一．3D顯示技術(shù)的形成
早在19世紀(jì)攝影技術(shù)剛剛起步時(shí)，人們就用2臺(tái)性能和參數(shù)完全相同的相機(jī)并列，模擬人的左右兩眼，同時(shí)拍下2張有著些微差異的相片，之后再透過(guò)平行視線法、交叉視線法或類(lèi)似雙筒望遠(yuǎn)鏡的專(zhuān)屬觀看設(shè)備等，讓人的左右兩眼分別觀看2張并列拍攝的相片，以重現(xiàn)“視差”，藉以模擬出立體視覺(jué)。
兩個(gè)世紀(jì)以來(lái)，人類(lèi)由此逐步研究出各種3D顯示技術(shù)，主要分為眼鏡3D與裸眼3D兩大類(lèi)型（見(jiàn)表1）。
二．眼鏡類(lèi)3D顯示技術(shù)
眼鏡類(lèi)3D顯示技術(shù)，主要是利用光學(xué)原理的特制眼鏡來(lái)實(shí)現(xiàn)。目前市場(chǎng)應(yīng)用的眼鏡類(lèi)3D，從技術(shù)層面來(lái)看主要有快門(mén)式和偏光式兩種（見(jiàn)表2），從觀看方式來(lái)看主要有被動(dòng)觀看和主動(dòng)觀看兩種。
1.被動(dòng)觀看式
被動(dòng)觀看式的3D眼鏡，是由單純的鏡片＋鏡架所構(gòu)成，不牽涉到任何機(jī)械或電子裝置，主要有紅藍(lán)濾色片式3D眼鏡類(lèi)和偏光式3D眼鏡類(lèi)兩種，基本原理都是運(yùn)用光學(xué)方式讓左右兩眼觀看到具備視差的圖像。
2.主動(dòng)觀看式
主動(dòng)觀看式的3D眼鏡，是利用眼鏡本身的主動(dòng)運(yùn)作來(lái)顯示3D效果，有雙顯示器式3D眼鏡類(lèi)和液晶式3D眼鏡類(lèi)兩種。
（1）雙顯示器式3D眼鏡類(lèi)
雙顯示器式雖然無(wú)法提供多人觀看的需求，但仍就算是主動(dòng)式3D眼鏡類(lèi)的一種，其原理是運(yùn)用左右眼鏡中配置的兩組小型顯示器來(lái)分別顯示左右畫(huà)面，以形成3D效果。
由于必須配置兩組獨(dú)立的小型顯示器，只能讓單人觀看。通常應(yīng)用在特殊場(chǎng)合，如搭配頭部偵測(cè)應(yīng)用在虛擬實(shí)境觀看的便攜式播放器、游戲機(jī)（任天堂在1995年推出的便攜式游戲機(jī)Virtual Boy頭戴式顯示器就屬此類(lèi)）等。
（2）液晶式3D眼鏡類(lèi)
液晶式的3D眼鏡，由主動(dòng)液晶鏡片構(gòu)成，其原理是利用電場(chǎng)來(lái)改變液晶透光的狀態(tài)，以每秒數(shù)十次的頻率交替遮蔽左右兩眼視線，播放時(shí)只要交替顯示左右兩眼畫(huà)面，再利用同步信號(hào)讓液晶式3D眼鏡與畫(huà)面同步工作，當(dāng)播出左眼畫(huà)面時(shí)讓右眼鏡片變黑、播出右眼畫(huà)面時(shí)讓左眼鏡片變黑，最終形成3D效果，但這種交替遮蔽會(huì)影響畫(huà)面的亮度。
液晶式3D不需要濾色或偏光等特殊播放設(shè)備，只要提升播放畫(huà)面的交替頻率及添加同步信號(hào)發(fā)送裝置，很適合大尺寸屏幕，供多人觀賞的需求，是目前3D電影和3D電視的主要方式，包括PC上由NVIDIA推出的3D Vision，以及目前各大廠商狂推猛打的3D電視機(jī)等產(chǎn)品，都采用了此類(lèi)技術(shù)。
由于液晶式的畫(huà)面是采左右交替播放，同一時(shí)間內(nèi)只有一只眼睛能看到畫(huà)面，因此當(dāng)開(kāi)啟3D顯示模式時(shí)，畫(huà)面刷新頻率會(huì)變?yōu)樵瓉?lái)的一半。當(dāng)每秒60次交替頻率時(shí)，畫(huà)面刷新頻率會(huì)降到每秒30次，會(huì)讓觀看者感受到明顯的閃爍。因此目前各廠商所推出的方案都是將刷新頻率加倍到每秒120次，以解決閃爍的問(wèn)題。
