對3D成像技術(shù)的追求自古有之,因為那實在是個太吸引人的世界,也是人們對于更真實、更飽滿體驗的本能追求。
考古發(fā)現(xiàn),當(dāng)時的古埃及人通過對人物形象進行從頭到腳兩次90°轉(zhuǎn)向的畫法造型使人物具有立體、厚重的飽和感,以求達到人物形象的真實再現(xiàn)。文藝復(fù)興時期,繪畫透視和雕塑藝術(shù)的研究與實踐成果,使得人們對三維成像技術(shù)的探索有了一個飛躍。
到了現(xiàn)代,3D顯示技術(shù)更是成為人們接受外部信息的重要手段之一,3D顯示技術(shù)能再現(xiàn)場景的三維信息,提供場景的更為全面、豐富的信息,也能給人們帶來更加新奇和獨特的感受,比如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,人們將擺脫對于“外力”——比如3D眼鏡的借助。屆時,人們將真正走向自由3D顯示,進而享受一個全然立體的世界。
擺脫對眼鏡的借助
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,帶動了3D產(chǎn)品的大量普及,3D顯示技術(shù)作為一種新興的顯示技術(shù)逐漸改變?nèi)藗冋J(rèn)知世界的方式。尤其是伴隨著《阿凡達》等多部3D影片在全球熱映,人們對3D顯示的認(rèn)知率更是迅速攀升,進而也全面催化了火爆的3D顯示市場。
而所謂的3D顯示,其實正是利用了我們?nèi)搜鬯吹绞澜绲妮p微差別。3D立體感是人眼視覺的重要功能之一,人雙眼的平均瞳距約為65 mm,當(dāng)兩眼從稍微不同的兩個角度去觀察客觀三維世界的景物時,與觀察者不同距離的景物由于光學(xué)投影的原因會在左、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。
這種兩眼視網(wǎng)膜上位置差就稱為雙眼視差,它反映了客觀景物的深度。人眼的深度感即立體感就是因為有了這個視差,再經(jīng)大腦加工而形成的。
雙眼視差分為運動視差和靜態(tài)視差,人的左右眼能分別看到左右眼圖像時,就是靜態(tài)視差,而運動視差是當(dāng)人移動時人的左右眼仍能夠看到左右眼各自的立體圖像。靜態(tài)視差和運動視差的效果可以通過將多視角和頭部追蹤3D顯示相結(jié)合而產(chǎn)生。當(dāng)兩幅具有視差的左右圖像進入雙眼后,人兩眼會分別看到左右兩幅不同的圖像,這樣具有立體視覺的立體分像就形成了。
實際上,這也是目前的3D顯示技術(shù)原理,就是利用人眼左右分別接收不同畫面,然后大腦經(jīng)過對圖像信息進行疊加重生,構(gòu)成一個具有前-后、上-下、左-右、遠(yuǎn)-近等立體方向效果的影像。
需要3D眼鏡也是這個原因:眼鏡的兩個鏡片偏振的方向(或者濾光器)不同,因此,兩個鏡片同時能有不同的成像。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,使兩個眼睛看到的圖像不同。
盡管眼鏡式3D顯示技術(shù)已經(jīng)是目前較成熟的3D顯示技術(shù),但眼鏡畢竟還是帶來了諸多不便,而且也影響觀瞻,于是,人們開始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,這項任務(wù)在裸眼3D技術(shù)中則交給了顯示器來完成。顯示器上一個像素點給出的不同的光,要分別有很強的方向性,一束光指向左眼,一束光指向右眼,這樣兩只眼睛就會看到不同圖像。而這樣的像素點越多,實現(xiàn)的裸眼3D效果也就越好。
基于視差的裸眼式無須佩戴任何特制眼鏡或儀器,克服了戴眼鏡觀看帶來的不方便和不舒適,可以說,裸眼式3D技術(shù)最大的優(yōu)勢便是擺脫了眼鏡的束縛。
不過,裸眼3D顯示技術(shù)的缺點也非常明顯:人們在觀看屏幕時,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效果并不明顯。此外,若離屏幕距離太近,人會有明顯的頭暈現(xiàn)象,因此,裸眼3D顯示技術(shù)暫時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,人類之所以能感受到立體感,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)中樞的融合反射及視覺心理反應(yīng)便產(chǎn)生了三維立體感。因此,根據(jù)這個原理,可以將3D顯示技術(shù)分為兩種:一種是利用人眼的視差特性產(chǎn)生立體感;另一種,就是在空間顯示真實的3D立體影像——基于全息影像技術(shù)的立體成像。
實際上,許多科幻電影里都出現(xiàn)了全息影像一般的場景。在《星球大戰(zhàn)》系列電影中,角色們在相隔幾個星系的距離下,能夠通過全息影像進行實時語音通訊;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。