立體眼鏡

立體眼鏡

三維眼鏡是用於觀看立體遊戲場景、立體電影、仿真效果的計算機裝置,是基於頁交換模式(Pagefilp)的立體眼鏡,分有線和無線兩種,是目前最為流行和經濟適用的VR觀察設備。

簡介

立體眼鏡立體眼鏡

人類之所以能夠看到立體的景物,是因為我們的雙眼可以各自獨立看東西,也就是左眼只能看到左眼的景物,而右眼只能看到右眼的景物。因為人類左右兩眼有間距,造成兩眼的視角有些細微的差別,而這樣的差別會讓兩眼個別看到的景物有一點點的位移。而左眼與右眼圖像的差異稱為視差,人類的大腦很巧妙地將兩眼的圖像融合,產生出有空間感的立體視覺效果在大腦中。

由於計算機螢幕只有一個,而我們卻有兩個眼睛,又必須要讓左、右眼所看的圖像各自獨立分開,才能有立體視覺。這時,就可以通過3D立體眼鏡,讓這個視差持續在螢幕上表現出來。通過控制IC送出立體訊號(左眼->右眼->左眼->右眼->依序連續互相交替重複)到螢幕,並同時送出同步訊號到3D立體眼鏡,使其同步切換左、右眼圖像,換句話說,左眼看到左眼該看到的景像,右眼看到右眼該看到的景像。3D立體眼鏡是一個穿透液晶鏡片,通過電路對液晶眼鏡開、關的控制,開可以控制眼鏡鏡片全黑,以便遮住一眼圖像;關可以控制眼鏡鏡片為透明的,以便另一眼看到另一眼該看到的圖像。3D立體眼鏡就可以模仿真實的狀況,使左、右眼畫面連續互相交替顯示在螢幕上,並同步配合3D立體眼鏡,加上人眼視覺暫留的生理特性,就可以看到真正的立體3D圖像。

立體眼鏡在1953年5月24日立體電影首次出現,為了把觀眾從電視奪回來,好萊塢推出了一款立體電影,戴著特殊眼鏡的觀眾像在觀看《布瓦那魔鬼》《蠟屋》這類驚險片那樣,發現自己躲在逃跑的火車及魔鬼的後面。從而為我們帶入了立體電影的時代。

原理

立體電影是用兩個鏡頭如人眼那樣從兩個不同方向同時拍攝下景物的像,製成電影膠片。在放映時,,通過兩個放映機,把用兩個攝影機拍下的兩組膠片同步放映,使這略有差別的兩幅圖像重疊在銀幕上。這時如果用眼睛直接觀看,看到的畫面是模糊不清的,要看到立體電影,就要在每架電影機前裝一塊偏振片,它的作用相當於起偏器。從兩架放映機射出的光,通過偏振片後,就成了偏振光。左右兩架放映機前的偏振片的偏振化方向互相垂直,因而產生的兩束偏振光的偏振方向也互相垂直。這兩束偏振光投射到銀幕上再反射到觀眾處,偏振光方向不改變.觀眾用上述的偏振眼鏡觀看,每隻眼睛只看到相應的偏振光圖象,即左眼只能看到左機映出的畫面,右眼只能看到右機映出的畫面,這樣就會像直接觀看那樣產生立體感覺。這就是立體電影的原理。

在電影院中,佩戴立體眼鏡是為了給不同的眼睛送去不同的圖像,這和View-Master視鏡是一樣的。銀幕實際上顯示著兩幅圖像,而立體眼鏡會讓其中一幅進入一隻眼睛,而另一幅進入另一隻。

1、人眼產生立體原理

人的兩隻眼睛同時觀察物體,不但能擴大視野,而且能判斷物體的遠近,產生立體感。這是由於人的兩隻眼睛同時觀察物體時,在視網膜上形成的像並不完全相同,左眼看到物體的左側面較多,右眼看到物體的右側面較多,這兩個像經過大腦綜合以後就能區分物體的前後、遠近,從而產生立體視覺。
日常生活中人們是用兩隻眼睛來觀察周圍具有空間立體感的外界景物的。3d電影就是利用雙眼立體視覺原理,它不同於一般普通電影在放映時只有影像的平面感覺,它能使觀眾能從銀幕上獲得三維空間感視覺影像的電影。這就是為什麼人們在看3d電影的時候為什麼要戴上一幅3d眼鏡的原因了,不戴上它就感覺看不清楚電影的畫面了。

