裸眼3D够“裸”吗？

熊艳云

最近走进影院，3D——如既往持续火热，十部电影中有七八部是以3D版的形态推出，看来这其中除了商家们为电影成本利益着想外，影迷们也都乐于买账，毕竟3D电影带来的感观刺激与体验是2D电影做不到的。可平常生活中，我们观看3D视频似乎都要去电影院或影厅才能感受到较高级别的3D效果，并且还要配戴好专用的3D眼镜。并且这些电影从影院下线后几乎就没有了“用武之地”，因为观众在视频网站上所看到的片源仍然是2D的。由于裸眼3D技术日趋成熟，这种尴尬局面将有所改观。现在，通过裸眼3D技术，人们通过手机、平板、电视等就能享受到3D带来的冲击力和震撼，并且还不用佩戴3D眼镜等外置设施。裸眼3D的出现与发展，可将3D从“电影院”带到我们每个观众身边或手中。3D行业发展将迎来趋势的转变以及消费观念的变革。

摘掉眼镜的3D

相比传统的荧幕3D，裸眼3D-个最明显的区别就是将笨重的眼镜拿掉，即不通过任何工具就能让左右两只眼睛从显示屏幕上看到两幅具有视差的、有所区别的画面，将它们反射到大脑，人就会产生立体感。相比眼镜3D，裸眼3D同样利用了人眼的视差原理，通过给观看者左右两眼分别送去不同视差的画面，达到立体的视觉显示效果。

眼镜式3D主流且成熟的技术实现方式可以分为色差式、快门式和偏光式。裸眼3D同样具有多种技术实现方式，包括：光屏障式技术、柱状透镜技术和来自3M公司的指向光源裸眼3D技术，以及来自美国PureDepth公司的MLD（Multi-Layer Display多层显示）裸眼3D技术。同时还有一种伴随着2013年真3D电影出现的风靡于电影宣传海报界的堪称更简单的裸眼3D成像技术——直接成像技术。裸眼3D的每种技术原理不同，成本不同，实际效果也有较大的差异。

光屏障式技术也称视差屏障技术，原理和偏振式3D较为类似，是由夏普欧洲实验室的工程师经过十余年才研究成功。通过使用开关液晶屏、偏振膜和高分子液晶层，将两个不同角度的影像等距离分割成垂直线条状，然后利用插排的方式将左右影像交错地融合在一起。融合图形的偶数部分是右影像，奇数部分是左影像。不过要想达到立体效果，还得把透光狭缝与不透光屏障垂直相间的光栅条纹加在融合图形上，狭缝与屏障之间的宽度需要与左右影像切割的宽度保持一致，再利用屏障的遮蔽作用，来保证影像与左右眼对应，通过双眼看到的影像差形成立体感觉。该技术的优点是与既有的LCD液晶工艺兼容，因此在量产性和成本上较具优势且画面景深度好。不足的地方是画面亮度低，分辨率会随着显示器在同一时间播出影像的增加呈反比降低。

柱状透镜技术也被称为双凸透镜或微柱透镜3D技术，原理是在液晶显示屏的前面加上一层柱状透镜，每个柱透镜下面的图像的像素被分成几个子像素，这样透镜就能以不同的方向投影每个子像素。于是双眼从不同的角度观看显示屏，就看到不同的子像素。不过像素间的间隙也会被放大，因此不能简单地叠加子像素。柱透镜与像素列不是平行的，而是成一定的角度，这样就可以使每一组子像素重复投射视区，而不是只投射一组视差图像。柱状透镜技术优点是，因其不会阻挡背光，故显示器亮度不受影响。但由于其3D显示基本原理与视差障壁技术相同，分辨率仍将降低。同时其相关制造与现有LCD液晶工艺不兼容，需要投资新的设备和生产线。光屏障式技术与柱状透镜技术是裸眼3D技术的主流，并且渐趋成熟，目前市面上绝大部分厂商生产的裸眼3D产品都基于以上两大技术延伸而来。

对指向光源3D技术投入较大精力的主要是3M公司，通过搭配两组LED，配合快速反应的LCD面板和驱动方法，让3D内容以排序方式进入观看者的左右眼互换影像产生视差，进而让人眼感受到3D效果。该技术的优点是能保证分辨率和透光率，且不会影响既有的设计架构，3D显示效果出色。不足之处表现在技术尚在开发与完善，产品更需成熟。

