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利達(dá)信:光電信息顯示技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)及在安防中的運(yùn)用
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利達(dá)信:光電信息顯示技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)及在安防中的運(yùn)用
一、平板顯示技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
眾所周知,平板LCD顯示技術(shù)目前已基本取代了CRT顯示技術(shù),但由于LCD是被動(dòng)顯示技術(shù),而主動(dòng)顯示技術(shù)中,PDP與LED顯示技術(shù)雖有各自的特點(diǎn),但有的還未超過(guò)LCD,因而不能取代LCD,
自O(shè)LED技術(shù)發(fā)展之后,其進(jìn)展相當(dāng)迅速。主要原因是它不需要長(zhǎng)晶格的制作過(guò)程,也沒(méi)有涉及晶粒制作程序,制造過(guò)程更較發(fā)光二極管簡(jiǎn)單。制作OLED的材料一般都是有機(jī)化合物,開(kāi)始使用純有機(jī)化合物,五、六年前發(fā)現(xiàn)將有機(jī)化合物混入金屬,有助提高OLED的亮度及效果。因此,現(xiàn)多用有機(jī)金屬混合物來(lái)制作。目前,OLED紅、綠、藍(lán)三色材料的發(fā)光效率和發(fā)光壽命均基本滿(mǎn)足實(shí)用化需求,現(xiàn)在的OLED在亮度5()0cd/m2下,至少有20000h的工作時(shí)間。
1.TFT-LCD與OLED顯示技術(shù)的比較
TFT-LCD與OLED顯示技術(shù)的比較如表9-6所示。
表9-6OLED和TFT-LCD顯示器的比較
參 數(shù) | OLED | TFT-LCD |
發(fā)光方式 | 自發(fā)光 | 需要背光源 |
響應(yīng)時(shí)間 | 幾個(gè)微秒 | 40 ms |
發(fā)光效率 | 151mAV | 4?8 lm/W |
視角 | 170° | 120° |
能耗 | 可低至1 mW | 使用背光源,能耗大 |
厚度 | 1 ?1.5 mm | 5 mm |
工作溫度 | 40C ?85C | 0C ?50C |
環(huán)保性能 | 材料滿(mǎn)足綠色環(huán)保要求 | 使用含有水銀等有害物質(zhì)的背光源 |
抗震性能 | 全固態(tài),無(wú)真空、液態(tài)物質(zhì),適于震動(dòng)環(huán)境 | 液晶材料抗震性能差 |
柔性設(shè)計(jì) | 可釆用能彎曲的塑料屐板實(shí)現(xiàn)柔性顯示 | 不能實(shí)現(xiàn)柔性顯示 |
彩色方式 | RGB像素獨(dú)立發(fā)光或彩色濾光片或光色轉(zhuǎn)換 | 彩色濾光片 |
制造工藝 | 簡(jiǎn)單,因結(jié)構(gòu)優(yōu)異簡(jiǎn)化 | 復(fù)雜,因要背光源等更多材料與組件 |
制造成本 | 大規(guī)模量產(chǎn)后比LCD低40%左右 | 復(fù)雜工藝與更多材料使成本偏高 |
顯示尺寸 | 具有達(dá)到500英寸的潛能 | 最大幾十英寸 |
質(zhì)量 | 手機(jī)應(yīng)用中小于1g | 手機(jī)應(yīng)用大約9g |
由表可見(jiàn),表中所列的15種參數(shù)均優(yōu)于LCD,因而OLED將在不久取代LCD,而成為顯示器市場(chǎng)的主流。但值得指出的是,表中未列入壽命這一參數(shù),實(shí)際上目前OLED顯示器的壽命(尤其在大尺寸顯示上的壽命)還不及LCD,這是今后必須克服的。
2.OLED與QLED顯示技術(shù)的比較