2、3d眼鏡原理

3d眼鏡採用了當今最先進的“時分法”技術,通過3d眼鏡與顯示器同步的信號來實現。當顯示器輸出右眼圖像時,右眼鏡片透光而左眼不透光,而在顯示器輸出左眼圖像時,左眼鏡片為透光狀態,而右眼為不透光狀態,這樣兩隻眼鏡就看到了不同的遊戲畫面,達到欺騙眼睛的目的。以這樣地頻繁切換來使雙眼分別獲得有細微差別的圖像,經過大腦計算從而生成一幅3d立體圖像。3d眼鏡眼鏡在設計上採用了精良的光學部件,與被動式眼鏡相比,可實現每隻眼睛雙倍解析度以及超寬的視角。

分類

分色式

立體眼鏡立體眼鏡

這是最早出現、最初級的一種3D立體成像技術色分法會將兩個不同視角上拍攝的影像分別以兩種不同的顏色印製在同一副畫面中。這樣視頻在放映是僅憑肉眼觀看就只能看到模糊的重影,而通過對應的紅藍等立體眼鏡就可以看到立體效果,以紅藍眼鏡為例,紅色鏡片下只能分辨除紅色外的景象(紅色鏡片,底色為紅色所以影片中的紅色被忽略),藍色鏡片只能分辨除藍色外的景象(藍色鏡片,底色為藍色所以影片中的藍色被忽略),兩隻眼睛看到的不同影像在大腦中重疊呈現出3D立體效果。

紅藍眼鏡相當便宜,幾塊錢就可賣一幅。不過因為要損失色彩信息,這種眼鏡效果並不是太好。

分光式

又稱偏振光式,主要套用於影院和其它高端套用。這種3D眼鏡和分色式有相同之處,都是通過過濾使雙眼獲得不同信息。兩隻眼鏡使用不同的偏振方向,使得兩幅分離的圖像可以分別被投射。

分光式眼鏡也不貴,一般十幾元到幾十元就可以買到。但是這種眼鏡對顯示設備要求較高,多針對於投影。對家用的顯示器最好別抱多大希望。

時分式

又稱主動快門式,是當前主要運用於家用電視的主流3D技術。同時也是電腦顯示卡晶片主流廠商之一NVIDIA現在主推的一項套用,稱之為3D VISION,需要顯示器和3D眼鏡的配合來實現3D立體效果。

時分法所採用的立體眼鏡構造最為複雜,當然成本也最高。兩個鏡片就好像兩個快門,採用電子控制,可以根據顯示器的輸出情況同步切換開關狀態。顯示設備顯示左眼圖像,左眼眼鏡同時透光,反之亦然。快速交替即可產生3D效果。

這種眼鏡是當前3D眼鏡中最昂貴的,多數市價在千元以上,同時也很嬌貴,需要小心保護。另外為了讓圖像不會感到閃爍,顯示設備必須支持120Hz,這樣才能實現每個眼鏡看到畫面保持60幀速,否則會感到閃爍。

顯示模式

市面上搭配3D/VR立體眼鏡套用的立體圖像種類繁多。最常見的顯示模式主要有以下四種:交錯顯示(Interlacing)、畫面交換(Page-flipping)、線遮蔽(Line-Blanking)、畫面同步倍頻(Sync-Doubling)。

交錯顯示

交錯顯示(Interlacing)就是依序顯示第1、3、5、7……等單數掃描線,然後再依序顯示第2、4、6、8……等偶數掃描線的周而復始的循環顯示方式。這就有點類似老式的逐行顯示器和NTSC、PAL、及SECOM等電視制式的顯示模式。

交錯顯示模式的工作原理是將一個畫面分為二個圖場,即單數描線所構成的單數掃描線圖場或單圖場與偶數描線所構成的偶數掃描線圖場或偶圖場。在使用交錯顯示模式做立體顯像時,我們便可以將左眼圖像與右眼圖像分置於單圖場和偶圖場(或相反順序)中,我們稱此為立體交錯格式。如果使用快門立體眼鏡與交錯模式搭配,則只需將圖場垂直同步訊號當作快門切換同步訊號即可,即顯示單圖場(即左眼畫面)時,立體眼鏡會遮住使用者之一眼,而當換顯示偶圖場時,則切換遮住另一支眼睛,如此周而復始,便可達到立體顯像的目的。

由於交錯模式不適於長時間且近距離的操作使用,就計算機顯示周邊技術而言,交錯模式需要顯示硬體與驅動程式的雙重支持之下方可運行。隨著相關顯示周邊技術的進步,非交錯模式已完全取代交錯模式成為標準配備。 

