作者:德州儀器Alex LyubarskyPaul Rancuret

投影影像顯示器的下一個進展為提供逼真的觀看體驗,就像好萊塢電影中經常描繪的未來那樣。顯示器產業已成功研發出結合立體眼鏡和虛擬實境(VR)內容的3D顯示器,以接近這種體驗。遺憾的是,使用眼鏡的不便以及依賴特殊眼鏡進行3D視覺化的局限性導致3D眼鏡在2010推出後很少被採用於遊戲和家庭娛樂中。
DLP®技術可以實現具有高畫質影像的自動立體多視圖解決方案。透過控制觀看者與虛擬物體之間的距離,限制在立體顯示的視覺舒適區內,將有助於管理DLP技術多視角顯示應用的VAC
圖1:自動立體多視圖解決方案
3D顯示系統透過刺激HVS內的雙眼線索,可使觀看者有更具三維立體感的體驗。裸眼3D統的目標是消除對立體眼鏡的需求,同時增強視覺體驗以降低眼睛疲勞。醫療、工程和遊戲等領域中都可應用裸眼3D視覺化技術。在醫療領域中,醫生進行內視鏡手術時,可在沒有配戴特殊眼鏡情況之下,即時且詳細的掌握病患內部器官情況。工程師可在產品生產前,在三個維度上準確地視覺化他們正在設計的產品。PC遊戲玩家則可透過即時視覺化影像,觀測到視野範圍之外,以在競爭者中獲得優勢。
裸眼3D顯示應用可以提供以下三大優勢:
  • 環視效果。也稱為運動視差,這是一項隨著使用者改變頭部相對於物體的位置而改變物體或場景的觀看角度的功能。圖2說明不同的人如何僅透過水平或垂直移動頭部來觀看一個簡單的物體。在顯示應用中,實現水平環視效果(或水平視差)是最為重要的,因為使用者坐著時會左右移動頭部;而垂直環視效果不一定需要變化。

圖2:裸眼3D顯示器提供的環視效果
  • 延長觀看時間。在很多應用中,使用者需要長時間觀看使用,例如手術可能需要數小時才能完成,而職業遊戲玩家的練習或比賽時間通常也是數小時。

  • 利用立體視覺基礎設施。在短期內創造裸眼3D體驗的能力將取決於基礎設施的可用性。某些裸眼3D顯示系統可以重複使用3D立體視覺源內容(包括VR內容),而可以快速普及裸眼3D顯示應用。

表1列出一些應用範例。

醫療

工程

標示

遊戲

內視鏡手術

CAT掃描分析

產品研發

地圖視覺化

建築建模

廣告

地圖

第一人稱射擊

即時戰略遊戲

遊樂場

娛樂場所

表1:裸眼3D顯示應用

在打造裸眼3D體驗時,顯示產品設計工程師面臨著其他的設計挑戰,包括環視效果和使用者所需的生理線索(指影像質量、亮度、對比度等)。DLP技術可以利用其高速、低功耗和高影像質量等特性來幫助解決這些挑戰。
DLP PicoTm技術能夠為下一代顯示和光控制應用提供小型解決方案。DLP產品具有0.20.47英吋的反射鏡陣列,非常適合小型應用,而且已成功被應用於數百種消費電子產品中。從one-ninth高清到4K超高清解析度,DLP顯示產品幾乎可以在任何表面上投射出色彩鮮豔且清晰的影像。
表2列出基於DLP PicoTm技術的產品為裸眼3D顯示應用帶來的好處。

挑戰

DLP顯示技術優勢

像素密度

要實現有效解析度(1080p),每個唯一視圖都需要具有可產生超高像素密度(8個視圖×1920×1080=1650萬總像素)的解析度。利用DMD的快速切換速度,透過基於時分複用的像素結構,螢幕上的顯示內容可實現4倍有效解析度的顯示精度。

成像切換速度

利用DMD的速度,DLP顯示晶片組可支持超高幀率,從而實現幀內多個視圖的時分複用。例如,現今可在1080p的解析度下實現240Hz的幀率。

影像質量

DLP顯示技術基於獲得奧斯卡金像獎的DLP Cinema技術*,能夠為任何顯示系統提供生動的圖片和影像。

對比度

DLP顯示技術使用反射光學架構,可以提供全開/全關和美國國家標準協會的對比度。

功率效率

DLP顯示技術無需偏振,可在LED投影系統中實現最佳的功率效率。

表2:DLP PicoTm顯示為裸眼3D應用帶來的優勢
*TI研究員Larry J. Hornbeck獲得了2014年奧斯卡科學與技術金像獎(奧斯卡金像獎),以表彰其發明了DLP Cinema®投影中使用的DMD技術。
裸眼3D顯示應用前景廣闊。裸眼3D可使醫療、專業、標示和遊戲市場等各種應用受益。採DLP技術的產品和公司已證明,這款獨特的解決方案可解決上述大多數挑戰並提供特別的使用者體驗。
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