S. Benton出版了第一个170年3D显示器的权威分类,一支覆盖到了2000年。这篇文章概述了显示器技术在过去十年来的技术进步,更新了S. Benton的分类,囊括最近十年的发展部分。本文的目标是产生一个符合内容产生器的显示器分类,突出哪种显示器能符合图像传送的一般需求。本文也分析了每一类3D显示器的关键技术特征,并对每一类给出了一个未来应用开发建议。
自从Sir Charles Wheatstone 在1832年在伦敦Royal Society 陈述了他最原始的研究,紧接着的便是1832年他发明的第一个立体镜,3D显示器领域已经变成了一个迷人的、充满变数和正被深度研究的领域。随后的170年,3D显示器技术的发展进步都在Benton的权威书籍中进行了总结[2],这本书突出了这个领域的发展,并对一些新的发展进行了分类。基于Benton的框架,本文对最近十年的发展做进一步的回顾,并且分析不同显示器技术的应用适用性。
本文采用的分类[2]基于一款显示器在任意时刻再现视差的能力量度。最简单是双目视觉系统,在任何时刻产生两幅视图,一幅对应左眼另一幅对应右眼。在这个分类里面,一个中间的显示器系统是水平视差显示器,能产生一个场景的多幅仅存在水平视差的图像,这种系统也因全景图而广为人知[3]。这种系统允许用户在3D图像中环视目标物体,并且在不同的水平位置看到不同的图像。本文的分类中,最完整的一种系统是那些全视差系统。这种系统在用户头部水平和竖直方向移动时,都能产生变化的图像。
这种分类的重要性在于,它能捕获一款显示器能在多近的距离产生真实世界的视差体验,同时考量一款显示器针对内容产生器最重要的特性。特别地,它也定义了一款特定的显示器技术需要提供多少信息才能用于操作、需要什么编辑函数、需要多少的通信带宽来产生和分布这些信息内容。
最近有一个用于描述3D显示器的术语:光域显示器(light field displays)。这个属于源自计算机图形学和计算摄影学,特别的,用于描述当光线以一系列方向沿一个物体漫游时的渲染过程[4]。一个类似的术语是自由视点电视(free viewpoint TV),采用一款同步摄像机来渲染非物理摄像机捕获的图像。所有的显示器再现某种形式的光域,并且作为显示器增长的导向。即,视差图像数目越多,实际场景的光域产生将越近。
重要术语:
color anaglyph:颜色浮雕
micro-display:微显示器
Waveguide:波导
Diffractive Grating:衍射光栅
Refract:折射
Stereoscope:立体镜
Holographic:全息
Polarization:偏振
HMD:Helmet-Mounted Displays:头盔悬挂式显示器
Two-view 3D display:双目视觉3D显示器
electronic shutter glass:电子快门眼镜
light field displays:光域显示器
Wavelength Selective Displays:波长选择显示器
Lenticular Displays:光栅显示器
Volumetric 3D Displays:立体3D显示器
accommodation-vergence conflict:
raster barrier:光栅屏障
Digital Light Processing (DLP):数字光处理
SLM(spatial light modulator):空间光调制器
directional optical element:导向光学元件
free viewpoint TV:自由视点TV
long throw lenses:长冲程镜头
HOE(Holography Optics Elements);全息光学元件
super-multi-view display:超多视显示器
slice stacking display:切片堆叠式显示器
HMD(Head Mount Display):头戴式可视设备
etching technique:蚀刻技术
lenticular lens:凹凸镜头
prism:棱镜
pseudoscopic:幻视
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