近年來(lái)，隨著(zhù)平板顯示技術(shù)與相關(guān)材料領(lǐng)域技術(shù)的不斷進(jìn)步，以及好萊塢對3D顯示技術(shù)的運用和推動(dòng)，3D顯示技術(shù)正離我們越來(lái)越近。這種對3D顯示的追求是符合顯示技術(shù)發(fā)展規律的。在顯示領(lǐng)域中，我們經(jīng)歷了從黑白到彩色，從彩色到高清的技術(shù)跨越，而今從2D顯示跨越到3D顯示的時(shí)機已經(jīng)來(lái)臨。 

目前我們較多接觸到的3D顯示技術(shù)有兩類(lèi)：眼鏡式3D顯示；無(wú)需眼鏡的3D顯示(即裸眼3D顯示)。此外還有全息顯示等，但是全息技術(shù)目前還很難推廣。眼鏡式3D顯示，顧名思義就是需要用戶(hù)佩戴專(zhuān)門(mén)的3D眼鏡，通過(guò)讓眼睛分別觀(guān)察到有視差的圖像而形成3D效果。眼鏡式3D顯示是目前電影院和3D電視常采用的技術(shù)模式。眼鏡式3D顯示的技術(shù)門(mén)檻低、實(shí)現簡(jiǎn)單，但是存在著(zhù)需改變用戶(hù)觀(guān)看方式、不符合使用習慣，以及顯示亮度下降、特別不適合應用在移動(dòng)設備上等缺點(diǎn)。 

裸眼3D顯示是指通過(guò)視差障礙或者透鏡陣列技術(shù)把經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)設計的視差障礙或者透鏡陣列放置在顯示面板上，通過(guò)它們的分光使得有視差的圖像分別進(jìn)入不同的眼睛來(lái)形成3D效果。裸眼3D顯示技術(shù)復雜，除硬件外，還需要專(zhuān)門(mén)的圖像處理算法配合才能形成3D效果。該解決方案已經(jīng)被多家筆記本廠(chǎng)商認可，并將于今年下半年上市。 

裸眼3D的實(shí)現 

SuperD公司采用的裸眼3D顯示技術(shù)是將設計獨特的雙折射柱透鏡陣列放置在顯示面板前面，并配合專(zhuān)門(mén)研發(fā)的圖像處理軟件來(lái)形成3D效果。此外，SuperD還專(zhuān)門(mén)研發(fā)了用于完成3D圖像處理的芯片，將3D圖像處理獨立于現有的硬件運算資源。在能夠獲得很好3D顯示效果的同時(shí)，依然保證了現有硬件資源的利用率。圖1是裸眼3D顯示的示意圖，實(shí)際技術(shù)遠比圖中所示要復雜，圖1描述了裸眼3D顯示的基本原理。 

透鏡式裸眼3D顯示技術(shù)不降低顯示亮度，不需改變用戶(hù)的觀(guān)看習慣，特別適合在移動(dòng)設備上實(shí)現。SuperD的裸眼3D顯示技術(shù)需要對現有LCD生產(chǎn)制造工藝流程進(jìn)行改良，需要合成新的材料，在利用精密的微加工技術(shù)來(lái)制作光學(xué)模具和器件的同時(shí)，需研發(fā)專(zhuān)門(mén)的軟件和圖形圖像算法來(lái)優(yōu)化3D效果和滿(mǎn)足用戶(hù)對片源和應用的需求。為使3D圖形圖像處理負載均衡并保留未來(lái)完全獨立的3D顯示圖形圖像處理發(fā)展空間，需要設計專(zhuān)門(mén)的芯片。 

2D/3D逐點(diǎn)技術(shù)的實(shí)現 

SuperD的2D/3D共融技術(shù)也是區別于眼鏡式3D的一種重要屬性，因為眼鏡式3D不能區隔屏幕上的3D區域和2D區域，只能采用同一種處理手段，這樣就導致了2D顯示效果受到3D眼鏡的干擾，變得不像原來(lái)那樣自然，從而影響視覺(jué)感受。 

為使3D顯示不改變2D顯示的習慣和應用效果，SuperD研發(fā)了一種被稱(chēng)為逐像素點(diǎn)2D/3D切換的技術(shù)(簡(jiǎn)稱(chēng)為2D/3D共融技術(shù))。它的特點(diǎn)是允許在同一個(gè)顯示面板上，同時(shí)顯示2D和3D內容。比如：可以通過(guò)這種技術(shù)來(lái)顯示網(wǎng)絡(luò )點(diǎn)播的視頻，視頻窗口可以觀(guān)看3D電影，而其他區域依然是2D顯示，包括2D圖片、文字等都不受影響。圖2描述了2D/3D共融技術(shù)的效果。 

