王涌天：视差型立体显示舒适度研究与真三维显示技术

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1、王涌天：视差型立体显示舒适度研究与真三维显示技术3D专家：王涌天观点来源：www.c3dworld.com字号：T

2、T    3D显示技术研究背景如今，三维显示已经成为了人类追求的目标，三维显示技术已经深入到了人类生活的方方面面，不论是文化娱乐、媒体展示、虚拟现实，还是医疗手术甚至军事指挥，我们都可以看到三维显示技术的身影。现如今的三维显示技术，从成像原理上大体可以分为3个大类，而每个大类之下，又会因为实现方式的不同进而细分出许多小类，每一个小类又会对应多种不同类型的产品。三维显示技术三大分类及其部分小类总结：1、光

3、学悬浮成像技术，例如：幻像仪、金字塔式悬浮显示器等；2、视差型立体显示技术，例如：液晶快门眼镜、偏振眼镜、裸眼自由立体显示、头盔显示器等； 3、真三维显示技术，主要有全息、体三维显示等；可以说目前三维显示技术衍生的产品种类繁多，越来越有“乱花渐欲迷人眼”的趋势。但是，随着各种产品的推出，越来越多的问题也摆在了我们的面前。视差型立体显示技术舒适度研究视差型立体显示技术具有技术成熟，数据量小，硬件简单，立体显示效果较好，易实现大景深大屏幕立体显示等优点，已获得广泛应用，但在使用中存在舒适度方面的问题。1、导致观看者身体不

4、适，影响人体健康身体不适对于偶尔观看3D电影的观众而言尚且可以勉强接受，但长期观看势必会影响人体健康。同时在一些应用领域，例如手术导航和远程遥控等，身体不适的影响甚至是致命的，这大大限制了立体显示技术的应用。最典型的例子就是2010年1月19日，长江日报报道“患有高血压症台湾新竹县男子观看3D电影《阿凡达》昏迷后送医院因并发症死亡”。 2、观看位置、屏幕大小影响观看效果同样的场景，在3D影院居中观众席观看立体显示效果好，而在边缘座席的观看效果差，甚至没有立体感。在同一影剧院，观看角度不变，在不同的观看距离处观看效果不

5、同。此外，在不同屏幕大小的影剧院中观看效果也不相同。对于满足良好观看效果的立体显示屏幕尺寸、观看位置和观看距离等没有标准。3、立体影像存在畸变，缺乏真实深度感，影响观看者做出准确的形状和位置判断这里畸变的定义与光学设计中的定义不同，光学设计中畸变主要是指平面图像的变形，而这里的畸变主要是指立体显示系统再现的立体图像长宽高与实际物体的长宽高的比例不同。受视差型立体显示系统成像机理限制，现有的立体显示系统都有畸变，畸变使立体影像缺乏真实深度感，影响立体显示效果。同时在一些对深度信息要求比较严格的应用领域，例如遥感遥测、机

6、器人视觉、手术导航和立体观测等，要求立体影像与真实场景尽可能一致，否则将影响观看者充分利用立体显示的空间深度信息，无法做出准确的形状和位置判断。为了更好的解决视差型立体显示技术舒适度的问题，我们需要先了解一下影响舒适度的因素及其根源。影响舒适度因素主要包括：观看视角、视场和观看距离、左右眼视差图的颜色差异（偏振分光型）、投影机安装位置（偏振分光型）、左右眼视差图形状和尺寸不同、左右眼图像刷新率和亮度（时序分光型）、高速运动目标（大视场观看时）、立体影像深度这几点，究其根源，主要在以下两个方面。1、这种基于双目视差原理

7、的3D显示技术存在一个根本的问题是双目的辐辏与调焦不匹配。当观众观看3D节目时，眼睛为了看清屏幕上的图像需调焦在屏幕上，而立体影像往往在屏幕的前或后位置，由于双目的光轴会聚在立体影像上。这与人眼观看实际景物不同。当立体影像突出或者深入屏幕太多时，辐辏与调焦的不匹配越发严重，导致观看者的不舒适。2、回顾观众获得立体感的过程是：计算机生成或摄像机拍摄获得两幅视差图->借助光学元件，两眼分别接受两幅视差图->大脑融合出立体影像。由此可见，整个立体影像的获得包含了拍摄制作、显示、融合再现三个环节，每个环节都将影响最终的立体观

8、看效果。例如拍摄焦距、拍摄距离、拍摄角度，显示时屏幕大小（影响视差），观看再现时观看者的瞳距、观看距离、观看角度、观看视场等等。拍摄、显示、再现构成了整个3D系统，这些子系统之间相互关联，需要相互匹配。在提出解决方案之前首先对影响舒适度的因素进行分类，对由于系统安装制造引起的不舒适，例如视差图形状和颜色差异、投影机安装、刷新率等，可以通过建立相应的标准来进行规范和控制，从而避免；对于由于3D显示机理和人眼视觉生理引起的畸变（视场、视角、观看距离）等，由于这些是不可避免的因素，只能采取大量的实验建立相应的标准，对3D显

9、示场所的设计，例如观看位置、观看角度等提出要求，满足人眼舒适观看的要求。从关于舒适度影响因素的解决方案，也正是围绕着这两个方面进行的。对于由系统安装制造导致的舒适度影响，可以通过大量实验获得满足人眼舒适观看的相关指标，对系统安装制造提出要求。统一立体显示系统和观看场所的设计标准。 对于由立体显示机理和人眼视觉生理引起的畸变则需要更多的进行理论研