3D投影显示成像技术原理及应用详解

发布时期:2015-05-18 作者:XUNWEI

人的视觉之所以能分辨远近,是靠两只眼睛的差距。人的两眼分开约5公分,两只眼睛除了瞄准正前方以外,看任何一样东西,两眼的角度都不会相同。虽然差距很小,但经视网膜传到大脑里,脑子就用这微小的差距,产生远近的深度,从而产生立体感。根据这一原理所实现的3D显示技术就称为“偏光原理”。目前这项技术广泛应用于3D立体电影的制作,而投影机领域也有相应的产品推出。它以人眼观察景物的方法,利用两台并列安置的电影摄影机,分别代表人的左、右眼,同步拍摄出两条略带水平视差的电影画面。放映时,将两条电影影片分别装入左、右电影放映机,并在放映镜头前分别装置两个偏振轴互成90度的偏振镜。两台放映机需同步运转,同时将画面投放在金属银幕上,形成左像右像双影。当观众戴上特制的偏光眼镜时,由于左、右两片偏光镜的偏振轴互相垂直,并与放映镜头前的偏振轴相一致,致使观众的左眼只能看到左像、右眼只能看到右像,通过双眼汇聚功能将左、右像叠和在视网膜上,由大脑神经产生三维立体的视觉效果。

3D投影显示技术无论是基于投影的3D投影显示还是裸眼3D投影技术,3D显示都是利用人眼的视差原理,将不同的图像分别传输到人的左眼和右眼,达到我们现实世界中从两个不同的角度同步观看物体时的立体视觉效果。目前3D投影机领域的3D显示技术主要有3种,分别是气体成像式投影技术、偏光投影技术以及120Hz投影技术。

第一种气体成像式投影技术,采用一台投影机和一个空气屏幕系统,利用海市蜃楼的成像原理,空气屏幕系统可以制造出由水蒸气形成的雾墙,投影机将画面投射在上面,由于空气与雾墙的分子震动不均衡,可以形成立体感很强的图像。由于承载影像的介质是空气而非固体,导致播放的影像并不固定,产生画面随着空气流动而晃动的感觉,此外,播放环境必须很暗,才能获得清晰的图像。这项技术不能全空间任意显示,只能在投影系统上方空间处播放画面。 

第二种方式是双投影式投影机。它是通过双头输出的显卡将播放内容同步直接输出到两个投影机中,在投射左眼的投影机前加上偏正镜,然后在投射右眼图像的投影机前也加偏正镜但角度旋转90度,让产生两束偏振光的偏振方向互相垂直。而偏振光投射到专用的投射屏幕上再反射到观众位置时偏振方向需不改变。观众佩戴偏振眼镜观看时,每只眼睛只能看到相应的偏振图像,从而在视觉神经系统中产生立体感觉。该方式必须使用两台投影机,需要特殊的投射屏幕,对屏幕的偏振性以及增益要求都很高。同时,此方式在投射过程中光线损失50%-80%,因此要求投影机亮度必须很高。 

第三种是120Hz3D成像投影技术,目前在液晶显示器领域非常受欢迎。这项技术的主要技术在眼镜上,它的眼镜片是可以分别控制开关的两扇小窗户,在同一台放映机上交替播放左右眼画面时,通过液晶眼镜的同步开闭功能,在放映左画面时,左眼镜打开右眼镜关闭,观众左眼看到左画面,右眼什么都看不到。同样翻转过来时,右眼看右画面,左眼看不到画面,就这样让左右眼分别看到左右各自的画面,从而产生立体效果。这种技术从原理上来讲是最正统的3D技术,对投影幕、投影机的亮度没有特殊要求,而且效果也非常出色,同时成本的控制也相对简单。最重要的是这种技术对于片源或是游戏没有要求,可以马上实现3D效果。是目前市面上显示效果最好、最便宜的3D解决方案。

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