由9.1.4節(jié)可知,OLED顯示面板的原理是:在TFT驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)上,涂覆細(xì)小的三原色或者白色OLED材料(利用白色OLED材料需要在TFT表面層增加三原色彩色濾光膜),形成密集的獨(dú)立發(fā)光的OLED燈珠陣列。對(duì)這個(gè)陣列的有效控制,形成可觀看的畫(huà)面。
OLED的這種顯示結(jié)構(gòu)原理,也適用于QLED。其主要變化就是將TFT結(jié)構(gòu)上的OLED材料,換成電致發(fā)光QLED材料,而其他工藝和技術(shù)幾乎不用改變。這樣制造出來(lái)的顯示面板就是QLED顯示產(chǎn)品,其具有媲美OLED面板的色彩、對(duì)比度、亮度、分辨率等特點(diǎn)。
下一代顯示面板的主要材料是采用OLED或者QLED,包括成本、穩(wěn)定性、壽命、色彩效果、反應(yīng)時(shí)間等關(guān)鍵顯示技術(shù)指標(biāo)中,二者具有很高的相似性。例如,二者色彩表現(xiàn)和原色純度都遠(yuǎn)高于液晶產(chǎn)品,在TFT工藝上都對(duì)大電流驅(qū)動(dòng)要求較高,宜釆用金屬氧化物或者低溫多晶硅,而不是非晶硅TFT工藝。同時(shí),目前二者也都具有壽命不及液晶面板的缺陷。
但是,QLED和OLED畢竟是兩種不同的材料產(chǎn)品,在最終的材料涂覆工藝中,必然表現(xiàn)出差異性。相比OLED材料,QLED材料對(duì)于印刷工藝的支持更好,成熟也更快。這就使得QLED材料用于顯示面板,可以避開(kāi)真空蒸鍍這類(lèi)在大尺寸產(chǎn)品上成本高、成品率和穩(wěn)定性、均勻性控制困難的工藝。
與現(xiàn)在LG量產(chǎn)的白光OLED配合三原色濾光膜的顯示技術(shù)體系比較,直接印刷工藝涂覆的QLED顯示面板,成品率更易于控制、工藝更簡(jiǎn)單、整體面板的色彩性能和能效指標(biāo)也會(huì)更高。
但是,與OLED產(chǎn)品研究較早、市場(chǎng)已經(jīng)出現(xiàn)大規(guī)模的量產(chǎn)支持者比較,QLED的時(shí)間劣勢(shì)明顯。如果OLED也解決了印刷制作工藝的難題,并提升了材料壽命,量子點(diǎn)QLED技術(shù)的市場(chǎng)前景就會(huì)變得暗淡。但是,2014年由于三原色涂覆工藝的成品率難題,三星已經(jīng)暫緩了OLED8.5代線(xiàn)的建設(shè),這就為QLED成為下一代顯示技術(shù)的一種選擇留下了空間。
從產(chǎn)業(yè)進(jìn)程看,如果QLED和OLED都成熟了,液晶面板生產(chǎn)線(xiàn)改造,對(duì)于二者的成本差異不會(huì)異常巨大。液晶面板線(xiàn)在TFT工藝階段的所有技術(shù)積累和設(shè)備都會(huì)被保留,變化的部分僅僅限于液晶涂覆工藝與QLED和OLED涂覆工藝的不同。
因此,不僅是從OLED和QLED自身的比較看,還是從產(chǎn)業(yè)進(jìn)程演進(jìn)看,OLED和QLED誰(shuí)能成功的關(guān)鍵就集中在涂覆工藝,尤其是印刷(噴墨印刷、激光熱轉(zhuǎn)?。┑燃夹g(shù)誰(shuí)先成熟上。當(dāng)然,市場(chǎng)較量的結(jié)果也未必是生死之戰(zhàn),未來(lái)市場(chǎng)也可能存在QLED技術(shù)改進(jìn)的液晶顯示、OLED顯示和QLED顯示技術(shù)三國(guó)爭(zhēng)霸的局面。
用QLED改進(jìn)的液晶顯示技術(shù),會(huì)隨著蘋(píng)果手機(jī)巨大的號(hào)召力,成為2014年下半年顯示技術(shù)行業(yè)的熱點(diǎn)。在更長(zhǎng)的時(shí)間尺度上,OLED、QLED技術(shù)改進(jìn)的液晶、QLED顯示面板,三個(gè)技術(shù)種類(lèi)之間的競(jìng)爭(zhēng)將不會(huì)停止。
