裸眼3d成像原理

不用戴眼镜就能看到立体图像的技术被称为“裸眼立体显示技术”，裸眼3D电视就属于这一类。裸眼立体显示可以通过在普通平面显示器前放置狭缝光栅或柱镜光栅实现。图1以双视图为例示意性说明了其原理。显示器的像素沿水平方向被分为两组，比如一组为奇数列的像素，另一组为偶数列的像素。这两组像素被分别用来显示左右视图，或者说，左右视图以列交错的方式显示在屏幕上。

在显示器平面前放置狭缝光栅，狭缝方向竖直并与像素分组配合。狭缝光栅类似于生活中的栅栏，光只能从狭缝中通过。观察者前后调整与显示器的距离，在某个特定距离下，透过狭缝每只眼睛刚好能看到属于其中一个视图的那组像素，而不能看到属于另一个视图的像素。这种效果也可由柱镜光栅实现（如图b所示），柱镜光栅由细长的半圆柱形透镜排列而成，其焦点落在显示屏表面，柱镜将像素发出的光平行投射出去。柱镜位置要与像素位置严格配准，使不同视图像素发出的光到达不同的眼睛。

狭缝光栅制作成本较低，但狭缝光栅法挡住了一部分光，图像看上去较暗。柱镜光栅加工精度要求高，而且由于显示平面发热还要考虑柱镜材料的热胀冷缩系数，这个问题在制作大尺寸显示器时尤为突出。这两种光栅实现方法一般适用于液晶显示器或等离子显示器，而不适用于旧式的CRT显示器，因为CRT显示器的像素显示位置会有漂移从而影响立体成像。光栅也可以用于纸质印刷品上，这就是我们见到的立体相册和立体画。

虽然光栅法能实现裸眼立体显示，但不能保证在任意位置都能看到立体效果，它有一个最优观看距离。从附图可以看出，在最优距离下左右移动头部有50%的机会看到的是左右颠倒的图像，而不能立体成像。如果不在这个最优观看距离上，则会进一步减少看到立体效果的机会。增加视图的个数可以改善这种情况。现在产品化的裸眼立体显示器多采用8个视图，此时在最优距离下也有1/8的可能性看不到正确的立体匹配。然而，增加视图数量却是以牺牲清晰度为代价。不同视图的像素按特定交错方式显示在屏幕上，视图总数越多，属于每个视图的像素数就越少，立体成像的分辨率也就越低。

除光栅法外，还有很多其他方法实现裸眼立体显示，如前面提到的帧切换方法和多投影仪方法。帧序列方法用单一的显示设备高速切换显示多视图，每个视图在时间上是断续的，但其在空间分辨率上没有损失。为提高空间中的可视区域需要增加视图个数，而这对帧切换方法的显示设备刷新率要求很高，这种方法还只停留在实验室里。多投影仪方法的立体成像在空间分辨率上没有损失，时间上也是连续的。它的主要问题是设备成本太高，因为每增加一个视图就要增加一个投影仪。另外，多投影仪间的对齐校准也较为复杂。

裸眼3D的原理就是

你用手指卷成一个圈

透过这个圈

左眼跟右眼看到的东西是不一样的裸眼就是把屏幕分割成这样的透光区

所以在同样一个透光区

左右眼看到的东西不一样然后大脑合成3D成像

其实裸眼3d技术是很早，之前就已经被应用到生活当中的，尤其是在日本这样发达的国家。我第1次接触裸眼3d技术的时候，是购买了日本任天堂的游戏机3ds，那还是在2010年左右的时候。西安搞笑地铁站的这个裸眼3d是打引号的“裸眼3d”，因为这个所谓的裸眼3D只是一个很好的创意和想法，并不算真正的技术。西安140米高校地铁站裸眼3d墙，所谓的裸眼3d，形成的原理就是自己骗自己。因为只是在平面图上面用线框隔开，让图像形成视觉差来欺骗视觉的方法形成的“裸眼三d”。我们一起来了解一下真正的裸眼3d和西安3D墙的裸眼3d。

一、真正的裸眼3D是通过技术调整视觉对焦方式

真正的裸眼3D是通过技术调整视觉对焦方式，让左眼和右眼看到的两个图像汇集到大脑中形成3D的效果，利用的是我们的视觉成像的原理来实现的真正的裸眼3D。那个年代还流行AR技术，也是一种非常先进的技术，当时的中央电视台也在节目中运用了这样的技术。

二、西安地铁站裸眼3d墙，所谓的“裸眼三d”

