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值得指出的是,在裸眼3D顯示技術(shù)基礎(chǔ)上,現(xiàn)又提出一種真3D立體顯示技術(shù),因為人類發(fā)展顯示技術(shù)追求的終極目標是在觀察三維影像時,猶如在觀察一個真實存在的物體,完全滿足人類對真實場景的三維視覺體驗,即真3D立體顯示技術(shù)。相對于當(dāng)下主流的基于雙目視差深度暗示的三維顯示技術(shù),真三維顯示技術(shù)不會造成觀看者的視覺疲勞,其顯示的圖像更加真實,更符合人們的視覺習(xí)慣。
目前,被列為真三維立體顯示技術(shù)的有體三維顯示技術(shù)、光場三維顯示技術(shù)、全息三維顯示技術(shù)、光柵三維顯示技術(shù)與集成成像三維顯示技術(shù)5種。
一、體三維顯示技術(shù)體三維顯示技術(shù)是一種基于多種深度暗示的真三維顯示技術(shù),它通過特殊方式來激勵位于透明顯示空間內(nèi)的物質(zhì),利用光的產(chǎn)生、吸收或散射形成體素,并由許多分散體素構(gòu)成三維圖像,或采用二維顯示屏旋轉(zhuǎn)或?qū)盈B而形成三維圖像。由此形成的三維圖像如同真實的物體,能滿足人的幾乎所有生理和心理的深度暗示,可供多人多角度裸視觀看,符合人們在視覺觀看及深度感知方面的習(xí)慣,所以是一種真三維顯示技術(shù)。
具體地說,體三維顯示通過二維圖像在空間不同位置的疊加,產(chǎn)生三維空間發(fā)光點的分布,從而實現(xiàn)三維顯示。該方法可以通過二維平面圖像的空間掃描或通過靜態(tài)的多層平面顯示器(如液晶顯示面板)的疊合產(chǎn)生體像素分布,由此,體三維顯示主要有三種實現(xiàn)方式:動態(tài)屏、上轉(zhuǎn)換發(fā)光和層屏顯示技術(shù),現(xiàn)分述如下。
(1)基于動態(tài)屏的體三維顯示:基于動態(tài)屏的體三維顯示,依靠機械裝置旋轉(zhuǎn)或移動平面顯示屏,利用人眼的視覺暫留效應(yīng)實現(xiàn)空間立體顯示效果。
(2)基于上轉(zhuǎn)換發(fā)光的體三維顯示:基于上轉(zhuǎn)換發(fā)光的體三維顯示,使用兩束不同波長的不可見光束來掃描和激勵位于透明體積內(nèi)的光學(xué)活性介質(zhì),在光束的交匯處取得雙頻兩步上轉(zhuǎn)換效應(yīng)而產(chǎn)生可見光熒光,從而實現(xiàn)空間三維圖像的顯示。
(3)基于層屏的體三維顯示:基于層屏的體三維顯示,使用高速投影機將待顯示物體的深度截面,連續(xù)投射到與顯示體相對應(yīng)的深度位置上,且保證在較短時間(如1/24s)內(nèi)完成在顯示體上的投影成像,其中顯示體是由距離觀看者遠近不同的層屏組成的。利用人眼的視覺暫留效應(yīng),觀看者可在顯示體前方任意位置觀看到三維圖像。
掃描型體三維顯示技術(shù)如圖1所示,掃描型體三維顯示技術(shù)的原理是通過平面屏幕繞中心旋轉(zhuǎn),構(gòu)建出一個圓柱形空間三維顯示的。
圖1 掃描型體三維顯示技術(shù)
靜態(tài)體的三維顯示技術(shù)如圖2所示,其原理是通過高速投影機把圖像投射在層狀分布的投影屏幕上,從而形成空間發(fā)光點分布的。
圖2 靜態(tài)體三維顯示技術(shù)
由上可見,體三維顯示采用基于重構(gòu)物體原光點方式,得到的圖像是在相應(yīng)位置真實存在的圖像。當(dāng)人的眼睛聚焦到圖像上時,不會產(chǎn)生輻後-聚焦調(diào)節(jié)的沖突。圖像具備運動視差的特性,適于全視場觀看,觀察者數(shù)量也不受限制。因此,這種方式的三維顯示效果較好,其缺點是所有的顯示點都能被看到,不具備空間遮擋關(guān)系,無法顯示物體的表面紋理。
二、光場三維顯示技術(shù)(1)光場三維顯示技術(shù)的基本原理。任何物體,不論是自行發(fā)光,還是漫射/反射周邊其他光源的光,都會在該物體的周圍形成自己獨特的光場分布,如圖3所示。
圖3 物體發(fā)光的光場
如果能夠構(gòu)建這樣一個可進行三維顯示的屏幕,它可以重建物體發(fā)出的光場(它的出射光線分布與之前的物體是相同的),而人眼會自發(fā)地逆向追蹤光線,使得觀察者依然可以感受到這個三維物體的存在。這就是空間光場三維顯示技術(shù)的基本原理,如圖4所示。
圖4 由可三維顯示的屏幕所構(gòu)建的光場
綜上,光場三維顯示就是在空中再現(xiàn)三維物體的發(fā)光光場分布,從而再現(xiàn)出三維景象的。
由于光場包含了物體發(fā)光的光線方向,因此具有空間遮擋效應(yīng),可以很好地克服體傳統(tǒng)三維顯示的缺點。