上面已經(jīng)介紹了OLED和QLED比較的差異,以及涂覆工藝對(duì)于二者成敗的根本性的決定價(jià)值。下面重點(diǎn)說(shuō)一下二者與QLED改進(jìn)后的液晶產(chǎn)品的市場(chǎng)比較。
3.OLED和QLED與QLED改進(jìn)后的液晶產(chǎn)品的市場(chǎng)比較
應(yīng)用QLED技術(shù)改進(jìn)液晶顯示,最大的優(yōu)勢(shì)在于繼承了液晶技術(shù)成熟的產(chǎn)業(yè)體系,現(xiàn)有技術(shù)足以支撐QLED對(duì)液晶背光系統(tǒng)進(jìn)行改建的工藝要求:這種改進(jìn)后的液晶顯示產(chǎn)品品質(zhì)會(huì)顯著提升、成本不會(huì)劇烈變化——簡(jiǎn)單講,這種產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)就是成熟。
這個(gè)成熟的優(yōu)勢(shì),QLED改進(jìn)的液晶技術(shù),可以在OLED成本沒(méi)有大量下降,或者QLED面板沒(méi)有成熟前,依靠?jī)r(jià)格和產(chǎn)能優(yōu)勢(shì),占領(lǐng)大量市場(chǎng)份額。但是,產(chǎn)業(yè)成熟這種優(yōu)勢(shì),必須建立在競(jìng)爭(zhēng)者不成熟的基礎(chǔ)上。
一旦OLED和QLED顯示面板技術(shù)成熟,哪怕只有一個(gè)成熟,都意味著液晶傳統(tǒng)價(jià)格優(yōu)勢(shì)難以保持。因?yàn)檫@兩個(gè)顯示技術(shù)都是自發(fā)光顯示,不僅顯示效果要優(yōu)于任何改進(jìn)技術(shù)下的液晶顯示產(chǎn)品,更會(huì)因?yàn)椴恍枰彻庠炊哂兄圃斐杀緝?yōu)勢(shì)。
而且,液晶和OLED、QLED的競(jìng)爭(zhēng),與液晶和等離子的競(jìng)爭(zhēng)是完全不同的。后者是兩個(gè)技術(shù)體系、產(chǎn)業(yè)體系的較量;前者則都是半導(dǎo)體顯示范疇內(nèi)的競(jìng)爭(zhēng)。液晶顯示面板與OLED和QLED顯示面板在產(chǎn)業(yè)鏈和工藝設(shè)備上具有7成以上的相通性。產(chǎn)業(yè)界更是把OLED或者QLED看成是液晶面板技術(shù)自然演化升級(jí)的方向和結(jié)果,而非看作你死我活的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。
以上這些產(chǎn)業(yè)特點(diǎn),決定了未來(lái)數(shù)年,顯示業(yè)界會(huì)迎來(lái)一個(gè)傳統(tǒng)液晶、QLED改進(jìn)液晶、OLED和QLED等多種半導(dǎo)體平板顯示技術(shù)混亂競(jìng)爭(zhēng)的時(shí)代。蘋(píng)果的新手機(jī)、TCL的新彩電,只不過(guò)是這場(chǎng)新混亂的開(kāi)始而B(niǎo)。
由上可知,平板顯示技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)還應(yīng)是OLED與QLED顯示技術(shù)。
二、投影顯示與大屏顯示技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
1.投影顯示技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
由前面介紹的投影顯示技術(shù)的4種顯示技術(shù)中,顯然以用DMD芯片的DLP投影顯示與激光投影顯示技術(shù)為最好,因?yàn)镈LP有數(shù)字光學(xué)處理,而激光投影顯示技術(shù)則融合了光閥與DLP而具有獨(dú)特的6大特點(diǎn),可最大限度地展現(xiàn)人眼可以識(shí)別的色彩,真實(shí)地再現(xiàn)客觀世界豐富、艷麗的色彩,可多用戶(hù)同時(shí)與機(jī)器交互,能實(shí)現(xiàn)不用眼鏡的真三維顯示。顯然,投影顯示技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是向激光投影顯示技術(shù)的方向發(fā)展。
