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3D與浸潤式顯示技術與應用

編輯:zhanghexun 2014-12-04 09:29:44 瀏覽�4277  來源:集微網

  利用人類兩眼視差產生立體景深�3D顯示技術由來已�,數十年前就有廉價的紅藍濾光眼鏡,應用于電影��2009年電影阿凡達(AVATAR)所帶動的全�3D顯示應用的狂�,從3D電視、顯示器、投影機,到顯卡、筆電、平�、游樂器、手機等加入3D立體顯示應用,后來結合穿戴式裝置的頭盔顯示器等擴增實境/浸潤式顯示技術,讓畫面人物變得更立體、更生動�

  3D顯示技術演進趨�

  3D顯示技術,依照是否攜帶輔助觀察的裝置配件與否,而區分成眼鏡3D(Stereo 3D with glasses)與裸�3D(Naked 3D without glasses)兩大��3D眼鏡廣為目前大尺寸液晶電�、顯示器、顯示卡與筆電所使用,至于裸�3D技術仍在開發階�,受限于液晶面板成本高且有可視點數的限制,初期以掌上型游樂器、手�、平板等中小型液晶面板為主的應用,后面將詳述其技術分類以及相關應��

  3D立體顯示技術趨勢逐漸從主動式眼鏡、偏光式眼鏡,朝向裸�3D技術發��

  裸眼3D應用于掌上游樂器、智能手�、超大尺寸電視�

  眼鏡3D又可分為快門式眼�(Shutter Glasses)與偏光眼�(Polarization glasses),以及頭戴顯示器(Head Mount Displays;HMD)三大�。快門式眼鏡又稱為主動�3D眼鏡技�(Active 3D Glasses)�

  3D顯示器以高達120�240Hz的屏幕刷新頻�,連續性的交叉顯示�、右眼的畫面;藉由快門眼鏡快速切�、遮蔽左右眼,使左右眼各自看到正確的左右眼畫�,在大腦內呈現出具深度感的立體影�。此技術不會犧�3D畫面解析度且立體效果良好,但少數人觀看主動式3D眼鏡的顯示會有頭暈不舒服的情��

  目前像三�(Samsung)、Panasonic、Sony Bravia�3D電視、NVIDIA 3D Vision�3D Vision2等產品均是使用此快門式眼鏡技術�

  至于偏光眼鏡又稱被動�3D眼鏡(Passsive 3D Glasses)技�。在TV/Monitor前面貼上一層微偏光�(Micro-retarder)�?用光的偏振方向將左眼與右眼的影像分離,當觀賞者戴上偏光眼鏡時即可正確地分別看到左、右眼畫面產�3D效果。其優點在于成本�,但解析度會降為原來一�,且亮度也會拉低。目前以樂金(LG)3D電視,宏�(Acer)、聯�(Lenovo)筆電采取偏光眼鏡技��

  頭戴顯示�(Head Mount Displays;HMD),頭盔裝置內部分別有供左右眼獨立觀賞的微型顯示器,于大腦內形成視覺暫留并合成立體圖�,不僅能帶來浸潤式的還場顯示效果,應用在虛擬實境或擴增實�(AR)的應用上也極為普遍�

  眼鏡3D顯示的應�

  在阿凡達帶動3D顯示熱潮��2010年各電視大廠紛紛推出采主動式3D或被動式3D眼鏡�3D電視。全盛時期具�3D眼鏡�3D電視,在全球電視的市場滲透率超越3成;即便2011年市場焦點轉向智能連網電視(Smart TV/Connected TV),各電視大廠仍然在主力中高階機種保留�3D眼鏡做為選配規格�

  至于在X86架構的桌�、筆電方面,繪圖晶片龍頭輝達(NVIDIA),從13年前GeForce3 Ti500,就推出運用兩眼視差使PC具備3D立體顯示技術的3D眼鏡技��2009年GeForce GTX 200系列顯示卡開始推nVIDIA 3D Vision套件�

  �2011年推出第二代3D Vision2套件,由一組紅外線技術的主動快門式眼鏡,須搭配NVIDIA的顯示卡/圖形晶��120Hz垂直更新頻率的顯示器,就可以游玩具備3D立體顯像效果的游戲、藍光電影�3D相片與YouTube 3D網路影片。華� G53J、G73,惠�(HP) Envy 17 3D、新�(SONY) VAIO F217、F219�3D筆電,便采用NVIDIA�3D Vision2技術�

