街头惊现巨型喵星人？不用眼镜就能看的3D画面是什么原理？
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没错，和仅限于平面的普通大屏幕不同，成都街头的这块大屏幕使用的正是裸眼3D技术。
成都街头的裸眼3D大熊猫 | 来源：网络
近年来，3D技术的发展让人们的生活更加丰富多彩，3D电影得到了人们的普遍喜爱。随着3D裸眼技术兴起，3D技术水平又将迈入一个新的台阶。
东京街头的巨型裸眼3D猫咪 | 来源：网络
当前，市面上充斥着各种各样的3D技术，例如3D电影、游戏机3DS的“裸眼3D”、广场大屏的裸眼3D、3D立体电视等。3D技术来到了一个超高速的发展阶段。
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自电影诞生至今，已经经过了漫长的发展历史，但在绝大部分时间里，电影的表现形式都仅限于“平面”。
而随着技术的发展，在上个世纪末，3D电影逐渐成为电影市场的主流，2009年，詹姆斯·卡梅隆执导的电影《阿凡达》一经上映，就引起了轰动效应，得到了全世界的好评。
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相对于传统电影而言，3D电影最大的优势就是它有很强的立体感，这是因为3D电影在拍摄的时候是两台摄像机同时拍摄，放映的时候也是两台放映机同步放映。
这是根据人的眼睛设计的，人的两只眼睛在不同的位置，瞳孔的距离相差六七厘米左右，当人观察一个物体时，两只眼睛观察到的图像是不同的，中间存在着一个距离的差度，称为“双目视差”。
大脑会根据双目视差来感受物体到眼睛的距离，而3D的两台摄像机、两台放映机就是利用的这个原理，模仿人的眼睛来工作，这样就会呈现出一种立体的感觉来。
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3DS是一款很受欢迎的掌上游戏机。它的一个重大突破是它与传统游戏机不同，是一种无须借助眼镜，靠裸眼就能看到3D图像效果的游戏机，同时也可以自主调节图像深度或者关闭3D，形成传统的游戏效果。
制造这款游戏机的公司将电影搬到了平台上，外面盖上一对镜头，让人可以捕捉3D影像，还可以把虚拟的物体放在真实的图像上，从而创造具有扩展性的现实游戏，打破了传统游戏的局限性。
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随着3D电影的发展，3D眼镜在电视领域也得到了大规模应用。而3D裸眼的出现，使电视也产生了裸眼3D的效果，裸眼3D电视运用视差屏障、柱状透镜、指向光源、多层显示等技术，其中，视差屏障和柱状透镜在多个领域被广泛运用。
视差屏障是在屏幕表面加一条夹缝光栅，使光源被遮蔽，并控制不同图像光线的走向，使光从两个侧面透过来，还原了人的眼睛的视差感，左右眼接收到不同的光，形成3D立体效果。
柱状透镜是在屏幕表面加一个柱状透镜光栅，通过不同方向折射不同图像像素发出的光线，来使左右眼分别接收到不同的图像，出现视差，产生立体感。
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从技术上讲，3D技术可以分为光屏障式3D技术、柱状透镜3D技术和方向性背光3D技术三个类别。
光屏障式3D技术就是运用液晶屏障来进行阻光，当显示立体图像时，液晶屏上会分别显示出左眼和右眼的图像，屏障会遮住左眼或右眼，将左右眼的画面分开，形成立体显示画面。
光屏障式3D技术也有一定的局限性，就是在采用这种技术实现裸眼画面时，画面的分辨率和亮度会降低，画面会变得有点糊，清晰度上不能达到高清。
随着3D技术的成熟发展，这种缺陷也在日益克服中，相信很快就会见到高清的光屏障式裸眼3D。
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柱状透镜3D技术是把一个柱状透镜加在液晶屏前面，图像中的像素点也就被分成左右子像素进入左右眼，然后形成清晰的3D图像。
与光屏障式3D技术相比，柱状透镜3D技术的亮度较高，可以满足观众的视觉感受，但清晰度依旧有些欠缺，另外，柱状透镜造价高、成本高，不便于推广。
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方向性背光3D技术采用左右两块背光源，两块背光源在显示3D图像时被交替点亮，可以控制背光的照射方向，也由此得名方向性背光3D技术。
光源点亮后，入射光线的角度不同，显示左眼时，光板反射的是左组背光源的背光，当背光折射后，图像会进入观众的左眼，此时右眼就无法看到图像；同理，在显示右眼时，左眼也会无法看到图像。
显示屏显示的左右眼图像交替进入大脑，形成3D立体图像。方向性背光3D技术的优点在于它弥补了屏障式3D技术和柱状透镜3D技术的分辨率不足的缺陷，可以有足够高的亮度和足够清晰的图像呈现在观众的面前。
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总之，3D裸眼技术是利用人眼视差的特性，摆脱3D眼镜，形成3D立体的效果。
3D裸眼技术还在进步，向着更丰富、更逼真的方向前进。通过科研人员们的不断努力，3D裸眼技术有着更好的发展前景，在未来会有更多的渠道运用到这项技术，也会与更多技术融合，形成更加宽广的应用领域。3D裸眼技术，未来可期！
中国科学院大学光学工程博士
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编辑：Eric
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