2.大屏幕拼接系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)
隨著信息化技術(shù)的提高,人們對(duì)于視覺(jué)欣賞的要求越來(lái)越高。視覺(jué)沖擊力成為人們?cè)u(píng)判顯示性能的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。視覺(jué)沖擊力不僅來(lái)自于清晰的畫(huà)面,還來(lái)自于超大尺寸的畫(huà)面。為了滿(mǎn)足這種訴求,大屏拼接應(yīng)運(yùn)而生。此外,能實(shí)現(xiàn)超大畫(huà)面的還有基于投影技術(shù)的邊緣融合技術(shù)。
目前,比較常見(jiàn)的大屏幕拼接系統(tǒng),通常根據(jù)顯示單元的工作方式分為二個(gè)主要類(lèi)型:一是PDP、LED、LCD平板顯示單元拼接系統(tǒng),其缺點(diǎn)是有拼接縫隙;二是DLP投影單元拼接系統(tǒng),其優(yōu)點(diǎn)是無(wú)拼接縫隙。而邊緣融合拼接系統(tǒng)也是無(wú)縫拼接。顯然,大屏幕拼接系統(tǒng),必須向無(wú)拼接縫隙的系統(tǒng),如DLP與邊緣融合技術(shù)的方向發(fā)展。
3.邊緣融合技術(shù)及其優(yōu)勢(shì)
所謂的邊緣融合技術(shù)就是將一組投影機(jī)投射出的畫(huà)面進(jìn)行邊緣重疊,并通過(guò)融合技術(shù)顯示出一個(gè)沒(méi)有縫隙、更加明亮、超大、高分辨率的整幅畫(huà)面,畫(huà)面的效果就好像是一臺(tái)投影機(jī)投射的畫(huà)質(zhì)。當(dāng)兩臺(tái)或多臺(tái)投影機(jī)組合投射一幅兩面時(shí),會(huì)有一部分影像燈光重疊,邊緣融合的最主要功能就是把兩臺(tái)投影機(jī)重疊部分的燈光亮度逐漸調(diào)低,使整幅畫(huà)面的亮度一致。這種邊緣融合的技術(shù)優(yōu)勢(shì)如下。
(1)增加了圖像尺寸與畫(huà)面的完整性。多臺(tái)投影機(jī)拼接投射出來(lái)的畫(huà)面一定比單臺(tái)投影機(jī)投射岀來(lái)的畫(huà)面尺寸更大;鮮艷靚麗的畫(huà)面,能帶給人們不同凡響的視覺(jué)沖擊。另外,采用無(wú)縫邊緣融合技術(shù)拼接而成的畫(huà)面,要很大程度上保證了畫(huà)面的完美性和色彩的一致性。
(2)增加了分辨率與可達(dá)超高分辨率。每臺(tái)投影機(jī)投射整幅圖像的一部分,這樣展現(xiàn)出的圖像分辨率被提高了。比如,一臺(tái)投影機(jī)的物理分辨率是800x600,三臺(tái)投影機(jī)融合25%后,圖像的分辨率就變成了2000x600。
同利用帶有多通道高分辨率輸出的圖像處理器和計(jì)算機(jī),可以產(chǎn)生每通道為1600x1200像素的三個(gè)或更多通道的合成圖像。如果融合25%的像素,可以通過(guò)減去多余的交疊像素產(chǎn)生的4000x1200分辨率圖像。目前市場(chǎng)上還沒(méi)有可在如此高的分辨率下操作的獨(dú)立顯示器。其解決辦法為使用投影機(jī)矩陣,每個(gè)投影機(jī)都以其最大分辨率運(yùn)行,合成后的分辨率是減去交疊區(qū)域像素后的總和。
(3)縮短了投影距離,提高了空間利用率。隨著無(wú)縫拼接的出現(xiàn),投影距離的縮短變成必然。比如,原來(lái)200英寸(4000x3000mm)的屏幕,如果要求沒(méi)有物理和光學(xué)拼縫,我們將只能釆用一臺(tái)投影機(jī),投影距離=鏡頭焦距X屏幕寬度,釆用光角鏡頭1.2:1,投影距離也要4.8m,現(xiàn)在釆用融邊技術(shù),同樣畫(huà)面沒(méi)有各種縫痕,距離就只需要2.4m,從而提高空間利用率。
