与此前的快门式、偏振式3D显示屏一起,LED 3D显示屏有了更多竞争性的技术样式。究竟那一种才是3D显示屏的未来主流,三种技术各有优劣,都需要着重完善。尤其是偏振式和裸眼3D的市场斗艳为LED显示屏的视觉享受带来了新的升级,二者也是目前备受市场看好的3D技术。
概念
主动快门式3D技术,英文为Active Shutter 3D,配合主动式快门3D眼镜使用。这种3D技术在电视和投影机上面应用得最为广泛,资源相对较多,而且图像效果出色,受到很多厂商的采用,不过其匹配的3D眼镜价格较高。
这种利用快门式3D技术设计的3D眼镜主要通过提高画面的快速刷新率(通常要达到120Hz)来实现3D效果,属于主动式3D技术,又叫时分法遮光技术或液晶时分技术。当3D信号输入到显示设备(诸如显示屏、投影机等)后,图像便以帧序列的格式实现左右帧交替产生,通过红外发射器,蓝牙等无线方式将这些帧信号传输出去,负责接收的3D电子眼镜在刷新同步实现左右眼观看对应的图像,并且保持与2D视像相同的帧数,观众的两只眼睛看到快速切换的不同画面,并且在大脑中产生错觉,便观看到立体影像。
偏振式3D是一种应用偏振光原理将左右眼图像分离的技术,在上世纪二十、三十年代,提出此原理时采用的是水平和垂直线偏振,很快人们就发现了采用垂直和水平线偏振由于人眼在水平和垂直这两个方向上的视觉灵敏度不同,因而产生的效果不对称,因此,随即改为了左上45度和右上45度,这两个方向上实现偏振使得双眼的视觉完全对称;但是,以上很快就又在实际应用中被淘汰,原因是,使用线偏振系统当人头偏斜时“失偏”现象严重,当偏斜接近45度时完全失去立体感觉,因而,圆偏振技术应运而生,采用圆偏振系统时,人头偏斜对于立体视觉无影响。目前,仍然有不少的科普知识教育仍然使用水平、垂直的线偏振来描述偏振原理,是出于浅显易懂,另外,在液晶显示的很多场合仍然利用线偏振,和这里所述的立体显示偏振技术的用途不同。
两只眼睛除了瞄准正前方以外,看任何一样东西,两眼的视觉角度都不会相同。虽然差距很小,但经视网膜传到大脑里,脑子就用这微小的差距,产生远近的深度,从而产生立体感。一只眼睛虽然能看到物体,但对物体远近的距离却不易分辨。根据这一原理,如果把同一景像,用两只眼睛视角的差距制造出两个影像,然后让两只眼睛一边一个,各看到自己一边的影像,透过视网膜就可以使大脑产生景深的立体感了。各式各样的立体演示技术,也多是运用这一原理。
裸眼3D,即是利用人两眼具有视差的特性,在不需要任何辅助设备(如3D眼镜,头盔等)的情况下,即可获得具有空间、深度的逼真立体形象的显示系统。
目前,LED显示屏的3D技术主要包含快门式、偏振式和裸眼式三种,但应用前景更为光明的则属于偏振式和裸眼式两种了。本文将主要从偏振式和裸眼式两种来讨论LED 3D显示屏的技术和市场对决。
早在上个世纪三十年代末,3D技术就已经开始被关注甚至研发出来,但是LED显示屏的3D技术却是在我国最早出现的,其中,郑州中原显示成为全球第一家。
郑州中原显示技术有限公司始建于1988年,是我国大屏幕显示的鼻祖,开创了我国大型彩色显示的先河。1997年,中原显示研发出世界上第一套电子快门型LED三维大屏幕,并在2010年4月份与中国图像图形学会立体专业技术委员会合作,首次制成了裸眼LED大屏幕。2011年,中原显示宣告其研制的、具有完全独立自主知识产权的、填补国内空白及具有中显独特技术的我国第一套偏光型(偏振型)三维LED大屏幕样机完成。至此,中显成为了世界上第一家可以生产“电子快门型、偏振型和裸眼型”这三大类三维LED大屏幕的企业。
经过几年的产品验证和市场推广,三种技术类型的3D显示屏都得到了快速的提升,也获得了一定的市场应用,但是需要解决的问题也越来越迫切。
其中,快门型LED 3D显示屏有几大短板:
1. 立体显示原理就是双目视神经给大脑中枢神经报告看到了物象的不同视角,由中枢神经主导随时进行高速运算在“第三眼”产生立体图像,但是对于电子快门型双目不是同时看到物象,而是顺序的,那么 怎样进行运算呢,这就需要存储器,拿什么作为存储器呢?大脑细胞责无旁贷地担当了存储器的任务,因此,快门型立体显示需要反覆地利用大脑细胞作为存储器,因此看时间长了疲乏感严重。
2. 在物象不是静止的而是在进行二维和三维运动时,会产生左右错位,而三维分辨率下降,为避免较大篇幅,这里不予赘述,但这明显对于立体显示效果而言是一个问题。
3. 电子眼镜的问题,眼镜是需要配备电池的,但是眼镜必须要带着才能欣赏电视节目,但是LED大屏幕是供公众欣赏的,很多人同时配戴眼镜,会不时地产生眼镜问题,比如电池接触不良或者开关失效等,这样公众场合下的使用眼镜管理就成了问题。
4. 再是画面闪烁的问题,3D眼镜闪烁主要体现在主动快门式3D眼镜,3D眼镜左右两侧开闭的频率均为50/60Hz,也就是说两个镜片每秒各要开合50/60次,即使是如此快速,用户眼镜仍然是可以感觉得到,如果长时间观看,眼球视神经的负担将会进一步增加。
5. 其他的还有眼镜的造价问题,以及有人提出了电子快门系统由于显示器需要发送电磁波,会不会诱发病变的问题等,这比起前面而言是次要的了。偏振型LED 3D显示屏存在着水平或垂直方向分辨率减半、亮度损失和成本较高两方面压力。因偏光原理,在普通情况下,使画面在水平或者垂直这两个方向上的一个分辨率减半,给实现双路全高清分辨率3D影像带来了困难,同时画面亮度因偏振光原理受到损失,所以偏振式3D技术对显示设备的要求较高。必须在面板外层加装偏光层,所以造成面板成本增加,具体的解决办法参见下述。
裸眼3D显示屏最大的优点在于解决了眼镜问题,但是在3D画面呈现方面远远达不到其他形式的视觉效果。
从应用终端来看,快门型和偏振型LED 3D显示屏主要应用于电影院线、教课演练、科学馆、博物馆等等场合,而裸眼3D显示屏则主要应用于户内外广告宣传,这是由于户内外广告宣传是给路人观看,而过路人是不可以每人都佩戴立体眼镜的,此时戴不戴眼镜变为了主要问题了。无论是哪一种形式,应用空间存在较大前景,是LED显示屏行业一个新兴的细分市场。