3D来了(二)

本文作者:admin       点击: 2010-01-13 00:00
前言:
好莱坞的3D电影,风拥而至。面板厂商,备妥待战。3D电子广告牌,前途看俏。未来的电玩游戏、街头的电子广告牌以及家中的客厅,皆是3D显示欲攻进的市场。50年代与80年代,3D电影曾经像一阵风,呼啸而过,宛如狼来了情节,这一回会是狼来了的翻版吗?还是真的来了,请看本文的解析。

2008年8月,日商Seiko Epson就针对手机应用开发了XGA画素的2.57英寸裸眼3D显示。3D鉴赏距离450mm,3D视野角度正负12.5度。
而现实的技术背景环境下,HDTV对应的面板精细度合乎3D所求;GPU的高功能化,图像的打底简单许多;影像的数字化,让2D的作品转化为3D更为容易;最后,宽带的普及可说是一大助力,让庞大3D数据的传收化为可能。
综合各种迹象显示,来自于好莱坞影像制作的压力,面板厂商力求突破以及技术的开发背景之下,三个因缘的美妙聚合,在在说明此回不是狼来了,而是3D真的来了。

注:日本曾经风行一阵子的立体图,称为3D魔力眼,打着每天三分钟,远离眼镜的口号。笔者也好奇地训练自己看3D图的能力。后来,发现看立体图不希罕,利用斗鸡眼的方式,将原来的立体图猪羊变色,凹凸互换,对老花眼才有效。于是又花了一翻功夫训练,总算现在缩放自如。相机是基于人类的眼睛来发明的,现在人类也可以善用相机的焦点伸缩来锻炼眼睛的构造。个人心得是觉得值得学习与日常锻炼用。
一般而言,当前3D影像的投射方式,大致上有两个种类。
● “Real D 3D”;美商Real D推广的方式,使用偏光眼镜。
● “Dolby 3D Digital Cinema”;专用眼镜。
两种方式,皆是以德州仪器的DLP技术为基础的数字影像技术。也都需要额外的眼镜。
“Dolby 3D Digital Cinema”的专用眼镜,左右镜片各使用了50层的彩色滤光膜(Color Filter)。

从技术观点来激荡

伴随着3D映像与数字广告牌用途的开拓,3D显示技术的开发也同步地进行。从眼镜式、裸眼式到究极的全像摄影术(Holography),技术开发的竞争越来越激烈。未来,这股风潮延烧到手机、电玩,3D制品会席卷整个市场也说不定。

3D显像的技术,可以说是在这3年间附近,大幅进化。以前的3D,使用蓝红眼镜或直线偏光眼镜,色再限性低,左右影像混入的重迭干扰(Crosstalk),容易眼睛疲劳,长时间使用有如晕车的症状。

以裸眼的3D映像显示来说,过去是非常地昂贵,而且,分辨率比起SDTV画质还要低,实用化路途遥远。然而,随着HDTV面板的普及以及低价化,解像度超过一定的水平,先从电子广告牌(digital Signage)的领域开始实用化。然而,面板厂商鉴于这个大好机会,追求更自然的3D映像,因而开发更高分辨率的制品。有的厂商甚至喊出,有如SF科幻电影,出现的映像与实体难以区别的立体像为开发的先进目标。

就带眼镜式以及裸眼式来说,有无带专用眼镜,大大不同。正是因为“运动视差”有无的关系。映像之所以能够看到3D的要素有二,也就是“运动视差(motion parallax)”以及“两眼视差”。

运动视差,是指因为观测者本身的移动而造成不同远近的物体有移动速度的差异,使观测者从而判断物体间相对远近关系。
两眼视差,当然就是指左右两眼所见映像的差异,也就是眼睛的角度差异,脑部能够认知,可感受到映像的深度效果。

眼镜式有两眼视差,少有运动视差。裸眼式3D,多数是实现运动视差。
那么,有什么方法让映像具有运动视差呢?其中的一个方法,就是映像的摄影时,最少要3台摄影机。尽可能多台摄影机配置在各个方向。如此一来,看见映像的人目的位置就会移动,因应着方向映入眼帘,无须特殊专用的眼镜,能够看见更为自然的3D映像。裸眼式的进化,也许是3D映像普及的东风吹。现在,裸眼式的3D显示,通常是使用6~9台摄影机。至于研究开发机关,为了追求更为自然的立体像,也有数十台到100台的案例。以NHK技研来说,模仿昆虫的复眼,在摄影机之前配置了镜头数组(Lens Array),目标是期望能够获得与数万台摄影机有相同的效果,追求极致的全像摄影(Holography)。全像摄影,可以说是严密获得与实体难以差别空间立体像的技术。理论上,摄影机增加无限时,不仅光的强度、波长,含有光相位的实体发光与反射,可以完全再现。这是技术者追求自然3D映像的终极目标。

