显示技术原理现状及发展.docx

3D液晶显示及其应用
Lyndon Hill,IEEE成员和 Adrian Jacobs
受邀论文
概要
三维(3D)数据通常用来构造3D图像,3D图像在平面上着色,在二维(2D)显示器上显示。立体显示器越发普遍,最近可以消费者接受的价格购得。在各类显示器中,3D显示器可以让观众看到具有高质量深度感和强现实感的图像。随着3D显示技术的持续发展, 3D显示器市场现已进入令人振奋的时代。不少3D显示器技术已经出现了一段时间,其中多基于液晶显示器。液晶显示器结合视差屏障法拥有综合成本、轻便化制造、尺寸、重量和更重要的可以在2D和3D模式直接转换的很多优点,一些诸如此类的消费者产品已经可以买到。3D显示应用,如娱乐性、可视化、广告效应和教育性,很大程度上受益于由立体显示支撑的改良后现实。构造3D显示图像有很多挑战,其中一些已经解决,另一些在逐步引起注意。为了构建3D显示市场,产业上必须妥善处理好所有问题,来支持内容创造者,并提供产品特色和阻碍消费者使用的易用性。这篇文章旨在描述和比较核心3D显示技术,总结一些重要的关于内容创造的出发点,讨论大大受益于在3D显示屏上使用3D图像的一些应用。
关键词
自动立体显示完整图像液晶显示(LCD)视差屏障立体立体摄影立体显示二维三维转换三维三维应用三位电视(3DTV)
一、简介
一段长时间内,科幻电影扮演着可以呈现与现实无异的三维或全息图像的显示技术。这些显示技术应用在对太空战争的形象化、人类对交通的虚拟预测和对因特网或者计算机空间的抽象化。在而今的21世纪开始,一些类型的3D显示器已经在消费者可以接受的价格下买到。自从出现电视开始,3D技术的发展耗费了很长时间。确实,第一批3D显示器技术就是由电视开拓者John Logie-Baird
在20世纪20年代后期发展的。
大部分使用者希望一个现代立体显示器必须能将光投射到没有屏幕的空间,
因为显示屏他们已经在数十年前看过了。但是,缺少介质的显示技术还没有被发现。使用者们同时希望大量的凸出眼睛之外的深度,这来源于早期的3D图像就通过夸大深度来吸引观众注意;对于被观看一个比较短时间的单一图像这是可以的,但是这种极端的3D会导致视觉疲劳,不适合经常用在工作室或家里面的显示器。以我们的经验来看,现代3D显示器上的高质量3D图像最好能在相同持续时间下像现代2D显示器上的2D图像一样观看。
为促进3D产业的发展,一个3D显示组织在2002建立,通过联合感兴趣的公司,在安全方面提供一个可靠的科学基地,研究3D格式,培养3D相关内容、应用和服务,来扩展3D工业。这个组织预测,至2008年,单单日本的3D市场就将达到95亿美元的量级。2005年已经有超过150个成员参与3D产业,包括所有重要生产商。可以看出的是,此3D组织必将在3D市场的发展中发挥越来越重要的作用。
通过3D组织和3D产业公司的各自努力,大量的重要的学术活动和技术研讨开始出现,这将有利于技术整合,以期使终端的消费者能轻松地创造或修改图像或其他数据成为可能,让消费者体验到3D显示带来的乐趣。
在本文章中,视差屏障技术用来作为描述3D液晶显示器的一个参考,一些利用此种技术的3D显示器已经出现,因为其能很好地适应消费者产品。
文章组织如下:第二部分,检查人类视觉系统(HVS),了解基本3D显示技术,明白它是如何工作以及如何让我们拥有3D感的;第三部分,细数相关内容挑战,也就是必须发展的一些工具,以把真实的和人工的数据转换成有用的3D图像;第四部分,列举3D显示器的应用;第五部分,我们展望下3D显示技术的未来;第六部分,做总结。
二、3D显示技术
3D图像可以实现对真实世界非常逼真的重现,实现对真实的或人工的画面的很好描述。如果使用3D技术,一个人类观察者可以很容易很快地理解数据,这可以从液晶显示器的自然发展中看出来,先是黑白色,然后是多彩色,后是全彩色,现在3D。在这部分中,我们将比较一些核心3D显示技术。
1、3D人类视觉系统
看到3D的主要机理源于两只眼睛观看图像时所依赖的观察点不同,然后图像经过大脑的处理产生深度感,此过程被成为立体视觉[1]。一般认为,立体图像对被大脑处理成单一的观察点独立的图像加上一个深度图像,这被成为中心眼观察
[2]。
深度感和动感是相互依赖的系统,用来判断距离和速度,这是人类的基本生存技能,比如,用来帮助发现隐蔽的捕食者。从中可以看出,对人类观察者来说,需要同时考虑生物和心理两方面来呈现一幅人工3D图像。
HVS通过加工处理一系列线索来感知深度。
(1)单眼深度线索:有一些以2D图像呈现的线索来让人感知深度。
·遮蔽:来自太阳或其他光源的光投射出影子,其随景物中物体的深度而变。
·锁柱:当景物中的一个物体和另一个物体重叠了,或