邁向嶄新立體視覺時(shí)代！3D立體顯示技術(shù)原理與游戲應(yīng)用歷程簡(jiǎn)介

◆ 眼鏡式 3D 立體顯示技術(shù)

為了滿足像是電影等多人觀看需求的應(yīng)用，因此后續(xù)也出現(xiàn)了以特製眼鏡來(lái)同時(shí)提供多人觀看的各種 3D 立體顯示方式，并根據(jù)運(yùn)作模式分為被動(dòng)式與主動(dòng)式兩大類。

【被動(dòng)式 3D 立體眼鏡】

被動(dòng)式 3D 立體眼鏡指的是眼鏡本身是單純的鏡片 + 鏡架所構(gòu)成，不牽涉到任何機(jī)械式或電子式的運(yùn)作。雖然此類眼鏡所採(cǎi)用的技術(shù)有很多種，不過(guò)基本原理都是透過(guò)光學(xué)方式讓兩組畫面分別只能穿過(guò)左右其中一眼的鏡片，讓左右眼觀看到具備視差的影像。

˙紅藍(lán)濾色片式 3D 立體眼鏡

最早問(wèn)世的是採(cǎi)用紅色與藍(lán)色（或紅色與綠色）濾色片構(gòu)成的 3D 立體眼鏡，眼鏡本身的成本很低（可使用紅藍(lán)玻璃紙與紙板製作），早期的 3D 立體電影多採(cǎi)用此方式，分別投射出經(jīng)紅色濾光與藍(lán)色濾光的畫面，再讓觀看者配戴紅藍(lán) 3D 立體眼鏡來(lái)觀看。

紅藍(lán)濾色式 3D 立體眼鏡

紅藍(lán)濾色片方式可適用于平面印刷媒體或是一般顯示設(shè)備。

以紅藍(lán) 3D 模式顯示的《蝙蝠俠：阿卡姆瘋?cè)嗽骸?/p>

由于紅藍(lán)濾色片式 3D 立體眼鏡有著無(wú)法正確重現(xiàn)原本畫面色彩的缺點(diǎn)，因此后續(xù)有廠商推出了改良式的“ColorCode 3D”，透過(guò)琥珀色與藍(lán)色濾色片分別呈現(xiàn)彩色與單色兩組畫面，由于大腦會(huì)自動(dòng)結(jié)合雙眼觀看到的影像，因此可以獲得彩色的立體畫面。

˙偏光式 3D 立體眼鏡

后續(xù)在偏光技術(shù)普及后，開始有廠商採(cǎi)用偏光式的被動(dòng)式 3D 立體眼鏡。偏光片是透過(guò)如百葉窗般排列的硅晶體涂料薄膜（偏光膜）來(lái)過(guò)濾原本朝不同方向震動(dòng)的光線，會(huì)擋住與偏光膜方向垂直的光線，只讓與偏光膜方向相同的光線通過(guò)。由于偏光片只會(huì)過(guò)濾光線的方向，而不會(huì)像濾色片那樣過(guò)濾光線的顏色，因此可以完整保留畫面的色彩。

偏光原理

播放時(shí)只要使用兩組設(shè)備分別透過(guò)偏光片投射出垂直偏光與水平偏光畫面，或是使用一組設(shè)備搭配可切換偏光方向的主動(dòng)式偏光片交替投射出垂直偏光與水平畫面，再讓觀看者配戴垂直偏光片與水平偏光片組合的偏光式 3D 立體眼鏡，就可以觀看到立體畫面。

偏光式 3D 立體眼鏡

應(yīng)用在液晶顯示器時(shí)，可使用兩片重疊的液晶面板各自顯示垂直與水平偏光畫面，此方式的成本較高。或者是在螢?zāi)槐砻媾渲闷媾冀诲e(cuò)排列的垂直與水平偏光片，各利用一半像素顯示垂直與水平偏光畫面，此方式的成本較低，不過(guò)垂直或水平解析度會(huì)減半。

SCET 展示使用交錯(cuò)偏光片的 3D 液晶電視

近年的 3D 立體電影多半採(cǎi)用偏光方式來(lái)呈現(xiàn)。不過(guò)偏光方式必須使用特殊的投影機(jī)或是螢?zāi)坏蕊@示設(shè)備才能呈現(xiàn)，因此并無(wú)法適用于平面印刷媒體或是一般顯示設(shè)備。

