【摘要】：裸眼3D技術(shù)是在平板顯示基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的新型光電顯示技術(shù)，在小尺寸屏上具有更多的優(yōu)勢(shì)。研究便攜式設(shè)備的裸眼3D系統(tǒng)及功能具有重要的實(shí)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)意義，不僅為便攜式產(chǎn)品帶來(lái)新的商機(jī)，而且為裸眼3D技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化奠定基礎(chǔ)。如今主流的3D立體顯示技術(shù)，仍然不能使我們擺脫特制眼鏡的束縛，這使得其應(yīng)用范圍以及使用舒適度都大打折扣。于是，3D立體顯示能夠持續(xù)發(fā)展的動(dòng)力，就落到了裸眼3D顯示技術(shù)這一前沿科技上。

【關(guān)鍵詞】：嵌入式技術(shù);裸眼3D技術(shù);直接成像技術(shù)

當(dāng)前已經(jīng)產(chǎn)品化的3D液晶電視多用輔助式3D技術(shù)，需佩戴相應(yīng)的眼鏡才能觀看到立體視覺(jué)效果，但是佩戴輔助設(shè)備給觀看者帶來(lái)不便。裸眼3D技術(shù)是能夠展示三維景物、空間實(shí)況的新型光電顯示技術(shù)，讓觀看者達(dá)到身臨其境、沉浸現(xiàn)實(shí)的視覺(jué)效果，是顯示技術(shù)領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。裸眼式3D技術(shù)不需借助輔助設(shè)備即可裸眼觀看到雙眼視圖，獲得立體視覺(jué)效果，與輔助式立體顯示技術(shù)相比具有方便、健康、靈活等多種優(yōu)勢(shì)，成為立體顯示技術(shù)重點(diǎn)發(fā)展方向。裸眼3D技術(shù)的發(fā)展，給電子產(chǎn)品帶來(lái)巨大的商機(jī)，具有廣闊的發(fā)展前景和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。因此，作者對(duì)裸眼式3D技術(shù)及嵌入式3D設(shè)備的設(shè)計(jì)進(jìn)行了深入研究。

一、裸眼式3D技術(shù)研究現(xiàn)狀

裸眼式3D技術(shù)大多處于研發(fā)階段，它的研發(fā)分兩個(gè)方向，一是硬件設(shè)備的研發(fā)，二為顯示內(nèi)容的處理研發(fā)。第二種已經(jīng)開(kāi)始小范圍的商業(yè)運(yùn)用。大眾消費(fèi)者接觸的不多。從技術(shù)上來(lái)看，裸眼式3D可分為光屏障式（Barrier）、柱狀透鏡（Lenticular Lens）技術(shù)、指向光（DirectionalBacklight）以及直接成像四種。裸眼式3D技術(shù)最大的優(yōu)勢(shì)便是擺脫了眼鏡的束縛，但是分辨率、可視角度和可視距離等方面還存在很多不足。當(dāng)然，最近國(guó)內(nèi)又出現(xiàn)一種更簡(jiǎn)單的裸眼3D成像技術(shù)，這一技術(shù)是直接運(yùn)用在特定的所要需要表現(xiàn)3D效果的東西上，比如廣告行業(yè)的平面海報(bào)上面，電子商務(wù)的產(chǎn)品展示。例如最近上映的美國(guó)隊(duì)長(zhǎng)3、魔獸世界等電影。

指向光源（Directional Backlight）3D技術(shù)投入較大精力的主要是3M公司，指向光源（Directional Backlight）3D技術(shù)搭配兩組LED，配合快速反應(yīng)的LCD面板和驅(qū)動(dòng)方法，讓3D內(nèi)容以排序（sequential）方式進(jìn)入觀看者的左右眼互換影像產(chǎn)生視差，進(jìn)而讓人眼感受到3D三維效果。前不久，3M公司剛剛展示了其研發(fā)成功的3D 光學(xué)膜，該產(chǎn)品的面試實(shí)現(xiàn)了無(wú)需佩戴 3D 眼鏡，就可以在手機(jī)，游戲機(jī)及其他手持設(shè)備中顯示真正的三維立體影像，極大地增強(qiáng)了基于移動(dòng)設(shè)備的交流和互動(dòng)。

二、嵌入式3D設(shè)備的硬件組成及3D播放算法研究

裸眼3D技術(shù)在便攜式設(shè)備中具有重要的實(shí)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)意義。便捷式裸眼3D影音設(shè)備作為功能完善的應(yīng)用系統(tǒng)，應(yīng)用在小尺寸的3D屏顏值、硬件電路系統(tǒng)、支持3D播放的應(yīng)用軟件等等。

在便攜式設(shè)備工作中嵌入式裸眼3D影音設(shè)備系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)研究，以嵌入式處理器S3C6140，控芯片，擴(kuò)展存儲(chǔ)器、3D傳感器、觸摸式裸眼3D屏、GSM＼GPS＼WIFI等功能模塊，組成性能較為完善的便攜式影音系統(tǒng)。通過(guò)研究S3C6140的性能、接口及其擴(kuò)展功能，研究了重要外圍模塊的信號(hào)接口及電氣特性，在此基礎(chǔ)上初步完成系統(tǒng)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)工作。