(4)能在特殊形狀的屏幕上投射成像。比如,在圓柱或球形的屏幕上投射畫(huà)面,單臺(tái)投影機(jī)就需要較遠(yuǎn)投影距離才可以覆蓋整個(gè)屏幕,而多臺(tái)投影機(jī)的組合不僅可以使投射畫(huà)面變大投影距離縮短,而且可使弧弦距縮短到盡量小,對(duì)圖像分辨率、明亮度和聚集效果來(lái)說(shuō)是一個(gè)更好的選擇。
(5)增加了畫(huà)面層次感與亮度。由于采用了邊緣融合技術(shù),畫(huà)面的分辨率、亮度得到增強(qiáng),同時(shí)配合高質(zhì)量的投影屏幕,就可使得整個(gè)顯示系統(tǒng)的畫(huà)面層次感和表現(xiàn)力明顯增強(qiáng)。
總之,邊緣融合是一組投影機(jī)投射岀的畫(huà)面進(jìn)行邊緣重疊,因此從理論上來(lái)講,利用邊緣融合技術(shù)顯示的畫(huà)面可以是無(wú)限大的而且是清晰的。而大屏拼接則會(huì)隨著顯示畫(huà)面的擴(kuò)大,無(wú)論是從技術(shù)上還是空間布局上都會(huì)更加困難。因此,具體來(lái)講,邊緣融合技術(shù)更加適用于空間較大的場(chǎng)所,即所謂超大的空間清晰應(yīng)用。
顯然,在投影顯示與大屏顯示技術(shù)中,其發(fā)展趨勢(shì)是向激光投影顯示與邊緣融合技術(shù)的方向發(fā)展。
三、3D立體顯示技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
1.三維顯示技術(shù)所應(yīng)該解決的核心問(wèn)題
三維立體顯示作為當(dāng)今世界各國(guó)大力發(fā)展的下一代新型顯示技術(shù),正逐漸成為一個(gè)引人注目的前沿科技領(lǐng)域。近年來(lái),立體顯示技術(shù)在電視廣播、視頻游戲、醫(yī)療、教育等領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越多,三維顯示己從電影銀幕向電視終端、計(jì)算機(jī)終端、智能手機(jī)終端、平板電腦終端等發(fā)展。
我們生活在三維的立體世界中,然而呈現(xiàn)在人眼(單個(gè)的左眼或右眼)視網(wǎng)膜上的圖像卻是二維圖像,這些二維圖像在經(jīng)過(guò)人腦復(fù)雜的融合反應(yīng)后,最終呈現(xiàn)出三維圖像?,F(xiàn)代心理學(xué)認(rèn)為這個(gè)復(fù)雜的融合反應(yīng)分為生理學(xué)和心理學(xué)兩個(gè)層面,具體又分為io種深度暗示,人們就是通過(guò)這些深度暗示來(lái)感知三維物體。其中,在心理學(xué)層面對(duì)人們感知三維物體起主要作用的有6種暗示,在生理學(xué)層面對(duì)人們感知三維物體起主要作用的有4種暗示。三維顯示技術(shù)所要解決的核心問(wèn)題是如何為人眼感知三維物體提供所需的上述10種深度暗示信息。
(1)基于心理深度暗示形成3D效果圖像。人們?cè)谟^看一幅二維圖像時(shí),往往會(huì)根據(jù)長(zhǎng)期積累的生活經(jīng)驗(yàn),通過(guò)心理深度暗示(借助經(jīng)驗(yàn)和假想從出現(xiàn)在視網(wǎng)膜上的平面圖像得到一定程度的深度感)就可以判斷出圖像中物體的遠(yuǎn)近深淺關(guān)系?;谛睦砩疃劝凳驹谌藗冃闹行纬傻?D效果圖像如圖9-37所示,由圖可見(jiàn),人們是通過(guò)圓球的亮暗差異、陰影效果,以及木板的遠(yuǎn)近寬窄變化等心理深度暗示,就可以感覺(jué)到這張二維圖像所帶來(lái)的三維效果。
圖9-37基于心理深度暗示形成的3D效果圖像
三維圖像的6種心理深度感知主要有6種,具體包括:
①線(xiàn)性透視??筛鶕?jù)人們的觀察習(xí)慣,景物向遠(yuǎn)處延伸時(shí),所觀察到的尺寸逐漸縮小。