SuperD研發(fā)的2D/3D共融技術(shù)包括：1、特殊設計的雙折射光學(xué)器件，它可以在一定驅動(dòng)電壓下實(shí)現透鏡狀態(tài)的開(kāi)關(guān)；2、專(zhuān)門(mén)針對這種光學(xué)器件的驅動(dòng)電路，驅動(dòng)電極的設計充分考慮了光學(xué)的干涉效果，從而達到完全不影響畫(huà)面效果；3、針對這種光學(xué)器件的逐像素點(diǎn)的2D/3D驅動(dòng)，來(lái)實(shí)現3D區域的開(kāi)關(guān)、移動(dòng)、縮放等功能。 

圖1中標記為“3D窗口”的區域顯示的是3D效果，3D窗口外的區域是2D文字區域。2D/3D共融技術(shù)最大的應用領(lǐng)域為互聯(lián)網(wǎng)，通過(guò)這種技術(shù)人們可以在欣賞互聯(lián)網(wǎng)3D內容的同時(shí)，繼續使用2D下的功能。因為互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)滲透到生活、生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)我們可以動(dòng)員大家利用大量資源來(lái)制作、傳播和共享3D內容以及3D應用，這反過(guò)來(lái)又將極大地推動(dòng)3D顯示技術(shù)的發(fā)展，因此2D/3D共融技術(shù)對互聯(lián)網(wǎng)的支持是一個(gè)非常良性的循環(huán)，既保證了在現有技術(shù)條件下3D顯示與2D顯示的兼容，同時(shí)又推動(dòng)了3D顯示的不斷發(fā)展。 

頭部跟蹤技術(shù) 

由于受到自由式3D顯示技術(shù)原理的限制，在一定的空間范圍內會(huì )形成一系列的觀(guān)看區域，在這些區域中，觀(guān)眾能夠自由觀(guān)看3D效果，但是如果超出這些區域，就無(wú)法看到正常的3D效果。這種現象目前還沒(méi)有統一的定義，SuperD將這種只能在某些區域內正常觀(guān)看3D效果而無(wú)法在這些區域以外觀(guān)看的狀態(tài)稱(chēng)為“切變現象”。圖3描述了這種現象。 

圖3中，A位置能正�？吹�3D效果，而B(niǎo)位置看到的3D效果卻是錯誤的。因為兩個(gè)眼睛所看到的圖像存在著(zhù)交換，這就造成了3D層次感與應該表現的層次感完全相反的效果。而人眼又不能自動(dòng)調節這種相反的效果，因而造成了嚴重的頭暈現象。處在切變區域所看到的3D效果我們稱(chēng)之為“反視”。在這種情況下，觀(guān)眾會(huì )發(fā)覺(jué)本應處在遠處的物體反而離自己更近，本應處在近處的物體卻離自己更遠，跟我們平時(shí)的生理習慣形成很大反差。 

為解決觀(guān)看區域受限制的問(wèn)題，SuperD研發(fā)了一種把頭部追蹤技術(shù)集成到原有3D顯示方案中的3D顯示設備。圖4為頭部跟蹤技術(shù)的示意圖。 

SuperD利用跟蹤技術(shù)獲得觀(guān)眾的三維位置，然后根據位置調整3D圖像的像素排列，生成新的符合該位置的3D圖像，這樣就解決了觀(guān)看區域受限的問(wèn)題。目前的跟蹤技術(shù)還只能針對單個(gè)觀(guān)眾。頭部跟蹤技術(shù)本身是可以跟蹤多個(gè)用戶(hù)的，但由于存在顯示面板刷新率和分辨率的局限，還不適合多個(gè)用戶(hù)同時(shí)使用。這也是該技術(shù)被首先應用到筆記本電腦和其他移動(dòng)設備上的原因。SuperD的頭部跟蹤技術(shù)要求的跟蹤精度非常高，精確到厘米級，并且是用一個(gè)攝像頭來(lái)完成的。這是目前很多頭部或者人臉跟蹤技術(shù)所達不到的。 

此外，頭部跟蹤技術(shù)目前除了可以解決單個(gè)用戶(hù)的觀(guān)看區域受限問(wèn)題外，還可以用來(lái)處理很多其他應用，比如與顯示設備的交互，在游戲控制中用來(lái)增加游戲的可玩性，用眼睛控制鼠標來(lái)實(shí)現與應用軟件的交互等。因為SuperD所采用的頭部跟蹤技術(shù)可以用一個(gè)攝像頭來(lái)獲取空間位置，所以也可以把它用在測量領(lǐng)域。

