立体显示

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立体显示知识介绍


虚拟现实(VirtualReality—VR):简单的说是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统。作为一门先进的人机交流技术,虚拟现实技术已被广泛应用军事模拟、视景仿真、虚拟制造、虚拟设计、虚拟装配、科学可视化等领域。立体显示是虚拟现实的一个实现方式。

立体显示主要有以下几种方式:

双色眼镜

这种模式下,在屏幕上显示的图像将先由驱动程序进行颜色过滤。渲染给左眼的场景会被过滤掉红色光,渲染给右眼的场景将被过滤掉青色光(红色光的补色光,绿光加蓝光)。然后观看者使用一个双色眼镜,这样左眼只能看见左眼的图像,右眼只能看见右眼的图像,物体正确的色彩将由大脑合成。这是成本最低的方案,但一般只适合于观看无色线框的场景,对于其它的显示场景,由于丢失了颜色的信息可能会造成观看者的不适。

主动立体显示

这种模式下,驱动程序将交替的渲染左右眼的图像,例如第一帧为左眼的图像,那么下一帧就为右眼的图像,再下一帧再渲染左眼的图像,依次交替渲染。然后观测者将使用一幅快门眼镜。快门眼镜通过有线或无线的方式与显卡和显示器同步,当显示器上显示左眼图像时,眼镜打开左镜片的快门同时闭右镜片的快门,当显示器上显示右眼图像时,眼镜打开右镜片的快门同时关闭左镜片的快门。看不见的某只眼的图像将由大脑根据视觉暂存效应保留为刚才画面的影响,只要在此范围内的任何人戴上我们的立体眼镜都能观看到立体影像。象

Elsa 3D Revelator 或 X3D Technologies X3D-Glasses

都是这种类型的快门眼镜。这种方法将降低图像的一半的亮度,并且要求显示器和眼镜快门的刷新速度都达到一定的频率,否则也会造成观看者的不适。

被动同步的立体投影设备

这种模式下,驱动程序将同时渲染左右眼的图像,并通过特殊的硬件输出和同步。一般是使用具有双头输出的显卡。输出的左右眼图像将分别使用两台投影机投射,在投射左眼的投影机前加上偏正镜,然后在投射右眼图像的投影机前也加偏正镜但角度旋转 90 度,观测者也将佩戴眼镜,左右眼的偏振镜也实现做了相应的旋转。根据偏振原理,左右眼都只能看见各自的图像。这是最佳的模式,但显卡和投影机硬件上的成本将会翻倍。

立体显示器

虽然被动同步的立体投影能达到很好的效果,但是还是需要戴偏振眼镜观看。很多公司正在开发不需眼镜的立体显示器,例如在液晶中精确配置用来遮挡光线行进的“视差屏障(Barrier)”。视差屏障通过准确控制每一个像素遮住透过液晶的光线,只让右眼或左眼看到。由于右眼和左眼观看液晶的角度不同,利用这一角度差遮住光线就可将图像分配给右眼或左眼。这样无须戴上专用的眼镜便可以看到立体图像。

真三维立体显示

真三维显示是一种能够在一个真正具有宽度、 高度和深度的真实三维空间内进行图像信息再现的技术,因此又被称为空间加载显示(space-filling display)。真三维显示装置通过适当方式激励位于透明显示体积内的物质,利用可见辐射的产生、吸收或散射形成体素。

更高级的设备

包括 HMD 和 CAVE 系统通过特定接口也可以实现。HMD 头盔显示器是更高级的一种显示方式,左右和右眼的图像将直接由很近的距离的显示屏分别显示在眼睛前,或直接把图像投射到视网膜上。HMD 可以获得很大的视角覆盖范围,同时可以追踪并把视角和头部运动同步。CAVE 也是一种被动同步的立体投影设备,但 AVE 的投影是一个空间的上下左右前后的所有面,这样视觉上就完全可以沉浸在一个虚拟空间中。

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