②像的大小。是指很多物體的實(shí)際尺寸在人腦中都有一個(gè)固有的先驗(yàn)知識(shí),因此可以通過(guò)圖像的大小感知物體的遠(yuǎn)近,從而提供一種心理暗示。
③重疊。兩個(gè)物體輪廓的重疊關(guān)系會(huì)產(chǎn)生暗示,通常認(rèn)為被遮擋的部分處在下方或者遠(yuǎn)處等。
④光照及陰影。二者會(huì)產(chǎn)生一種極強(qiáng)的深度暗示。
⑤結(jié)構(gòu)梯度。與線(xiàn)性透視類(lèi)似,當(dāng)我們注視諸如地板磚或大理石路面的均勻梯度時(shí),其表面粗糙度方面的梯度會(huì)產(chǎn)生一種深度暗示。
⑥面積透視。在觀看一幅二維圖像時(shí),人們總認(rèn)為看起來(lái)比較模糊的景物處在遠(yuǎn)方,這是因?yàn)樵谌藗兊膶?shí)際生活中,遠(yuǎn)處景物發(fā)出的光線(xiàn)在傳播中被空氣中的微粒散射而顯得模糊。三維圖像的6種心理深度感知如圖9-38所示。
圖 三維圖像的6種心理深度感知
(2)基于生理深度暗示形成3D效果圖像。人們通過(guò)心理暗示在二維圖像上感覺(jué)到的三維場(chǎng)景也只局限于二維層面。而在現(xiàn)實(shí)世界里,人們更多的是根據(jù)單眼立體視覺(jué)暗示和雙眼立體視覺(jué)暗示等生理暗示來(lái)獲得真實(shí)世界的三維箴知。
這種生理深度暗示主要有4種,是視覺(jué)感知三維信息的直接要求,具體包括:
①調(diào)節(jié)。一種三維圖像的生理深度感知一一調(diào)節(jié),如圖9-39所示。通過(guò)拉伸纖毛體的肌肉,調(diào)節(jié)眼睛晶狀體的焦距,使觀察者可以看清楚遠(yuǎn)近不同的景物或者同一景物的不同部位。
②匯聚。一種三維圖像的生理深度感知——匯聚,如圖9-40所示,當(dāng)觀察者的眼部肌肉被拉伸使眼球略微轉(zhuǎn)向內(nèi)側(cè)以便對(duì)著三維物體上某一點(diǎn)觀看時(shí),兩只眼睛的視軸所組成的角度稱(chēng)為會(huì)聚角。左右眼在觀看遠(yuǎn)近不同的兩點(diǎn)時(shí),產(chǎn)生出的會(huì)聚角不一樣,眼部肌肉受到的拉伸強(qiáng)度和眼球轉(zhuǎn)動(dòng)的程度也不一樣,而人的感覺(jué)器官可以比較出這種強(qiáng)度和程度,這樣便會(huì)有不同深度的感覺(jué),即產(chǎn)生立體感。通常來(lái)說(shuō),物體離觀察者越近,則會(huì)聚角越大,物體遠(yuǎn)則會(huì)聚角小。
圖 調(diào)節(jié) 圖 匯聚
③雙目視差。一種三維圖像的生理深度感知——雙目視差,如圖9-41所示,雙目視差是由人眼的瞳孔間距所引起的。觀察者在觀看空間三維物體時(shí),三維物體發(fā)岀的光線(xiàn)聚焦于雙眼的視網(wǎng)膜中心,由于人的兩只眼睛之間有一定的距離(被稱(chēng)為瞳孔間距,其平均值為6.5cm),因此對(duì)于同一景物,左右眼的相對(duì)位置是不同的,這就產(chǎn)生了雙目視差,即左右眼看到的是有差異的圖像。
④移動(dòng)視差。一種三維圖像的生理深度感知——移動(dòng)視差,如圖9-42所示,如果觀察者的觀察位置發(fā)生變化,觀察到的三維物體也會(huì)相應(yīng)地發(fā)生變化,這個(gè)效應(yīng)稱(chēng)為移動(dòng)視差。
2.基于雙目視差的三維顯示
目前,主流的三維顯示技術(shù)主要基于雙目視差這種生理深度暗示(圖9-41相關(guān)部分),通過(guò)模擬人眼視覺(jué),用攝影機(jī)/攝像機(jī)在位于同一水平線(xiàn)上的兩個(gè)拍攝點(diǎn)拍攝同一物體,得到兩幅視差圖像,然后通過(guò)光學(xué)等技術(shù)手段,使觀看者的左眼和右眼只能分別看到對(duì)應(yīng)的視差圖像,當(dāng)前的3D電視廣播就是釆用這一原理。