三．裸眼類(lèi)3D顯示技術(shù)
如前所述，眼鏡類(lèi)的3D顯示技術(shù)是通過(guò)眼鏡將左右圖像分離出來(lái)，并分別送到觀看者的左右兩眼中，實(shí)現(xiàn)3D效果。而裸眼類(lèi)的3D顯示技術(shù)則是通過(guò)調(diào)節(jié)光的角度使左右兩個(gè)圖像分離出來(lái)，并分別送到觀看者的左右兩眼中，以實(shí)現(xiàn)3D效果。
如今的裸眼類(lèi)3D顯示技術(shù)，組合了目前人類(lèi)最新面板制造技術(shù)和引擎軟件技術(shù)，一方面，在生產(chǎn)制造方面，采用在液晶面板前方配置雙凸透鏡的全景圖像（Integral Imaging）方式顯示，即在同一個(gè)屏幕上，以分割區(qū)域顯示（空間多功裸眼3D技術(shù)）和切割時(shí)間顯示（分時(shí)多功裸眼3D技術(shù)）來(lái)實(shí)現(xiàn)3D顯示（見(jiàn)表3）。另一方面，在圖像顯示方面，通過(guò)計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)，將已有的2D圖像和3D圖像的左右兩眼的視差，轉(zhuǎn)換為9視差的3D圖像。
從當(dāng)前裸眼類(lèi)3D顯示技術(shù)形式來(lái)看，有光屏障式（Barrier）、柱狀透鏡（Lenticular Lens）、多層顯示（Multi Layer Display）和指向光源（Directional Backlight）等幾種，目前光屏障式和柱狀透鏡式兩種技術(shù)已進(jìn)入商業(yè)應(yīng)用階段。
1.光屏障式技術(shù)
裸眼類(lèi)的光屏障式技術(shù)與眼鏡類(lèi)的偏光式技術(shù)（目前3D電影廣泛采用）有些相似，不過(guò)一個(gè)要戴眼鏡，一個(gè)不要。
光屏障式又稱(chēng)光屏蔽式、視差障壁（Parallax Barrier）、視差屏障（Parallax Barriers）等等，這主要是研制廠商的技術(shù)細(xì)節(jié)不同所至。
（1）視差障壁式
該技術(shù)是由夏普歐洲實(shí)驗(yàn)室研制，實(shí)現(xiàn)方法是使用一個(gè)開(kāi)關(guān)液晶屏、偏振膜和高分子液晶層，利用液晶層和偏振膜制造出一系列方向?yàn)?0°的垂直條紋。這些條紋寬幾十微米，通過(guò)它們的光就形成了垂直的細(xì)條柵模式，故稱(chēng)之為“視差障壁”。
視差障壁安置在背光模塊及LCD面板間，在3D模式下，應(yīng)該由左眼看到的圖像顯示在液晶屏上時(shí)，不透明的條紋會(huì)遮擋右眼；應(yīng)該由右眼看到的圖像，不透明的條紋會(huì)遮擋左眼，通過(guò)將左右兩眼的可視畫(huà)面分開(kāi)，使觀看者看到3D畫(huà)面。
（2）可開(kāi)關(guān)液晶視差屏障式
可開(kāi)關(guān)液晶視差屏障式3D，是目前最廣泛應(yīng)用于可攜式裝置的方式，包括夏普與日立都不約而同的在任天堂發(fā)表N3DS（是一款由日本任天堂推出的便攜式游戲機(jī)，最大特點(diǎn)之一是利用了稱(chēng)為“Autostereoscopy”的技術(shù)，即讓使用者不配戴任何特殊眼鏡即可感受到3D圖像效果）后，緊接著開(kāi)發(fā)了各自裸眼3D手機(jī)應(yīng)用的視差屏障式3D顯示屏幕。其中夏普的產(chǎn)品將液晶屏障與觸控薄膜整合在一起，而且同時(shí)支持橫拿與直拿的應(yīng)用，比較符合N3DS的需求。