畫面交換

畫面交換(Page-Flipping)是由特殊的程式來改變顯示卡的工作原理,使新的工作原理可以用來表現立體3D效果。因為不周的顯示晶片有其獨特的工作原理,所以如果要使用畫面交換,那么必須針對各個顯示晶片發展獨特的立體驅動程式以驅動3D硬體線路,因此畫面交換僅限於某些特定顯示晶片。

它的工作原理是將左右眼圖像互動顯示在螢幕上的方式,使用立體眼鏡與這類立體顯示模式搭配,只需要將垂直同步訊號作為快門切換同步訊號即可達成立體顯像的目的。而使用其它立體顯像設備則將左右眼圖像(以垂直同步訊號分隔的畫面)分送至左右眼顯示設備上即可。

畫面交換提供全解析度的畫面質量,故其視覺效果是四種立體顯示模式中最佳的。但是畫面交換的軟硬體要求也是最高的,原因主要有兩點。第一、螢幕的交錯顯示與3D立體眼鏡的遮蔽不佳的話,那么有可能只能使左眼看到右眼的部份,右眼看到左眼的部份,造成"三重"圖像(左眼、右眼、合成圖像),也就是說圖像會有殘影出現。所以要想同時存取左右眼的畫面,那么畫面快取器(FrameBuffer)所需的最小容量就要普遍的兩倍。第二,由於螢幕是交錯顯示,因此不可避免地會出現閃爍現象。要想克服立體顯像的閃爍問題,左右眼都必須提供至少每秒60個畫面,也就是說垂直掃描頻率必須達到120Hz或更高。

畫面同步倍頻

畫面同步倍頻(Sync-Doubling)與前兩種顯示模式最大的不同,它是用硬體線路而不是軟體去產生立體訊號,所以無需任何驅動程式來驅動3D硬體線路,因此任何一個3D加速顯示晶片均可支持。只需在軟體系統上,對左右眼畫面做上下安排便可達成。

它的工作原理是通過外加電路的方式在左右畫面間(即上下畫面間)多安插一個畫面垂直同步訊號,如此便可使左右眼畫面,就像交錯般地顯示在螢幕上,通過使用畫面垂直同步訊號為快門切換同步的方式,我們便可以將左右畫面幾乎同時送到相對應的雙眼中,達到立體顯像的目的。由於畫面同步倍頻會將原垂直掃描頻率加倍,因此須注意顯示設備掃描頻率的上限。此模式是最具效果的立體顯示方式,不會受限於計算機硬體規格,同時可利用圖像壓縮(MPEG)格式,達到進一步傳輸、儲存的目的。

線遮蔽

線遮蔽(Line-Blanking)與畫面同步倍頻一樣,是通過外加電路的方式來達到立體顯像的目的,相當適合計算機標準的非交錯顯示模式。

它的工作原理是將擷取的畫面儲存在相當的快取器(Buffer)中,送出遮蔽偶數掃描線的畫面後送出一個畫面垂直同步訊號,再接著送出遮蔽單數掃描線的畫面,如此周而復始的擷取畫面並送出兩個單偶遮蔽的畫面,便可類似於畫面交換的方式行立體顯像的工作。其工作模式會將顯示卡送出訊號的垂直掃描頻率加倍,因此使用這種立體顯示模式,須注意顯示設備掃描頻率的上限。

由於其採用立體交錯格式,對於過去的交錯顯示的套用軟體及媒體,線遮蔽都可充分支持,因此這種立體顯示模式的回溯兼容性最佳。但它與交錯模式一樣,垂直解析度將會減少一半,所以立體畫面品質會比畫面交換模式稍差。

製作方法

自製立體眼鏡自製立體眼鏡

必備的材料:紅色色紙、藍色色紙、尺、厚紙板、簽字筆、剪刀、口紅膠

第一步:拿起自己的眼鏡,把形狀用簽字筆描在厚紙板上。記得鏡框畫得厚一點,會比較耐用;鼻樑劃得大一點,會比較好跟鼻子形狀吻合;支撐眼鏡的耳框做長一點,如果太長可以剪短,但是太短的話就沒救了。

第二步:將眼鏡形狀剪下後,再把把眼鏡鏡框的厚紙板,用刀片割下來。

第三步:用口紅膠把紅色的色紙貼在左眼,藍色貼在右眼,不要搞錯位置了。另外如果顏色不夠深的話,看立體的效果會比較差,可以貼兩層色紙。

相關詞條

相關搜尋

熱門詞條

聯絡我們