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1、3D立体眼镜的成像原理一、3D立体眼镜的成像原理我们人类之所以能够看到立体的景物，是因为我们的双眼可以各自独立看东西，也就是左眼只能看到左眼的景物，而右眼只能看到右眼的景物。因为人类左右两眼有间距，造成两眼的视角有些细微的差异，而这样的差异会让两眼个别看到的景物有一点点的位移。而左眼与右眼图像的差异称为视差，人类的大脑很巧妙地将两眼的图像融合，产生出有空间感的立体视觉效果在大脑中。由于计算机屏幕只有一个，而我们却有两个眼睛，又必须要让左、右眼所看的图像各自独立分开，才能有立体视觉。这时，就可以通过3D立体眼镜，让这个视差持续在屏幕上表现出来。通过控制IC送出立体讯号左眼->右眼->
2、左眼->右眼->依序连续互相交替重复到屏幕，并同时送出同步讯号到3D立体眼镜，使其同步切换左、右眼图像，换句话说，左眼看到左眼该看到的景像，右眼看到右眼该看到的景像。3D立体眼镜是一个穿透液晶镜片，通过电路对液晶眼镜开、关的控制，开可以控制眼镜镜片全黑，以便遮住一眼图像；关可以控制眼镜镜片为透明的，以便另一眼看到另一眼该看到的图像。3D立体眼镜就可以模仿真实的状况，使左、右眼画面连续互相交替显示在屏幕上，并同步配合3D立体眼镜，加上人眼视觉暂留的生理特性，就可以看到真正的立体3D图像。二、3D立体眼镜的显示模式市面上搭配3D/VR立体眼镜应用的立体图像种类繁多。最常见的显示模式主要
3、有以下四种：交织显示Interlacing、画面交换Page-Flipping、线遮蔽Line-Blanking、画面同步倍频Sync-Doubling。1.交织显示Interlacing交织显示Interlacing就是依序显示第1、3、5、7等单数扫描线，然后再依序显示第2、4、6、8等偶数扫描线的周而复始的循环显示方式。这就有点类似老式的逐行显示器和NTSC、PAL、及SECOM等电视制式的显示模式。交织显示模式的工作原理是将一个画面分为二个图场，即单数描线所构成的单数扫描线图场或单图场与偶数描线所构成的偶数扫描线图场或偶图场。在使用交织显示模式做立体显像时，我们便可以将左眼图像与右眼图
4、像分置于单图场和偶图场或相反顺序中，我们称此为立体交织格式。如果使用快门立体眼镜与交织模式搭配，那么只需将图场垂直同步讯号当作快门切换同步讯号即可，即显示单图场即左眼画面时，立体眼镜会遮住使用者之一眼，而当换显示偶图场时，那么切换遮住另一支眼睛，如此周而复始，便可到达立体显像的目的。由于交织模式不适于长时间且近距离的操作使用，就计算机显示周边技术而言，交织模式需要显示硬件与驱动程序的双重支持之下方可运行。随着相关显示周边技术的进步，非交织模式已完全取代交织模式成为标准配备。2.画面交换Page-Flipping画面交换Page-Flipping是由特殊的程序来改变显卡的工作原理，使新的工作原理
5、可以用来表现立体3D效果。因为不同的显示芯片有其独特的工作原理，所以如果要使用画面交换，那么必须针对各个显示芯片开展独特的立体驱动程序以驱动3D硬件线路，因此画面交换仅限于某些特定显示芯片。它的工作原理是将左右眼图像交互显示在屏幕上的方式，使用立体眼镜与这类立体显示模式搭配，只需要将垂直同步讯号作为快门切换同步讯号即可达成立体显像的目的。而使用其它立体显像设备那么将左右眼图像以垂直同步讯号分隔的画面分送至左右眼显示设备上即可。画面交换提供全分辨率的画面质量，故其视觉效果是四种立体显示模式中最正确的。但是画面交换的软硬件要求也是最高的，原因主要有两点。第一、屏幕的交织显示与3D立体眼镜的遮蔽不佳
6、的话，那么有可能只能使左眼看到右眼的部份，右眼看到左眼的部份，造成"三重"图像左眼、右眼、合成图像，也就是说图像会有残影出现。所以要想同时存取左右眼的画面，那么画面缓存器Frame Buffer所需的最小容量就要普遍的两倍。第二，由于屏幕是交织显示，因此不可防止地会出现闪烁现象。要想克制立体显像的闪烁问题，左右眼都必须提供至少每秒60个画面，也就是说垂直扫描频率必须到达120Hz或更高。3.画面同步倍频Sync-Doubling画面同步倍频Sync-Doubling与前两种显示模式最大的不同，它是用硬件线路而不是软件去产生立体讯号，所以无需任何驱动程序来驱动3D硬件线路，因
