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3D显示技术在LED显示屏上的使用

时间:2021-08-25 来源:深圳晶元全彩科技设备有限公司 点击:

关键词:分束\时分\光栅\分色\
 
3D显示技术,是一种新型显示技术,与普通2D画面显示相比,3D技术可以使画面变得立体逼真,图像不再局限于屏幕的平面上,仿佛能够走出屏幕外面,让观众有身临其境的感觉。LED显示屏采用3D显示技术逐步成为近年的潮流和公认的未来发展的方向。作为近年来显示市场的大放异彩的LED显示屏,也在与时俱进,吸收了3D显示技术,使得LED显示屏的显示优势更加突出。
 
尽管3D显示技术的分类繁多,不过最基本的原理是相似的,就是利用人眼左右分别接收不同画面,然后经过大脑对图像信息进行叠加重生,构成一个具有前和后、上和下、左和右、远和近等立体方向效果的影像。3D技术可以分为眼镜式和裸眼式两大类。裸眼3D技术主要用于公用商务场合,将来还会应用到手机等便携式设备上;而在家用消费领域,无论是显示器、投影机或者电视也逐渐进入配合3D眼镜使用的阶段。那么,当3D显示技术在LED显示屏上使用是会怎么样呢?
 
3D显示技术在LED显示屏领域的四个应用原理、方法以及有优缺点:
1.分色方法实现:

分色技术其实就是色差式3D显示技术。使用红蓝、红绿、棕蓝三种分色眼镜(互补色眼镜)实现两眼观看图像的交替与叠加,通过两眼观看不同图像从而实现立体成像。分色眼镜的主要区别在于镜片的不同,同时对片源的要求与对眼镜的要求是一样的,比如,红蓝的眼镜要红蓝的片源,红绿的眼镜要红绿的片源,棕蓝的眼镜要棕蓝的片源,其中又以红蓝的片源居多。以红蓝眼镜为例,红色部分图像是送给左眼,蓝色部分图像送给右眼,然后在大脑里融合便形成了具有立体效果的图像。虽然分色方法具有实现简单,成本较低,可实现2D到3D转换等诸多优点,但是由于这种技术实现的LED显示屏3D显示使用到的三种滤色镜一样都会降低到达观看者眼睛的图像亮度及特定的颜色信息。观看时,左右两眼接收到的输入信息不能做到平衡一致,虽然经大脑的后期加工可以将两侧眼睛观看到的信息重新组合在一起,但会引起视神经的疲劳,所以分色眼镜不能长时间使用。由于LED显示屏在亮度方面先天性的优势,因此分色方法在LED显示屏上使用是使LED显示屏具有3D效果最简单的显示方法。
 
2.分光方法实现:
分光实现3D显示的原理同分色原理具有一定的类似,只是分光显示利用光具有的方向性通过左右眼佩戴偏光滤镜或偏光片过滤掉某个角度偏振光以外的所有光,让部分图像光线只进入左眼,部分图像光线只进入右眼。通过LED显示屏上两种方向的偏振光分别输出两套画面,从而实现3D效果的显示。观看者需佩戴偏光眼镜进行观看,眼镜的左右镜片可以分别可以让方向上相互垂直偏振光通过,这样就实现了左右眼观看图像的立体效果。但分光技术应用于LED显示屏上,会导致偏振光的产生,只有通过左右眼观看经过偏光后的两幅不同图像,通过左右两片镜片分别让各自的偏振光线通过,才能使不同的两幅图像分别进入左右眼,最终通过人脑内视觉系统合成具有立体效果的图像。但分光技术也存在着较为明显的缺点,现在该技术应用到LED显示屏时有一定的技术难度,LED显示屏的技术原理决定了这种屏幕很难实现两种方向的偏振光同时分别输出两套画面,由于LED显示屏的图像叠加在一起无法分开,所以到目前为止,偏光技术还不能应用到LED显示屏上因此,在LED显示屏上使用分光方法是不现实的。
 
3.光栅方法实现:
光栅技术和前面的两种技术具有较大的差别,具有不同的实现原理。这种方法根据视差障碍原理使影像交互排列,先通过细长的纵列光栅后再由两眼进行观看,由于进入左、右眼的纵向影像因视差障碍器被分开,造成左、右眼所捕捉的影像产生微小偏离,最后实现大脑内的三维成像。光栅方法具体实现方法是通过在LED显示屏上加装平行的栅格将屏幕纵向分割为一条条垂直方向上的栅条来实现3D显示效果,栅条交错显示左眼和右眼画面,如奇数条显示左眼画面,偶数条显示右眼画面,然后通过在屏幕和观众之间设置同样为垂直方向上的栅条组成的视差障碍,通过遮挡两眼视线交点以外部分的视线,使左、右眼看到不同的图像,从而实现立体效果的显示。但光栅方法实现立体显示有其特有的局限性,如果观看者的位置发生改变的话,那么视差障碍位置也要随之改变。目前采用多视点技术解决这一问题,使用这种方法不影响观看效果,同时实现起来较为简单。目前可使用TN玻璃覆盖在LED显示屏上的办法,通过加电控制是否生成光栅,从而实现在一个显示屏中既可以显示2D画面,也可以显示3D画面。但光栅也有其固有的缺点,光栅式显示屏如果使用双视点技术,观看者对应的显示屏的水平像素就会减半,如果使用多视点技术,水平像素就会变为1/N。因此,如果一定要在LED显示屏上采用光栅方法,从而实现较佳的3D图像显示质量,就必须成倍的增加显示水平像素,这极大地增加了LED显示屏的制作成本。
 
4.分时方法实现:
如果说前面三种方法是用外置LED显示屏设备来实现3D立体显示的话,那么分时方法则是挖掘显示屏自身的潜力实现三维效果的。这种方法通过将两套画面在极短的时间内交替播放,具体说就是LED显示屏在第一次刷新时播放进入观看者左眼的画面,同时通过观看者佩戴的眼镜遮住观看者的右眼,下一次刷新时交换左右方向。将上述两个动作连续交换,即将两套快门画面进行高速切换,利用人眼的视觉暂留特性和大脑的合成作用最终形成连续的3D画面。目前,广泛使用的眼镜是可高速连续遮挡左右眼的液晶快门眼镜。分时方法对LED显示屏和液晶快门眼镜的同步要求很高,需要增加专用的无线发射设备来让LED显示屏及液晶快门眼镜进行同步。分时技术由于人眼的视觉暂留特性不会损失亮度,同时依赖LED显示屏的高刷新率能力无需对原LED显示系统进行大的改动,只要增加信号同步设备就可以实现3D效果完美呈现在LED显示屏上。这中方法具有较低的设备购置及使用维护成本,是目前占据统治地位的解决方案。
 
在这四种实现方法中,3D图像显示的最好以及性价比最高的就是分时方法。分时方法由于依赖LED显示屏的高刷新率能力从而无需对原LED显示系统进行大的改动而且只要增加信号同步设备就可以实现3D效果的完美呈现,具有较低的设备购置及使用维护成本,在实际的LED显示屏的使用中,能够较好的发挥其作为3D显示技术的优势。采用分时技术实现3D效果的LED显示屏,无论在LED显示屏的显示效果上还是性价比上都根据有具有一定的优势哦。
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