三维显示技术 2011.12

三维显示2011.12电影电影游戏游戏手机手机家用电视家用电视产品展示产品展示2三维：长度、宽度、深度二维显示：能显示长度和宽度信息三维显示：能显示长度、宽度和深度信息主要内容主要内容3三维显示的理论基础1三维显示的实现方法2三维显示的重要参量3三维显示的主要分类4三维显示的理论基础三维显示的理论基础4深度感知5深度感知：深度感知：单眼线索①遮挡②相对尺寸③线性透视④空间透视⑤纹理变化⑥阴影⑦运动视差①②③④⑤⑥⑦运动视差使用单眼线索，可以形成强烈的深度感7立体视觉：人眼视觉系统通过左、右眼观看到的不同景象提取深度信息的能力。深度感知：深度感知：双双眼线索8-调节作用：眼睛晶状体的曲率调节能力，使所看的物体都能清晰地聚焦在视网膜上。-会聚作用：眼球的转动能力，使所观看的物体都能成像在眼睛的中央凹部位。深度感知：深度感知：眼球运动眼球运动线索9-自然观看状态下：调节作用与会聚作用汇合于同一目标平面内-大多数3D显示器观看状态下：调节作用与会聚作用具有不同位置的目标平面，形成深度感三维显示的实现方三维显示的实现方法法¾左、右眼呈现不同画面Æ需要至少两幅图像屏上视差10¾运用了双眼深度线索—立体视觉P左眼PleftPrightPrightPleftP显示平面Pleft:左眼图像；Pright:右眼图像屏上视差：左眼图像与右眼图像之间的距离右眼交叉视差点非交叉视差点屏上视差(屏上视差=间隔像素个数×像素点距)12三维显示的重要参量三维显示的重要参量LRdepzLRdepz1)(−=pezd1)(+=pezd成像于屏后—非交叉视差：成像于屏前—交叉视差：距离：——深度13LRdepzLRdepz1)(−=pezd1)(+=pezd与深度d相关的参数：-e：双眼间距（≈65mm）-p：屏上视差（=间隔像素个数×像素点距）-z：观看距离LRαAθFβB显示平面⎩⎨⎧−=−=βθγαθγBA角度：14三维显示的重要参量三维显示的重要参量——立体视差ezdBdA正视差：成像在屏后负视差：成像在屏前⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧×−=×+=×=2)2/arctan(2)2/arctan(2)2/arctan(dzedzezeβαθ™例题：ƒ显示器A的屏宽为1.1米，分辨率为1920×1080。若在观看距离为2米的条件下，要求立体视差为30’，请计算成像在屏前及屏后两种情况下，分别对应的左、右眼图像的间隔像素个数。（双眼间距为65mm）15261080/110026266557020005701)(≈===×−=×−=⇒+=像素点距屏上视差屏上像素间隔mmedzdppezdBBBBB1.计算眼睛到屏的张角θ：'1122)20002/65arctan(2)2/arctan(=⇒×=×=θθze(Ⅰ)：成像在屏后2.计算眼睛到像的张角α、β：⎩⎨⎧=+=⇒−=−==−=⇒=−='142'30'112'30'82'30'112'30ββθγααθγBA3.计算像的深度dA：171080/110017176570020007001)(≈===×+=×+=⇒−=像素点距屏上视差屏上像素间隔mmedzdppezdAAAAA()mmzeddzeAA7002000)2/'82tan()2/65(2/tan2/2)2/arctan(=−=−=⇒×+=αα4.计算屏上视差pA：(Ⅱ)：成像在屏前3.计算像的深度dB：()mmzeddzeBA5702000)2/'142tan()2/65(2/tan2/2)2/arctan(=−=−=⇒×−=ββ4.计算屏上视差pA：™串扰—左、右眼图像不能完全分离而造成的边缘模糊或双边缘现象ƒ降低感知深度和图像质量ƒ引起视觉不舒适17三维显示的重要参量三维显示的重要参量——串扰无串扰有串扰串扰的定义：左眼图像左眼图像右眼图像右眼图像左眼左眼右眼右眼ααββ(x,y)(x,y)LRαβ=SystemX18⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎟⎠⎞⎜⎝⎛×⎟⎠⎞⎜⎝⎛=⎟⎠⎞⎜⎝⎛×⎟⎠⎞⎜⎝⎛=αβαβRLXLRXRViewerLViewer™例题：ƒ显示器A中左眼图像亮度为100cd/m2,右眼图像亮度为200cd/m2，每个眼睛所接收到的正确图像比例为90%，错误图像比例为10%。请计算：显示器A的系统串扰为多少？左、右眼分别观看到的图像实际亮度为多少？191.计算系统串扰：%1.11%90%10===αβSystemX2.计算看到图像的实际亮度：⎪⎩⎪⎨⎧=×+×=×+×==×+×=×+×=22/190%10100%90200'/110%10200%90100'mcdLRRmcdRLLβαβα三维显示技术分类三维显示技术分类复合三维复合三维眼镜式裸眼式时序式同时式透镜视差栅栏头盔体三维体三维全息三维全息三维二视角二视角二视角/多视角二视角/多视角二视角二视角2122三维显示技术的分类‡双目视差立体显示（binocularparallax3Ddisplay）„需辅助工具的立体显示（stereoscopic3Ddisplay）：偏振光调制、滤色片调制、时间调制和头盔方式„双目直视立体显示（autostereoscopic3Ddisplay）：遮挡方式（日本Sharp公司）、棱镜方式（飞利浦公司）‡三维空间体显示（volumetric3Ddisplay）„旋转屏幕方式„显示屏阵列方式‡电子全息显示（electro-holography）总结总结™帮助人眼进行深度感知的三个线索：ƒ单眼线索：提供相对的深度信息ƒ双眼线索：提供大范围内较精确的深度信息ƒ眼球运动线索：提供相对精确的深度信息，但范围较低小™三维显示器是通过左、右眼图像的屏上视差来实现深度显示的。23™三维显示中有三个重要参量：ƒ深度ƒ立体视差ƒ串扰™存在多种实现三维显示的方法：ƒ复合三维：•眼镜式：互补色式、偏振片式、时序开关式•裸眼式：视差栅栏式、透镜式、头盔式ƒ体三维ƒ全息三维24THEENDTHEENDThankyouThankyouQuestions?Questions?25