输速度，实现更低的延迟，从而提供更加流畅的用户体验。
总结来说，VR三维显示技术以其独特的体验效果在各个领域得到了广泛的应用。
随着技术的不断发展，VR三维显示技术的应用前景不可限量。
我们有理由相信，在不久的将来，VR三维显示技术将在我们的生活中发挥越来越重要的作用，为我们带来更加丰富、真实的虚拟体验。
3d视觉技术的原理和应用有哪些
3D视觉技术的原理和应用有哪些1. 前言3D视觉技术是一种能够使图像或视频以立体感显示的技术，它通过模拟人眼的视觉机制，使观察者感受到真实的三维空间。
本文将介绍3D视觉技术的原理以及其在不同领域的应用。
2. 原理2.1 距离感知原理3D视觉技术最核心的原理是通过模拟人眼的视觉机制来感知物体的距离和深度。
人眼通过两只眼睛的视差效应来感知物体的远近，这种效应是指当物体离眼睛越近时，两只眼睛看到的图像差异就越大。
基于这个原理，3D视觉技术通过给观察者提供两个视角的图像，再结合适当的技术手段，使观察者感受到物体的远近和深度。
2.2 感知效果原理除了距离感知，3D视觉技术还依赖于其他视觉效果，如立体感和运动感。
立体感是指物体在三维空间中的真实感，通过透视原理和真实纹理来实现。
运动感是指物体在三维空间中的动态表现，通过快速切换图像来实现。
综合利用距离感知、立体感和运动感等原理，3D视觉技术能够创造出逼真的立体效果，使观察者获得沉浸式的视觉体验。
3. 应用领域3.1 电影和娱乐3D视觉技术在电影和娱乐领域有着广泛的应用。
当观众配戴3D眼镜观看电影时，画面中的场景和角色会以立体感呈现，给人一种身临其境的感觉。
此外，游戏和虚拟现实技术也采用了3D视觉技术，使玩家可以沉浸在虚拟世界中。
3.2 工业设计和制造在工业设计和制造中，3D视觉技术可以帮助设计师和制造商更好地展示产品原型和模型。
通过使用3D建模和渲染技术，设计师可以创建逼真的产品模型，并通过3D视觉技术向客户展示产品的外观和功能。
3.3 医学和生物科技在医学和生物科技领域，3D视觉技术被广泛应用于医学影像学、手术模拟和生物分析。
医生和研究人员可以通过3D视觉技术获得更清晰、更准确的医学影像，进一步诊断疾病和进行手术规划。
此外，生物科技领域也可以使用3D视觉技术对生物分子、细胞和组织进行可视化分析。
3.4 建筑和房地产在建筑和房地产领域，3D视觉技术常用于建筑设计的可视化和室内外环境的模拟。
雷达目标三维成像技术研究
雷达目标三维成像技术研究雷达目标三维成像技术研究引言：雷达目标三维成像技术是一种利用雷达原理进行三维目标成像的重要方法，广泛应用于军事、民用领域以及地质勘探、气象观测等领域。
本文将对雷达目标三维成像技术进行详细研究，并探讨其应用前景。
一、雷达基本原理雷达（Radar）是利用电磁波与物体相互作用的原理，通过发送脉冲信号并接收回波信号来探测目标的一种无线电探测装置。
雷达主要包括发射机、接收机、天线以及信号处理系统等基本组成部分。
当雷达发射脉冲信号后，通过分析回波信号的时延、幅度、频率等参数，可以获取目标的位置、速度、形态等信息。
二、雷达目标三维成像技术1. 二维雷达成像技术二维雷达成像技术是将雷达获得的回波信号进行时延和频率处理，得到雷达目标的位置和距离信息，但并不能有效地提供目标的高度信息。
因此，二维雷达成像技术主要用于目标探测和跟踪。
2. 雷达目标高度解算技术为了实现雷达目标的三维成像，需要通过高度解算技术获取目标的高度信息。
一种常用的方法是利用多普勒效应，通过分析回波信号的频率变化，从而推断目标的高度。
另外，还可以通过配合多个雷达设备进行测量，或者利用多普勒频率扫描雷达来实现高度解算。
3. 三维雷达成像技术三维雷达成像技术是利用雷达设备在不同位置接收回波信号，并进行融合处理，通过三维坐标系显示目标的立体位置。
常见的三维雷达成像技术有波前匹配成像、时频分析成像等。
这些技术能够有效地获取目标的位置、形态和运动信息，具有广阔的应用前景。