如圖中的這些條紋寬幾十微米，通過(guò)它們的光就形成了垂直的細(xì)條柵模式，稱之為“視差障壁”。而該技術(shù)正是利用了安置在背光模塊及LCD面板間的視差障壁，在立體顯示模式下，應(yīng)該由左眼看到的圖像顯示在液晶屏上時(shí)，不透明的條紋會(huì)遮擋右眼;同理，應(yīng)該由右眼看到的圖像顯示在液晶屏上時(shí)，不透明的條紋會(huì)遮擋左眼，通過(guò)將左眼和右眼的可視畫(huà)面分開(kāi)，使觀者看到3D影像。缺陷：由于背光遭到視差障壁的阻擋，所以亮度也會(huì)隨之降低，要看到高亮度的畫(huà)面比較困難。除此之外，分辨率也會(huì)隨著顯示器在同一時(shí)間播出影像的增加成反比降低，導(dǎo)致清晰度的降低。

裸眼3D技術(shù)的實(shí)現(xiàn)需要柱狀透鏡技術(shù)，也被稱為雙凸透鏡或微柱透鏡。它相比視差障壁技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)是其亮度不會(huì)受到影響。它的原理是在液晶顯示屏的前面加上一層柱狀透鏡，使液晶屏的像平面位于透鏡的焦平面上，這樣在每個(gè)柱透鏡下面的圖像的像素被分成幾個(gè)子像素，這樣透鏡就能以不同的方向投影每個(gè)子像素。于是雙眼從不同的角度觀看顯示屏，就看到不同的子像素。不過(guò)像素間的間隙也會(huì)被放大，因此不能簡(jiǎn)單地迭加子像素。讓柱透鏡與像素列不是平行的，而是成一定的角度。這樣就可以使每一組子像素重復(fù)投射視區(qū)，而不是只投射一組視差圖像。

嵌入式3D設(shè)備的設(shè)計(jì)需要直接成像技術(shù)，直接成像技術(shù)是指把指定的圖像、圖形通過(guò)加工處理通過(guò)數(shù)字媒體叫它自己動(dòng)起來(lái)，從而給人一種3D效果，可使所要傳達(dá)的事物更加貼近生活，表現(xiàn)的更加真實(shí)。這一技術(shù)主要運(yùn)用于現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)推廣方面，也就是廣告方面。典型的有在近年來(lái)網(wǎng)絡(luò)上出現(xiàn)的英雄聯(lián)盟的三幅裸眼3D海報(bào)以及徐克導(dǎo)演的3D團(tuán)隊(duì)在打造的名為“步步追魂”的電影海報(bào)，這也是這一技術(shù)首次在國(guó)內(nèi)運(yùn)用在商業(yè)方面的非常好的實(shí)例，有助于我國(guó)裸眼3D技術(shù)的大的提升與進(jìn)步。這一技術(shù)可依附在普通的電腦、數(shù)字廣告機(jī)、LED顯示屏等數(shù)字化設(shè)備上進(jìn)行展示傳播。優(yōu)點(diǎn)：有效提升電子商務(wù)現(xiàn)有的產(chǎn)品推廣表現(xiàn)形式，更能表現(xiàn)產(chǎn)品的真實(shí)性。

除此以外，在嵌入式操作系統(tǒng)與硬件匹配的定制方法的研究上，主要是把Android操作系統(tǒng)以其強(qiáng)大的功能、豐富的API接口函數(shù)和穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，成為嵌入式設(shè)備的主要操作系統(tǒng)之一。嵌入式硬件系統(tǒng)需與操作系統(tǒng)配合使用，才能對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行有效的管理和控制。

那么，如何研制3D圖像瀏覽及播放軟件呢？應(yīng)用雙視圖立體圖像的同步縮放算法和插值算法，使之滿足不同尺寸規(guī)格裸眼3D屏的顯示要求，使左右眼3D圖像進(jìn)行中缺重組。為了保證像素位置的準(zhǔn)確性，我們采用先線性碩放的辦法把每隔師徒縮放到液晶屏分辨率大小，再使用列差值算法來(lái)完成左右視圖的像素寫(xiě)入，使圖像滿足裸眼3D的光學(xué)要求。經(jīng)過(guò)多次優(yōu)化，程序能夠在多種分辨率的液晶顯示屏上運(yùn)行，滿足左右視圖像素位置的要求。

本文在裸眼3D技術(shù)研究基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究嵌入式裸眼3D影音設(shè)備的實(shí)現(xiàn)方法、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、軟件技術(shù)。探索在便攜影音設(shè)備實(shí)現(xiàn)裸眼3D技術(shù)的途徑和方法，使便捷式影音播放設(shè)備在嵌入式技術(shù)支持下達(dá)到裸眼3D圖像顯示功能，希望能夠?yàn)槁阊?D技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]戚翔宇.3D傳感器圖像采集及融合顯示技術(shù)研究[J].南昌大學(xué)學(xué)報(bào)（工科版），2016（01）.

[2]蔡履中，劉華光.光學(xué)三維顯示技術(shù)[J].現(xiàn)代顯示，1996（1）：39-54.

[3]B Chaib-draa，F(xiàn) Dignum.（2002） Trends in AgentCommunication Language.Computational Intelligence 18 （2），89-101 doi：10.1111/1467-8640.00184.

[4]張曉媛.裸眼立體顯示技術(shù)的研究[D].天津理工大學(xué)，2007.

學(xué)院，黑龍江 齊齊哈爾 "161005）