摘 要：近年来在三维图形图像显示技术领域中，我们正经历从眼镜式三维显示到裸眼三维图形图像显示的跨越。本文针对裸眼三维图形显示，通过研究视差障碍或者柱状透镜阵列技术把经过专门设计的视差障碍或者透镜阵列放置在显示面板上，分析通过它们的分光使得有视差的图像分别进入不同的眼睛来形成裸眼三维图形显示效果。
关键词：裸眼三维，三维图形，显示技术
1. 概述
平板显示材料领域技术的不断进步促进了平板显示技术的发展，三维显示技术的运用和推动使三维显示技术正离我们越来越近。在三维图形图像显示技术领域中，我们正经历从眼镜式三维显示到裸眼三维图形图像显示的跨越。
早期的三维图形都是借助眼镜式三维显示，需要佩戴专门的三维显示眼镜，通过让眼睛分别观察到有视差的图像而形成三维效果，是目前电影院和三维电视常采用的三维显示技术。眼镜式三维显示的优点是技术门槛要求较低、实现也相对简单，但其缺点也是非常明显的，需要改变用户观看方式，会造成显示亮度答复下降、显示色彩也会有所偏差、并且不适合应用在移动设备上。因此，不借助任何外部设备就能够拥有三维图像显示体验的裸眼三维图形显示技术正得到广泛的研究。
2. 立体视觉
裸眼三维图形的显示首先要依赖人眼的立体视觉，立体视觉的关键在于深度，大脑会很恰当地为我们处理深度，但前提是眼睛要获得正确的信息。与大多数其他生物一样，人类也有一双并排且距离较近的眼睛。这样的位置使得每只眼睛查看同一个区域时的角度稍有不同。这样可以将视线聚焦到远处某个物体上并用每只眼睛轮流观察该物体来验证一下，大脑将每只眼睛的信息结合并形成一幅图像，并将每个视野之间轻微的不同解释为深度。这样就产生了一幅有高度、宽度和深度的三维图像。由于增加了深度知觉，才会形成如此重要的三维或立体视觉。利用这种视觉，我们能够准确看到周围事物相对于我们身体的位置，而且通常都相当精确。我们特别擅长定位正在靠近或离开我们的物体。眼睛的位置使我们无需转动脑袋就能看到实体四周的一部分。这样看来，一些人相信立体视觉已逐渐成为人类的一种生存手段就不足为奇了。当然，像扔球、接球或击球、驾车或停车甚至穿针引线等看似简单的运动也都离不开立体视觉。但这并不是说，没有了三维视觉，诸如此类的任务就无法完成了，而是说一旦缺少了深度知觉，完成这些日常任务将会变得困难重重。
图1.人眼立体视觉
3. 裸眼三维图形显示
裸眼三维图形显示是指通过视差障碍或者柱状透镜阵列技术把经过专门设计的视差障碍或者透镜阵列放置在显示面板上，通过它们的分光使得有视差的图像分别进入不同的眼睛来形成三维效果。裸眼三维图形显示技术复杂，除硬件外，还需要专门的图像处理算法配合才能形成三维效果。
3.1 视差屏障技术
“裸眼式3D”是 最近研究出的一种新型的三维显示技术，观察者不需要佩戴任何观察仪器就可以直接看见三维图像。这种技术按实现方法分主要有透镜法和光栅法两种。在两种方法 中都用了一种合成的图像，包含竖直的交替排列图像条纹，这些条纹由具有位差的左图像和右图像构成。 在透镜法或光栅法中都有一个液晶显示屏，通过排列一种普通的颜色过滤器来显示合成图像， 该图像由许多竖直的一个像素宽(比如说显示RGB的3个点)的条纹状图像组成，但是即使是在观测区 域中也会引起色彩分离现象，为了防止色彩分离现象，合成图像中必须用1个点宽的图像条纹，这 样就需要一个额外的信号转换电路。而且，这种合成图像不适合现在广泛应用于三维显示的顺序区 域立体显示方法。
这种技术不需要佩戴任何辅助工具的自由立体显示方式，又称“裸眼式三维技术”，由于其个方 面的有点，必然成为立体显示的发展趋势。当今欧美等国和国际大公司的研究方向也主要集中这个方向。 液晶显示器的自由立体显示技术如下：
图2. 视差屏障技术
视差屏障式原理也被称为光屏障式三维技术或视差障栅技术，其原理和偏振式三维较为类似， 视差屏障技术的实现方法是使用一个开关液晶屏、一个偏振膜和一个高分子液晶层，利用一个液晶层 和一层偏振膜制造出一系列的旋光方向成90°的垂直条纹。这些条纹宽几十微米，通过这些条纹的 光就形成了垂直的细条栅模式， 被称之为“视差障栅”。 在立体显示模式时，哪只眼睛能看到液晶显示屏上的哪些像素就由这些视差障栅来控制。应该由左眼看到的图像显示在液晶屏上时，不透明的条纹会遮挡右眼；同理，应该由右眼看到的图像显 示在液晶屏上时，不透明的条纹会遮挡左眼。如果把液晶开关关掉，显示器就能成为普通的二维显示器。
3.2柱状透镜阵列技术
柱状透镜阵列技术是由一组柱状透镜构成的屏幕，当从略有不同的角度来看会有不同的图像放大。如图3为具有深度的柱状透镜阵列镜片，在这种情况下，镜头集中跟多的水平光束形成的形状有微小的弯曲反射，允许观察者从不同的角度观看图像会出现更改或移动。
图3.柱状透镜阵列
柱状透镜阵列裸眼三维图形显示技术不降低显示亮度，也不需改变用户的观看习惯，因此特别适合在移动设备上实现。但为使3D图形图像处理负载均衡并保留在未来完全独立的萨内显示图形处理发展空间，需要设计专门的芯片。
4. 结论
裸眼三维图形显示技术是一个整体全面的解决方案，涉及在光学与材料研发、工艺研发、芯片和电子工程、图像工程、三维视觉及3D应用等多方面都进行了深度的研发。
作者简介：白志琴，（1990-）女，北京信息科技大学， 大专，研究方向：计算机动画
中国论文网(www.lunwen.net.cn)免费学术期刊论文发表,目录,论文查重入口,本科毕业论文怎么写,职称论文范文,论文摘要,论文文献资料,毕业论文格式,论文检测降重服务。
