快门和偏光3D电视原理.doc

快门还是偏光
成像原理比较

　　首先我们要从3D的成像原理开始，要做到3D电视成像的原理来说，3D影像的成像基本原则就是根据人类左右眼间因存在距离而产生的视觉位移，简而言之，左眼与右眼单独收看同一画面时存在位置上的差异，而双眼的聚焦、大脑自身的处理机制，则在两副画面叠加的基础上，营造出立体画面所需的纵深感。因此所有3D技术研发所遵循的原则，便是让左右眼分别看到大脑视觉叠加所需要的两幅画面，通过不同的技术手段设置出分别进入左右眼的图像，形成3D影像。

　　而如今时下流行的这两种主动快门式与偏光式技术也是如此，下面我们来详细了解一下主动快门式和偏光式显示技术的原理。

　　主动快门式3D技术

　　主动快门式3D技术，英文为Active Shutter 3D，又叫时分法遮光技术或液晶分时技术，它主要是靠液晶眼镜来实现的，它的眼镜片实质上是可以分别控制开/关的两片液晶屏，眼睛中的液晶层有黑和白两种状态，平常显示为白色即透明状态，通电之后就会变黑色。通过一种讯号发射装置，让3D眼镜进行高速开关，并与屏幕之间实现精确同步，从而形成左右眼不同的图像，形成3D感官效果。

　　主动快门式3D技术根据人眼对影像频率的捕捉敏感度来实现的，通过提高画面的刷新率（至少120Hz），为左眼和右眼分别输出60Hz快速刷新的图像，这样会在人的大脑实现立体的视觉感受。显示屏幕上会交替进行左右眼画面的播放，在播放左画面时，左眼镜打开，右眼镜关闭，观众左眼看到需要让左眼看见的画面，右眼什么都看不到。在播放右眼画面是，右眼看右画面，左眼看不到画面，就这样让左右眼分别看到左右各自的画面，从而实现3D立体效果。这个过程交替至少达到120次/每秒，人眼才能欣赏到连贯而不闪烁的3D画面，所以主动式3D显示技术要求屏幕的刷新率至少达到120Hz。

　　这种3D技术在电视和投影机上面应用得最为广泛，资源相对较多，而且图像效果出色，受到很多厂商推崇和采用，不过其匹配的3D眼镜价格较高。目前，包括三星、松下、创维等品牌推出的3D电视，都是采用主动快门式3D技术。

　　偏光式3D技术

　　偏光式3D技术，也叫偏振式3D技术，英文为Polarization 3D，利用光线有“振动方向”的原理来分解原始图像的，通过在显示屏幕上加放偏光板对偏振光进行梳理，结合偏振眼镜可以向观看者输送两幅偏振方向不同（垂直和水平）的两幅画面，当画面经过偏振眼睛时，由于偏光式眼睛的每只镜片只能接受一个偏振方向的画面，这样人的左右眼就能接收两组画面，再经过大脑合成立体影像。

　　光其实就是由互相垂直的电场和磁场形成的一种电磁波，自然光是很多电磁波的混合物，它在各个方向的振动是均匀的。当它以特定的角度(布儒斯特角)经过非金属表面后反射形成的眩光是偏振光。偏离了这个角度，就会有部分非偏振光混杂在偏振光里。部分偏振光是有程度的，偏离的角度越大，偏振光的成分越少，最终成为非偏振光。有了偏振光，有时会给我们照相带来不利，玻璃表面的反射光，使我们拍摄不到玻璃橱窗里面的东西，水面的反射光使我们拍摄不到水中的鱼。

　　但利用偏振光的这种特性正好满足立体电影的需求——让左右眼看到完全不同的画面。通过给电视面板前面加装偏光片，让显示设备发出互相垂直的完全偏振光波，然后观众通过特定的偏光眼镜，就能让左右眼看到各自不同的画面而互不干涉。

　　偏光式3D技术眼镜成本比较便宜，目前比较多电影院采用的就是这种技术方案，不过对显示设备的亮度要求较高，在液晶电视上，应用偏光式3D技术要求电视具备240Hz以上刷新率。

　　目前在偏光式3D系统中，市场中较为主流的有RealD 3D、MasterImage 3D、杜比3D三种，RealD 3D技术市占率最高，且不受面板类型的影响，可以使任何支持3D功能的电视还原出3D影像。不过这种技术会使画面分辨率减半，很难实现真正的全高清3D影像，而且画面亮度也会被大大降低。在液晶电视上，应用偏光式3D技术要求电视具备240Hz以上刷新率。
优缺点对比

　　主动快门式3D技术有残影少、3D效果突出的优点，而且该技术实现起来比较容易，屏幕成本较低，不论是电视、电脑屏幕还是投影机，只要更新频率能达到要求，就能导入这个技术，因此现在市面上大部份即将上市的3D产品基本上都采用这个技术。

