裸眼3D电视的优势与未来发展

李应樵

（香港万科数码集团，香港 999077）

裸眼3D电视的优势与未来发展

李应樵

（香港万科数码集团，香港 999077）

在简要介绍裸眼3D的优势之后，分享了该技术在香港教学领域的应用研究，发现该技术在提高学生注意力，增强教学效果方面有较好的成效。随后，分析了3D与超高清技术结合发展的可能性。最后，对裸眼3D电视的未来进行了展望。

裸眼3D；电视；教学；超高清；趋势

近年来，3D视频影像技术发展迅速，被业界广泛认同为公共事业和家庭娱乐的发展新方向，尤其是裸眼3D电视的应用，最初从商用显示器和商用广告数字标牌机开始，这两年逐渐深入家庭和个人消费电子领域，产品包括3D电视机、3D智能手机、3D笔记本电脑、3D平板电脑以及3D游戏机等。裸眼3D技术作为一种划时代的技术，其面世将引领观众获得前所未有的视觉体验，开创全新的立体时代。

1 裸眼3D的优势

使用裸眼3D电视具有许多优点，例如：3D影像更容易吸引观众的眼球和注意力；观众更容易记住3D显示器传递的信息；不需要佩戴眼镜，适合于不同的应用环境等。现阶段，传统助视3D的发展确实遭遇了一些瓶颈，这主要体现在助视3D电视的家庭应用方面，其主要原因是助视3D电视要求观看者额外佩戴眼镜，这种不便性阻碍了助视3D电视的普及。

2 裸眼3D在香港教学的应用研究

本节重点介绍一项2012年6月开始进行的研究[1]，该研究是在公共小学的学校教学和学习中采用裸眼3D显示技术，目的是研究并且了解裸眼3D显示技术在教育中的有效性，并了解学生在3D环境中学习效果是否更好。

有研究发现，在上课时使用3D图片，学生表现得更好，更专心并且更快地吸收新的概念[2]。这项研究在提高初等教育的标准和质量方面已经给出了重要的结论。考虑到在教育方面巨大的资源投入，了解什么因素可以提高小学教育内容的学习将变得尤为重要。这项早期研究基于传统的立体显示技术，因此，学生需要佩戴眼镜才能观看3D图像，因此产生了一些问题，如卫生风险、课堂上小组讨论问题时的眼神交流以及近视的学生需要戴两副眼镜等。

学校的孩子一般被定义为“数字原生代”类别[3]，依赖多媒体的刺激（如动画、电脑游戏）来保持注意力。因此，裸眼3D LCD显示技术通过以下两种方式支持小学教学：1）以3D多媒体内容吸引学生；2）通过“使对象真实”[4]给学生带来相对“真实”的体验。为此，笔者与香港的一所公立小学合作开展了3D和2D课程教学。

裸眼3D电视允许3D立体图像可以在不佩戴特殊眼镜的情况下使多数人从不同的视点观看。在这个项目中，采用的是万科数码有限公司的裸眼3D电视。在项目开始之前，将一个裸眼3D电视样品交到2个学校校长和6个老师手中。经过实验，裸眼3D电视的3D效果和图像品质在这个测试项目中得到了认可。

在裸眼3D电视中显示的3D教学资料是关键部分。这些资料是根据学校教学大纲专门准备的。在显示无法通过正常裸眼看到的物体时，3D显示变得尤为有用。因此，选择了传染病医学主题，在不同的领域（如生物学概念），提供主张的“真实体验”，如果不能给学生提供“可视化”的概念，那么教学将会变得十分困难[4]。

在立体制作传染病医学内容和特效后，经过多视点立体转换以兼容裸眼3D电视。为了消除未知的因素，作了以下标准设定：所有的课程在星期四下午2点开始；每个课程长20min；所有的教学环境和老师都是相同的。在观看教学内容时，老师们组织学生进行小组讨论。教学内容包括文字、图像和动画，并显示在42 in（1 in=2.54 cm）的裸眼3D LCD电视上。小学四年级的学生们被随机选择参与2D课程或者3D课程。在每个课程之后，让学生们填写调查问卷。

首先进行了第一个3D教学试点，其中包含了15名学生。虽然调查了他们的爱好和兴趣，但发现小学生们不习惯这样的调查。因此修改了评估，让学生们在课程后绘出他们刚刚在课堂上学习的内容。例如，让学生们在回忆2D和3D教学中的病毒图片有何不同。教学内容中，一共有3种类型的病毒，外形简繁不等，其中最复杂的病毒是T4噬菌体（见图1）。

图1 T4噬菌体裸眼3D显示

2D课程的25个学生中，8个学生无法回想和画出T4噬菌体，只有17个学生能回想起T4噬菌体的样子（见图2）。而所有上3D课程的16个学生都能回想起T4噬菌体的样子（见图3）。

通过图2和图3的比较，很显然，采用2D教学的学生提供了比较少的病毒细节，而采用3D教学的学生则能更好地反馈较深层的信息。这有两个主要原因：首先，学生在用3D教学的课程上比2D教学更能集中注意力；其次，孩子们发现很难想象出没有展示出来的部分。当他们接收到2D图像的时候，通常都能记住这些图像的呈现方式，但是，2D图像仅仅只是二维平面图像，尽管它们很容易被理解为3D对象。以同样的方式，当这些图像用3D的方式显示出来的时候，学生们能回想起T4病毒的三维图像。

