裸眼3D显示，技术成就未来

韩金容 王菊芬

3D显示，是以三维立体形态呈现视觉图像的简称。3D显示通常带给人们更真实、更精细、更震撼的视觉感受，达到身临其境的效果。因此，在影像呈现领域，如电影、电视及其他视频播放方面，3D视频技术得到了大力的发展，同时，3D显示技术在广告、形象展示等领域中也得到了应用。

3D显示主要分为空间显示和平面显示两类。空间3D显示技术难度大、成本高、技术复杂，应用局限性较大。平面3D显示技术通常分为全息和非全息两类，近年来得到大力发展的是非全息3D显示技术，本文以下部分只针对非全息3D显示技术展开论述。

非全息3D显示技术通常称为图像对立体显示技术，尽管其分类繁多，不过最基本的原理却是相似的，如图1所示：利用人的左右眼分别接收不同画面，然后大脑经过对图像信息进行叠加重生，构成一个具有前-后、上-下、左-右、远-近等立体方向效果的影像。

非全息3D显示技术通常分为眼镜式和裸眼式两大类。眼镜式3D显示技术已经在家用消费领域得到了较好的应用，如显示器、电影或者电视等，通常需要配合3D眼镜使用。而裸眼3D目前主要用于公用商务场合，同时在家电娱乐、立体仿真、虚拟现实和移动终端（如：手机、平板系统）等设备上也得到了应用。

由于人们更希望在不需要任何辅助设备的裸眼条件下得到3D显示的效果。因此，裸眼3D显示也是目前业界公认的3D显示的最终形态。印刷平面应用的主要是光栅式裸眼3D显示技术，其3D显示的效果还不够理想，成本也较高，如果在提升显示效果和降低成本方面取得突破，则其大规模的应用将指日可待。

综上所述，在可见的将来，真正可以极大地影响我们生活的3D显示技术一定是电子平面裸眼3D显示技术。随着技术的进步和成本的降低，裸眼3D显示技术必将大范围地改变人们的生活、学习和工作状态。

主要的平面3D显示技术

眼镜式

眼镜式3D显示技术有3种主要的类型：色差式、偏光式和主动快门式，也就是平常所说的色分法、光分法和时分法。

裸眼式

根据对左右眼图像分割方式的不同可以将裸眼式3D显示技术分为3种主要的类型：柱状透镜法、视差屏障法和指向光源法。

裸眼3D显示技术的应用

自20世纪90年代以来，在世界范围内掀起了新一轮的立体显示技术研究的热潮，而裸眼3D显示则是这轮热潮中最受关注的、最前沿的高新技术，有着广阔的应用前景。

相比眼镜式3D技术，目前的裸眼3D显示技术已经具有如下特点和优势：

①无需借助任何辅助设备即可观看三维立体影像效果；

②水平观看角度已达到120度，具有多视点能力；

③对环境光线没有任何要求，具有较高的亮度，适合各类场所的立体展示；

④专门算法能有效去除摩尔纹，双眼没有障碍地接受视频图像，清晰度高；

⑤视觉纵深较大，可达到±1.5米；

⑥应用范围广，适用于所有用户形象展示和用户体验的场所，特别是在便携式设备上的应用将大行其道。

根据裸眼3D显示技术的特点，其在如下的领域具有独特的应用：

①数据可视化。科学研究中的数值计算结果需要以直观形象的方式表现出来，特别是三维图形图像，如蛋白质结构、DNA及其他高分子形态特征的分子建模，立体显微镜及其显示，天气预报中的云图运动分析、风洞实验和数值模拟、空气动力学的流畅模拟，空中摄影测绘数据建模、财务模型及预测模拟、过程控制数值模拟，CAD/CAM设计工程中模型显示、远程机器人视觉显示等。

②医疗。在医疗卫生领域，立体显示技术给医生和专家直接显示测试实况和诊断实况，在远程诊断中可以获得比平面显示更多的视觉信息。在内窥镜及图像显示、眼科疾病诊断及测试、MRI、CAT成像，手术模拟和培训、手术现场成像，NASA虚拟临床计划等方面有重要的应用前景。

③建筑、城市规划和地理信息系统。在建筑行业中，立体显示技术可以展示从设计、导览、景观美化、内部装修、人性因素等方面的信息，帮助设计专家和技术人员关注具体细节，在施工前即可完成全部景观的设计。

④影视娱乐。针对日常生活和娱乐方面，立体显示也将成为普遍使用的有广泛软硬件支持的重大应用领域。如计算机游戏、大型专门节目的游戏机，影院立体影视节目播放，家庭立体电视及立体视频VCD等。

⑤军事。由于立体显示技术的实景显示可以真实表现出实际观看的情况，在军事领域同样具有极其重要的应用。如飞行员、坦克驾驶员、潜艇驾驶员在仿真环境中的培训，立体摄影侦察、星际遥感遥测的成像分析，可以直接立体显示技术代替传统的潜望镜观测方式。

