裸眼3D春天何时能来 英特尔SNB能助推其成功吗

CNET科技资讯网1月10日北京消息（文/李钧）一部《阿凡达》让3D的进程大大提速，不久前，英特尔在1月6日发布的新架构处理器Sandy Bridge（简称SNB）也集成了英特尔自家的3D功能InTru 3D。同样在前几天，国内3D发展又有新动作：裸眼3D技术解决方案供应商超多维公司(SuperD)宣布，推出应用在笔记本电脑上的无需眼镜3D整体解决方案，这也是目前国内较为成熟并且水平较高的裸眼3D技术，3D的发展正在红红火火进行中。

 

图1：英特尔32nm全新架构处理器Sandy Bridge内置了3D显示功能

 

一谈到3D显示，大家想到的肯定会是价格高、视觉炫，还要带眼镜，裸眼3D的出现好像很好的解决了最后一个问题，正因为此，我们忍不住要去探求着其中的技术和市场内幕。

 

图2：SuperD的裸眼3D解决方案是目前国内较为成熟的裸眼3D方案

 

毫无疑问，相比于麻烦的3D眼睛，裸眼3D更容易得到消费者的青睐，那么，目前裸眼3D是否能够在性能、价格、舒适度方面达到甚至超过3D眼镜呢?裸眼3D的未来前景又是如何?

 

既然我们说到裸眼3D，自然要先介绍3D是怎么形成的。

 

立体如何产生

 

我们人眼所观看到的世界之所以是立体的是因为我们人类有两只眼睛，恰巧这两只眼睛又能覆盖几乎相同的可视区域，同时，我们的两只眼睛之间还有一定的距离，正基于此，我们两只眼镜各自捕获到的视觉有着微小的差别，这就是视差，比如我们看一个苹果，我们左眼就能看到苹果左侧更多的信息，而右眼能看到苹果右侧更多的信息，双眼看到的信息经过大脑的处理，就形成了三维的立体图像。

 

说起来似乎很复杂，有一个简单的方法有助于理解这点。现在，伸直并举起你的右手，竖起大拇指，放在双眼正前方，如图3所示，将你的大拇指放在A点的位置，选择距离稍远一些的一个参照物，例如图3上的B点。

 

图3：发现视差的最简单办法

 

好，这时候闭上你的左眼，使用右眼看看B点的位置，在闭上你的右眼，使用左眼重复同样的动作，你会发现，B点相对于你大拇指的位置出现了变化，而AB两点间的距离越大，分别使用双眼看到的他们的距离变化也越大，这也就是我们双眼能够呈现出来立体感的原理。

 

回过头来看看，我们平常看电影、看电视或者使用电脑屏幕，屏幕本身而言，只会提供一个图像画面，我们看的只是一个平面，不论这个平面上呈现的是什么画面，我们所获得的都是平面的图像信息，也不论我们如何变换观看角度，我们也并不会从屏幕上获取更多的内容和看到屏幕上内容的更多角度，这就像你看图4中的MM，如果你从下往上看这张照片，并不会让你看到MM超短裙内的风光。

 

图4：从下往上看这张图片，你并不能看到MM裙子内的更多细节

 

现在我们清楚了3D在大脑中产生的原理，接下来要实现的是欺骗大脑，让大脑认为我们从一个物理平面上看到的是立体的图像。

 

根据大脑成像的原理，我们不难设计出欺骗大脑的原理，这就是让我们的左眼和右眼分别接收到屏幕上发出的不同图像，模拟现实中的情况，让左眼看到图像更左侧一些的细节，右眼则反之。

 

但是，怎么能够让左眼看不到右眼能看到的内容，而右眼看不到左眼能看到的内容呢?技术的分歧在这里产生，这也是各大3D技术的不同之处。

 

3D眼镜面面观

 

3D眼镜我们可以认为是3D技术发展的一个方向，但是，3D眼镜本身也包含着多种技术类别，其中的技术含量高低千差万别。

 