7、此任何一个3D加速显示芯片均可支持。只需在软件系统上，对左右眼画面做上下安排便可达成。它的工作原理是通过外加电路的方式在左右画面间即上下画面间多安插一个画面垂直同步讯号，如此便可使左右眼画面，就像交织般地显示在屏幕上，通过使用画面垂直同步讯号为快门切换同步的方式，我们便可以将左右画面几乎同时送到相对应的双眼中，到达立体显像的目的。由于画面同步倍频会将原垂直扫描频率加倍，因此须注意显示设备扫描频率的上限。此模式是最具效果的立体显示方式，不会受限于计算机硬件规格，同时可利用图像压缩MPEG格式，到达进一步传输、储存的目的。4.线遮蔽Line-Blanking线遮蔽Line-Blanking与画面同
8、步倍频一样，是通过外加电路的方式来到达立体显像的目的，相当适合计算机标准的非交织显示模式。它的工作原理是将撷取的画面储存在相当的缓存器Buffer中，送出遮蔽偶数扫描线的画面后送出一个画面垂直同步讯号，再接着送出遮蔽单数扫描线的画面，如此周而复始的撷取画面并送出两个单偶遮蔽的画面，便可类似于画面交换的方式行立体显像的工作。其工作模式会将显卡送出讯号的垂直扫描频率加倍，因此使用这种立体显示模式，须注意显示设备扫描频率的上限。由于其采用立体交织格式，对于过去的交织显示的应用软件及媒体，线遮蔽都可充分支持，因此这种立体显示模式的回溯兼容性最正确。但它与交织模式一样，垂直分辨率将会减少一半，所以立体画
9、面品质会比画面交换模式稍差。为什么平面的屏幕，能产生出彷佛东西都要从屏幕中跳出来，伸手就可以摸到的效果？这一切的关键，就在于人类眼睛和大脑的合作。相较于许多眼睛长在头的两侧的动物，人类的眼睛是正正地朝前的，虽然牺牲了整体视野，但却有更大的一部份，两只眼睛是重叠的。因为两只眼睛的位置并不一样，重叠的区域内看到的影像也会略有些不同，称为“视差。我们的大脑就会根据这个视差，自动的计算出物体的距离，产生出一个“立体的影像。“主动式快门眼镜技术要让平面的屏幕产生出立体，就是要让两只眼睛虽然看着同一个屏幕，但却要看到略有偏差的两个不同画面。这要怎么做到呢？其中一个技术就称为“主动式快门眼镜技术。主动式快门
10、眼镜的原理是这样的：屏幕会先显示给左眼看的画面，这时眼镜会同步将你的右眼遮住，有点像海盗戴的眼罩那样。接着，屏幕会快速切换到给右眼看的画面，这时眼镜就会转成将你的左眼遮住，确保你看到的画面是正确的。这个过程交替的非常迅速，每秒可以到 120 次，因此对人眼来说是无法看到这个左右转换的。采用主动式快门技术的3D电视实作上，通常眼镜里会用一层黑白的液晶层来到达上面所说的“眼罩的功能，这层液晶平常是透明的，通电之后就会变黑色。做为眼镜和屏幕间同步的桥梁，通常会有某种讯号发射装置，让屏幕电影、电视、电脑都有采用的例子能告诉眼镜现在应该遮哪一只眼睛。主动式快门眼镜技术的优点在于它的残影少，价格还勉强可以
11、承受，而且不管是电视、电脑屏幕还是投影机，只要更新频率能到达要求，就能导入这个技术，因此现在市面上大部份即将上市的 3D 显示系统，包括 Sony、Panasonic、Samsung 等电视上，及 NVIDIA 的 3D 眼镜和部份的电影院，都可以看到主动式快门眼镜的轨迹。采用主动式快门技术的3D电视但相对来说主动式快门技术的缺点也不少：其一是每只眼睛实际上只能得到一半的光，因此主动式快门看出去，就好似通过墨镜在看电视一样，眼镜会容易疲劳。再者主动式快门眼镜受到那块液晶层的限制，镜片面积也不能做得太大，对部份的人来说别是有戴眼镜的朋友会很容易看到四周粗粗的黑框。最后，无论是讯号的接收，还是两边液晶的闪动都是要耗去电力的，因此主动式快门眼镜还要不时的换一下电池。因为对电视和电脑屏幕的生产者来说，将现有的技术改装成能支持主动式快门眼镜是简单的，因此今年看到的 3D 设备大概都会以采用这种技术的居多。
