三维的世界，立体的互联网
- 来源:互联网周刊
- 关键字:三维,世界,立体,互联网
- 发布时间:2011-07-26 13:57
在显示领域中，一共有两条线在发展，一条线的发展是轻薄、易用。从CRT技术到平板技术到超薄LED、OLED的技术过渡，代表着在个人消费显示领域的技术发展。
而另外一条主线的发展则是从黑白-彩色-高清-3D立体显示。彩色代替黑白是一次显示技术革命，此后的显示技术将会围绕3D显示技术为主线。3D技术革命已经到来，3D影像技术将是追求还原真实的关键。
眼镜里的3D世界
在真实世界中，人眼看到的都是真实的场景，而人眼能看到真实的立体场景的原因是双眼视差，即左右眼看到的图像稍有差异。我们以往看见的都是利用二维的显示技术展示真实的三维立体场景，现在运用高科技的手段模拟人的双眼，通过3D立体显示技术达到还原真实影像的目的。
现在的3D显示技术，最普及的就是需要佩戴3D眼镜来获得3D效果的显示技术，最为人所知的应用就是阿凡达这种3D电影了，而依照原理的不同，3D眼镜可以分为4类，红绿眼镜、偏光眼镜、快门式眼镜以及头盔式眼镜。
其中红绿式眼镜原理最为简单，因为红绿光具有不同光波长，红绿眼镜可过滤出不同颜色的影像，左右眼就会分别接收到略有差异的画面，最后由大脑合成至立体影像。可以说，一个上课有认真听讲的中学生就可以自制，但拥有如此低的成本，也不可避免的造成其只能看到灰阶或单一色调的画面，且对人眼伤害大，因此3D显示想要普及，靠红绿式眼镜原理无疑是不现实的。
相比较于，看一会就会头晕的红绿式眼镜来说，偏光式眼镜的表现就好的多了，偏光式眼镜镜片由水平及垂直的偏光镜片组成，通过偏光眼镜，左右眼可分别接收到不同偏振光线所组成的影像，从而达到3D效果。但因为采用的是类似小孔成像的原理，所以偏光式镜片因为大量光源被浪费，只有极少数光透过“小孔”到达人眼，因此会有显示亮度低的缺陷。这对于已经习惯于各种高清视频的用户来说，无疑是不可接受的。
在目前需要3D眼镜辅助的显示技术中，内容资源相对最丰富的当属快门式技术，快门式主要通过提高画面的刷新率（至少120Hz）实现3D效果，通过液晶开关技术遮挡左眼和右眼，用时序方法让左右眼交替看到不同影像。但一来快门眼镜的价格仍然无法达到普及的水平，另外在其光线充足的环境中会产生严重闪烁感，而光线不足时眼睛又容易产生疲劳，总之对眼睛的负担仍然不小。
另外一种，目前可以算是显示效果最好，但也最不普及化的就是头盔式的3D显示器，这种显示器是在眼镜上做两个屏幕分别给左右眼观看不同影像以在脑中合成立体图像，虽然相比较以上三种3D眼镜，其显示效果要好、也不易造成使用者头晕的现象，但其高昂的成本以及笨重的体积几乎令所有人对其望而却步。
当然，需要眼镜中的3D显示技术还是有着诸如不方便、不卫生等共同的缺陷，目前的3D眼镜市场并没有一个评判质量的统一标准，也是造成其质量参差不齐的原因之一。
真实的世界，身边的裸眼3D
实际上，裸眼3D技术尽管应用还未普及，但相关技术也早已日趋成熟，目前比较主流的就有三种裸眼3D显示技术。
狭缝光栅式也叫视障光栅式，包括物理式狭缝 和液晶式狭缝，其最基本的原理均是利用小孔成像的原理，通过光栅遮挡的技术实现立体成像。在屏幕表面设置称为“视障光栅”的纵向栅栏状光学屏障来控制光线行进方向，让左右两眼接受不同影像产生视差达成立体显示效果，虽然这种技术制造简单，较易实现，但其因亮度损失高会导致清晰度较低的缺点。
相比较而言，柱状透镜式技术则是利用光的折射原理实现立体成像效。通过在屏幕表面设置的圆柱状凸透镜薄膜，透过透镜折射来控制光线行进方向，让左右两眼接受不同影像产生视差呈现立体效果，与狭缝光栅技术相比，使用这种技术几乎没有屏幕亮度的损失。
指向式背光技术能够在不影响分辨率、透光度以及既有架构的条件下，完美呈现裸眼3D显示，其通过使用两组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。但是这项技术目前仍不够成熟，其产生的影响精度较差，而且只能在尺寸较小的屏幕上使用。
观看3D影像尽管能还原给我们与现实最一致的情景，但有用户偶尔会反应出现重影、疲劳、晕眩、甚至恶心等症状，这种现象并非像“晕车”“晕船”等现象一样是天生且无法克服的，现在出现的所谓“晕3D”现象仅仅是因为使用了一些容易导致人体不适的3D显示技术或设备所致，只需使用更加完善的显示技术就可避免这种情况发生。
现在3D影像在观看时会出现以上不适的原因是因为这些影像在采集、加工的过程中除了表现视差以外，并没有针对视差进行专门的影像处理，而是依然采用传统的2D图形影像理论来加工影像，所以长时间观看就会引起“不舒服”的感觉，比如如果仍然采取2D图形理论来制作3D影像就很容易产生不合理的构图，从而让人眼产生不适，近大远小的视觉规律我们都知道，远处的景物看上去相对较小，近处的景物看上去相对较大，而当我们看到的影像的构图与此规律恰恰相反时，观看时就会产生不舒服的感觉，不用怀疑，当由2D向3D转换时，出现这种错误尽管并不常见，但也并非没有。另外，如果视觉焦点变化过快也会导致我们产生头晕、恶心的症状，当一物体在我们眼前快速前后、左右移动时，观看物体的焦点快速的变化，眼部肌肉需要快速收缩以捕捉焦点，这时就容易产生视觉疲劳等不适感。当制作3D内容时如果未将双眼视差的大小掌握好，造成视差过大，就会直接导致显示重影，图像模糊失去立体感。所以，3D并不是造成以上问题的原因，是不合理的3D导致的以上的问题。