碍于现实技术的制约,摄影机不能够任意增加。这是局限于显示能够表示的画素数。意思是说,画素数有上限,当增加摄影机台数时,映像数据量增加,而牺牲了2D方向的信息量,亦即2D分辨率滑落。因为,一般的总画素数就等于“视点数”乗上“2D方向的有效画素数”。“视点数”可以看成摄影机的台数。“视点数”又称为“指向性数”。
假设视点数为100,而显示的总画素数没有增加的场合,2D的解像度成为1/100。

因此,这个要命的妥协关系乃是裸眼式显示开发技术者,要去挑战的一大课题。也许目前碍于这个缘故,3D技术的运用尽量采用适材适所的策略。裸眼式有光栅片(Lenticular Lens)一次元并列的“多眼式”以及二次元并列的“集成(Integral)方式”。应用于街道的电子广告牌,可选择多少牺牲点2D分辨率,视点数多,维持一定运动视差的“多眼式”。毕竟,这种场合,路过的随机行人是不可能带着专用眼镜的。而,聆听聆赏视听的场合,是坐着在观赏,运动视差较不重要,视听者对于分辨率相当敏感,故,采用专用眼镜的策略会比较妥当。

N 话说采用红蓝眼镜式,看立体照片(Anaglyph)的历史超过150年。过去的发展简直是活化石,始终没有惊人的突破发展。大约直到2003年,德国Daimler Chrysler AG分出去的INFITEC GmbH,开发了“色分割方式”才算有漂亮的成绩单。

它会将可见光分割成6个带域,3个颜色分散成两组,而制作成眼镜的左右薄膜。课题就是成本高。因此,起初的用途也仅能局限于产业上的用途。美国杜比实验室于2005年采用为数字电影院的映像系统之后,即使将价格降落了不少,依然还是嫌贵。若是采用回收利用500次,费用就可以摊平了。

另外一方面,Real D开发的回转偏光。是将左回转与右回转的偏光镜张贴成薄膜。偏光眼镜的历史也是有点古早,以前是利用直线偏光。当头部有微斜时,偏光眼镜往往就会无法完全滤掉另一方向的光。回转偏光就是要去改善这个问题。而且成本低廉,使用后无须回收是其优点。但是,集中偏光银幕的反射率低下,映像的银幕从白色改装成镀铝的Silver Screen是必要的。这是其缺点。
无论是Dolby方式还是Real D方式,多不会陷入解像度滑落的问题。左右映像以144Hz的高速切换。

裸眼式,在总画素一定的场合,显示的2D解像度与视点数,呈现反比的关系。目前,两者均要满足视听者有所困难。伴随着放送数字化,电视主流从SDTV进化到Full HDTV。电视的分辨率约提高了四倍。视点数约6~9的3D显示,其2D方向的分辨率仍略为逊于SDTV,但是比过去进步多了。

然而,依据研究报告,若要获得眼睛不疲劳感的运动视差,光是水平方向的视点数,就需要64~128。要依赖面板的高精细度,有点杯水车薪。NHK所开发的8Kx4K(Super Hi-Vision),画素数量是HDTV的16倍。就是要与限界挑战。
注:长时间带专用眼镜观看3D影片,眼睛会疲劳,像晕车般的气分,实在是一个课题。观看3D映像眼睛之所以会疲劳的原因,大致上有下面几个主要理由:

1,3D映像的色彩、分辨率低。

2,为了强调3D影像的飞出效果,极端飞出失真映像连续观看之故。

3,调节与集中的矛盾问题。这是说人类眼睛的焦点调节机能与依据左右眼角度,脑部预测能见对象距离的机能。焦点调节,乃是脑能够认识映像在显示的位置。当脑看3D映像前后距离时,两个测距机能呈现矛盾,脑部会有混乱的感受。

4,眼镜式的观赏,没有运动视差,映像不自然。