图2 2D课程中17名学生所画的T4噬菌体原图

图3 3D课程中全体16名学生所画的T4噬菌体原图

这项研究的贡献是双向的。首先，为3D技术用于教育领域提供了成功的案例，并且解决了一些实际问题。在香港，很多家长觉得他们的孩子需要佩戴3D眼镜来接受教育很不方便。在这种情况下，裸眼3D LCD电视的应用提供了可行的解决方案。当学生需要穿戴或使用的专用设备越少，学生、老师和家长也越能接受这项新的高科技。这项研究的结论同样说明了参加3D教学比2D教学的学生，到底多了解了些什么信息。

下一步，建议去探索如何使用3D技术来教授英语词汇、介词、位置等。文献[5]提出，在小学营造一个自然和愉快的氛围对于能够成功学习外语至关重要。研究发现，3D材料能显著地提高学生的参与度和记忆力，非常适合用于教授英语。虽然，根据一所小学的教学大纲来制作3D教学内容，其最初的代价是昂贵的，但如果把这些内容推广到其他小学，将会变得物有所值。为了更彻底地解决因缺乏3D材料而影响3D教育及电视节目未能普及的问题，目前正研发一个2D转3D的极速工作站，可把海量的2D内容高效率地转化为3D，以便打造出完整的3D生态环境，令3D的体验更加普及。

3 3D与超高清技术的结合

超高清技术（UHD）的快速发展和应用无疑给整个视像市场打了一剂强心剂。超高清显示技术的解析度达到了全高清的4倍，在消费者的观感体验上是一个巨大的提升和飞跃。由于多个视点在空间上共享显示面板的RGB像素，裸眼3D技术会导致空间解析度的下降。超高清显示技术增加了显示面板的空间解析度，不仅使3D画面更加清晰，体现更丰富的层次感，而且有利于缓解现有裸眼3D技术造成的观看舒适度不够的问题。裸眼3D与超高清技术的结合，成为消费者对裸眼3D观看效果更高标准的需求与显示面板生产商超高清显示器生产力两者之间的完美契合点。因此，超高清技术的火热发展态势对裸眼3D技术的发展实际上起到了强有力的推动作用。

4 裸眼3D电视的未来

随着液晶电视技术和电子信息产业的快速发展，裸眼3D技术作为一种创新的技术，引领观众获得前所未有的视觉体验。裸眼3D是一个新兴的应用市场，正在飞速成长，不仅具备可观的商业前景，而且拥有广阔的技术应用前景。新一代的裸眼3D显示设备以其新颖逼真的显示效果以及高舒适度等特点，已经开始逐渐渗透并应用于消费电子设备、影视娱乐内容、广告传媒、医疗卫生和军事国防等领域。除此之外，裸眼3D技术的应用，对国民经济发展以及人们日常生活，都具有重要意义。裸眼3D立体显示不仅能推动显示广告3D化，而且有利于构建强大的3D影片合作平台以及完备的裸眼3D家庭娱乐整体解决方案，并最终促使以裸眼3D技术为基础的环境虚拟现实技术进入家庭应用。

香港万科数码集团与亚洲顶尖大学合作，并与中国广播电视科学院周毅博士、中国广播电视研究所一起着手制定一套可以进一步融合裸眼3D功能的全新3D技术标准。该标准不但能够帮助统一业内标准，更能进一步提高3D广播内容的质量和效率。预计该标准将成为中国3D领域的里程碑，在未来5年其市场将获得大规模的发展。

[1]LEUNG H，LEE H，MARK K P，et al.Unlocking the secret of 3D content for education[C]//Proc.IEEE International Conference of Teaching，Assessment and Learning for Engineering（TALE）.[S. l.]：IEEE Press，2012：13-15.

[2] BAMFORD A.The 3D in education white paper[EB/OL]. [2014-09-30].http://www.gaia3d.co.uk/news/the-3d-in-educa⁃tion-whitepaper/.

[3] PRENSKY M.Digital natives，digital immigrants[J].On the Hori⁃zon，2001（9）：1-15.

[4]KERAWALLA L，LUCKIN R，SELJEFLOT S，et al.Making it re⁃al:Exploring the potential of augmented reality for teaching pri⁃mary school science[J].Virtual Reality，2006（10）：163-174.

[5] YANG J.Integrating video-capture virtual reality technology into a physically interactive learning environment for English learning [J].Comput.&Educ，2010（55）：1346-1356.

Advantages and Future Development of Naked Eye 3D

LI Yingqiao
（Hongkong Vanke Digital Group，Hongkong 999077，China）

After a brief introduction of naked eye 3D advantage,the application of this technology in Hong Kong teaching field is shared.It is found that the technology has good effect in improving students’attention,and enhancing teaching effectiveness.Then,the possibility of combining 3D and ultra HD technology development is analyzed.Finally,the future of the naked eye 3D TV is prospected.

naked eye 3D；TV；teaching；UHDTV;trend

TP391；TN949

A

�� 盈

2014-10-10

【本文献信息】李应樵.裸眼3D电视的优势与未来发展[J].电视技术，2014，38（22）.

李应樵，博士，美国林肯大学名誉教授，亚洲知识管理学院资深院士，香港理工大学工程系博士，现任香港万科数码集团首席执行官。