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王意順 老師 圖書館視訊組 館員 資訊管理系 兼任講師
3D‧不思議的奇幻世界 王意順 老師 圖書館視訊組 館員 資訊管理系 兼任講師
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大綱 3D立體顯示器介紹 3D立體顯示技術介紹 3D設備介紹 3D軟體介紹 3D攝影體驗
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3D立體顯示器介紹 3D立體顯示器是利用人類的兩眼視差，分別提供給兩眼不同影像而產生立體感 必須具有
兩眼視差(Binocular parallax) 左右眼水平方向的位移(約6.5公分, 歐美人士的統計) 兩眼位置與視角不同，所見顯像也不同 移動視差(Motion parallax) 因觀賞者頭部移動導致視角產生變化，使所見影像內容隨之改變的視差效應
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3D立體顯示技術介紹 濾光眼鏡(Color Filter Glasses) 偏光眼鏡(Polarization Glasses)
快門眼鏡(Shutter Glasses) 色彩眼鏡(Anaglyph Glasses) 明暗眼鏡(Pulfrich Glasses) 頭載式顯示器(Head Mounted Display) 全像式(Holographic) 體積式(Volumetric) 2D多工式(2D Multiplexed) 空間多工式(Spatial-multiplexed) 時間多工式(Time-multiplexed) 觀者追蹤式(Tracking-based) 戴眼鏡式 (With Glasses) 裸眼式 (Without Glasses)
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戴眼鏡式(With Glasses) 在同一個顯示的平面區域上，同時顯示兩眼不同的影像，再透過對應的眼鏡做過濾，讓兩眼各自只看到屬於自己的影像 濾光眼鏡(Color Filter Glasses) 偏光眼鏡(Polarization Glasses) 快門眼鏡(Shutter Glasses) 色彩眼鏡(Anaglyph Glasses) 明暗眼鏡(Pulfrich Glasses) 頭載式顯示器(Head Mounted Display)
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偏光眼鏡(Polarization Glasses)
眼鏡上左右眼分別使用水平及垂直的偏光鏡片 一眼只能看見垂直偏振的光另一眼則是水平的 同時使用兩台投影出偏振光的投影機 缺點 當頭部有微斜，偏光眼鏡往往就會無法完全濾掉另一方向的光
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偏光眼鏡(Polarization Glasses)
線偏光(linear polarizer) 透過特殊的結構，只允許在某個特定方向振動的光可以通過，達到偏極化的效果。 透過控置偏光鏡的方向，就可以調整要讓光留下哪個方向的振動，進而控制光的偏極性。 控制光的偏極性，來控制兩眼看到不同的影像，進一步產生立體效果了！
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偏光眼鏡(Polarization Glasses)
圓偏光(circular polarizer) 在線偏光鏡的其中一面，再加上一個 1/4 波長延遲膜(quarter-wave retardation plate，一般又叫波片、wave plates)，如此就可以產生偏振方向會旋轉的圓偏振光。
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快門眼鏡(Shutter Glasses)
撥放影像時，影像分為奇數影像和偶數影像 以兩倍的頻率交互顯示左眼和右眼的影像 眼鏡動態地屏蔽使用者的左眼和右眼 螢幕顯示左眼影像時遮住右眼、顯示右眼影像時遮住左眼 以達到讓兩眼看到各自不同的影像 左右交替便能看到立體影像 缺點 成本較高 所看見的亮度會降低許多
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色彩眼鏡(Anaglyph) 紅綠眼鏡或紅藍眼鏡 1850年就是用紅綠眼鏡來撥放立體電影 把左右眼的影像用不同顏色畫在同一畫面中
利用顏色過濾的原理，左右眼就看到有角度差異的影像了 缺點 只能看灰階或單一色調的畫面，因為顏色會被濾鏡濾掉所造成 顏色的資訊會被破壞得很嚴重
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頭盔式顯示器 Head-Mounted Display, HMD 在眼鏡上分別做兩個螢幕直接分別給左右眼觀賞 只要分別給兩邊不同的訊號即可
缺點 單一觀眾觀賞 造價高 頭盔重
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裸眼式(Without Glasses) 透過精密的光學計算、控制，讓左右兩眼影像的每個畫素所發出的光線，只會射向空間中的特定位置
讓觀賞者在特定的區域時，左眼接受到的都是左眼影像、右眼接受到的都是右眼的影像
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看個影片輕鬆一下 頭部追蹤技術讓 iPad 2 也能玩裸視 3D！
透過頭部追蹤技術 裸視 3D 效果
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裸眼式 2D多工式(2D Multiplexed) 在同一個顯示系統上分別提供觀賞者左右眼各一個視角不同的平面影像
大腦可以將左右眼所看到的不同影像，融合在一起，以產生立體影像的感覺 空間多工式 時間多工式
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2D多工式 空間多工式 透過在同一個畫面、以畫素交錯的方式，同時顯示左右眼的影像，然後再搭配特殊的光線控制技術來讓兩眼看到不同的畫素。
經過精密的光學設計，所以觀看者在正確的位置觀看時，左眼只會看到奇數列的畫素、右眼只會看到偶數列的畫素；兩隻眼睛可以看到不同的影像，所以也可以產生立體的效果！
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空間多工式 柱狀透鏡(Lenticular lens) 透過在面板前方放置經過精密計算、設計的透鏡，來改變光線的方向
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空間多工式 視差遮屏(Parallax barrier) 在螢幕前再加上一些遮蔽物，把部分方向的光遮住，只讓某些角度的光可以傳出去
亮度比較低 壽命短
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2-View
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Multi-View
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Multi-View
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柱狀透鏡與視差遮屏優缺點比較 視差遮屏法 柱狀透鏡法 視角與觀賞距離 多視角，根據設計可定義觀賞距離範圍與最佳觀賞距離 亮度 嚴重下降
保持亮度 製作困難度 較難，對位精準度要求非常高 容易，對位精準度要求不高 成本 高，良率低 低，良率高 解析度 跟隨視角數目而改變 2D/3D切換 可，相對容易 可，但是相對不容易，會增加可觀的成本
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裸眼式限制 不需要額外配帶眼鏡，所以在實際使用上，會比虛要配戴特殊眼鏡的立體顯示方案來的方便、輕鬆；同時在多人觀看的時候，也不需要考慮眼鏡的成本 都需要在特定的距離、特定的位置，才會有比較好的立體顯示效果；在這些以外的位置看的話，則是有可能會看到不佳或錯誤的立體效果、甚至完全感覺不到立體感。
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時間多工(time-multiplexed)
使用背光元件來控制光線的方向，在某一個時間點，立體影像顯示器將影像投影到觀賞者的左眼，在下一個時間點，則將影像投影到觀賞者的右眼，當左右眼的影像切換夠快時，大腦將不會感受到影像的切換，而形成左右眼的影像為視角稍不同的立體影像對。 這種類型的立體顯示系統會有兩組背光，分別給左眼和右眼來使用；而由於背光的模組經過特殊的設計，所以在使用不同背光模組的時候，光線行進的方向也會不同。
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時間多工(time-multiplexed)
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3D攝影體驗 硬體 軟體 PC Web cam 兩台(仿人類左右眼) 錄影軟體, StereoscopicMultiplexer
播放軟體, StereoscopicPlayer
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參考資料 3D顯示器技術未來新商機, 拓墣產業研究所 編印 VILM, http://viml.nchc.org.tw/home/
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