三、雷达目标三维成像技术的应用1. 军事领域雷达目标三维成像技术在军事领域具有重要应用价值。
通过三维成像，军方可以精确掌握敌方目标的位置、高度以及运动情况，提升作战效能和实施精确打击。
同时，该技术还可以用于战场监控、导弹拦截等方面，为军事行动提供强大的支持。
2. 民用领域雷达目标三维成像技术在民用领域同样具有广泛应用。
在交通管理方面，可以利用三维雷达成像技术进行车辆目标检测和跟踪，实现交通流量监测、交通事故预防等功能。
裸眼3D技术以及说明
裸眼3D技术简介以及相关主流技术说明3D是three-dimensional的缩写，就是三维图形。
在计算机里显示3D图形，就是说在平面里显示三维图形。
不像现实世界里，真实的三维空间，有真实的距离空间。
计算机里只是看起来很像真实世界，因此在计算机显示的3D图形，就是让人眼看上去就像真的一样。
人眼有一个特性就是近大远小，就会形成立体感。
计算机屏幕是平面二维的，我们之所以能欣赏到真如实物般的三维图像，是因为显示在计算机屏幕上时色彩灰度的不同而使人眼产生视觉上的错觉，而将二维的计算机屏幕感知为三维图像。
基于色彩学的有关知识，三维物体边缘的凸出部分一般显高亮度色，而凹下去的部分由于受光线的遮挡而显暗色。
这一认识被广泛应用于网页或其他应用中对按钮、3D线条的绘制。
比如要绘制的3D文字，即在原始位置显示高亮度颜色，而在左下或右上等位置用低亮度颜色勾勒出其轮廓，这样在视觉上便会产生3D文字的效果。
具体实现时，可用完全一样的字体在不同的位置分别绘制两个不同颜色的2d文字，只要使两个文字的坐标合适，就完全可以在视觉上产生出不同效果的3D文字。
如今主流的3D立体显示技术，仍然不能使我们摆脱特制眼镜的束缚，这使得其应用范围以及使用舒适度都打了折扣。
而且不少3D技术会让长时间的体验者有恶心眩晕等感觉。
于是，3D立体显示能够持续发展的动力，就落到了裸眼3D显示技术这一前沿科技身上。
主流裸眼3D显示技术目前主要的裸眼3D显示技术都是在以下这两种技术的基础上改良而成的。
一是视差障壁技术，另一个为柱状透镜技术。
1、视差障壁技术看过之前系列的文章的朋友，或者还记得高中物理的朋友，应该知道电影院在放映3D电影时，广泛采用的是偏振眼镜法。
而视差障壁(Parallax Barrier)技术（它也被称为视差屏障或视差障栅技术），与偏振眼镜法有些相似，不过一个需要通过眼镜，另一个却不需要。
视差障壁技术是由夏普欧洲实验室的工程师经过十年研究所得。
3D电视原理介绍和各种3D技术
3D电视原理介绍和各种3D技术自阿凡达引发3D体验狂潮之后，作为上市不到1年的电视品类，3D可谓创下了有史以来普及最快、同意度最高的消费奇迹，将年初人们对3D“叫好不叫座”的担忧完全瓦解。
针对这一现象，记者连续走访了中国电子商会副秘书长陆刃波、奥维咨询高级分析师等多名资深行业专家。
专家谈到：今年国庆之因此会有如此强悍的市场表现，从平板电视市场消费需求和技术进展趋势看，虽是意料之外，也是情理之中。
超高性价比、超强观看体验、并辅之以技术领跑，3D电视以后形势值得看好。
什么是3D电视？3D是three-dimensional的缩写，确实是三维立体图形。
由于人的眼睛观看物体的角度略有差异，因此能够辨不物体远近，产生立体的视觉。
三维立体影像电视正是利用那个原理，把左右眼所看到的影像分离。
时分3D 液晶电视的立体显示成效，是通过在液晶面板上轮番播放左右眼的信号，用户借助同步开关的立体眼镜，将通过编码处理的3D视频影像独立送入人的左右眼，即能体验触手可及的立体阻碍。
总的来讲，3D一样意义上指的确实是三维空间，也确实是我们生活的那个空间。
三维空间与二维、一维空间的最大区不确实是“立体”。
因为那个特性，一些立体声音响会在宣传中加入“3D”字样，那个地点仅仅代表的是“立体”声，因此应该区不。
3D引擎是一些电脑中的3D图像绘制所要用到的核心软件，不同的图形引擎往往代表了不同的画面成效，如闻名的“虚幻”引擎。