裸眼3D，笔记本电脑是捷径？
DisplaySearch于2010年1月发布的《3D显示器技术＆市场调查报告》上预测：3D显示器供货量将由2008年的70万台增长到2018年的1亿9600万台。3D显示器供货金额将由2008年的9亿200万美元，经过10年快速增长，在2018年达到220亿美元。其中3D笔记本的供货量约为1770万部 。
CES2011期间，东芝展示了拥有裸眼3D功能的笔记本电脑。这是极少观众需要排队观看的产品，它的最大特色是可以自动追踪使用者面部以及眼睛的运动，以便实现多角度的裸眼3D效果。在实际使用时，记者发现，因为其存在能够自动追踪使用者面部及眼睛运动的摄像头，所以可以实现多角度的3D效果，使得用户无需被“钉在原地”。但其有一个缺陷是，如果在笔记本面前出现2个以上的人脸时，摄像头将会有些不知所措，无法使得所有人都获得裸眼3D效果，尽管如此，这款裸眼3D笔记本仍然瑕不掩瑜。
就在今年7月初东芝正式推出了在CES上赚足了眼球的裸眼3D笔记本电脑，这款产品的型号为Toshiba Qosmio F750 3D。但许多人不知道的是，东芝的裸眼3D技术是由中国公司提供的，是由Super D负责提供芯片和技术，友达光电负责生产。
SuperD是一家在3D技术方面拥有多项自主知识产权的创新型公司，自有专利150件以上。去年12月，超多维公司（SuperD）宣布，获得台湾友达光电的6000万港元注资，友达也将同时获得SuperD？10%的股份。根据双方协议，友达光电将投资6000万港元，获得SuperD 10%的股份。同时，在友达光电的液晶面板生产中，也将引入SuperD裸眼3D技术解决方案，以便为客户带来可实现裸眼3D效果的液晶面板产品。
SuperD公司研发中心总经理刘宁先生认为：“我们生活在3D的世界，但是当用影像来表达这个世界时，我们却还局限在平面的思维中。 我们的创新技术整个设计理念是围绕着真实影像而提出Z轴的概念。” 在2D平面上，将用于4：3的电视画面用于16：9时，X轴与Y轴的比例的变化导致真实性变化了，会出现影像画面比例失调，比如使人过胖，同样，当我们引入3D概念时，Z轴也是同样要变化的，传统的2D方式并没有考虑Z轴的变化合理性，所以在设计之初就需考虑Z轴概念并将之贯穿于制作以及内容呈现等，通过视差调整的技术合理调整Z轴等因素，使在任意窗口显示舒适的3D效果，因此，可以将Z轴看做是还原真实世界的基础。
尽管从本质上来说，将2D图像或视频通过软件或芯片转换为3D效果一定会产生效果损失（因为3D的本质即是双眼接收到有差异的图像，所以在只有一个原图像之时无论采用何种原理将其转为3D一定会有大量内容损失掉），但对于大部分对画质要求不高的普通使用者来说，一款直接将2D转换为3D的便捷工具仍是必须的，SuperD开发的抠图软件首先把2D影像交互式的分层，然后对每次层次设置一个深度，最后就可自动生成具有视差的图片。
通过东芝的裸眼3D笔记本我们不难看出，若想实现3D互联网的目标，仍然有一个技术问题十分重要，就是用户的显示器上要能够实现同屏幕、同时显示2D文字及3D图像，因为尽管图片以及视频对于人类来说在真实世界就是3D的，但文字对于人类来说在真实世界就是2D的，所以如果不分青红皂白，连文字都以3D形式呈现的话，怕是所有的用户都会头昏脑涨了，而无论应用哪种3D显示技术，在显示没有经过处理的2D文字时都极易出现模糊的现象。因此SuperD 的逐点技术就显得意义重大了，这一特征使得网页、PowerPoint演示、网络广告及其他演示内容以3D形式呈现，同时又保留了2D状态下对文字的浏览功能，让3D互联网的可能更进一步。
实际上在3D互联网领域，裸眼3D技术相比较于裸眼3D电视更加容易实现，最主要的原因是，我们链接互联网的设备，包括PC、笔记本电脑等大多只需一人观看，而不像3D电视的要求是多人观看。因为只要求一人看到3D效果即可，所以只需像东芝Toshiba Qosmio F750 3D一样安装一个摄像头追踪人脸位置，就可以通过种种裸眼3D技术实现，而无需像电视一样因为多人存在，需要考虑多个视角而很难实现裸眼3D。
目前市场上主流的3D格式有左右图、上下图、交错图等，开发3D应用的SDK工具包也并不多，只有有限的几家3D技术解决方案提供商提供，但相信在不久的将来，3D显示格式以及开发标准的大战将很难避免。
本刊记者 付云
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