導語：前不久出差在北京首都國際機場三號航站樓偶然發現一款路虎汽車廣告，讓筆者為之一驚。為什么呢？因為此廣告牌并非我們通常見到的燈箱、液晶或LED顯示，而是立體的裸眼3D廣告牌。雖然裸眼3D在各類展會筆者已見過多次，并不覺新奇，但在公眾場合以大屏幕形式顯示還是頭一次看到。看來裸眼3D已真切來到我們身邊。
北京首都國際機場裸眼3D廣告
對于立體3D，想必公眾并不陌生。自《阿凡達》給觀眾帶來了震撼3D體驗之后，3D浪潮再次來襲。3D電影、3D游戲層出不窮、3D內容大量涌現、3D頻道正式開通，3D投影機、3D電視、3D顯示器和3D筆記本等產品也快速進入到了市場當中，政府、機構、廠商的共同推動讓普通公眾在此次浪潮中切切實實感受到了2D與3D迥然不同的、噴屏而出的感覺，近幾年3D已超越高清、數字化成為市場最熱的科技變革。然而如今流行的3D立體顯示技術，雖然帶來的視覺沖擊讓人享受，但是需要專用眼鏡才能觀看的方式卻讓人感覺有些遺憾，這使得3D的應用范圍以及使用舒適度都大打折扣。于是人們對3D立體顯示技術有了更高的期盼，希望能夠不帶眼鏡、自由觀看3D影像，這就是裸眼3D。
裸眼3D顯示技術一般被稱為“裸眼多視點”技術，也就是不通過任何工具就能讓左右兩只眼睛從顯示屏幕上看到兩幅具有視差的、有所區別的畫面，將它們反射到大腦，人就會產生立體感。它同樣利用了人眼的視差原理，通過給觀看者左右兩眼分別送去不同的畫面，達到立體的視覺效果。由于觀察者可以不佩戴眼鏡，因此這些技術非常適用于公共場所展示的大屏幕顯示器，便于多人觀賞。
裸眼3D目前存在多種技術解決方案，比較常見也相對成熟的有兩種，一種是視差障壁(Barrier)式，另一種是柱狀透鏡(Lenticular Lens)式。
視差障壁也被稱為視障式，其原理和偏振式3D較為類似，是由夏普歐洲實驗室的工程師經過十余年才研究成功。通過使用開關液晶屏、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為90°的垂直條紋。這些條紋寬幾十微米，通過它們的光就形成了垂直的細條柵模式，稱之為“視差障壁”。利用安置在背光模塊及LCD面板間的視差障壁，在立體顯示模式下，應該由左眼看到的圖像顯示在液晶屏上時，不透明的條紋會遮擋右眼；同理，應該由右眼看到的圖像顯示在液晶屏上時，不透明的條紋會遮擋左眼，通過將左眼和右眼的可視畫面分開，使觀者看到3D影像。該技術與既有的LCD液晶工藝兼容，因此在量產性和成本上較具優勢，不足是背光因遭視差障壁阻擋，故亮度也將隨之降低；另外，分辨率會因顯示器同時呈現影像的多寡，而呈等比例降低。
柱狀透鏡也被稱為柱鏡式。柱狀透鏡通常放置在LCD面板最上方，原理是在液晶顯示屏的前面加上一層柱狀透鏡，每個柱透鏡下面的圖像的像素被分成幾個子像素，這樣透鏡就能以不同的方向投影每個子像素。于是雙眼從不同的角度觀看顯示屏，就看到不同的子像素。不過像素間的間隙也會被放大，因此不能簡單地疊加子像素。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投射視區，而不是只投射一組視差圖像。柱狀透鏡技術優點是，因其不會阻擋背光，故顯示器亮度不受影響；但由于其3D顯示基本原理與視差障壁技術相同，故分辨率仍將降低。
柱鏡式(左)可明顯看出比視障式(右)亮度高，但視障式現場感覺景深感更好
目前市面上絕大部分廠商生產的裸眼3D產品都基于以上兩大技術延伸而來。當然也有創新者，如3M的指向光源裸眼3D技術、美國PureDepth公司的MLD(multi-layer display多層顯示)裸眼3D技術，二者均已研發出成品并進行了展示，不過因開發成熟度和成本等原因，尚未被其他廠商大量采用，并且有待市場實踐驗證。
裸眼落后眼鏡3D之謎
事實上，3D浪潮已潮起潮落數次，但站在數字化基礎上的這一輪3D潮最為猛烈，裸眼3D也在此次浪潮中獲得技術突破。2008年日企愛普生率先推出了2.57英寸的8視點裸眼3D液晶顯示器，東芝緊隨其后將9視點的裸眼3D顯示器導入12.1英寸LCD顯示器應用，不久韓企三星、LG也發布了相關產品。我國在此方面與國際廠商幾乎同步，TFT LCD廠商華映在2008年6月即有推出4視點裸視3D LCD顯示器，友達則采用視差障壁式開發出5視點的24英寸3D LCD顯示器，同時該公司也開發了采用柱狀透鏡技術2D/3D自由轉換影像的顯示器。
裸眼3D發展至今各種產品層出不窮，從幾英寸的小屏幕到103英寸的大屏幕產品，從手機、電腦到電視、公用顯示應用應有盡有。不過這份熱鬧和繁榮僅局限在業內，公眾對之卻知之甚少，與眼鏡3D如日中天的火熱更是不可同日而語。
