裸眼3D技術持續提升 成本品質待強化
- DIGITIMES企畫
-
雖然傳統3D電視可借助快門式眼鏡、偏光鏡、紅藍眼鏡等配件，藉此達到產生視差的模擬立體視覺效果，模擬效果也達到一定的表現水準，但實際上仍須配戴專用眼鏡使用，降低其使用性，也不利長時間使用，而持續改善的裸眼3D技術，在成本與效果持續精進下，已逐步搶占行動裝置應用市場，大型螢幕應用可期...
目前在量產實用性高的3D顯示技術，如快門式3D技術、紅藍眼鏡3D技術還是偏光鏡3D技術，其基本應用條件，就是使用者必須配戴專用3D眼鏡才能獲得3D影像效果。這對於用戶來說，尤其是多人使用需要多組3D眼鏡配件的成本，可能會讓消費者裹足不前，即便是成本相對低廉的紅藍眼鏡或是偏光鏡3D顯示方案，實際上也會因為配戴眼鏡的不便利，影響消費者購置3D數位影像設備的意願。
裸眼3D應用最符合使用需求 但技術難度與成本仍須克服
理想的3D成像技術，應是如一般人的觀看習慣，在完全不需任何輔助配件的條件下，模擬出3D視覺效果。雖然目前已有祼眼3D實踐技術，也有面板廠商推出解決方案，但在技術和成本偏高的情況下，短時間仍難達到普及化的條件。
先檢視目前相對成熟的幾種裸眼3D成像技術，現階段相對較成熟的裸眼3D技術以「光柵式」(Barrier)顯示器最具發展潛力。光柵的設計目的，就是為了遮擋部分光線，也就是要讓觀賞畫面者可以控制左、右眼觀賞的影像產生差異，進而出現模擬3D立體視覺所需的視差效果，在不需要眼鏡配件的情況下，以自然的方式產生立體視覺錯覺。
因為整個觀賞過程是利用面板上的光學處理技術，將平面視覺切割成提供給左、右眼的影像內容，對觀賞者來說不用配戴立體眼鏡，就能在裸眼的前提下感受立體視覺效果。
光柵式3D成像技術成熟度高 行動裝置已陸續導入
在實際的光柵式3D立體設計方案中，光柵(Barrier)本身也可以由LCD所組成，實踐方式可以將兩片液晶面板，利用重疊、組合結構整合而成，在顯示器外部的前端液晶面板可作為「光柵」效果來控制後端的LCD面板的顯示內容構成，由前端顯示器以黑(液晶閉狀態)、白(液晶開狀態)形成條紋顯示狀之畫面，即可適應形成架構立體視覺的視差效果，而此種液晶光柵技術方案，更可同時滿足2D/3D顯示的需求。
雖說光柵式3D顯示技術已是商用化技術，也具備滿足2D/3D應用需求的彈性條件，但實際上光柵式3D顯示技術有1個較大的技術限制，就是「角度問題」。
基本上，光柵式3D螢幕若要正確產生立體視覺所需的「視差」效果，觀賞者的眼球必須在正確的角度上，才能獲得3D影像。若是觀賞者若移動位置或頭部的角度不正確，螢幕前端的光柵機構就會令部分畫面出現暗影，在這種狀況下所形成的3D立體視覺就會受到限制，不僅用戶會出現感受不到立體視覺的狀況，甚至還會出現螢幕暗影問題。
對於大型螢幕的3D應用來說，或許光柵式3D顯示技術仍有觀賞位置的技術問題尚待突破，但在行動裝置應用方面，光柵式3D顯示技術卻有極佳的使用優勢！一方面行動裝置使用者，可以在免配戴3D眼鏡的前提下感受立體影像，二來因為使用者可以輕易調整裝置的注視角度，很容易找到最佳的觀賞視角，不需要移動身體去遷就配合顯示幕的相對位置，接受度相對提高許多。
目前有多款行動裝置，如裸眼3D手機、攝影機、數位相機、遊戲機...等產品，已陸續導入光柵式3D顯示技術，賦予行動產品3D立體成像效果。
光柵式3D雖可用多視角技術補強 但影響解析度表現
而為了改善光柵式3D顯示技術的觀賞角度限制問題，目前改進的做法，是將光柵結構以多視點(Multi-view)應用型態進行設計，主要是藉由改變光柵之寬度和方位，達成原有視點擴大、倍增的效益，對於觀賞者來說，雙眼只要落在多視點的位置範圍內，都可以感受到裸眼3D的成像效果。
在現有技術能力下，固然可以達到4？9視角的Multi-view應用型態，但在實際設計方案中，並非視角越多越好，因為視角越多，也就是代表Barrier本身遮擋畫面的面積變多，這會影響到觀賞畫面之解析度，等於是犧牲解析度來換取多視角支援。
以4視角技術方案為例，就會使終端成像僅達原有四分之一的解析度，反之越多視角所犧牲的解析度越多，這在現階段平面顯示器所追求的1080p或4K x 2K超高解析度的趨勢背道而馳，也不會受到對視覺畫面精細度要求高的消費者所青睞。
柱狀稜鏡式3D成像技術尚未成熟 商品化仍有距離
除光柵式3D技術外，祼眼3D技術方案還有柱狀稜鏡式(Lenticular)顯示技術，但其也有降低解析度問題的困擾。對於柱狀稜鏡式裸眼3D顯示技術來說，主要由透過稜鏡的物理光學現象產生立體影像，也就是利用類似凸透鏡的稜鏡結構，來產生多平行面影像的效果，形成兩眼視覺需要的左右眼「視差」畫面。
因此柱狀稜鏡式裸眼3D顯示技術結構在特定距離下，可讓左、右眼個別看到某角度之平行光，在不配戴額外配件的前提下，即可形成3D立體視覺的基本要求。
但因柱狀稜鏡式之立體顯示器的應用前提，使用者仍需在特定距離與角度，才能清晰感受到立體視覺效果；為了增加立體視覺的可用範圍，柱狀稜鏡式之立體顯示器也可以做到多視角的設計方案，只是增加視角就必須追加更多組柱狀稜鏡光學透鏡結構。
而較光柵式3D立體設計方案較好的部份是，柱狀稜鏡式之立體顯示器若欲增加視角，需只要追加透鏡模組，光亮度即便略有衰減，但整體不會出現大幅降低情況，可以保持一定亮度品質，但前提是透鏡的品質必須完美，否則就會影響到3D影像品質。
祼眼式3D技術最大需克服的問題是視角與解析度改善問題，在解析度的部份，新一代的LCD螢幕已經朝超高解析度4K X 2K效果邁進，高解析度面板的量產與實用化進展相當快，未來將可以此基礎建構相對實用的光柵式3D顯示技術顯示器，至於柱狀稜鏡式之立體顯示器因為透鏡結構複雜、體積與重量問題較多，所開發的終端產品是否能受消費者接受，仍尚待成本突破與市場考驗。
