國內(nèi)外的立體顯示技術(shù)研究分析情況概述

1、個人收集整理 -僅供參考 / 7國內(nèi)外地立體顯示技術(shù)研究情況概述立體攝影技術(shù)是立體成像技術(shù)地先導， 本世紀二、三十年代，人們進行了一 系列機械快門、紅綠分色、偏振光式等立體照相技術(shù)地實驗在此基礎(chǔ)上，英國首先進行了機械快門式立體電視地實驗， 標志著立體顯示研究地開端，近半個世 紀以來，國外相繼有人提出并研制了分路式立體電視系統(tǒng)、 分色式立體電視系統(tǒng)、 偏振光式立體電視系統(tǒng)、普氏擺效應(yīng)立體電視系統(tǒng)、時分式立體電視系統(tǒng)等立體 電視方案.其中分路式立體電視系統(tǒng)是最早研制出地一種立體電視系統(tǒng)，分路式 系統(tǒng)由同一同步發(fā)生器控制地兩路普通二維電視系統(tǒng)和一個光學裝置組成.在系統(tǒng)地發(fā)送端，視差圖像地產(chǎn)生是由相隔

2、一定距離地兩臺普通攝像機同時對同一景 物并列攝像來實現(xiàn)左攝像機模擬人地左眼，右攝像機模擬右眼，兩臺攝像機地 相隔距離模擬人眼地瞳孔距這樣，左攝像機靶面上地像相當于觀看景物時左眼 視網(wǎng)膜上地像；右攝像機靶面上地像相當于右眼視網(wǎng)膜像 從而，從左、右攝像 機獲得了具有視差地左圖像和右圖像攝像機輸出地具有視差地左、右圖像信號 經(jīng)兩路傳輸通道分別送至接收端地兩臺電視機進行顯示 兩臺電視機各自顯示地 左、右路圖像經(jīng)過一個光學裝置分別送至左、右眼，實現(xiàn)了視差圖像地分離觀看者利用一個光學裝置觀看顯示地圖像，大腦根據(jù)左、右眼看到地視差圖像融合 成立體視覺像由于在這個系統(tǒng)中，左、右圖像地攝取、傳輸、顯示都是各占一

3、 路，因此需要兩套電視信號發(fā)射、傳輸與接收系統(tǒng)占用兩個電視頻道， 無法與現(xiàn) 行廣播電視系統(tǒng)兼容而且體積較大，只能供一人觀看1分路式立體電視系統(tǒng)原理圖分色式立體電視系統(tǒng)地組成如圖所示這是一種只能傳輸黑白圖像地立體電視系統(tǒng).發(fā)送端視差圖像地產(chǎn)生與分路式相似，也是用兩臺左、右相隔一定距離地普通攝像機并列攝像，不同地是分色式系統(tǒng)只能用兩臺黑白攝像機而不能用彩 色攝像機.左、右攝像機攝取地左、右視差圖像信號經(jīng)兩路信道傳輸后，分別送 至接收端地兩個黑白顯像管，各自顯示出左、右圖像 為了實現(xiàn)兩眼對視差圖像 地分離，使觀看者左眼僅看見左圖像、右眼僅看見右圖像，必須先對顯像管顯示 地左、右圖像進行處理，人為地賦

4、于左、右圖像不同地特征，然后，人地左、右 眼利用這些特征將左、右圖像分離在分色式系統(tǒng)中，是對顯像管顯示地左、右 黑白圖像進行分色處理，即使左、右黑白圖像通過不同顏色地濾色片， 成為彩色 不同地左、右圖像.彩色不同，即是光譜不同.因此，使左、右圖像具有顏色不同 地特征，就是使其在光譜上分開如圖及所示，在顯示左圖像地黑白顯像管屏幕 前放置紅濾色片，顯示右圖像地顯像管屏幕前放置綠濾色片.這樣，通過紅濾色片地左圖像呈現(xiàn)為波長較長地紅色，通過綠濾色片地右圖像則呈現(xiàn)為波長較短地 綠色，兩者在光譜分布上已經(jīng)分開.為了便于觀看，兩個顯象管相互垂直放置， 分色后地左、右圖像利用一片半反射半透明鏡進行合成 于是，

5、紅色光譜地左圖 像透過半透明鏡到達人眼，綠色光譜地右圖像經(jīng)過半透明鏡反射后到達人眼觀看時，觀看者要戴上由紅、綠濾色片組成地眼鏡 眼鏡地左眼鏡片是只允許紅光 光譜透過地紅濾色片，右眼鏡片是僅允許綠光光譜透過地綠濾色片因此，觀看者戴上這種眼鏡觀看半透明鏡時， 左眼僅能看見紅色左圖像，右眼只能看見綠色 右圖像，通過融合，在感覺空間中形成立體視覺像 分色式立體電視系統(tǒng)，由于 紅、綠視差圖像地混色作用，最終形成地是黃色立體像 .b5E2R接收端分色式立體電視系統(tǒng)原理圖濾色鏡式立體電視系統(tǒng)也是屬于分色式立體電視地范疇， 在兩個距離為目距 地彩色攝象機鏡頭上安裝紅色濾色鏡和青色濾色鏡，于是這兩個攝象機輸出地

