立體顯示技術(shù).doc

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1、3D立體顯示技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)是一種新興的、極有應(yīng)用前景的計(jì)算機(jī)綜合性技術(shù)。采用以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的現(xiàn)代高科技生成逼真的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)一體化的特定范圍的虛擬環(huán)境。立體顯示是虛擬現(xiàn)實(shí)的關(guān)鍵技術(shù)之一，它使人在虛擬世界里具有更強(qiáng)的沉浸感，立體顯示的引入可以使各種模擬器的仿真更加逼真。研究立體成像技術(shù)并利用現(xiàn)有的微機(jī)平臺(tái)，結(jié)合相應(yīng)的軟硬件系統(tǒng)在平面顯示器上顯示立體視景。一、立體顯示原理由于人眼有4-6cm的距離，所以實(shí)際上我們看物體時(shí)兩只眼睛中的圖象是有差別的。兩幅不同的圖象輸送到大腦后，我們看到的是有景深的圖象。這就是計(jì)算機(jī)和投影系統(tǒng)的立體成像原理。依據(jù)這個(gè)原理，結(jié)合不同的技術(shù)水平有不同

2、的立體技術(shù)手段。只要符合常規(guī)的觀察角度，即產(chǎn)生合適的圖象偏移，形成立體圖象并不困難。從計(jì)算機(jī)和投影系統(tǒng)角度看，根本問(wèn)題是圖象的顯示刷新率問(wèn)題，即立體帶寬指標(biāo)問(wèn)題。如果立體帶寬足夠，任何計(jì)算機(jī)、顯示器和投影機(jī)顯示立體圖象都沒(méi)有問(wèn)題。二、四種立體顯示技術(shù)　　下面就介紹4種技術(shù)如何將片源輸送給雙眼，其中前三種，分色、分光、分時(shí)技術(shù)的流程很相似，都是需要經(jīng)過(guò)兩次過(guò)濾，第一次是在顯示器端，第二次是在眼睛端：1)分色技術(shù)：分色技術(shù)的基本原理是讓某些顏色的光只進(jìn)入左眼，另一部分只進(jìn)入右眼。我們眼睛中的感光細(xì)胞共有4種，其中數(shù)量最多的是感覺(jué)亮度的細(xì)胞，另外三種用于感知顏色，分別可以感知紅、綠、

3、藍(lán)三種波長(zhǎng)的光，感知其它顏色是根據(jù)這三種顏色推理出來(lái)的，因此紅、綠、藍(lán)被稱為光的三原色。要注意這和美術(shù)上講的紅、黃、藍(lán)三原色是不同的，后者是顏料的調(diào)和，而前者是光的調(diào)和?！　★@示器就是通過(guò)組合這三元色來(lái)顯示上億種顏色的，計(jì)算機(jī)內(nèi)的圖像資料也大多是用三原色的方式儲(chǔ)存的。分色技術(shù)在第一次過(guò)濾時(shí)要把左眼畫面中的藍(lán)色、綠色去除，右眼畫面中的紅色去除，再將處理過(guò)的這兩套畫面疊合起來(lái)，但不完全重疊，左眼畫面要稍微偏左邊一些，這樣就完成了第一次過(guò)濾。第二次過(guò)濾是觀眾帶上專用的濾色眼鏡，眼鏡的左邊鏡片為紅色，右邊的鏡片是藍(lán)色或綠色，由于右眼畫面同時(shí)保留了藍(lán)色和綠色的信息，因此右邊的鏡片不管是藍(lán)

