裸眼3D显示技术揭秘

记得小时候放学出校门，总会遇到好多散发3D电影票的，那“映期一过，再等二十年”的宣传语，以及从未听说过的3D立体电影勾起了那个时期所有小学生的心，死活周末要看一场立体电影。到了电影院，带上工作人员发的又绿又红的“纸制”眼镜，整个人瞬间高大上。

记得立体电影盛行的时期，编者还坑害过自己的弟弟带他看了一场3D版的《午夜凶铃》，对他讲贞子姐姐可漂亮了，3D版的贞子姐会亲自出来摸你的脸，电影开始之前弟弟还带着眼镜兴奋不已，看完那场电影如今多年过去了，弟弟现在还存在心理阴影。

时隔多年，3D立体技术已从当年的“眼镜式”立体技术发展到现在不用带眼镜的“裸眼式”3D技术，那它为什么会那么神奇呢，为什么会出现画面中的事物仿佛要出来的视觉效果，本篇就为大家讲述一下，3D立体技术其中的奥秘。

小时候的3D电影票以及红蓝3D眼镜

在不同的发展时期，根据不同的应用，各种公司开发了不同的3D显示技术，从观看形式上划分为需要戴眼镜和不需要戴的，最初电影院普遍的3D眼镜为红蓝或红绿色的色分式眼镜，因其3D效果差，色彩丢失严重逐渐被淘汰掉了，现在电影院的3D眼镜往往采用的是偏光式眼镜（下图没有）。总的来说，配戴眼镜观看技术发展比较成熟，设计和制造难度、制造成本较低、3D效果好；而裸眼3D技术还处在发展阶段，制造难度高，成本高，因而在普及的道路上会有一定的难度。

3D显示方式对比（图片引自慧聪光电网）

裸眼3D技术分两个研发方向，一是硬件设备的研发，二是现实内容的处理研发。裸眼式3D技术最大的优势便是摆脱了眼镜的束缚，不需要佩戴眼镜，能够极大提升3D观看的视觉享受和娱乐体验，但是分辨率、可视角度和可视距离等方面还存在很多不足。

所谓的裸眼3D基本上是利用视觉位移来“欺骗”视觉神经的。什么是视觉位移：人的两眼相隔约为6厘米，这就意味着如果你看着一个物体，两只眼睛是从左右两个视点分别观看的。左眼将看到物体的左侧，而右眼则会看到她的中间或右侧。当两眼看到的物体在视网膜上成像时，左右两面的印象合起来，就会得到最后的立体感觉。而这种获得立体感的效应就是视觉位移。

而拍摄影像时，只要用两台摄影机模拟左右两眼视差，分别拍摄两条影片，然后将这两条影片同时放映到银幕上，放映时加入必要的技术手段，让观众左眼只能看到左眼图像，右眼只能看到右眼图像。最后两幅图像经过大脑叠合后，我们就能看到具有立体纵深感的画面。 这就是我们所说的3D影像。

视觉位移示意图

从技术上来看，裸眼式3D不外乎四种模式：光屏障式（Barrier）也就是常说的光栅式、柱状透镜（Lenticular Lens）技术、指向光源（DirectionalBacklight）以及直接成像四种，3D全息投影也属于直接成像的一种。目前主流的模式为前两种，光屏障式技术和柱状透镜技术。

它们是怎么做到视觉3D的效果呢？让我们来一一分析：

1、光屏障式技术

光屏障式3D技术的实现方法是使用一个开关液晶屏、偏振膜和高分子液晶层，利用液晶层和偏振膜制造出一系列方向为90°的垂直条纹。这些条纹宽几十微米，通过它们的光就形成了垂直的细条栅模式，称之为“视差障壁”。而该技术正是利用了安置在背光模块及LCD面板间的视差障壁。通过将左眼和右眼的可视画面分开，使观者看到3D影像。

原理如下：

光屏障式技术

这种技术的优点是在成本上比较有优势，像夏普SH8158U和ivvi K5手机以及3DS游戏机都是采用这种技术。不过采用这种技术的屏幕亮度偏低，只能在一个合适的角度和位置才能有比较好的视觉效果。单从字面上似乎很难理解在屏幕前加个“屏障”为什么会达到3D的效果，让我们先欣赏几幅有意思的3D组图。

奇妙的3D裸眼技术（图片引自znds.com）

真的要出来了

狗狗你这是要干啥

好逼真的3D效果

恐龙不要吓唬小朋友

从上面组图可以看出，屏幕中间会有一条至几条的白线，这就相当于立在屏幕前的“视差障壁”，视觉通过这道屏障的对比从而造成立体的效果。

2。柱状透镜技术

这种3D显示器在显示屏前增加了一个多透镜屏，用一排垂直排列的柱面透镜控制左右图像的射向，使右眼图像聚焦于观看者右眼，左眼图像聚焦于观看者左眼，从而让观看者在不同角度看到不同的影像，产生立体幻像。其优势在于因为是在液晶显示屏的前面加上一层柱状透镜，所以其亮度不会受到影响。

柱状透镜技术

注：光屏障式与柱状透镜式同属于光栅式原理

目前厂商已经可以把透镜的截面做到微米级，使得条纹状立体图像更加精细。因此这种技术目前广泛用于高清晰的3D数字电视、3D手机、3D大屏幕显示等，ivvi K5采用的超多维公司特制的裸眼3D液晶屏也包含了这个原理。值得一提的，苹果公司在2016年7月21日申请了裸眼3D技术的专利，而同年9月8日发布的iPhone 7系列手机并没有配备此技术，那么猜想一下今年苹果十周年的iPhone 8会不会拥有此项技术呢？

裸眼3D立体显示作为一项科技感十足的全新显示技术，受到了很多消费者乃至科技人员的赞美，让我们期待它普及市场的那一天。