那个地点的3D绘图也确实是我们现在在电脑上接触的最多的3D图形，和立体3D有本质上的区不，一个是画面生成形式，一个是画面的显示形式，两者及容易混淆。
谈到立体，那个地点就不得不讲一下一维、二维空间的特点。
事实上专门简单，一维能够被明白得为一根线，这根线只能两边无限延伸。
二维高于一维，拥有一个面上任意延伸的坐标属性，也确实是我们通常所讲的平面。
三维高于二维的特点确实是在那个平面上多出了“上下”两个坐标，使物体突出于平面的面，形成我们所谓的“立体”。
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© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net收稿日期:2008-01-10 修回日期:2008-01-28
第25卷 第4期计 算 机 仿 真2008年4月
文章编号:1006-9348(2008)04-0213-05
几种立体显示技术的研究
孙 超1,2(1.中国科学院研究生院,北京100049;
2.国家气象信息中心,北京100081)
摘要:介绍了立体成像的基本原理,全息技术立体显示能提供更多的,成百上千的视图,带来如真实世界般的全视角感受,被认为是立体显示技术的最终解决方案。但是它必需在高质量显示技术以及目前广泛应用的四种主要的立体显示技术:立体眼镜、自动立体智能显示、立体三维显示和全息技术。重点讨论了不同自动立体显示技术的实现方法、显示效果和质量的影响因素和应用中存在的问题,最后对每种立体显示技术的应用前景和发展方向进行了分析,对正在进行立体显示技术研究者提供一个基础的技术切入点。关键词:立体眼镜;自动立体;双视图;多视图;体三维;全息技术中图分类号:TP391141 文献标识码:A
AProbeintoSeveralStereoscopicDisplayTechnologies
SUNChao1,2(1.TheGraduateSchoolofChineseAcademyofSciences,Beijing100049,China;
2.NationalMeteorologicalInformationCenter,Beijing100081,China)
ABSTRACT:Thefundamentalprincipleofstereoscopicimagingisintroduced.Currentlytherearefourmainstereo2scopicdisplaytechnologies,namelyglasses-basedstereoscopic,autostereoscopic3D,volumetricandhologram.Theimplementationmethodforeachtechnologyisdiscussedindetail,andthefactorsinfluencingdisplayqualityandtheproblemsinapplicationareanalysedalso.Finally,theapplicationprospectanddevelopmentdirectionarepro2posed.KEYWORDS:Glasses-basedstereoscopic;Autostereoscopic3D;Binocular;Multi-view;Volumetric;Hologram
1 引言与二维显示相比,立体显示技术的诞生解决了虚拟现实领域的视觉显示问题,能在一定程度上给观察者以身临其境的感受,可以真实地重现客观世界的景像,表现图像的深度感、层次感和真实性,它的应用领域非常广泛,如医学、建筑、科学计算可视化、影视娱乐、军事训练、视频通信等。立体显示技术经过几十年的研究和发展,取得了十分丰硕的成果,从各种立体眼镜、头盔显示器直到现在的不需要任何辅助设备的Autostereoscopic3D(自动立体)显示器、全息显示和体三维显示。