2.柱狀透鏡技術(shù)
柱狀透鏡技術(shù)，又被稱(chēng)為雙凸透鏡或微柱透鏡技術(shù)，主要代表廠商有飛利浦和我國(guó)朗辰電子科技。
該技術(shù)是通過(guò)在液晶面板上加上特殊的精密柱面透鏡屏，將經(jīng)過(guò)編碼處理的3D圖像獨(dú)立送入人的左右兩眼，從而可以裸眼體驗(yàn)3D，同時(shí)兼容2D，它相比光屏障式技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)是其亮度不會(huì)受到影響，但觀測(cè)視角寬度會(huì)稍小。
不過(guò)像素間的間隙也會(huì)被放大，因此不是簡(jiǎn)單地疊加子像素，柱透鏡與像素列不是平行的，而是成一定的角度。這樣就可以使每一組子像素重復(fù)投射視區(qū)，而不是只投射一組視差圖像。
柱狀透鏡式可以在多個(gè)角度下產(chǎn)生3D效果，適用于多人觀看的場(chǎng)合，不過(guò)在不合適的角度觀看時(shí)會(huì)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(wú)法切換顯示模式，水平解析度會(huì)降為原本的一半，畫(huà)質(zhì)也會(huì)受到透鏡折射影響，屏幕旋轉(zhuǎn) 90度時(shí)就無(wú)法呈現(xiàn)3D感。不過(guò)也有廠商研發(fā)在柱狀透鏡中注入液晶來(lái)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顯示模式。[page]
3.多層顯示技術(shù)
該技術(shù)簡(jiǎn)稱(chēng)MLD技術(shù)，是美國(guó)Pure Depth公司在2009年4月研發(fā)，這種技術(shù)能夠通過(guò)一定間隔重疊的兩塊液晶面板，實(shí)現(xiàn)裸眼觀看3D文字及3D圖像。與柱狀透鏡技術(shù)相比，有以下優(yōu)點(diǎn)：
（1）觀看3D圖像時(shí)，用戶(hù)不會(huì)產(chǎn)生眩暈、頭疼及眼睛疲勞等副作用；
（2）3D顯示時(shí)，屏幕的分辨率不會(huì)降低；
（3）可組合顯示文字等2D圖像和3D圖像；
（4）對(duì)觀看3D圖像的視野及角度沒(méi)有太大的限制，通俗點(diǎn)說(shuō)就是可視角度足夠大。
目前，采用MLD技術(shù)的顯示設(shè)備，已經(jīng)在美國(guó)拉斯維加斯的部分娛樂(lè)場(chǎng)所得到了應(yīng)用，并取得了良好的效果。
4.深度融合式3D顯示（Depth-fused 3D）
該技術(shù)由日立公司研發(fā)，產(chǎn)品問(wèn)世已久不過(guò)應(yīng)用層面有限。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(shí)體的深淺差異來(lái)呈現(xiàn)出景深效果。
由于深度融合式并不像其他方式是以模擬兩眼視差來(lái)產(chǎn)生立體感，而是讓畫(huà)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(diǎn)自然落在畫(huà)面位置并感受到景深，因此觀看時(shí)眼睛不感到疲勞。不過(guò)受限于前后景重疊時(shí)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(lái)構(gòu)成，因此不但體積較大，而且成本也較高。
5.指向光源技術(shù)
