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全息術:3D 顯示的未來
來源: | 作者:4SHQ | 發(fā)布時間: 1155天前 | 4391 次瀏覽 | 分享到:



按照圖1中的發(fā)展時間軸預測,實現(xiàn)商業(yè)化的全息3D顯示大約要到2100年

發(fā)展軌跡或許不是無法改變的,所有的這一切取決于人類的不斷努力。盡管實現(xiàn)難度非常大,但全息仍然被認為是實現(xiàn)3D 顯示的終極技術。這是因為全息術是目前可滿足適配人眼視覺系統(tǒng)光學要求的唯一方法。



二、人眼視覺和3D 顯示

理解人眼視覺系統(tǒng)是如何感知三維信息對研發(fā)3D顯示至關重要。


人眼視覺系統(tǒng)從外部獲取的眾多信息中來進行深度感知,而其中絕大多數(shù)重要的深度感知要素是二維信息,其中包括陰影(shading + shadowing)透視方向(perspective)相對大小(relative size)遮擋(occlusion)模糊度(blurriness + haze)


如下圖2展示了在一個二維平面上的三個球,但其包含了以上列舉的二維深度感知要素,這些二維深度感知要素經(jīng)過人眼視覺系統(tǒng)后,我們會認為它們是存在于三維空間中的球。所以無論是繪畫,照片,或是影像,只要上面的二維深度感知要素被植入,我們?nèi)搜劬蜁a(chǎn)生三維感知效果,否則光學圖像錯覺就會產(chǎn)生。因此3D 顯示系統(tǒng)首先需要保證以上二維深度感知要素,其次再加入和解決其他一些三維感知要素,如立體視差,運動視察和視覺輻輳調(diào)節(jié)沖突(vergence-accommodation conflict,VAC)等等。



圖2:二維深度感知要素及其對深度感知的影響



基于以上信息,作者討論了目前主要的幾種3D 顯示技術及其特點:


  1.  基于立體視差(Stereo disparity):常見于現(xiàn)在3D影院,需要穿戴3D眼鏡,存在VAC。
  2. 裸眼3D 顯示(Autostereoscopy):常用透鏡陣列實現(xiàn)光場三維成像;需要用戶固定在特定位置,存在VAC。
  3. 基于運動視差 (Motion Parallax,Multiview):相當于用戶可移動的裸眼3D,存在VAC,所需比特率低,約10? Gb/s,也是目前研究的熱點。
  4. 立體顯示(volumetric displays):通過預先定義好的三維空間進行光發(fā)射,散射,照明以顯示三維圖像。圖像就像懸浮在空中,給人以極大的視覺沖擊。但存在遮擋問題,且成像體積受到限制。



以上這些3D 顯示技術各有利弊及其適用的應用場景,且很多受到人眼視覺系統(tǒng)限制而無法解決。但這些技術在最終全息術成熟之前,仍將繼續(xù)向前為朝著用戶體現(xiàn)更舒適,顯示效果更佳的方向繼續(xù)前進。

三、全息3D顯示
全息術被證明是目前唯一可滿足所有人眼視覺系統(tǒng)所需要素的3D 顯示技術。但其挑戰(zhàn)是巨大的,主要從三個方面闡述: