3D裸眼技术是如何实现的？

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在电影院看过3D电影的小伙伴都知道，在入场前我们需要从工作人员手中拿过特制的眼镜。这对于本身不戴眼镜的观众还好，但是对于已经戴有眼镜的观影者而言可能还是不太友好，在近视眼镜外再套上一层，鼻梁真是遭了不小的罪。然而，近些年各大城市陆续出现了户外裸眼3D大屏，它以震撼、逼真的画面效果吸引了大家的关注，甚至成为流行打卡点。那么，究竟什么是3D裸眼技术？它又是怎么实现的呢？

成都太古里裸眼3D

什么是裸眼3D？

裸眼3D，通俗地讲，就是在不借助眼镜、头盔等外在设备的前提下，肉眼可以直观看到立体的视觉效果。众所周知，我们人类的大脑是一个极其复杂的神经系统，在视觉系统上，由于我们的两只眼睛存在大约60mm的间距，我们在观看物体的时候，左眼和右眼视网膜上的物体成像会存在一定程度的水平差异，那么这种现象就是我们平常说的视差，也正是有这种视差的存在，我们的大脑才能判断出物体的远近。同时大脑将映入双眼的两幅具有视差的图像通过视神经中枢的融合反射，以及视觉心理反应从而形成三维立体感觉，而这便是裸眼3D成像的基本原理。

双眼的视差产生立体视觉示意图

另外，裸眼3D视觉效果≠裸眼3D技术，裸眼3D视觉效果更多是利用视错觉形成的一种伪三维效果，而裸眼3D技术则是一种成像技术。裸眼3D技术将光学、图像处理和计算机视觉技术相嵌合，实现从不同视角投射图像的奇迹。通过特殊的显示技术和图像处理方法，裸眼3D技术能够在屏幕上同时投射不同视角的图像，让我们的左眼和右眼各自接收到不同的影像。这样一来，我们的大脑在处理这些图像时，就会产生立体感，仿佛真实的世界就在眼前展开。

主流的裸眼3D技术手段

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狭缝式液晶光栅

这种技术原理是在屏幕前加了一个狭缝式光栅，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”。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。

02

柱状透镜技术

柱状透镜技术也被称为双凸透镜或微柱透镜3D技术，其最大的优势便是其亮度不会受到影响。它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。

有小伙伴可能会好奇为什么其亮度不会受到影响？那是因为柱状透镜不会阻挡背光，因此画面亮度能够得到很好地保障。不过由于它的3D显示基本原理仍与视差障壁技术有异曲同工之处，所以分辨率仍是一个比较难解决的问题。

03

指向光源

该技术简单来说，就是精确控制两组屏幕分别向左右眼投射图像。通过搭配两组LED，配合快速反应的液晶面板和驱动方法，让3D内容以排序方式进入观看者的左右眼互换影像产生视差，进而让人眼感受到3D三维效果。该技术的优点是保障了分辨率、透光率等因素，不会影响既有的设计架构，3D显示效果出色。缺点是技术尚未成熟，不能大规模投入使用。

裸眼3D有哪些应用？

01

教育培训领域

在立体几何等课程教学中，可以通过裸眼3D技术再现实物的立体结构辅助教学。另外在文化领域中，一些艺术展品的加工和展示，裸眼3D显示有着广泛的应用。

02

医疗卫生领域

使用裸眼3D视觉训练系统，可以有效帮助弱视儿童恢复双眼立体视功能，提高视力；医生可以利用裸眼3D技术完成远程诊疗，相比2D影像显示能够获得更多、更准确的诊疗信息，大大提升诊疗的效率；同时，裸眼3D技术也能很好的辅助医疗教学、手术操作模拟等应用需求。

03

军事领域

3D显示技术可以应用在国防军事教学、飞行模拟、军事演习、坦克驾驶、潜艇驾驶员在仿真环境中的培训、立体摄影侦察、星际遥感遥测成像分析等。同时，也可以应用在武器操控、宇航探测、太空训练等方面。

参考文献

[1]https://mp.weixin.qq.com/s/qowUHGAjMpJD_p_bEFYB7A

[2]https://mp.weixin.qq.com/s/9axhN5VOgCQn4sh2wv94hQ

[3]https://mp.weixin.qq.com/s/6TI6EetY6xgop-ueBegQrQ

[4]https://mp.weixin.qq.com/s/Gf4jTDG_vVkbA2ivqfGu8Q

图片源自于网络，仅供科普参考

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