裸眼3D單芯片解決方案

　　由于受到自由式3D顯示技術(shù)原理的限制，在一定的空間范圍內會(huì )形成一系列的觀(guān)看區域，在這些區域中，觀(guān)眾能夠自由觀(guān)看3D效果，但是如果超出這些區域，就無(wú)法看到正常的3D效果。這種現象目前還沒(méi)有統一的定義，SuperD將這種只能在某些區域內正常觀(guān)看3D效果而無(wú)法在這些區域以外觀(guān)看的狀態(tài)稱(chēng)為“切變現象”。圖3描述了這種現象。

　　圖3中，A位置能正?？吹?D效果，而B(niǎo)位置看到的3D效果卻是錯誤的。因為兩個(gè)眼睛所看到的圖像存在著(zhù)交換，這就造成了3D層次感與應該表現的層次感完全相反的效果。而人眼又不能自動(dòng)調節這種相反的效果，因而造成了嚴重的頭暈現象。處在切變區域所看到的3D效果我們稱(chēng)之為“反視”。在這種情況下，觀(guān)眾會(huì )發(fā)覺(jué)本應處在遠處的物體反而離自己更近，本應處在近處的物體卻離自己更遠，跟我們平時(shí)的生理習慣形成很大反差。

　　為解決觀(guān)看區域受限制的問(wèn)題，SuperD研發(fā)了一種把頭部追蹤技術(shù)集成到原有3D顯示方案中的3D顯示設備。圖4為頭部跟蹤技術(shù)的示意圖。

　　SuperD利用跟蹤技術(shù)獲得觀(guān)眾的三維位置，然后根據位置調整3D圖像的像素排列，生成新的符合該位置的3D圖像，這樣就解決了觀(guān)看區域受限的問(wèn)題。目前的跟蹤技術(shù)還只能針對單個(gè)觀(guān)眾。頭部跟蹤技術(shù)本身是可以跟蹤多個(gè)用戶(hù)的，但由于存在顯示面板刷新率和分辨率的局限，還不適合多個(gè)用戶(hù)同時(shí)使用。這也是該技術(shù)被首先應用到筆記本電腦和其他移動(dòng)設備上的原因。SuperD的頭部跟蹤技術(shù)要求的跟蹤精度非常高，精確到厘米級，并且是用一個(gè)攝像頭來(lái)完成的。這是目前很多頭部或者人臉跟蹤技術(shù)所達不到的。

　　此外，頭部跟蹤技術(shù)目前除了可以解決單個(gè)用戶(hù)的觀(guān)看區域受限問(wèn)題外，還可以用來(lái)處理很多其他應用，比如與顯示設備的交互，在游戲控制中用來(lái)增加游戲的可玩性，用眼睛控制鼠標來(lái)實(shí)現與應用軟件的交互等。因為SuperD所采用的頭部跟蹤技術(shù)可以用一個(gè)攝像頭來(lái)獲取空間位置，所以也可以把它用在測量領(lǐng)域。

　　3D圖像處理芯片

　　SuperD的3D圖像處理芯片提供了單芯片集成方案，不但可以接收、還可以處理和發(fā)送顯示圖像數據流，同時(shí)也會(huì )根據圖像內容的不同而調整并控制屏幕的光學(xué)設計部分。在圖像數據通路之中，芯片會(huì )自動(dòng)檢測圖像的格式，比如，分辨率的大小、顯示圖像幀的基本參數等等。這些參數經(jīng)過(guò)內部運算處理之后，在保證不改變數據流帶寬/吞吐率的前提條件下，會(huì )被圖像數據流發(fā)送模塊再次打包同步，發(fā)送至屏幕的顯示單元，從而實(shí)現無(wú)縫接入和處理。與此同時(shí)，同步控制邏輯也會(huì )在預先設定好的工作模式下，根據圖像2D/3D區域來(lái)控制屏幕雙折射光學(xué)器件的驅動(dòng)電路，使之在符合特定電壓的條件下開(kāi)啟透鏡的折射效果，呈現出3D顯示和傳統2D顯示區域。這種不同顯示區域的控制和圖像的處理，不僅要保證控制的同步，還必須考慮到2D和3D圖像所具有的不同延遲屬性，保證圖像的瞬時(shí)連續性和帶寬的匹配。

　　目前，SuperD的3D芯片已經(jīng)支持全高清的分辨率，并已針對不同種類(lèi)的3D內容格式內置了對左右格式、上下交錯格式等的支持。對于上層軟件而言，這種多格式支持只需通過(guò)使用相關(guān)配置接口對3D芯片進(jìn)行配置即可完成，因此，這種動(dòng)態(tài)配置的實(shí)現使得上層軟件可以直接操作硬件資源和擴展應用范圍。

　　在圖像的處理上，SuperD的3D芯片采用的獨特設計思路使用了行緩存代替傳統圖像處理芯片中幀緩存的方法。僅此一項，行緩存就可以節省數倍的系統功耗，并降低了解決方案的成本。

　　運動(dòng)視差技術(shù)的實(shí)現

　　要得到立體視覺(jué)效果，除了通過(guò)兩個(gè)眼睛分別采集具有視差的圖像供大腦合成立體視覺(jué)外，還有一個(gè)重要的單目立體因素，那就是運動(dòng)視差效果。運動(dòng)視差是觀(guān)看者在自身發(fā)生位移的情況下所看到的周?chē)矬w在運動(dòng)方向上和速度上的差異。圖5是描述運動(dòng)視差的示意圖。

　　從圖5中我們可以看到，當觀(guān)看者位置發(fā)生變化時(shí)，應該看到不同的物體側面，并且距離觀(guān)看者遠近不同的物體發(fā)生的相對位移也不一樣。集成運動(dòng)視差現象的應用可以很明顯地提高用戶(hù)的沉浸感。目前有些2D顯示下的應用也開(kāi)始考慮運動(dòng)視差現象，以此產(chǎn)生一種虛假的立體感覺(jué)來(lái)提高應用的吸引力。

　　SuperD通過(guò)把運動(dòng)視差技術(shù)與3D顯示技術(shù)相結合，將更能增加3D顯示的真實(shí)性和沉浸感。因此，結合頭部跟蹤技術(shù)，我們提出了一種含有運動(dòng)視差的3D顯示技術(shù)。目前該技術(shù)還主要用于游戲應用中。因為現在的游戲開(kāi)發(fā)方法本身就包含了對場(chǎng)景的三維描述信息，所以我們要做的是把這些信息提取出來(lái)，并結合跟蹤技術(shù)得到的觀(guān)眾位置來(lái)實(shí)時(shí)地修正游戲場(chǎng)景的矩陣信息，以此產(chǎn)生對應不同視點(diǎn)位置下的不同渲染效果，使用戶(hù)形成運動(dòng)視差的感覺(jué)，從而提高3D顯示技術(shù)的沉浸感。圖6是運動(dòng)視差與3D顯示相結合的示意圖。

　　在圖6中注意觀(guān)察兩個(gè)立方體的顯示變化。這里3D顯示設備除了提供根據觀(guān)看者位置而新生成的對應該位置的3D圖像外，還把3D圖像按照運動(dòng)視差要求進(jìn)行處理。