6、分別是紅色和青色（由綠色光和藍色光相疊加而成）電視信號著兩種信號經(jīng)過編碼 以后可以在一個信道中傳輸，可以被普通地彩色電視機接收.1983日本東京電視 臺曾經(jīng)試播過這種分色式立體電視信號， 但終因彩色失真嚴重、色競爭引起視覺 疲勞等分色式立體電視系統(tǒng)自身地缺陷而停止試播.PlEan偏振光式立體電視系統(tǒng)地發(fā)送端與分路式系統(tǒng)相同，也是用兩臺左、右相距 一定距離地黑白或彩色電視攝像機并列攝像，獲得左、右視差圖像.攝像機輸出地左、右圖像信號分兩路傳輸.接收端用兩個黑白或彩色顯像管分別顯示左、右 圖像.為使兩眼對左、右圖像進行分離，即使左眼僅看見左圖像，右眼只看見右 圖像，偏振光式立體電視系統(tǒng)中采取在接收

7、端對兩個顯像管顯示地左、右圖像進行偏振化處理，使左、右圖像變?yōu)檎駝臃较蚧ハ啻怪钡仄窆鈭D像.這樣，經(jīng)過偏振化處理地左、右圖像被賦予了偏振方向不同地特征，便于檢偏器將二者分離. 對左、右圖像偏振化處理地具體措施如圖所示 .DXDiT偏振光式立體電視系統(tǒng)地原理圖在兩個顯示左、右圖像地彩色顯像管屏幕前分別放置一個起偏器，使兩個起 偏器地主截面互相垂直，也就是使兩個偏振片地偏振方式互相垂直.這樣，兩個顯象管顯示地左、右圖像本來都是熒光屏發(fā)出地自然光， 經(jīng)過各自前面地偏振片 后變?yōu)槠窆?由于顯示左、右圖像地顯像管前地偏振片地偏損方向互相垂直， 所以，經(jīng)過偏振片后地左、右圖像就變成振動方向互相垂直地偏振

8、光了.與分色雙路系統(tǒng)相同，兩個顯像管相互垂直放置，利用半反射半透射鏡合成偏振光左、 右圖像，作為觀看屏幕.觀看時，要使左、右圖像分離.現(xiàn)在就是要使振動方向互 相垂直地兩個偏振光分離.為此，采用兩個偏振方向互相垂直地偏振片作為檢偏 器，并使檢偏器偏振方向與對應(yīng)地起偏器偏振片地偏振方向平行，即可將互相垂直地偏振光左、右圖像分離.實際上，觀看時用地檢偏器為使用方便，作成眼鏡型式，稱為偏振光眼鏡.這種眼鏡用偏振方式互相垂直地偏振片作為左、右眼鏡片.裝配時，不僅要保證左、右鏡片地偏振方向互相垂直，還必須滿足檢偏器偏 振片地偏振方向與對應(yīng)地位于顯象管前地起偏器偏振片地偏損方向平行地要求這樣，觀看者佩戴偏振

9、光眼鏡觀看偏振光式立體電視時，可以使左眼看到左圖像 右眼看到右圖像，人地大腦將這兩幅圖像合成即可使人產(chǎn)生立體感偏振光式立體電視系統(tǒng)存在著與雙路式立體電視系統(tǒng)同樣地缺陷即需要兩套電視信號發(fā)射 傳輸與接收系統(tǒng)占用兩個電視頻道無法與現(xiàn)行廣播電視系統(tǒng)兼容其另一個缺陷是當觀看者頭部稍有擺動時偏振眼鏡地偏振方向?qū)⒉辉儆谄鹌鞯仄穹较虼?直，從而使左、右圖像不能徹底分離而喪失立體效果所以偏振光式立體電視系統(tǒng)地實用價值不大.RTCe普氏擺效應(yīng)立體電視系統(tǒng)是利用普爾費里希擺(Pulfrich )效應(yīng)產(chǎn)生立體視覺效果.普爾費里希擺效應(yīng)可用圖下說明.5PCZV協(xié)訕便用減光片阿眼反應(yīng)吋問的姿, 如倆蘿堪冥闔距；6：

10、節(jié)皐飪帕距離；陽:看到的圓錐擺的S!度距離；到的亮度，人如商SW反應(yīng)時間.如果用兩眼觀看在垂直平面內(nèi)擺動地單擺時，在一只眼睛(如右眼)前放置中性濾色片F(xiàn)衰減入射光，而另一只眼睛直接觀看.這樣，當單擺從左向右擺動 時，看起來擺離開觀察者地距離比真實距離近一些； 而當擺從右向左擺動時，看 起來擺離觀察者地距離比真實距離遠一些.結(jié)果，實際空間中地單擺運動，看起 來在作圓錐運動.也就是說，在實際空間中地平面內(nèi)地運動，在視覺空間中好象 在作三維運動.這就是普爾費里希擺效應(yīng).這個現(xiàn)象產(chǎn)生地原因是人地視覺響應(yīng) 速度與光刺激地強度有關(guān).當進入眼睛地光強度減小時，視覺反應(yīng)時間變長，即 視覺反應(yīng)變慢.如圖所示，單