红蓝眼镜（图5）应该是我们能接触到的最古老、最原始、成本最低的3D眼镜技术，一片镜片是红色，一片镜片是蓝色，这样，一只眼睛只能接受到图像上的红色部分，另一只眼镜接受到蓝色部分(为什么会这样?这个问题离题太多，可以访问文末的作者主页咨询)，而图像源部分，也通过简单的技术处理，将图像分为蓝色和红色两层，错位叠印在一起，戴上眼镜后，在一定距离上，我们就会看到立体的3D图像。

 

红蓝眼镜的缺点显而易见，我们看的图像已经无法维持原来的色彩的，因此这种技术只能是入门3D使用。

 

图5：古老的红蓝3D眼镜

 

偏振3D眼镜（图6）的出现解决了色彩这个问题，其原理同样基于光的波动性。偏振眼镜要实现必须在光源，或者说图像源上进行处理，通过两个投影机将光源投射到同一个屏幕上，同时两个投影机分别加装偏振片，两个偏振片要求互为90度垂直，而我们所佩戴的眼睛，同样左右眼分别加装互为90度垂直的偏振片。

 

在这里，我们距离左眼是竖偏振片，那么在观看图像时，我们的左眼将只能接收到左偏振片投影机发出的光线，而右眼则相反，这就实现了立体成像。

 

利用偏振眼镜观看到的3D图像在色彩等方面已经接近于现实(达不到的原因是源的问题，与3D无关)，但是，我们已经能显而易见出偏振眼镜的致命缺陷，就是高昂的成本和复杂的方案组建，这导致其在电影院中能够实现，在家庭和企业中则前途渺茫。

 

图6：偏振式3D眼镜看起来就像一副普通墨镜

 

液晶快门眼镜（图7）的出现解决了这个问题，同时这项技术也是目前3D成像技术的主流。

 

我们肉眼看到的世界看起来是连续的，世界也确实是连续运转的，但是我们的眼睛实际上却无法捕获连续的画面，对于人眼来说，有一个极限，大约是每秒24个画面，也就是说，对于一般人而言，如果我们肉眼在1秒内浏览了超过24个画面，我们的大脑就会认为这些画面是连续的，如果低于这个数值，我们就能分辨出这些画面是一副一副出现的。

 

液晶快门眼镜就是利用了这个原理，在显示器上高速的交替放映左右眼看到的内容，同时，在眼镜中增加开关，交替关闭和开启，如果我们分解来看，一个完整画面实际是这样的：显示器放映左眼看到的画面——同时眼镜关闭右眼开启左眼——显示器放映右眼看到的画面——同时眼睛开启左眼关闭右眼。好，现在如果需要你可以重新阅读下上一段落，由于我们眼睛的处理能力不足，因此，在高速的左右眼画面切换中，我们的眼睛会认为我们看的是同一个画面，而左右眼“同时”看到同一个画面就形成了3D影像。

 

图7：这是NVidia的液晶快门3D眼镜

 

液晶快门眼镜目前得到了两个显卡巨头Nvidia和AMD的大力支持，原因很简单，由于这种技术需要大幅提升图像的处理能力，对于卖显卡的厂商而言，是一个不错的商机。

 

这项技术在呈像质量上无可挑剔，同时不需要特殊的显示设备，不管是普通投影仪还是普通显示器都可以实现，技术点主要体现在眼镜上，因而整体方案也很小巧，容易被用户接受。

 

当然，它仍然有缺点，主要体现在两点：第一，还是需要眼镜，这让很多人深恶痛绝;第二，液晶快门眼镜结构复杂，成本也极高，在短期内，并没有很好的工艺能够降低其成本。

 

技术总是在进步的，裸眼3D技术就生来就为了解决这个问题。

 

裸眼3D异军突起

 

当然，和3D眼镜技术一样，裸眼3D技术也有各种门派，自成体系。视障光栅式、柱状透镜式和多层显示式是目前最主流的裸眼3D技术。

 

视障光栅式原理和偏振眼镜非常类似，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。

 

这项技术实现起来较为简单，但是由于采用了光栅，会严重的降低屏幕的亮度，因此在成像质量和用户体验上，和主流3D眼镜技术有较大差距。

 

柱状透镜式是目前裸眼3D技术的主流，本文开头提到的SuperD的裸眼3D技术正基于此。

 

图8：裸眼3D走近我们

 

柱状透镜式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。

 

