淺談3D電視立體成像原理

我們的兩只眼睛相距6-7厘米左右兩只眼睛看物體時(shí)是從不同角度看到的兩個(gè)稍有差別的圖象，大腦將這兩個(gè)具有視察的圖象合成后形成立體的感覺，立體圖像通俗的講就是利用人們兩眼視覺差別和光學(xué)折射原理在一個(gè)平面內(nèi)使人們可直接看到一幅三維立體圖，畫中事物既可以凸出于畫面之外，也可以深藏其中。但我們平常見到的平面圖，由于進(jìn)入眼睛的是一幅角度完全相同的圖象，所以視覺和大腦無(wú)法提取畫面上物體真實(shí)意義上的空間立體感，不能體現(xiàn)其三維關(guān)系。而立體影像與平面圖像有著本質(zhì)的區(qū)別，平面圖像反映了物體上下、左右二維關(guān)系，人們看到的平面圖也有立體感。這主要是運(yùn)用光影、虛實(shí)、明暗對(duì)比來(lái)體現(xiàn)的，而真正的立體畫是模擬人眼看世界的原理，利用光學(xué)折射制作出來(lái)，它可以使眼睛感觀上看到物體的上下、左右、前后三維關(guān)系。是真正視覺意義上的立體畫。

最初要想制作出一幅完美的立體圖方法是：用多鏡頭相機(jī)或單鏡頭相機(jī)加滑軌依次拍照出近似的多幅圖象，再進(jìn)行圖象合成沖印和光柵處理，沖印裝裱即成。這種方法制作工藝復(fù)雜，制作的圖片價(jià)格昂貴，因此不易推廣。目前，人們利用先進(jìn)的數(shù)碼合成技術(shù)制作立體圖像，只需選擇清晰的照片或底片將其掃描到電腦里，直接在電腦里利用專業(yè)的制圖軟件進(jìn)行配圖和數(shù)字處理，用高精度彩噴機(jī)打印出來(lái)，再用冷裱機(jī)裝裱即可。

色差式3D 歷史悠久缺點(diǎn)最多

首先我們看看最早出現(xiàn)的也是最容易實(shí)現(xiàn)的一種3D立體成像技術(shù)：色差式3D成像技術(shù)。

從技術(shù)層面上看色差式3D立體成像是比較簡(jiǎn)單的一種方法，這種3D成像只需要通過(guò)一副簡(jiǎn)單的紅藍(lán)(或者紅綠)眼鏡就可實(shí)現(xiàn)，硬件成本不過(guò)幾元錢。顯示設(shè)備方面也無(wú)需額外的升級(jí)，現(xiàn)有的任何顯示設(shè)備都可以直接顯示。

色差式3D立體成像技術(shù)的原理是將兩張不同視角上拍攝的影像分別以兩種不同的顏色印制在同一副畫面中，如果不戴眼鏡，我們只能看到色彩重合的模糊圖像。但是戴上眼鏡后，左右眼不同顏色的鏡片分別過(guò)濾了對(duì)應(yīng)的色彩，只有紅色的影像通過(guò)紅色鏡片藍(lán)色通過(guò)藍(lán)色鏡片，最終兩只眼睛看到的不同影像在人腦中重疊產(chǎn)生了立體效果。

色差式3D立體成像原理簡(jiǎn)單，能達(dá)到的3D景深效果也還算不錯(cuò)。不過(guò)由于采用的色度分離方式會(huì)給觀看者帶來(lái)比較嚴(yán)重的視覺障礙，舒適感始終不能讓人滿意，同時(shí)畫面的色彩還原效果也一直在較低的水準(zhǔn)徘徊，這就導(dǎo)致了它很難成為3D立體顯示技術(shù)中的主流。

偏光式3D 影院主流家庭不易實(shí)現(xiàn)

在3D電視大量出現(xiàn)之前，3D影院其實(shí)已經(jīng)進(jìn)入我們的生活很長(zhǎng)一段時(shí)間。而在3D影院之中最為常見的，就是偏光式3D技術(shù)。

偏光式3D技術(shù)主要利用偏振光分離技術(shù)實(shí)現(xiàn)3D立體成像。觀看者通過(guò)佩戴偏振眼鏡，左右眼鏡片就分別過(guò)濾掉不同偏振方向的光線，從而實(shí)現(xiàn)了左右眼畫面的分離。

影院方面在具體實(shí)施的時(shí)候主要有兩種方式：雙機(jī)3D和單機(jī)3D。雙機(jī)3D多用在IMAX 3D影院中，通過(guò)使用兩臺(tái)投影機(jī)，分別透射偏振方向不一樣的左右眼畫面。單機(jī)3D相對(duì)簡(jiǎn)單，主要通過(guò)但抬頭迎和快速切換的偏振器來(lái)分別高速切換左右眼畫面，最終再通過(guò)偏振眼鏡進(jìn)行左右眼畫面的分離。

偏光式3D系統(tǒng)的成本不高，3D眼鏡也很容易制作購(gòu)買，但是也存在一定局限性，特別是對(duì)于家庭用戶來(lái)說(shuō)，如果依賴偏光式3D電視，就不得不面臨分辨率損失的問(wèn)題，例如要實(shí)現(xiàn)全高清3D畫面，電視機(jī)的物理分辨率就要達(dá)到2倍全高清，否則以現(xiàn)有的HD平板電視來(lái)制作3D系統(tǒng)，分辨率只能在標(biāo)清規(guī)格中徘徊。

由于色差式3D和偏光式3D存在著較為明顯的不足，因此對(duì)于家庭用戶來(lái)說(shuō)，主動(dòng)快門式3D成像技術(shù)就走上了臺(tái)前。

主動(dòng)快門3D 優(yōu)勢(shì)相對(duì)明顯

快門式3D技術(shù)的原理并不復(fù)雜，就是通過(guò)快門式的3D眼鏡輪流開關(guān)切換，分別控制進(jìn)入左右眼的畫面，從而在觀看者的大腦中形成3D立體感。

快門式3D方案的關(guān)鍵在于信號(hào)源和顯示設(shè)備部分。首先信號(hào)源需要具有比2D畫面多一倍的幀數(shù)(左右眼各一幀)，其次顯示設(shè)備需要具有高速畫面刷新能力，例如一個(gè)720/50P的3D信號(hào)，在2D時(shí)代只需要電視機(jī)具有每秒50HZ的畫面刷新率即可，但是在3D信號(hào)下，就需要具有100HZ的畫面刷新率。

目前主流3D電視廠家都采用了這種方案。這種方案之所以倍受青睞，主要是因?yàn)榭梢员３諪ULL HD的分辨率不變;其次現(xiàn)在的平板電視畫面刷新率早就達(dá)到了200Hz甚至400Hz的級(jí)別，即使對(duì)付1080/60P的3D信號(hào)，也綽綽有余。

快門式3D方案具有很好的清晰度指標(biāo)，加上電視大都具備高速刷新能力，實(shí)際上消費(fèi)者每側(cè)眼鏡看到的3D畫面，刷新率也要高于60Hz，這就意味著不會(huì)產(chǎn)生明顯的閃爍感。因此這種方案目前得到了最為廣泛的應(yīng)用。

不過(guò)這種方式也有缺點(diǎn)，就是3D眼鏡的造價(jià)比較高。由于鏡片需要輪流開關(guān)來(lái)分離左右眼的畫面，因此眼鏡還需要提供電源，對(duì)于人數(shù)比較多的家庭，購(gòu)買3D眼鏡也是一筆不小的支出。