身临其境的感觉：3D显示技术解析
技术空间
前不久上映的《地心历险记3D》和《闪电狗》电影，大家一定体验到了震撼的3D显示视觉魅力吧。而为了看上这么难得的3D电影，我们不但要多花上20元左右买电影票，而且还需要到专门的影院，戴上特殊的眼镜才行，由此可见3D显示的技术含量是比较高的。大家一定会关心，什么时候自己的数字家庭影院或者电脑上也能实现这种3D效果呢？
人眼3D成像的原理
我们之所以看到世间万物都是立体效果的，这主要缘于双眼的3D成像原理。人的双眼存在着一定的距离，在看到同一个物体时，由于左右两眼的角度不相同，可以从两个不同的视角同时获得两幅不同的图像。当人眼将所看到的物体左右两侧的信息传送给大脑后，大脑再将这些信息重新处理，就得到对它的立体感觉了。同时，物体的立体效果还同物体与双眼的空间位移距离有关，这种视差位移，使我们能区别物体的远近，并获得更深程度的立体感。
举个例子，当我们走在街上，闭上一只眼睛，就会发现周边的建筑物离我们的距离开始变得不那么容易分辨，随着闭眼时间的增加，建筑物会变得平面化，失去了立体感。
对于我们平时玩的3D游戏而言，实际上只是显卡对3D模型的渲染过程，而最终的仍然是显示在显示器平面屏幕上的二维画面，也就是说玩家看到的图片、电影、游戏等，其实仍然是2D的。虽然图像可以达到非常逼真的效果，但由于人的双眼看到的图像完全相同，自然就没有立体感。要想让虚拟世界具有更真实的立体感效果，需要更多硬件、软件、游戏优化等一整套完整的方案支持。
画面分离实现3D成像
其实早在20多年前，就已经出现过立体电影。模拟人眼观察物体的原理，通过两台并列安置的摄影机，同步拍摄出两组具有细微视差的画面，这样的影片所包含的信息就与人的双眼看到的画面相同。而在放映中，当把两台摄影机所拍摄的画面同步投放到同一银幕上时，必须采取适当的画面分离技术，使观众的左右眼看到完全不同的画面，这样才能形成立体效果。常用的画面分离方式都需要佩戴眼镜来协助，如果用肉眼，看到的画面就呈重影，没有立体效果。
1.偏振分光
目前电影院放映采用的画面分离方式主要是偏振分光，通过两台放映机，把两台摄影机拍下的两组影片同步重叠放映在银幕上。这时要在每台放映机前各加装一块偏振方向互相垂直的偏振镜，通过它，就产生了同样互相垂直的两束偏振光。
这两束偏振光投射到银幕上再反射到观众佩戴的偏振眼镜上，左右镜片互相垂直的偏振轴与对应一组影片的偏振轴一致，所以每只眼睛只看到相应的偏振光图像，即左眼只能看到左放映机放出的画面，右眼只能看到右放映机放出的画面，这样就会产生立体感觉。
2.红蓝滤光
最早的立体电影以及现在一些电影的3D版使用了红蓝滤光方式。和偏振分光有点类似，滤光是通过颜色分光。在拍摄时，两台摄影机镜头前分别加装红蓝滤镜，只允许红蓝光通过。观众在看电影时需要戴一副红蓝滤光眼镜，此时左边放映机的画面通过红色镜片进入人左眼，拍摄时滤掉的红色自动还原，从而产生真实色彩，而通过蓝色镜片那部分则被过滤掉，只留下模糊不清的画面，反之，右边放映机的画面通过蓝色镜片的效果也是如此。然后，大脑会自动接收比较清楚的画面，从而根据色差位移产生立体效果。
使用红蓝滤光原理制作的电影可以兼容几乎所有的显示设备，只需要一副红绿眼镜就够了，而且用户自己都可以制作它。但是这种影片的效果比较差，容易出现边缘色彩不正、重影等问题。
3.液晶分时
偏振分光虽然效果最好，但实现成本太高，而红蓝滤光成本最低，但效果又比较差，如何才能折中它们呢？在液晶显示器普及的现在，液晶分时技术大有一番作为。它的主要作用是在显示器和3D眼镜上，通过同步开闭功能，可以在同一台显示器上分别输出左右眼的画面。当显示器输出左眼图像时，左眼镜片为透光状态，而右眼镜片为不透光状态，观众只能看到左眼的画面。而在显示器输出右眼图像时，右眼镜片透光，左眼镜片不透光。这样就让左右眼分别看到各自的画面，频繁切换来使双眼分别获得有细微差别的图像，经过大脑从而生成立体图像。
液晶分时技术要求显示器刷新率的最佳值为120Hz。如果按照目前液晶显示器的刷新率是60Hz来计算的话，那么通过眼镜后左右眼看到的画面实际刷新率只有30Hz，在这样的刷新率下长时间观看很容易疲劳。由于刷新率很难提高，因此液晶分时技术在以前的液晶显示器上使用并不多，但随着技术的不断发展，如今120Hz的液晶显示器已经推出，它可以为用户带来更逼真的立体效果。
GeForce 3D Stereo解析