　　另外，主动快门式3D技术能够保持画面的原始分辨率，很轻松地让用户享受到真正的全高清3D效果，而且画面亮度不会降低很多，这一点在PDP上体现尤为明显。

　　但该技术也有其缺点，首先就是主动式快门眼镜受到液晶层的限制，镜片面积也不能做得太大，对部份的人来说，特别是有戴眼镜的朋友会很容易看到四周粗粗的黑框。其次，由于主动快门式3D眼镜一直处于高速的开闭状态，长时间观看很容易造成人眼的疲劳，当然不同的帧变化间断时间和人的个体差异不同，眼镜的疲劳程度和大脑的劳累速度也是不同的。

　　最后就是观看角度问题，由于液晶电视面板和3D眼镜都是采用液晶分子材质，因为偏转角透光的特性，佩戴3D眼镜观看3D影像时只能水平观看，不能倾斜，否则就欣赏不到3D效果，甚至会因为液晶屏幕和3D眼镜液晶分子偏转角透光冲突造成全黑现象。当然主动快门式3D技术也有在等离子电视上的应用，而由于等离子电视采用屏幕主动发光的原理，则不会出现观看角度的问题。

　　偏光式3D技术的色彩损失是最小的，色彩显示更为准确，更接近其原始值。鉴于眼镜的透镜本身几乎没有任何颜色，对用于偏振光系统的节目内容进行色彩纠正也更为容易。尤其是肤色，在一个偏振光系统中，看上去更为真实可信。

　　此外，偏光式3D技术还有眼镜成本低、佩戴舒适、无大小限制等优点。偏光式3D眼镜只是在普通眼镜的表层镀上偏光层，成本非常低廉，而且镜片可大可小，眼镜轻便佩戴舒适，原来戴眼镜的朋友也可以使用，眼镜边缘色彩均匀，不会因为镜片太小看到眼镜的黑框。

　　偏光式3D技术的缺点在于，首先是分辨率减半、亮度损失。因偏光原理，这种技术会使画面分辨率减半，很难实现真正的全高清分辨率3D影像，这点成为偏光式技术的致命伤，同时画面亮度因偏振光原理受到损失，所以偏光式3D技术对显示设备的要求较高。
实际使用对比

　　主动快门式3D与偏光式3D电视在实际使用过程中，对于用户来说主要可以体验到的区别主要可以从3D眼镜、画面闪烁、可视角度、串扰、3D观感等方面来区别。

　　3D眼镜对比

　　主动快门式3D眼镜由于采用了左右镜片交替关闭的技术，必须配备相应的电池以及可控元件，所以在重量上要比偏光3D眼镜重不少，最近不少厂商也对主动快门3D眼镜做了进一步技术优化，但总体来说并不如偏光3D眼镜轻便；同时主动快门式3D眼镜成本较之偏光3D眼镜成本高，市场价格也就高出许多；而偏光式3D眼镜只需一层偏光膜就可实现，所以市场价格低廉同时重量轻便。

　　画面闪烁

　　快门式3D眼镜由于自身的工作原理，在观看时容易因为环境的不同而出现不同的闪烁现象，而偏光式3D眼镜不存在眼镜一开一合的工作状态，所以并不会出现闪烁现象，所以也被称为不闪式3D。

　　可视角度

　　可视角度方面来说，主动快门式3D液晶电视由于液晶的显示原理，在实现3D之后，在观看角度变化时，会受到较大影响，从之前的许多评测过程我们也能发现主动快门3D液晶电视必须保持与屏幕正对水平观看；而主动快门式3D等离子电视由于是自发光，所以可以实现全角度的观看，而快门式3D电视则由于偏光涂层的原理，所以离开屏幕正对范围观看效果也会受到很大影响。

　　画面串扰

　　在画面串扰方面，主动快门式3D电视依然是分为液晶电视和等离子电视分别不同，液晶电视由于采用背光原理，所以收到环境光影响较大，也有索尼等厂家专门提供了防屏闪技术，但是只是减少了屏幕闪烁，并不能真正消除屏闪串扰现象，而主动快门式3D等离子电视由于自发光，所以受到环境光影响不大，但是由于主动快门式3D的成像原理，在电视与3D眼睛的匹配过程中受到影响，串扰现象依然会出现，而偏光式3D则不会出现串扰现象。

　　画面观感

　　在3D观感方面，由于偏光3D不可避免的造成了分辨率的损失，所以在画面清晰度以及各种画面表现上，主动快门式3D要明显优于偏光3D；而在3D画面表现上，主动快门式3D电视的3D画面表现程度也是远远优于偏光式3D电视的；不过由于主动快门3D眼镜同一时间点内只有一侧眼镜开启所以也就造成了亮度的损失，所以偏光3D在亮度上表现要优于主动快门式3D电视。