柱状透镜式最大的好处是成本得到控制的同时不影响屏幕的亮度，可以说是现阶段性价比最高的3D显示技术，不过，目前它仍然有缺陷，由于柱状透镜的制造工艺不能达到液晶显示器的分辨率，因此，使用柱状透镜会影响整个屏幕的分辨率和精细度，这是该技术亟待解决的重要问题。

 

多层显示式从效果而言应该是目前最好的裸眼3D显示技术，它通过层叠两块液晶屏幕来实现区分左右眼图像，该技术在拥有柱状透镜技术全部优点的同时，还不会影响屏幕的分辨率，但是，成本是其最大的隐忧。液晶面板在液晶显示器的成本比重超过四分之三，很难想象多一块面板后3D显示器的价格会是一种什么程度。

 

英特尔Sandy Bridge可能催化3D进程

 

英特尔一周前发布了Sandy Bridge，将CPU和GPU集成在一个DIE中，GPU部分英特尔称其为“核芯显卡”，在核芯显卡上，英特尔做了大量改进，可以称之为英特尔的第一款高清显卡芯片，其中，就包含有英特尔InTru 3D功能和视频硬件解码功能。

 

图9：英特尔Sandy Bridge架构示意图，可以看到GPU和3D模块的引入

 

在英特尔之前，NVidia和AMD在各自的显卡芯片中都集成了硬件解码功能，但是由于规格不统一，在软件支持上非常混乱，第三方应用软件开发商开发的软件并不都能够支持两家的硬解码，甚至于对一家厂商不同版本的显卡，支持程度也大不一样，这和软件厂商对其关注度不够有着很大的关系。但是英特尔介入视频通用计算领域之后，就大不一样，软件厂商将需要打起12分的精神去兼容英特尔的产品，鉴于英特尔庞大的市场占有率，从硬件底层实现全民3D化成为可能，之后，就是3D选择用何种方式呈现给用户的事情了。

 

裸眼3D前景如何

 

毫无疑问，在差不多的视觉体验和成本时，我们会不犹豫的投入到裸眼3D的怀抱中，从现阶段的情况来看，裸眼3D甚至可以做到比3D眼镜更低的成本，这将让裸眼3D的未来更具光明。

 

图10:裸眼3D才是未来的主流

 

在各种裸眼3D技术中，记者认为，一段时期内，柱状透镜具有很大的优势，这个优势来自于成本和工艺，柱状透镜技术在所有3D视频技术中，成本较低，对于图像视频源的要求也不是很高，在混战的局面上，价格很可能左右消费者的选择。

 

其次，柱状透镜技术的瓶颈分辨率问题，这是在工艺改进的范围内，可以通过大规模量产化和工艺精细度的提升来获得弥补。

 

相比于其他3D技术，柱状透镜技术是裸眼3D，同时兼具成本不高，画面质量不错，这三大优势有助于其确立成为市场的主流势力。

 

我们很高兴的看到，在裸眼3D技术上，国内厂商已经开始起步，上文提到的SuperD就是国内在裸眼3D技术上的佼佼者，目前他们的解决方案也已经成品化，并且通过包括东芝在内的OEM厂商推向市场。通过记者的试用，总体感觉SuperD的解决方案是一个性价比较高的方案，当然，在技术上，其仍然有需要上升的空间，但不能否认，这也是记者目前看到的，为数不多我们能够消费得起的裸眼3D解决方案，无论如何，它的未来值得我们期待。

 

至于裸眼3D，对3D而言，这是一个毫无疑问的发展趋势。《阿凡达》和英特尔，前者已经推动了产业大踏步向前发展，后者记者预测也将能够推动3D，尤其是裸眼3D向普及化的道路上大步迈进。

 

图11:3D兴起，《阿凡达》居功至伟

 

要问多久之后3D能像HD一样普及，记者斗胆做个预测，从硬件层面，到2011年底，PC平台的主流基础硬件已经全部能支持3D，到2012年中，3D显示器将逐渐成为市场的主流。由于硬件底层的3D支持对于3D的实现方式一般没有选择性，因此，我们也将能够在3D显示器市场上看到各种技术百花齐放百家争鸣的景象，这一景象的终结将需要一个强有力的并且低成本的裸眼3D技术出现。