憑著基于雙目視差原理的三維顯示,目前,人們已經(jīng)可以在電影院或者在家里享受到三維顯示技術(shù)帶來(lái)的樂(lè)趣。這種已經(jīng)面向市場(chǎng)成為當(dāng)下主流的三維顯示技術(shù),通常需要觀看者佩戴特殊的眼鏡(如紅藍(lán)眼鏡、偏振眼鏡或電子式快門(mén)眼鏡等)。
這種技術(shù)通過(guò)模擬人眼生理學(xué)深度暗示中的雙目視差,將含有不同視差信息的二維圖像傳輸?shù)接^察者的左右眼中,通過(guò)在人腦中的融合,給予深度信息感知,從而使觀看者獲得三維深度感。
但是人們?cè)谑褂没诙S視差圖像的三維顯示設(shè)備觀察三維圖像時(shí),每次只有一組二維視差圖像進(jìn)入眼中,其攜帶的信息不能提供人眼所需的全部三維深度感知。此外,由于人眼通常聚焦在二維顯示屏幕上,而三維畫(huà)面是在屏幕的前面或后面,這種輻犠和調(diào)焦的矛盾不僅加重人眼與大腦的負(fù)擔(dān),而且長(zhǎng)時(shí)間觀看會(huì)導(dǎo)致眼睛疲勞和不適,甚至可能引起精神上的障礙。視疲勞也許是一種對(duì)長(zhǎng)期觀看立體顯示造成的身體損害的警告,視覺(jué)敏感性較低的人可能會(huì)突發(fā)嚴(yán)重的損害。
3.“真”三維顯示技術(shù)成為研究熱點(diǎn)
由前述可知,開(kāi)發(fā)符合人眼觀看習(xí)慣的“真”三維顯示技術(shù),顯得尤為重要。于是,真三維顯示技術(shù)成為當(dāng)下三維顯示領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。而發(fā)展符合人眼生理認(rèn)知習(xí)慣的新型高分辨率動(dòng)態(tài)三維顯示技術(shù),已經(jīng)成為信息領(lǐng)域的一個(gè)重大研究課題。
基于多種心理深度暗示與生理深度暗示原理,真三維顯示通過(guò)各種手段直接在空間顯示,或使物體在一定空間范圍內(nèi)再現(xiàn),使之和觀看自然界的物體類(lèi)似。
其實(shí),真三維顯示技術(shù)所要解決的核心問(wèn)題,是如何為人眼感知三維物體提供前述的10種深度暗示信息:如果某一種(意思是可以有多種)三維顯示技術(shù)能同時(shí)提供人眼在生理學(xué)上的4種深度暗示,那么該技術(shù)可以稱(chēng)為“真”三維顯示技術(shù)。當(dāng)然,進(jìn)一步地說(shuō),如果某一種三維顯示技術(shù)同時(shí)還能提供心理學(xué)上的6種深度暗示,那它將更符合人眼的觀察習(xí)慣,從而使觀察者在觀察三維影像時(shí),猶如在觀察一個(gè)真實(shí)存在的物體。這樣,就能完全滿(mǎn)足人類(lèi)對(duì)真實(shí)場(chǎng)景的三維視覺(jué)體驗(yàn),顯然這將是人類(lèi)發(fā)展顯示技術(shù)追求的終極目標(biāo)。
因此,相對(duì)于當(dāng)下主流的基于雙目視差深度暗示的三維顯示技術(shù),真三維顯示技術(shù)不會(huì)造成觀看者的視覺(jué)疲勞,其顯示的圖像更加真實(shí),更符合人們的視覺(jué)習(xí)慣,所以能夠真實(shí)反映真實(shí)世界的三維顯示技術(shù),被譽(yù)為21世紀(jì)最偉大的革命之一。
4.三維顯示技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