3D圖像處理芯片 

SuperD的3D圖像處理芯片提供了單芯片集成方案，不但可以接收、還可以處理和發(fā)送顯示圖像數據流，同時(shí)也會(huì )根據圖像內容的不同而調整并控制屏幕的光學(xué)設計部分。在圖像數據通路之中，芯片會(huì )自動(dòng)檢測圖像的格式，比如，分辨率的大小、顯示圖像幀的基本參數等等。這些參數經(jīng)過(guò)內部運算處理之后，在保證不改變數據流帶寬/吞吐率的前提條件下，會(huì )被圖像數據流發(fā)送模塊再次打包同步，發(fā)送至屏幕的顯示單元，從而實(shí)現無(wú)縫接入和處理。與此同時(shí)，同步控制邏輯也會(huì )在預先設定好的工作模式下，根據圖像2D/3D區域來(lái)控制屏幕雙折射光學(xué)器件的驅動(dòng)電路，使之在符合特定電壓的條件下開(kāi)啟透鏡的折射效果，呈現出3D顯示和傳統2D顯示區域。這種不同顯示區域的控制和圖像的處理，不僅要保證控制的同步，還必須考慮到2D和3D圖像所具有的不同延遲屬性，保證圖像的瞬時(shí)連續性和帶寬的匹配。 

目前，SuperD的3D芯片已經(jīng)支持全高清的分辨率，并已針對不同種類(lèi)的3D內容格式內置了對左右格式、上下交錯格式等的支持。對于上層軟件而言，這種多格式支持只需通過(guò)使用相關(guān)配置接口對3D芯片進(jìn)行配置即可完成，因此，這種動(dòng)態(tài)配置的實(shí)現使得上層軟件可以直接操作硬件資源和擴展應用范圍。 

在圖像的處理上，SuperD的3D芯片采用的獨特設計思路使用了行緩存代替傳統圖像處理芯片中幀緩存的方法。僅此一項，行緩存就可以節省數倍的系統功耗，并降低了解決方案的成本。 

運動(dòng)視差技術(shù)的實(shí)現 

要得到立體視覺(jué)效果，除了通過(guò)兩個(gè)眼睛分別采集具有視差的圖像供大腦合成立體視覺(jué)外，還有一個(gè)重要的單目立體因素，那就是運動(dòng)視差效果。運動(dòng)視差是觀(guān)看者在自身發(fā)生位移的情況下所看到的周?chē)�物體在運動(dòng)方向上和速度上的差異。圖5是描述運動(dòng)視差的示意圖。 

從圖5中我們可以看到，當觀(guān)看者位置發(fā)生變化時(shí)，應該看到不同的物體側面，并且距離觀(guān)看者遠近不同的物體發(fā)生的相對位移也不一樣。集成運動(dòng)視差現象的應用可以很明顯地提高用戶(hù)的沉浸感。目前有些2D顯示下的應用也開(kāi)始考慮運動(dòng)視差現象，以此產(chǎn)生一種虛假的立體感覺(jué)來(lái)提高應用的吸引力。 

SuperD通過(guò)把運動(dòng)視差技術(shù)與3D顯示技術(shù)相結合，將更能增加3D顯示的真實(shí)性和沉浸感。因此，結合頭部跟蹤技術(shù)，我們提出了一種含有運動(dòng)視差的3D顯示技術(shù)。目前該技術(shù)還主要用于游戲應用中。因為現在的游戲開(kāi)發(fā)方法本身就包含了對場(chǎng)景的三維描述信息，所以我們要做的是把這些信息提取出來(lái)，并結合跟蹤技術(shù)得到的觀(guān)眾位置來(lái)實(shí)時(shí)地修正游戲場(chǎng)景的矩陣信息，以此產(chǎn)生對應不同視點(diǎn)位置下的不同渲染效果，使用戶(hù)形成運動(dòng)視差的感覺(jué)，從而提高3D顯示技術(shù)的沉浸感。圖6是運動(dòng)視差與3D顯示相結合的示意圖。 

在圖6中注意觀(guān)察兩個(gè)立方體的顯示變化。這里3D顯示設備除了提供根據觀(guān)看者位置而新生成的對應該位置的3D圖像外，還把3D圖像按照運動(dòng)視差要求進(jìn)行處理。

Z軸優(yōu)化 

如何讓模擬出來(lái)的3D世界與真實(shí)的3D世界盡量接近呢？SuperD提出一種稱(chēng)為Z軸優(yōu)化的概念。在3D顯示技術(shù)條件下，由于引入了一個(gè)新的維度(Z軸)，傳統的基于2D顯示的圖形圖像處理技術(shù)需要進(jìn)行改進(jìn)。Z軸優(yōu)化提出了不同圖形圖像處理的理論和技術(shù)，形成了適合3D顯示的處理方法。 

首先，利用3D圖像隱含的視差信息來(lái)描述Z軸。根據視差信息，再結合顯示面板尺寸、光學(xué)設計參數和待表現的場(chǎng)景類(lèi)型等信息，來(lái)判斷是否需要調整視差信息以及如何進(jìn)行調整。根據調整的視差信息來(lái)生成新的3D圖像，新的3D圖像形成的3D效果會(huì )更適合當前條件下的顯示，這就是動(dòng)態(tài)視差調整技術(shù)。圖7描述了這種技術(shù)的原理。 

此外，根據視差信息，我們還可以進(jìn)行其他優(yōu)化，比如基于深度信息的圖像濾波和基于深度信息的圖形渲染。