  AMD則是� Radeon HD 5000繪圖晶片/顯示卡產品,提供AMD HD3D技術來�3D立體顯示的輸�。搭配TriDef 3D、iZ3D等第三方3D顯示軟體技�,只要顯示器符合HDMI 1.4a所規范的Frame Packing(1080p@24Hz�720p@50/60Hz)、Side-by-Side(1080i@50/60Hz)與Top-and-Bottom(1080p@24Hz�720p@50/60Hz)�3D格式,搭配第三方廠商提供�3D眼鏡(主動式快門或偏光式),就可以驅動游戲、YouTube 3D影視或Blu-ray藍光影碟�3D立體顯示技術。目前有宏碁(Acer) 5738DG/3740DG�3D筆電,支援偏光式3D眼鏡的顯��

  至于Intel從第二代Core i3/5/7處理�(Sandy Bridge)的Intel HD Graphics 2000繪圖處理器開�,到第四代Core i3/5/7/-4xxx系列所搭配的Intel HD Graphics 4200/4400/4600/5000,Iris Graphics 5100� Iris Pro Graphics 5200繪圖晶片,搭配支援HDMI 1.4a的S3D顯示器,搭配第三方廠商提供的主動快門�3D眼鏡,就可以驅動游戲、YouTube 3D影視或Blu-ray藍光影碟�3D立體顯示。但支援InTru 3D顯示技術的廠商與產品較為少��

  裸眼3D顯示的應�

  裸眼3D技術目前有�1.全像投影(Holographic)�2.體積�(Volumetric)�3.視差光柵(Parallax Barrier)�4.柱狀透鏡(Lenticular;LC)�5.分時多工(Time-multiplexed)�

  全像投影式利用紅、綠、藍3色雷射光源各自經過調變器產生相位型光�,雷射光在經過全像片合并之后,以垂直掃描鏡及多面鏡進行垂直及水平的掃描,使立體影像呈現出來�2014�5月Billboard音樂頒獎現場,就利用全像投影技術,讓已逝的搖滾巨星麥克.杰克遜,活生生的重現于現場觀眾與世人面前�

  體積式則是由德儀所開發的雷�3D投影技�,以雷射光照射在一個高速旋轉盤上的散射現象,于一個玻璃密閉空間內顯示立體物件的每一個點并組成立體影�。但缺點在于投影物件體積受到限制,且越靠近中央轉軸解析度越低�

  視差光柵則是利用透光柵欄?控制左右眼畫面的光線前�、折射方向,成本較低但有亮度與可觀視角/點數限�,顯�2D文字時較不清�。目前為LG Optimus 3D、HTC Evo 3D等智能手機,任天�3DS游戲器與佳的�(Gadmei)裸眼3D平板所采用。�2013年則分別有飛利浦、友�、東芝、京東方等開發出具備9個視�55寸顯示電視/面板�

  柱狀透鏡利用液晶分子因通電的扭轉使光線通過時造成折射現象,形成垂直柱狀透鏡的聚焦效�,優點是??�;若搭配攝影鏡頭追蹤觀賞者還可以作到全視�,但相對成本偏高。友達于2011�2012年展示出柱狀透鏡技術,搭配攝影機的全視角裸�3D顯示面板。東�(Toshiba)的Qosmio F750、F855,華�(ASUS) ROG G53SX等筆電機種使用柱狀透鏡的裸�3D面板技��

  分時多工技術又稱為指向背光�(Directional Backlight)技術。以一組指向性背光板搭配快速反應面�,快速切換顯示左、右眼影像讓使用者觀看形�3D影像。目�3M掌握相關專利,并曾開發出10寸中小尺寸顯示面�,能夠在不減低光�、色澤與亮度下,達到某個范圍視角內裸眼3D顯示效果�

  浸潤式VR將取代近距離3D立體顯示

  新一代的浸潤式虛擬實�(Immersion VR)顯示技術,像是Google Glass引領的智能眼�、虛擬實境眼�(VR Glasses)旋風,其技術是以迷你投影機透過棱鏡反射之后,進入眼睛在視網膜中成像,營造出�2.4公尺的距離來�25寸屏幕一樣,且具�640x360的解析度。Epson Moverio BT-200則把耳機與控制主機另外做成配�,眼鏡配件上�960x540解析度的Display、Camera與Sensor�

  在專業領域市場則有SBG Labs的DigiLens系列、MicroOptical的MV-1產品等。Innovega在CES 2014首度展示的iOptik隱形眼鏡+智能眼鏡的全新產品�

  頭戴式顯示裝�(HMD)部分,例如Sony的HMZ-T1、HMZ-T3W可直接戴在頭上即可,享受劇院級的藍光電影或進行游戲。被Facebook�2014�3月購并的Oculus公司Rift DK2,解析度提升至Full HD,玩家可透過頭部與身體的移動來控制游戲主角�

  Technical Illusions公司的castAR為結合看穿式HMD功能的智能眼�,搭配魔�(castAR Wand)以手勢控制來進虛擬游戲�2014�9月META推出META Pro SpaceGlasses,比Google Glass畫面�15倍與40度視角之先進AR,能將用戶的手機或電腦屏幕投射在眼鏡��

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