4、色還是綠色都是一樣的?！　∽⒁猓灿幸恍┭坨R是右邊為紅色，這樣第一次過(guò)濾時(shí)也要對(duì)調(diào)過(guò)來(lái)，購(gòu)買產(chǎn)品時(shí)一般都會(huì)附贈(zèng)配套的濾色眼鏡，因此標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一也不用在意。以紅、綠眼鏡為例，紅、綠兩色互補(bǔ)，紅色鏡片會(huì)削弱畫面中的綠色，綠色鏡片削弱畫面中的紅色，這樣就確保了兩套畫面只被相應(yīng)的眼睛看到。其實(shí)準(zhǔn)確的說(shuō)是紅、青兩色互補(bǔ)，青介于綠和藍(lán)之間，因此戴紅、藍(lán)眼鏡也是一樣的道理。目前，分色技術(shù)的第一次濾色已經(jīng)開(kāi)始用計(jì)算機(jī)來(lái)完成了，按上述方法濾色后的片源可直接制作成DVD等音像制品，在任何彩色顯示器上都可以播放。1)分光技術(shù)：常見(jiàn)的光源都會(huì)隨機(jī)發(fā)出自然光和偏振光，分光技術(shù)是用偏光濾鏡或偏光片濾除特定角

5、度偏振光以外的所有光，讓0度的偏振光只進(jìn)入右眼，90度的偏振光只進(jìn)入左眼（也可用45度和135度的偏振光搭配）。兩種偏振光分別搭載著兩套畫面，觀眾須帶上專用的偏光眼鏡，眼鏡的兩片鏡片由偏光濾鏡或偏光片制成，分別可以讓0度和90度的偏振光通過(guò)，這樣就完成了第二次過(guò)濾。目前，分光技術(shù)的應(yīng)用還主要停留在投影機(jī)上，早期必須使用雙投影機(jī)加偏振光濾鏡的方案，現(xiàn)在已經(jīng)可以用單投影機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，不過(guò)都必須配合不破壞偏振光的金屬投影幕才能使用。2)分時(shí)技術(shù)：分時(shí)技術(shù)是將兩套畫面在不同的時(shí)間播放，顯示器在第一次刷新時(shí)播放左眼畫面，同時(shí)用專用的眼鏡遮住觀看者的右眼，下一次刷新時(shí)播放右眼畫面，并遮住觀看者

6、的左眼。按照上述方法將兩套畫面以極快的速度切換，在人眼視覺(jué)暫留特性的作用下就合成了連續(xù)的畫面。目前，用于遮住左右眼的眼鏡用的都是液晶板，因此也被稱為液晶快門眼鏡，早期曾用過(guò)機(jī)械眼鏡。3)光柵技術(shù)：光柵技術(shù)和前三種差別較大，它是將屏幕劃分成一條條垂直方向上的柵條，柵條交錯(cuò)顯示左眼和右眼的畫面，如1、3、5…顯示左眼畫面，2、4、6…顯示右眼畫面。然后在屏幕和觀眾之間設(shè)一層“視差障礙”，它也是由垂直方向上的柵條組成的，對(duì)于液晶這類有背光結(jié)構(gòu)的顯示器來(lái)說(shuō)，視察障礙也可設(shè)在背光板和液晶板之間。視察障礙的作用是阻擋視線，如圖，它遮住了兩眼視線交點(diǎn)以外的部分，使左眼看到的柵條右眼看不到，右

7、眼看到的左眼又看不到。不過(guò)，如果觀看者的位置改變的話，那么視差障礙位置也要隨之改變。為了方便移動(dòng)視差障礙，小型光柵顯示器都是采用液晶板來(lái)作為視差障礙的，而檢測(cè)觀看者位置的方法主要有兩種，一種是在觀看者頭上戴一個(gè)定位設(shè)備，另一種是用兩個(gè)攝像頭像人眼一樣的定位。三、立體顯示方式：立體顯示主要有以下幾種方式：1)雙色眼鏡　　這種模式下，在屏幕上顯示的圖像將先由驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行顏色過(guò)濾。渲染給左眼的場(chǎng)景會(huì)被過(guò)濾掉紅色光，渲染給右眼的場(chǎng)景將被過(guò)濾掉青色光（紅色光的補(bǔ)色光，綠光加藍(lán)光）。然后觀看者使用一個(gè)雙