MLD裸眼3D技术通过一定间隔重叠的两块液晶面板，实现在不使用专用眼镜的情况下，观看文字及图画时所呈现3D影像的效果。其优点包括：观看3D影像时，用户不会产生眩晕、头疼及眼睛疲劳等副作用；3D显示时屏幕的分辨率不会降低；可组合显示文字等二维影像的3D影像；对观看3D影像的视野及角度没有太大的限制，通俗点说就是可视角度够大。不足是面临与指向光源3D技术同样的问题。

直接成像技术是指把指定的图像、图形通过加工处理通过数字媒体让其自己动起来，从而给人一种立体效果，可使所要传达的事物更加贴近生活，表现得更加真实。这一技术主要运用于现在的互联网推广方面，也就是广告，比如广告行业的平面海报上面，电子商务的产品展示上面等。典型的案例有2013年在网络上出现的英雄联盟的三幅裸眼3D海报以及徐克导演的3D团队打造的名为“步步追魂”的电影海报，这也是这一技术首次在国内运用于商业方面的非常好的实例，有助于我国裸眼3D技术的提升与进步。研发运用这项技术的还有淘宝网上一家名叫谷神科技的团队，主要研发制作裸眼3D海报以提高产品的展示效果。这一技术可依附在普通的电脑、数字广告机、LED显示屏等数字化设备上进行展示传播。

裸眼3D够“裸”吗？

不管是哪种技术的裸眼3D，都是为了能让观众在不配戴眼镜的情况下能看到更舒适逼真的立体图像和画面。但是，这几种技术都做到了吗？

裸眼3D不仅仅是指摘掉眼镜，还需在立体感，景深感、高清高亮、高色彩度、分辨率、舒适度、多角度观看无3D盲区，及触摸等增值性能上带来精致友好体验。而一直以来，由于技术原理所限，亮度不够、观看视角小、眩光不舒服导致观看者眼睛乏力成为困扰裸眼3D的三大世界难题。面对这些问题，各主流厂商的裸眼3D技术完善与改良得怎么样了呢？

为了提升裸眼3D的观看亮度，特别是采用视差屏障系统的屏幕亮度，3D厂商们通过缩小液晶面板内部的布线宽度，使得光线通过率大幅提高来实现。2010年，夏普宣布研发出世界上首款高画质裸眼3D移动触摸屏，新研发的裸眼3D液晶屏主要采用视差屏障系统形成立体影像，再借助CGsilicon液晶处理工艺的优势后，液晶屏的亮度和色彩饱和度都非常的出色。CGsilicon液晶处理工艺的关键在于缩小了液晶面板内部的布线宽度，使得光线通过率大大提高。

此外，借助激光，裸眼3D的亮度实现了质的飞跃。现今出现的一种采用激光系统的裸眼3D技术，使得裸眼3D的亮度大幅增强，即使在室外或明亮的太阳光下，观众们都能在各个方向感受清晰震撼的裸眼3D魅力。近日，奥地利的研究人员宣称，他们已经开发出一种采用激光系统的裸眼3D屏。据介绍，这种系统能将激光以不同的方向进行投射，因而在不同的角度可以看到不同的图像。这些图像的角分辨率都很高，可以让双眼看到的图像各不相同，产生3D效果。该屏的每一个3D像素由激光和一个可移动镜片组成。镜片可以调节激光束经过视野时的方向，从左至右。在镜片移动过程中，还可以对激光强度进行调节，确保不同的激光投射到不同的方向。与传统的电影屏幕相比，这种新的屏幕将非常鲜活生动，人们可以从不同的角度，观看由这种屏幕播放的3D广告。

为了解决裸眼3D观看视角范围小的问题，厂商们以前是通过增加视点来改善，视点越多可看到3D影像的视角范围就越广，LG曾展出高达30多个视点数的3D显示器。但是这一方法的不足之处在于相隔视点之间必然存在3D盲区，观众需在合适的角度和距离观看，否则会出现3D效果降低或重影现象，大大影响观感。