顯示技術(shù)經(jīng)歷了由黑白顯示到彩色顯示,由普通彩顯到高清晰度彩顯的過(guò)程,目前,平面顯示技術(shù)已經(jīng)取得了很大的成就。但因?yàn)榭陀^世界是一個(gè)三維世界,任何實(shí)物都具有X、y和z三維性,為了追求最大限度的真實(shí)重現(xiàn),其中主要的一種方式就是實(shí)現(xiàn)立體感。目前已商業(yè)化的顯示技術(shù),只能在平面顯示器(x,y)上實(shí)現(xiàn)對(duì)三維世界的表達(dá),在真實(shí)感上,離用眼睛直接去觀看客觀事物仍有很大差異。誠(chéng)然,平面顯示在某種程度上給人三維的立體感覺(jué),但只是在二維顯示技術(shù)基礎(chǔ)上基于心理的認(rèn)知。從本質(zhì)上講,不能算是真正物理意義上的三維立體顯示?,F(xiàn)有的大部分立體顯示技術(shù),在顯示的視角上大多達(dá)不到廣角要求,因?yàn)樗鼈兠撎ビ诙S顯示,始終沒(méi)有擺脫傳統(tǒng)的二維顯示屏幕180。顯示空間的限制。此外,還要借助立體視鏡,或者要借助平面顯示屏上的視差效果。
目前,主流的三維顯示已經(jīng)占據(jù)了大半壁江山,已知的三維顯示設(shè)備包括立體視覺(jué)、頭盔式顯示器、CAVE、裸眼立體顯示器和真三維顯示等。
顯然,在3D立體顯示技術(shù)中,將逐漸從主動(dòng)式眼鏡、偏光式眼鏡,朝向裸眼3D、真3D立體顯示技術(shù)的方向發(fā)展。
四、光電信息顯示技術(shù)在安防中的應(yīng)用
眾所周知,光電信息顯示技術(shù)在安全防范技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛,因?yàn)槿魏我粋€(gè)安全防范系統(tǒng)的前端設(shè)備所釆集的信息,都要通過(guò)傳輸系統(tǒng)傳到遠(yuǎn)端監(jiān)控指揮中心去顯示出來(lái)。因此,顯示器是安防監(jiān)控系統(tǒng)必不可少的重要終端設(shè)備。
由于市場(chǎng)對(duì)安防監(jiān)控系統(tǒng)的需求有大有小,因而其所需求的終端顯示設(shè)備也有大有小,所以本章所述的各種大小顯示設(shè)備都可供選用。詳情可參閱本書(shū)參考文獻(xiàn)[5],以及后續(xù)專(zhuān)業(yè)課終端設(shè)備中。
最后,在選用顯示設(shè)備時(shí),還需提岀注意如下幾點(diǎn)。
(1)安防監(jiān)控場(chǎng)景圖像顯示畫(huà)面與電視電影圖像顯示畫(huà)面的要求有著很大的差別。如在畫(huà)面內(nèi)容方面,電視講究好看,色彩豐富,場(chǎng)景壯觀;而安防監(jiān)控則要求畫(huà)面真實(shí),關(guān)注的對(duì)象細(xì)致可察,并不講究好看不好看。
(2)新一代超高清主要還是為大屏幕電視或電視墻設(shè)計(jì),因?yàn)樵诔R?guī)尺寸的電視上,肉眼無(wú)法分辨超高清電視技術(shù)帶來(lái)的畫(huà)面質(zhì)量的改善。在安防監(jiān)控領(lǐng)域,1600萬(wàn)像素的IPC已經(jīng)問(wèn)世,可達(dá)到4872x3248的超高分辨率。因此,必須選用超高清大屏幕。顯然,高清技術(shù)的發(fā)展將推動(dòng)圖像識(shí)別和智能分析技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用。
(3)顯示技術(shù)在歷經(jīng)黑白、彩色和數(shù)字高清顯示時(shí)代后,將迎來(lái)大色域顯示時(shí)代,因此顏色的真實(shí)再現(xiàn)是下一代顯示的關(guān)鍵。而激光顯示技術(shù)可使顯示圖像具有更大的色域表現(xiàn)空間,可以最真實(shí)地再現(xiàn)客觀世界豐富、艷麗的色彩。同時(shí)完全繼承數(shù)字高清時(shí)代的高分辨率、數(shù)字信號(hào)等特征,實(shí)現(xiàn)人類(lèi)有史以來(lái)最完美的色彩還原。因此,條件許可,最好盡量選用。
(4)未來(lái)的顯示器也將徹底擺脫線(xiàn)纜的束縛,無(wú)線(xiàn)讓時(shí)尚便攜顯示器成為可能。因此,在移動(dòng)式安防監(jiān)控系統(tǒng)與不便安裝有線(xiàn)的環(huán)境中可盡量選用。
(5)由于空手與手勢(shì)操控顯示器也絕對(duì)不是夢(mèng)想,在條件許可情況下,可盡量選用。