各种立体显示技术以不同的实现方式在带给观察者立体感觉的同时,也存在着不同的问题和局限性,本文将深入探讨几种在目前有代表意义的立体显示技术,并展望其应用前景。2 什么是立体成像所谓“三维”是指一个场景或物体除了有宽度和高度之外,还具有深度,不管是照片、绘画还是显示屏图像,它们只使人眼获得某种深度的视错觉。真深度图像仅能存在于现实的三维环境中。至今,有两类本质上不同的三维成像方法:单像和立体(图1)。2.1 单像(monoscopic)成像是通过人的心理作用而产生的深度信息,称为深度暗示,它是人们长期使用的一种三维成像方法。具体包括:遮挡、透视、相对运动以及光照、纹理、阴影。单像方法实质上是一种2D成像技术。因其易于实现,已被广泛应用在三维造型、动画制作和电脑游戏等场合。2.2 立体(stereoscopic)成像是基于人的生理因素(即立体视觉)来传达三维景物的深度感觉,称为深度模拟。人在观察空间一个物体时之所以产生立体感是由于双眼从物体左右稍有不同的两个角度进—312—© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
行观察,因此该物体在人的左右视网膜(retina)上投射出的光学图像有细微差异,称作“双眼视差”,它是产生立体感(深度感)的重要因素[1]。当这两幅光学图像同时传向大脑视觉神经中枢,经差异处理后,大脑就将它们整合成单一的3D图像,使人能感受到所看物体的立体感。图1 单像(左)和立体(右)的三维成像3 几种立体显示技术的实现方法和存在的问题3.1 立体显示技术分类一般,把立体显示技术主要分为立体眼镜、Autostereo2scopic3D显示、体三维显示和全息技术四大类。其中,立体眼镜和Autostereoscopic3D显示是目前采用最多的立体显示技术,它们都是采用分像的方式提供给左眼和右眼两幅具有位差的图像来实现“双眼视差”,从而使观察者感觉到物体的深度;体三维显示和全息技术仍在研究和发展中,在虚拟现实中的应用并不多,但也不失为未来立体显示技术的解决方案。3.2 立体眼镜和Autostereoscopic3D显示3.211 实现方法根据人的3D视觉原理,想要形成人工的单一3D图像,必须具备以下两个条件:1)要制作可供左眼和右眼观看的两幅图像,而且它们在显示屏上必须有一定的水平位差。这两幅图像通常称为一对立体视图,它们使观察者产生深度感的原理如下:左眼图像和右眼图像的对应点L、R在显示屏上的位置如图2所示:当R在L的左边时,则L、R之间的距离为负位差,这样通过双眼融合,看上去空间点A就在显示屏之前;当L在R的左边时,则L、R之间的距离为正位差,这样看上去空间点A就在显示屏之后。图2 正位差和负位差在理论上,双眼能融合的显示屏上最大水平位差等于双眼瞳距[2](约为65mm),但对于显示屏而言,若采用该位差
尺寸,双眼在观察时,必需调焦到显示屏上,但在位差作用下又必需调焦到不同的深度,这样观察者容易感到疲劳,所以实际的位差比瞳距小得多。根据已有的研究结果[2],显示屏
上的理想水平位差s应该在(-l/115,l/115)(l为双眼到显示屏之间的距离,单位mm),此时深度T为
T=sld-s(1)
其中,d为瞳距。当位差s为正值时,空间点A在显示屏之后,s为负值时,空间点A在显示屏之前。同时,由式(1)可以得出,在显示屏上位差值相同的条件下,负位差产生的深度小于正位差产生的深度;当位差值减小时,深度感减小。立体视图对主要通过以下两种方式来获得:
・用一个或多个摄像机对位置轻微移动或旋转的同一景物曝光两次而获取(早期也有用一个带双镜头的立体相机来拍摄)。・通过现有的计算机CAD软件或3D创作工具(一般采用C++语言加上OpenGL,DirectX或Java3D三维图形接口库来编制)建立三维数据模型(即景物),然后分别沿着两个虚拟摄像机(相当于左右眼)位置到场景中同一参考点的直线作为观察方向,渲染出一对含有双眼视差的立体视图,