【主動(dòng)式 3D 立體眼鏡】

主動(dòng)式 3D 立體眼鏡是透過(guò)眼鏡本身的主動(dòng)運(yùn)作來(lái)達(dá)成 3D 立體顯示效果。

˙雙顯示器式 3D 立體眼鏡

雙顯示器式 3D 立體眼鏡雖然無(wú)法提供多人觀看需求，不過(guò)仍就算是主動(dòng)式 3D 立體眼鏡的一種，運(yùn)作的原理非常簡(jiǎn)單，透過(guò)左右眼鏡中配置的兩組小型顯示器來(lái)個(gè)別顯示左右眼畫面，來(lái)達(dá)成立體顯示的效果。由于必須配置兩組獨(dú)立的顯示器，因此成本較高，而且只能讓單人觀看。因此通常只應(yīng)用在特殊用途，像是搭配頭部偵測(cè)應(yīng)用在虛擬實(shí)境。

頭戴式顯示器

任天堂于 1995 年推出的可攜式游樂器“Virtual Boy（VB）”就是此類設(shè)計(jì)。

˙液晶式 3D 立體眼鏡

液晶式 3D 立體眼鏡是採(cǎi)用主動(dòng)式液晶鏡片所構(gòu)成的 3D 立體眼鏡，運(yùn)用液晶可藉由電場(chǎng)來(lái)改變透光狀態(tài)的原理，以每秒數(shù)十次的頻率交替遮蔽左右眼視線。播放時(shí)只要交替顯示左右眼畫面，再透過(guò)同步訊號(hào)讓液晶式 3D 立體眼鏡與畫面同步運(yùn)作，播出左眼畫面時(shí)讓右眼鏡片變黑、播出右眼畫面時(shí)讓左眼鏡片變黑，就可以達(dá)成立體顯示的效果。

由于液晶式 3D 立體眼鏡不需要濾色或偏光等特殊構(gòu)造的播放設(shè)備就能呈現(xiàn)，只需要提升播放設(shè)備畫面更新頻率及添加同步訊號(hào)發(fā)送裝置即可，因此可適用于大尺寸多人觀賞需求，是目前最廣泛應(yīng)用于 3D 電視等民生娛樂領(lǐng)域的方式。包括 PC 上由 NVIDIA 推出的“3D Vision”以及各家電大廠最近狂推勐打的 3D 立體電視產(chǎn)品，都是採(cǎi)用此方式。

由于畫面是採(cǎi)左右交替方式播放，同一時(shí)間內(nèi)只有一隻眼睛能看到畫面，因此當(dāng)開啟 3D 立體顯示模式時(shí)，畫面更新頻率會(huì)變?yōu)樵镜囊话?。如果只搭配現(xiàn)有的每秒 60 次更新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格時(shí)，畫面更新頻率會(huì)降到每秒 30 次，讓觀看者感受到明顯的閃爍。因此目前各廠商所推出的方桉都是將螢?zāi)桓骂l率加倍到每秒 120 次，來(lái)避免閃爍的問(wèn)題。

液晶式 3D 立體眼鏡由于必須主動(dòng)運(yùn)作，因此構(gòu)造上比被動(dòng)式 3D 立體眼鏡複雜，雖然播放設(shè)備的成本較低，不過(guò)眼鏡的成本高出不少，以目前主流的紅外線同步方式來(lái)說(shuō)，就必須配備額外的接收控制電路與電池，而且液晶鏡片的交錯(cuò)遮蔽會(huì)影響畫面的亮度。

雖然液晶式 3D 立體眼鏡這一兩年才隨著新產(chǎn)品的推出開始發(fā)燒，不過(guò)在游戲領(lǐng)域的應(yīng)用事實(shí)上已經(jīng)超過(guò) 20 年，最早是 SEGA 在 1986 年推出 SEGA MarkIII / Master System 用的“3D 眼鏡”，任天堂也在 1987 年推出 Famicom 用的“Famicom 3D 系統(tǒng)”。

不過(guò)當(dāng)年的液晶式 3D 立體眼鏡周邊在設(shè)計(jì)上遷就于既有 NTSC / PAL 規(guī)格映像管螢?zāi)?，游玩時(shí)畫面的亮度低閃爍感強(qiáng)烈，加上當(dāng)時(shí)的游樂器完全沒有 3D 繪圖能力，只能概略呈現(xiàn)具備前后層次感的平面圖層，因此并未獲得市場(chǎng)青睞，支援游戲款數(shù)相當(dāng)少。