對(duì)3D成像技術(shù)的追求自古有之,因爲(wèi)那實(shí)在是個(gè)太吸引人的世界,也是人們對(duì)于更真實(shí)、更飽滿體驗(yàn)的本能追求。
考古發(fā)現(xiàn),當(dāng)時(shí)的古埃及人通過(guò)對(duì)人物形象進(jìn)行從頭到腳兩次90°轉(zhuǎn)向的畫法造型使人物具有立體、厚重的飽和感,以求達(dá)到人物形象的真實(shí)再現(xiàn)。文藝複興時(shí)期,繪畫透視和雕塑藝術(shù)的研究與實(shí)踐成果,使得人們對(duì)三維成像技術(shù)的探索有了一個(gè)飛躍。
到了現(xiàn)代,3D顯示技術(shù)更是成爲(wèi)人們同意外部信息的重要手段之一,3D顯示技術(shù)能再現(xiàn)場(chǎng)景的三維信息,提供場(chǎng)景的更爲(wèi)全面、豐富的信息,也能給人們帶來(lái)更加新奇和獨(dú)特的感受,譬如3D數(shù)字電影。
現(xiàn)在,3D顯示技術(shù)仍在向前發(fā)展,而與3D電影所使用的3D顯示技術(shù)又有所不同,這一次,人們將擺脫對(duì)于“外力”——譬如3D眼鏡的借助。屆時(shí),人們將真正走向自由3D顯示,進(jìn)而享受一個(gè)全然立體的世界。
擺脫對(duì)眼鏡的借助
近年,隨著電子技術(shù)、顯示技術(shù),以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,帶動(dòng)了3D國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品的大批普及,3D顯示技術(shù)作爲(wèi)一種新興的顯示技術(shù)逐漸改變?nèi)藗冋J(rèn)知世界的方法。特別是伴隨著《阿凡達(dá)》等多部3D影片在全球熱映,人們對(duì)3D顯示的認(rèn)知率更是敏捷攀升,進(jìn)而也全面催化了火爆的3D顯示市場(chǎng)。
而所謂的3D顯示,其實(shí)正是使用了我們?cè)诰人眼所看到世界的輕微差別。3D立體感是人眼視覺(jué)的重要功能之一,人眼睛的均勻瞳距約為65 mm,當(dāng)兩眼從稍微不同的兩個(gè)角度去觀察客觀三維世界的景物時(shí),與觀察者不同距離的景物由于光學(xué)投影的原因會(huì)在左、右兩眼視網(wǎng)膜上形成不同的位置的像,因此能夠辨別物體遠(yuǎn)近,產(chǎn)生立體的視覺(jué)。
這種兩眼視網(wǎng)膜上位置差就稱爲(wèi)雙眼視差,它反映了客觀景物的深度。人眼的深度感即立體感就是因爲(wèi)有了這個(gè)視差,再經(jīng)大腦加工而形成的。
雙眼視差分爲(wèi)運(yùn)動(dòng)視差和靜態(tài)視差,人的左右眼能分別看到左右眼圖像時(shí),就是靜態(tài)視差,而運(yùn)動(dòng)視差是當(dāng)人移動(dòng)時(shí)人的左右眼仍能夠看到左右眼各自的立體圖像。靜態(tài)視差和運(yùn)動(dòng)視差的結(jié)果可以通過(guò)將多視角和頭部追蹤3D顯示相結(jié)合而産生。當(dāng)兩幅具有視差的左右圖像進(jìn)入雙眼後,人兩眼會(huì)分別看到左右兩幅不同的圖像,這樣具有立體視覺(jué)的立體分像就形成了。
實(shí)際上,這也是目前的3D顯示技術(shù)原理,就是使用人眼左右分別接收不同畫面,然後大腦經(jīng)過(guò)對(duì)圖像信息進(jìn)行疊加重生,構(gòu)成一個(gè)具有前-後、上-下、左-右、遠(yuǎn)-近等立體方向結(jié)果的影像。
需要3D眼鏡也是這個(gè)原因:眼鏡的兩個(gè)鏡片偏振的方向(或者濾光器)不同,因此,兩個(gè)鏡片同時(shí)能有不同的成像。一些的3D眼鏡中的快速閃爍的開關(guān),還能與屏幕上的圖像同步變換,使兩個(gè)眼睛看到的圖像不同。
盡管眼鏡式3D顯示技術(shù)差不多是目前較成熟的3D顯示技術(shù),但眼鏡畢竟還是帶來(lái)了諸多不便,同時(shí)也妨礙觀瞻,因此,人們結(jié)束思考如何將眼鏡摘掉。裸眼3D技術(shù)就此興起。
與眼鏡式3D顯示技術(shù)將成像交給鏡片不同,這項(xiàng)任務(wù)在裸眼3D技術(shù)中則交給了顯示器來(lái)完成。顯示器上一個(gè)像素點(diǎn)給出的不同的光,要分別有很強(qiáng)的方向性,一束光指向左眼,一束光指向右眼,這樣兩只眼睛就會(huì)看到不同圖像。而這樣的像素點(diǎn)越多,實(shí)現(xiàn)的裸眼3D結(jié)果也就越好。
基于視差的裸眼式無(wú)須佩戴任何特制眼鏡或儀器,克服了戴眼鏡觀看帶來(lái)的不便宜和不舒適,可以說(shuō),裸眼式3D技術(shù)最大的優(yōu)勢(shì)便是擺脫了眼鏡的束縛。
策閶?D顯示技術(shù)的弱點(diǎn)也非常明顯:人們?cè)谟^看屏幕時(shí),必須位于一定的范圍內(nèi)才能觀察到立體畫面,若距離屏幕位置太遠(yuǎn),或觀察角度太大,則3D結(jié)果并不明顯。另外,若離屏幕距離太近,人會(huì)有明顯的頭暈現(xiàn)象,因此,裸眼3D顯示技術(shù)臨時(shí)還不適合在小尺寸顯示器上使用。
全息才是真正的三維圖像
當(dāng)然,擺脫對(duì)外力的借助還只是走向自由3D顯示技術(shù)的第一步。
如前所述,人類之因此能感受到立體感,是由于人類的雙眼觀察物體是橫向的,兩眼之間有的觀察角度略有差異,圖像經(jīng)神經(jīng)中樞的調(diào)和反照及視覺(jué)心理反應(yīng)便産生了三維立體感。因此,根據(jù)這個(gè)原理,可以將3D顯示技術(shù)分爲(wèi)兩種:一種是使用人眼的視差特征産生立體感;另一種,就是在空間顯示真實(shí)的3D立體影像——基于全息影像技術(shù)的立體成像。
實(shí)際上,許多科幻電影裏都出現(xiàn)了全息影像一般的場(chǎng)景。在《星球大戰(zhàn)》系列電影中,角色們?cè)谙喔魩讉(gè)星系的距離下,能夠通過(guò)全息影像進(jìn)行實(shí)時(shí)語(yǔ)音通訊;在《鋼鐵俠》中,鋼鐵俠大手一揮,空氣中便憑空出現(xiàn)了一些立體影像。
全息,即全部信息,全息影像是真正的三維立體影像,人們不需要佩戴立體眼鏡或其他任何的輔助設(shè)備,就可以在不同的角度裸眼觀看影像。