最近NVIDIA在CES 2009上公布了GeForce 3D Stereo，它其实就是基于液晶分时原理的产品。它由一副3D眼镜和一个红外收发器组成，其中红外收发器通过USB接口与电脑连接，它的作用是让3D眼镜的开闭频率与显示器频率同步。当然还需要一台刷新率为120Hz的显示器以及最新的驱动程序、显卡和软件的支持。同时，目前和未来开发的3D游戏和电影也支持GeForce 3D Stereo。
如果用户只用肉眼观看显示器上的图像，那么将是十分模糊的重影，只有戴上3D眼镜才能看到屏幕内的所有3D景物都已经不在屏幕的表面，而是凹进去的。GeForce 3D Stereo的红外收发器背后有一个旋钮可以控制用户所看到画面的景深，景深的加大相当于是拉大左右眼视线之间的位移差，景深越大立体效果越明显，但是重影和眩晕感也会随之而来，这时用户可以根据游戏的不同，自己调节景深程度。
GeForce 3D Stereo需要配合专门的软件播放3D电影。如果用暴风影音等普通播放器就会同时出现左右眼的画面。而用NVIDIA自己的Stereoscopic 3D Video Player播放它，左右眼的画面则重叠在一起，画面的对比度较强，背景的墙壁出现景深，武士也变得更为生动，此时用3D眼镜观看，画面就是立体的。可以预计，新版本的播放软件将支持3D电影。目前GeForce 3D Stereo已经在美国上市，售价为199美元，搭配三星液晶显示器的套装价格为598美元。可以看到，三星和优派的120Hz 22英寸液晶显示器的价格约为399美元。
专家访谈
GeForce 3D Stereo是一个新兴的3D显示产品，它的特点、市场状况以及发展趋势如何呢？为此我们采访了NVIDIA亚太区技术市场经理邓培智先生，借此我们可以更清晰地了解3D显示技术能否走进我们的生活。
Q：GeForce 3D Stereo的优势何在？
A：GeForce 3D Stereo提供了非常好的视觉效果，它的3D效果超过了以前类似的设备，而且这种解决方案更趋于成熟，更好地整合了各个IT厂商的资源。NVIDIA凭借自身显示芯片的实力，利用硬件方面优势，整合长期与游戏厂商合作的资源，可以进行配套硬件、软件的开发。而显示器厂家仅需生产和推广120Hz显示器，无需再去进行3D显示技术的开发，这样能够节省更多的成本，并有利于产品的发展。
Q：在游戏中使用3D眼镜是否会很复杂？
A：GeForce 3D Stereo不需要修改游戏的设置，只要搭配GeForce 6系列以上级别显卡和174.74版本以上的ForceWare显卡驱动及3D驱动程序，就可以为如《孤岛危机》、《英雄连》、《极品飞车12》等300多款3D游戏带来立体效果。在NVIDIA的网站中，已经特别罗列出了GeForce 3D Stereo支持的游戏，同时还提供了一些3D短片电影下载。
Q：GeForce 3D Stereo的配套设备能否跟上？
A：目前已经有很多公司和组织开始支持3D显示技术，而未来大部分主流产品都将拥有3D显示技术，2D向3D的转化是不可阻挡的。目前已经有友达、奇美和华映等推出了120Hz液晶面板，优派、三星、NEC和三菱等推出了支持3D显示的终端显示器。从技术角度来说，要让显示器实现120Hz难度并不大，随后会有更多的显示器厂商加入进来。同时与GeForce 3D Stereo搭配的投影机、液晶电视也将成为热点产品，它们向家庭娱乐发展的潜力巨大。另外，3D电影和游戏等软件也将丰富3D显示内容以及增大应用范围。
Q：GeForce 3D Stereo目前的价格较高，是否会影响它的推广？
A：虽然3D产品以及配套设备的价格比较高，不过这在电子产品上市之初是很正常的，在此类产品大面积量产后，价格肯定会下降，届时120Hz液晶显示器只比普通产品高10％～15％。3D显示的门槛变低，采用这种技术的产品就会普及开来。
结语
毋庸置疑，配套设备以及游戏、电影将成为3D显示推广的关键。特别是在3D游戏迅速发展的今天，意味着游戏可以打开“真3D”大门，它让玩家的眼睛真正看到了三维世界逼真、震撼的画面，由此带来了强烈的视觉冲击。随着技术的不断提高，各个厂商纷纷致力于3D显示的研发和上市的消息纷至沓来，目前已经有广州等一些地区的网吧向玩家展示了3D游戏的巨大魅力，这无疑为所有厂商和玩家迈入3D世界注入了一支兴奋剂。种种迹象都在预示着3D时代即将到来。