此外，2013年3月，美国惠普公司宣布研发出一种新型裸眼3D技术，该技术的核心是一种背光显示屏，该显示屏的主要元件由发光二极管和一种超薄的波导结构组成，后者主要是控制光谱中的电磁波，其工作原理主要是通过干扰使光线偏斜，让人眼看到三维立体效果。这项技术的关键在于基于发光二极管的导波技术，发光二极管可产生宽角度的组合投影视图，无论是静态还是动态图像，用户都可以从多个角度看到全色彩图像，即便是设备倾斜也不会受到影响。可谓很大程度上改善了裸眼3D视角范围窄的问题。

可直到眼球追踪裸眼3D技术的出现，这一问题似乎才得到彻底解决。超多维是一家研发裸眼3D技术的公司，其在平板电脑上的3D观影效果：用户需要通过平板电脑的前置摄像头识别眼球，并追踪眼球的运动轨迹，识别后即可看到3D效果的电影，不过目前设备只能支持个人观看。为了能够实现多人观看的视觉效果，他们也在研发电视领域的相关技术，比如正在发展柱状透镜技术和视线跟踪，以便实现多人的眼球追踪。到时候，一家人围坐在一起观看裸眼3D电影将变成现实。

在2015年3月2日举办的世界移动大会上，蜗牛移动展示游戏手机W3D领先全球的眼球追踪裸眼3D技术。W3D的眼球追踪裸眼3D技术，可以捕捉、定位人眼位置，自动调整画面，克服了其他裸眼3D技术没有眼球追踪，稍微换个角度立体画面就消失的尴尬局面，实现了真正的裸眼3D。

影响裸眼3D舒适度的除了亮度、观看视角等原因，很关键的还是分辨率不足造成的画面粗糙模糊重影等问题。随着技术的不断完善，裸眼3D显示产品在3D模式下的分辨率基本都能达到全高清1080p的显示分辨率，如广告机、笔记本、平板、电视、拼接屏、相框等。Stream TV Networks开发出了一种能够处理4K分辨率的裸眼3D显示屏技术，在裸眼3D模式下，该屏的最大分辨率达到2160p。在现今无显示不4K的阶段，搭载4K分辨率显示屏的裸眼3D在亮度、清晰度、色域等方面的画质表现更是越来越亮眼。

所以说，裸眼3D够“裸”吗？答案是肯定的。但为了追求极致体验，目前对于3D图像处理技术、3D传感器技术、3D视觉交互技术以及3D视觉测量技术及其精度理论还需要深入研究。

裸眼3D能否成市场主流？

传统荧幕3D技术带来的商业价值大家有目共睹，在影院市场，3D似乎已成为了主流，不管是真3D还是伪3D，技术似乎不再是问题，上映影片绝大部分都以3D的形式推出。3D电视频道也已开通多时。3D在硬件与技术上似乎不再是大问题。

裸眼3D也一样，裸眼3D作为眼镜3D一种更简单的存在，尤其是近一两年，在每年举办的CES消费类电子大展上，采用裸眼3D技术的多媒体播放设备层出不穷，视觉体验也越来越好。手机、电脑、平板、游戏机，电视等等都被赋予了裸眼3D的增值功能。并且随着平板、电视、显示器、移动设备等存储与处理性能的日益强大与强劲，裸眼3D的实现已经摆脱了硬件的束缚。如今的裸眼3D也是右手4K，左手激光，不仅具备技术高规格，也预示着行业进入发展快车道。所以说，同当初4K发展一样，内容才是决定裸眼3D能否成为市场主流的关键因素。

目前裸眼3D所呈现的电影内容来源有两种，一种是通过技术手段将2D电影转换为3D电影，但由于2D和3D在拍摄的角度有所不同，在观看上未必能展示出完美的3D体验效果，另外一种就是纯3D片源。可以说，为了让裸眼3D得以在市场中更普遍化，纯3D片源是整个产业链条中至关重要的环节。相对于电影，游戏的2D转3D在技术实现和效果呈现都更好，成本也较低，因为很多2D电脑绘图，不管是动画还是图像本身的构成，本身就具有不同景深，处理起来更加容易。不过尽管如此，实现3D内容的手段与方式越来越多了，而且技术也在不断成熟，成本也在不断下降。

裸眼3D显示技术这个小宇宙在慢慢地爆发着它的无穷力量，不论是商业广告还是大型公共显示，裸眼3D技术在游戏、电视以及移动终端方面正在全面爆发，未来围绕裸眼3D很快会形成新的产业模式。