11、擺向右擺動時，右眼因為有中性濾色片對光地衰減， 進人右眼地光強比左眼地小，因此，右眼視覺反應(yīng)比左眼慢，右眼看到地擺地位 置比左眼看到地位置似乎要偏左一些.這樣，兩眼看單擺時產(chǎn)生了雙眼視差.由前 述圖地分析可知，此時由雙眼視差融合成地單擺在視覺空間中地位置是在擺地真 實運動平面地前面，即看起來擺離觀察者地距離比真實距離地近一些 . 反之，當 單擺從右向左擺動時， 由于右眼減光片減光， 視覺響應(yīng)變慢， 右眼看到地擺地位 置比左眼看到地位置要偏右一些， 由圖分析可以知道， 這時由雙眼視差融合成地 單擺在視覺空間中地位置是在擺地真實運動平面地后面， 即看起來擺離觀察者地 距離比真實距離遠一些 . 觀看

12、利用普爾費里希效應(yīng)地立體電視時，觀看者只要戴 上一副一片鏡片為減光片地眼鏡即可， 當屏幕顯示地場景中有水平方向運動地物 體時，由于普爾費里希效應(yīng)而產(chǎn)生立體視覺效果 . 顯然，這是一種人為地立體感， 而不是由于景物光實深度形成地立體感， 因而不逼真， 而且只有當電視顯示水平 運動地景物時才能產(chǎn)生立體效果因此普氏擺效應(yīng)立體電視系統(tǒng)幾乎沒有應(yīng)用價 值. jLBHr。時分制立體電視系統(tǒng)是由日本地研究人員首先提出地， 時分制立體電視方式 是由立體攝象機按照奇數(shù)場、 偶數(shù)場地時間順序攝錄圖像， 其中奇數(shù)場地圖像取 自立體攝象機地左鏡頭， 偶數(shù)場圖像取自立體攝象機地右鏡頭， 奇數(shù)場圖像是給 左眼用地， 偶數(shù)

13、場地圖像是給右眼用地， 這種方式克服了立體電視信號占用兩路 帶寬地嚴重缺陷，可與現(xiàn)行廣播電視體制兼容 . 觀看者可以通過與奇數(shù)場、偶數(shù) 場同步切換地遮光器觀看電視屏幕上分時顯示地視差圖像， 由于人眼地視覺暫留 特性，故可以看到立體圖像.現(xiàn)行地廣播電視制式地場掃描頻率為 50HZ（PAL制） 分時觀看時每只眼睛每秒只能看到 25 場圖像因此在觀看時分式立體圖像時會產(chǎn) 生嚴重地閃爍感，令人難以忍受 . 這是時分式立體電視發(fā)展地最大障礙 . xHAQX。近幾年隨著計算機技術(shù)地發(fā)展 , 基于計算機地立體圖像顯示與處理開始受到 廣泛地重視,美國地SUN公司、StereoGraphic 公司 德國地ELS

14、A公司都在立 體圖形圖像地生成與顯示方面進行了研究并且推出了各自地產(chǎn)品， 但是這些產(chǎn)品 普遍存在兼容性差、依賴于特定地圖形工作站、價格昂貴地缺點，因此，未能得 到廣泛應(yīng)用.在國內(nèi)華中理工大學、浙江大學CAD&C國家重點實驗室，曾經(jīng)引進 過美國地CAVE立體顯示系統(tǒng).此外，清華大學、中國民航學院、西安交通大學等 單位也進行過立體顯示技術(shù)地研究，但其研究范有超出上述地幾種立體顯示模 式，西安電視臺和北京有線電視臺曾經(jīng)分別進行過時分式立體電視地試播， 但是 因為不能解決立體圖像地閃爍問題， 立體電視圖像閃爍不定以及奇、 偶場同步光 標破壞立體畫面完整性等原因而被迫中斷試播 . LDAYt。版權(quán)申明本

15、文部分內(nèi)容，包括文字、圖片、以及設(shè)計等在網(wǎng)上搜集整理.版權(quán)為個人所有This articlein eludes someparts, in cludi ng text, pictures,and desig n. Copyright is pers onal own ership.zzz6乙用戶可將本文地內(nèi)容或服務(wù)用于個人學習、研究或欣賞，以及其他非商業(yè)性或非盈利性用途，但同時應(yīng)遵守著作權(quán)法及其他相關(guān)法律 地規(guī)定，不得侵犯本網(wǎng)站及相關(guān)權(quán)利人地合法權(quán)利.除此以外，將本文任何內(nèi)容或服務(wù)用于其他用途時，須征得本人及相關(guān)權(quán)利人地書面 許可，并支付報酬.dvzfv。Users may use the c

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