與眼鏡3D相比，裸眼3D最大的優勢就是擺脫了眼鏡的束縛，讓使用者觀看3D顯示器有更高的便利性，觀賞影像時可看到的立體影像范圍更廣。然而在實際演示中，我們發現裸眼3D無論是在分辨率、亮度、視角范圍，還是內容制作、舒適度方面都與眼鏡3D存在不小的差距。
在分辨率和亮度方面，考慮到規模成本等原因，大多數廠商選擇了視差障壁式裸眼3D，視障式優點是電子可控，可開關使3D/2D切換時對2D顯示沒有影響，可控制能用于橫屏豎屏顯示切換，局部3D顯示等，缺點是橫向分辨率下降一半，亮度有一定損失。柱狀透鏡式優點是對亮度沒有損失，缺點是分辨率也是橫向下降一半，而且由于不可開關和控制，所以柱鏡多用于大面板，觀看距離比較遠。
在視角范圍方面，裸眼3D同樣存在問題，它的視角范圍與視點多少密切相關。視點越多可看到3D影像的視角范圍就越廣，LG曾展出高達30多個視點數的3D顯示器，但從性價比考慮，多數廠商選擇了5-9視點，這使得相隔視點之間必然存在3D盲區，需在合適的角度和距離觀看，否則會出現3D效果降低或重影現象。[page]
裸眼3D內容制作的成本居高不下，比眼鏡3D要高很多。因為裸眼3D內容并不通用，要根據視點數量的不同，通過專業的軟件分別制作內容并播放。而且由于沒有行業標準，各廠商實現方式多種多樣，技術流派也不少，即使視點相同，內容也可能不兼容，進一步提高了成本。
觀看舒適度方面，對裸眼3D有頭暈惡心的不適感人數明顯要高于眼鏡3D。這是因為裸眼3D內容制作人才奇缺，造成了3D內容參差不齊，從而直接影響到觀看舒適度，加之分辨率不足造成的畫面粗糙、觀看視角等原因，加重了不適感。
最后是產品價格，在眾人拾柴火焰高的推動下，眼鏡3D產品的成本與2D產品已相差不多，DLP投影機中3D已作為標配存在，數字電視亦將如此。規模應用是促使成本下降的最大動因，而裸眼3D差強人意的視覺觀感，讓市場規模推廣步履緩慢。
液晶拼接裸眼3D
裸眼3D何時才能與眼鏡3D并駕齊驅？
技術人員的最可愛之處是迎難而上，雖然裸眼3D存在種種不足，但世界各地研發者并未失去信心，仍在不懈地改進和創新中。士別三日當刮目相看，這句話用在裸眼3D再恰當不過。僅僅在去年，記者看到的裸眼3D顯示效果還與眼鏡3D差距甚大。但今年記者在上海數字標牌展上發現無論從畫質清晰度、立體效果還是舒適度感受方面裸眼3D都有了質的飛躍。不僅出現了支持高清的產品、視角范圍達到了150°以上，而且還突破了單屏限制、出現了液晶拼接的裸眼3D，以往3D內容是瓶頸，裸眼3D內容更是如此，現在通過2D/3D視頻轉換軟件，可以使普通的2D視頻自動轉換為3D，更為令人振奮的是兩視點3D視頻也可實時轉換為多視點裸眼3D，這意味著當前普通的2D/3D內容可以直接采用，無需重新制作，大大節省了制作費用，提升了工作效率。
曾經分辨率不足這個難題，在國際顯示巨頭的重視及推進下得到了解決，當前裸眼3D高清面板已經普及、超高清液晶面板也已入市，這使得裸眼3D進入實用市場成為現實。
“在顯示技術方面，通過優化R-OPTICAL光學方案，重建驅動架構，優化匹配3D算法，再次將裸眼3D顯示效果提升到新的水平。最新的裸眼3D技術無論在圖像清晰度、立體效果、舒適度，還是3D轉換功能上，都達到了較高水平，也更加接近大規模商業化的臨界點。” 朗辰方面表示。
由于3D內容少且成本高，使得2D轉3D這一途徑成為不可忽略的選項，此項在眼鏡3D設備上早已成為必備功能，如今在裸眼3D上也得以實現。2D轉3D技術的應用大大緩解了3D內容的不足，讓用戶有機會欣賞到更多的精彩節目，在一定程度上促進了市場推廣進程。但畢竟其效果還是無法和真正3D拍攝的畫面相比，會出現立體效果不足，景深邏輯存在一定幾率錯誤，長時間觀看產生眩暈不適等問題。于是不少廠商將關注重點轉到如何將兩視點3D內容轉換為多視點裸眼3D。在2011年上海易維視、深圳市維尚視界、朗辰科技等公司先后推出了多視點轉換處理器，并在今年進入批量生產階段，此舉可將市場上的普通3D影像轉換為裸眼格式的多視角影像，增加了3D顯示器的可觀看視角，讓觀賞者可從不同位置與角度看到3D立體影像。相比2D轉3D實時技術，雙視點轉多視點從理論上可以做到真3D而不是偽3D效果。維尚視界公司表示，雙視點轉多視點技術可以說是決定裸眼3D能否商用的最后一個技術壁壘。
如今裸眼3D多項技術難題已獲得解決，技術趨于成熟，存在的最大問題是成本依然較高，故立體顯示專家、上海大學電子信息工程系主任安平教授表示目前商品化產品應多先導入商業廣告、大型公共顯示等應用，裸眼3D技術在廣告、展示、游戲、電視以及移動終端方面會有很大的市場，未來圍繞裸眼3D會形成新的產業模式。