并同时显示在屏幕上。2)能控制左右眼分别观察各自的一幅图像,即实现“分像”。为了没有相互干扰的观察一对立体视图,还需要一种“分像”工具,以阻止一眼看到另一眼的立体视图。根据分像的方式,主要分为立体眼镜和Autostereoscopic3D显示技术。自从十九世纪以来,各种各样的立体眼镜已被广泛采用。至今,按照不同的分像方法主要有3种立体观察方式:
・红绿补色法:基本原理是将左右视图用红绿两种补色同时显示出来,并用相应的补色观察。每个滤色镜吸收来自相反图像的光线,从而使对应眼基本上只看到同色图像。・液晶闪闭法:适用于光栅扫描显示系统,左右视图按场序交替显示。要用一副附带液晶快门的立体眼镜观看,而红外线同步发射器能使眼镜与屏幕上的视图保持同步。当戴上眼镜观看屏幕时,每个滤镜就象快速交替的快门一样动作,同步地阻塞每个视图。・偏振光法:若在光路上插入一块偏振片,它将只允许与其偏振方向一致的那一部分光波通过。偏振屏上的两个视图分别来自水平和垂直的偏振片,当戴上偏振光眼镜时,
左右眼只能看到对应的视图,从而实现了分像。Autostereoscopic3D显示技术不需要特定的立体眼镜,采用“透镜”或者“视差障栅”来实现“分像”,根据其提供的立体视图的多少分为双视图和多视图两类显示技术。双视图即显示器在同一时间只显示两幅具有视差的图像给观察者的左眼和右眼。对于双视图显示技术,又分为普—412—© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
通的双视图和采用了头部跟踪系统的双视图两种显示技术。・普通的双视图显示初期的自动立体显示器采用的都是普通的双视图技术,该技术使观察者的左右眼分别观察各自的一幅图像。利用“透镜”或者“视差障栅”分像的每个子像素可以在屏幕前一定视角范围内可视,如图3所示。当观察者在屏幕前的适当位置时,就可以使左右眼接收到正确的立体图像对,从而感觉到立体图像。然而,观察者仍然有50%的机会将在错误的位置导致接收到错误的立体图像对,而且,大幅度的增加或减少观察者到屏幕的距离将更加的缩减正确观察立体图像的机会。图3 普通的双视图显示图4 一个16视图的立体显示器由于普通双视图显示无法满足自动立体显示器的图像明确性、屏幕视野和视角大小这些性能指标,支持双视图的头部跟踪显示技术可以在一定程度上解决这些问题。・头部跟踪显示头部跟踪显示器[5]使用立体摄像机来跟踪观察者的头部,通过特征值方法、肤色或脸部的器官如眼、鼻、嘴来精确面部的定位;然后根据面部和眼睛的几何关系以定位左眼和右眼的位置,并将信息反馈给给计算单元,经过计算处理得到人眼的位置和此时应该看见的图像,将图像信息传递给显示单元显示相应的图像,将左眼和右眼的位置信息传递给控制单元控制“透镜”或“视差障栅”完成相应的分像,从而使左眼和右眼能够持续看见相应的图像。头部跟踪显示技术也是针对提供双视图的显示器而言,通过跟踪观察者的头部运动或眼球的转动来使左右眼睛始终看见的是正确的视图。头部跟踪显示技术可以使单个观察者在一定范围内舒适的移动而始终正确地感受到立体图像,也可以采用立体摄像机组来跟踪多个观察者来达到多人同视的效果,而在游戏的不同角色的应用中,还可以控制不同的图像传递不同的观察者来实现实时交互的目的。・多视图显示多视图立体显示[4]将观察空间分成有限数量的水平窗口,在每个窗口中都有一幅视图,观察者的每只眼睛分别看见一幅不同的视图,而且视图会随着头部的移动而变化。因此,少量的视图就能够提供立体视差和水平的移动视差,同理,在垂直方向上也能提供移动视差,这就需要视图数是原来视图数的平方。多视图显示器在观察空间的多个区域中显示多个不同的图像,如图4所示,能允许多个观察者在观察空间内随意移动而能在各自的视区内感受到立体图像,观察者可以通过简单的头部移动而环视场景中的物体。建立多个视图的显示是该技术的难点,为了减少多个视图拼接的失真,多个视图之间要留有重叠区域而且视图数目也不能太多,因此目前自动立体图像难以达到人眼的水平视野(接近180°);建立多个视图的技术主要有:由多个放映机投射出多个视图或采用快速的时分CRT