西安地铁站裸眼3d墙，所谓的“裸眼三d”是通过把平面的参照物改变而达到欺骗大脑的方式实现“裸眼3D”的。但是，这种效果非常不明显的绘画技术实现的“裸眼3d”，基本上是很难看出来的。只有在被特意的告知这是“裸眼3d”墙之后，才能勉强的看出来。

三、这个创意是非常好的，但是，实际的效果并不好

这种利用绘画的技术实现的“裸眼3d”，只有在被特意的告知这是“裸眼3d”墙之后，才能勉强的看出来。因为我们大脑中已经有了一个潜意识的反应，相当于自己骗自己。

裸眼3D技术可以让双眼看到两幅不同画面，大脑根据视觉传达的信息建立出虚拟的三维立体图像，特定的3D训练影像在我们眼前做前后、左右、上下运动，促使双眼既同时看左、看右、看上、看下，又发生眼球的相对运动和相背运动。

3D视觉训练让睫状肌和晶状体做调节运动，使晶状体的弹性变好，增强睫状肌调节灵敏度；超多视点的动态立体视训练，让大脑的图像处理能力得到锻炼，提升大脑视觉神经敏感度，改善双眼立体视功能，改善大脑神经系统的

信号加工及信息传递处理能力，让视力系统和视觉神经系

统功能获得提升，抑制眼轴过快增长。

目前主要的裸眼3D显示技术都是在以下这两种技术的基础上改良而成的。一是视差障壁技术，另一个为柱状透镜技术。 A视差障壁技术 看过之前系列的文章的朋友，或者还记得高中物理的朋友，应该知道**院在放映3D**时，广泛采用的是偏振眼镜法。而视差障壁(Parallax Barrier)技术(它也被称为视差屏障或视差障栅技术)，与偏振眼镜法有些相似，不过一个需要通过眼镜，另一个却不需要。视差障壁技术是由夏普欧洲实验室的工程师经过十年研究所得。它的实现方法是使用一个开关液晶屏、偏振膜和高分子液晶层，利用液晶层和偏振膜制造出一系列方向为90°的垂直条纹。 这些条纹宽几十微米，通过它们的光就形成了垂直的细条栅模式，称之为“视差障壁”。而该技术正是利用了安置在背光模块及LCD面板间的视差障壁，在立体显示模式下，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，通过将左眼和右眼的可视画面分开，使观者看到3D影像。缺陷：由于背光遭到视差障壁的阻挡，所以亮度也会随之降低，要看到高亮度的画面比较困难。除此之外，分辨率也会随着显示器在同一时间播出影像的增加成反比降低，导致清晰度的降低。 B柱状透镜技术 另一项名为柱状透镜(Lenticular Lens)的技术，也被称为双凸透镜或微柱透镜。它相比视差障壁技术最大的优点是其亮度不会受到影响。它的原理是在液晶显示屏的前面加上一层柱状透镜，使液晶屏的像平面位于透镜的焦平面上，这样在每个柱透镜下面的图像的像素被分成几个子像素，这样透镜就能以不同的方向投影每个子像素。于是双眼从不同的角度观看显示屏，就看到不同的子像素。不过像素间的间隙也会被放大，因此不能简单地叠加子像素。让柱透镜与像素列不是平行的，而是成一定的角度。这样就可以使每一组子像素重复投射视区，而不是只投射一组视差图像。 之所以它的亮度不会受到影响，是因为柱状透镜不会阻挡背光，因此画面亮度能够得到很好地保障。不过由于它的3D显示基本原理仍与视差障壁技术有异曲同工之处，所以分辨率仍是一个比较难解决的问题。 另外补充一则改进版的新技术：MLD技术 2009年4月，美国PureDepth公司宣布研发出改进后的裸眼3D技术——MLD（multi-layer display多层显示），这种技术能够通过一定间隔重叠的两块液晶面板，实现在不使用专用眼镜的情况下，观看文字及图画时所呈现3D影像的效果。与以往采用柱状透镜技术的裸眼3D显示器相比，MLD技术具有以下几个优点： 一、观看3D影像时，用户不会产生眩晕、头疼及眼睛疲劳等副作用； 二、3D显示时，屏幕的分辨率不会降低； 三、可组合显示文字等二维影像和3D影像； 四、对观看3D影像的视野及角度没有太大的限制，通俗点说就是可视角度够大。据悉，采用MLD技术的显示设备已经在美国拉斯维加斯的部分娱乐场所得到了应用，并取得了良好的效果。