⑥商业、现代工业。3D视频会议，财务统计模型、过程控制及工作流程模型对商品的演示、商业展览，在会议室接待厅的演示、3D网站设计，危险原料处理、小零件装配过程，工业视察等。

综上所述，裸眼3D显示技术应用范围极其广泛，在目前能够应用的显示平面（如电子平面、印刷平面等）上都可以得到应用，特别是在广告传媒、展览展示、旅游招商、婚纱摄影、科研教学、游戏娱乐、工业应用、建筑设計、移动终端等多个行业中存在巨大的市场空间和良好的经济前景。

裸眼3D显示技术的现状和未来

在3D显示的热潮中，越来越多的厂商涌入裸眼3D市场，如海信、三星、索尼、松下、东芝、创维等，争先推出裸眼3D产品，市场被持续炒热，各类裸眼3D技术也日趋成熟。市场也培育出了内在的增长动力，各细分领域的商业模式、产业链也逐渐丰满，预计市场将会在未来3年内步入大规模发展阶段。虽然商用和消费类电子市场仍然是裸眼3D产业的主要市场，但家用市场也会因为技术进步快速成型。

尽管市场和发展前景看好，但内容匮乏依旧是制约裸眼3D产业发展的最大障碍。随着各国政府、行业协会、产业链相关企業的合力推动，相信在未来2年内，3D内容会大幅度增加，逐渐赶上市场的需求，助力裸眼3D行业的发展。同时，裸眼3D产业还需解决行业标准、观看舒适度、内容制作传输、与相关产品的衔接融合等一系列问题。

2011年CES美国电子展的主题就是“3D”。美日韩电子巨头推出了很多不同种类的裸眼3D产品，涵盖从裸眼3D数码相框、裸眼3D数码相机直到裸眼3D笔记本的广泛领域，预示着裸眼3D时代的来临。

2012年初，4K分辨率的概念被正式提出，同时8K分辨率的相应产品也跟随着出现在市场。并且在2013年的CES大展上，越来越多的厂商加入到了4K分辨率和8K分辨率这个行列中，因此我们可以预测，相关的产品和产业在2013年将会得到高速发展。目前，已经有部分厂商将4K分辨率与裸眼3D技术相结合，这样传输出的裸眼3D画面即便分辨率折半，也能够达到1080p的规格，这样就不会影响到用户的视觉体验。

2012年是裸眼3D发展至关重要的一年，也是裸眼3D技术取得长足发展的一年，并且裸眼3D作为公认的未来3D画面发展最终形态，其技术及产业进展情况也一直备受各界关注。据第三方市场调研机构预测，2013年也将是中国裸眼3D市场快速成长的一年，预计规模将成长至70%以上，其中商用大尺寸市场成长速度将超过65%，中小尺寸市场增长率不低于70%。

对裸眼3D新形势的发展，卓美华视技术中心负责人表示，2012年是3D技术发展的重要一年，从来没有一种新技术、新趋势像3D技术这样发展迅速，3D电视、3D显示器、3D摄影/摄像机、3D投影机、3D平板电脑等产品涌向市场。在行业应用方面，裸眼3D、3D显示、3D扫描/投影、行业3D打印、3D立体包装、VR/ AR（虚拟现实/增强显示）等3D科技在传统行业的商业应用也正在加速更新，如展览展示、工业设计、地质测绘、医学诊疗、军事、场景重建、教育培训等领域，通过3D科技创意作为手段帮助传统行业完成产业升级与创新。

从市场来看，裸眼3D甚至是整个3D产业仍处于做大行业蛋糕的阶段。欧美企业在基础研发、软件、内容方面具有优势，中国企业在产业化及应用开发方面优势明显。虽然竞争一直存在，但当前从业者更应该通过竞争中蕴含合作的良性竞争，让客户享受到更优秀的产品，推动裸眼3D行业更快发展，从业者才会获得更大的发展空间。

展望未来两三年，裸眼3D将进一步凸显其综合优势，不断拓展在商业展示和个人消费类电子领域的应用空间，越来越多的上下游厂商将加入这一行列，共同推动裸眼3D产业向前发展。

技术的不断创新和成本的不断下降将成为裸眼3D行业的必然趋势，同时，也意味着裸眼3D显示的商业应用无论其规模还是深度都将得到巨大的发展，市场将蒸蒸日上，商机无限，几乎所有的平面显示领域都将面临着一场震撼人心的“裸眼3D技术革命”，极大地影响着人类生活的方方面面。因此，掌握着裸眼3D显示技术的个人和实体，只要抓住这个难得一遇的机会，不断追求卓越的成就，市场必然回报以丰厚的红利。正所谓“裸眼3D显示，技术成就未来，市场成就人生”。