无需佩戴外部辅助工具 裸眼3D技术还有多远?

 《小康》 ● 中国小康网   2021-04-17 14:14:44

  新华日报讯 今年3月,《阿凡达》十年后复映依然跃居票房热榜。不过,科技浪潮奔涌,当年领潮流之先的3D眼镜沉浸式体验,何时能被裸眼3D技术取代?《科技周刊》记者采访了南京邮电大学数字媒体技术系霍智勇教授。

  3D电影的限制之一就是需要佩戴3D眼镜。“这个眼镜的镜片其实是一对方向互相垂直的偏振片,偏振方向分别和两个放映机前的偏振镜片方向一致。通过偏振眼镜观看3D电影时,双眼分别看到各自独立且略有差别的图像,从而就会像直接观看实际场景时那样产生立体的感觉。”霍智勇告诉记者,“人的双眼相差大概6厘米左右,左右眼看到的不同图像在大脑中叠合,就能看到立体纵深的图像。3D电影正是利用这一特点,让观众的左右眼分别接收同一场景中两幅存在视差的画面,从而由大脑产生空间立体感。”

  裸眼3D技术则不同,观众无需佩戴3D眼镜或头盔等外部辅助工具就能看见立体图像,且能有效避免“视觉不适”。“裸眼3D显示技术是通过调整光角度来分离左右图像,并将其分别发送到观众的左眼和右眼以实现3D效果,具体可分为显示空间分割和显示时间分割两种方式。”霍智勇介绍。

  从技术原理来看,实现裸眼3D的关键是创造出双眼视差。目前,实现裸眼3D的技术手段主要有5种:视差光栅,柱镜光栅,立体显示器,全息投影和光场显示器。现实中也早已有不少应用,如大家熟悉的任天堂3DS手持游戏机就是使用视差光栅技术。视差光栅由一个不透明层和一系列精确间隔的狭缝组成,利用狭缝来限制光的传播方向,从而使图像信息产生视差效果,创造出空间视觉深度感。

  近年来频频“出圈”、吸引游客打卡的各类户外LED裸眼3D大屏是否也同样应用的是裸眼3D技术呢?霍智勇并不认同,他说:“严格意义上来说,这些只是3D的效果假象,观众左右眼看到的图像是一样的,并非在硬件设备上实现了裸眼3D的技术突破。”他解释,现阶段的LED大屏实现裸眼3D其实是在二维画面中借助物体的远近、大小、阴影效果、透视关系构建出三维立体的效果,利用视觉边界参照物,使动画部分能够“突破”参照物,形成3D的假象。

  不难发现,这些裸眼3D LED大屏无一例外都是由两个呈直角的面组成,利用符合透视原理的视频内容,且只有当人站在转角的前方观看,能保证同时看到物体的侧面和正面时,才有逼真的立体效果。“这些大屏并不是传统意义上的裸眼3D显示器,本质上是由2D LED显示屏与特制的2D视频内容形成的裸眼3D效果,并非使用屏幕硬件产生视差效果来显示3D图像。”

  霍智勇告诉《科技周刊》记者,真正实现裸眼3D技术有不少难点:一方面是对硬件设备有着较高的要求,考虑不同的安装环境,对显示屏的分辨率、图像灰阶、动态对比度、刷新率和帧速率都提出了不小的挑战;另一方面的难点则来自显示内容设计,想要让观众产生身临其境的互动感,就要“量身定制”裸眼视差视频,而这一视频的内容设计和合成难度较高。

  目前,裸眼3D技术仍不成熟,存在画质不清晰,看久了会视觉疲劳,对观看角度要求严格等问题,但来自广告、公共显示、展览展示等各领域巨大的应用需求将推动技术进一步发展。“十四五”规划中,以裸眼3D技术为代表的虚拟现实技术被列入数字经济重点产业。霍智勇认为,以此为契机,裸眼3D技术会迎来新的快速发展,呈现巨大的应用价值和发展潜力。(记者 蒋明睿 葛灵丹 通讯员 张前)

作者:蒋明睿 葛灵丹 张前
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