該技術(shù)比較先進(jìn)，實(shí)現(xiàn)的方法是通過(guò)搭配兩組快速反應(yīng)的LCD面板和驅(qū)動(dòng)器，讓3D圖像以排序方式進(jìn)入觀看者的左右兩眼，由于互換的左右兩幅圖像存在著視差，進(jìn)而讓人眼感受到3D效果。
指向光源比光屏障式、柱狀透鏡式等裸眼3D技術(shù)更具有優(yōu)勢(shì)，可以應(yīng)用到手機(jī)、電腦、游戲機(jī)等設(shè)備中。在3D顯示的亮度和分辨率上都能夠得到保障，進(jìn)而可以普及發(fā)展。但是該技術(shù)尚未成熟，遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到量產(chǎn)的階段，目前仍處于研發(fā)階段。
當(dāng)屏幕右側(cè)的背光光源亮起時(shí)，就會(huì)透過(guò)指向性背光膜射出朝左眼方向的光線，用來(lái)顯示左眼圖像畫(huà)面。當(dāng)左側(cè)的背光光源亮起時(shí)，就會(huì)透過(guò)指向性背光膜射出朝右眼方向的光線，用來(lái)顯示右眼圖像畫(huà)面。藉由左右圖像畫(huà)面高速交替顯示，就能平順的顯示3D圖像畫(huà)面。
由于指向性背光方式采用分時(shí)多功，因此每次都能以面板的完整解析度來(lái)顯示圖像，不像空間多功只能以面板的一半解析度來(lái)顯示圖像。而且只要左右兩側(cè)的背光光源同時(shí)亮起，就能切換為2D顯示模式。不過(guò)由于左右兩眼圖像畫(huà)面是以指向性的方式顯示，因此只有從屏幕正面觀看時(shí)才能看到3D圖像畫(huà)面，當(dāng)屏幕旋轉(zhuǎn)90度時(shí)就無(wú)法顯示3D圖像畫(huà)面。
四．結(jié)語(yǔ)
讓所有人脫掉眼鏡看3D，這看似簡(jiǎn)單的技術(shù)目標(biāo)，卻已經(jīng)成為全球爭(zhēng)奪的新型產(chǎn)業(yè)的制高點(diǎn)。如今，各國(guó)對(duì)3D顯示技術(shù)研發(fā)均不惜巨資，投入巨大，且非常重視投入的持續(xù)性。
在國(guó)外，裸眼3D廣告已不稀奇，的確大街上來(lái)往的人，總不能停下來(lái)找個(gè)眼鏡戴起來(lái)再看廣告吧。近年來(lái)，美國(guó)的3D電影比例也越來(lái)越高，裸眼3D在廣告、展示、游戲、電視、手機(jī)等方面已經(jīng)有了很大的市場(chǎng)，所有視覺(jué)娛樂(lè)、內(nèi)容、廣告等領(lǐng)域，已經(jīng)繞不開(kāi)3D技術(shù)（如裸眼3D試衣技術(shù)，已經(jīng)在互聯(lián)網(wǎng)上得到很好的呈現(xiàn)），正在圍繞3D形成新的產(chǎn)業(yè)鏈（模式）。
在國(guó)內(nèi)，今年元旦央視3D電視頻道開(kāi)播，雖然很多城市還未能?chē)L鮮，但網(wǎng)絡(luò)上的3D版春晚點(diǎn)擊量已經(jīng)不少。
雖說(shuō)目前3D已進(jìn)入電影、電視領(lǐng)域，但要走進(jìn)百姓家庭，似乎很難，撇開(kāi)技術(shù)層面不說(shuō)，高昂的價(jià)格就足以讓百姓望而卻步。
據(jù)業(yè)內(nèi)人士分析，3D電視的普及起碼需要4至5年的時(shí)間，未來(lái)在一些購(gòu)物中心、熱鬧的城市廣場(chǎng)等地能看見(jiàn)它的蹤影。市場(chǎng)永遠(yuǎn)是這樣運(yùn)轉(zhuǎn)的 —— 任何新事物的誕生和發(fā)展總是演繹著從無(wú)到有、從不成熟到成熟、從高價(jià)到低價(jià)的游戲過(guò)程，但這個(gè)過(guò)程需要的是時(shí)間。
未來(lái)，3D跟我們每一個(gè)人都有關(guān)系……B&P