3D和“全息影像”這些詞聽得大家耳朵都起繭了。從松下在2010年發(fā)布首個(gè)3D電視系統(tǒng)起，到現(xiàn)在的虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，這些詞已經(jīng)融入到我們的流行文化中，越來越成為我們所關(guān)注的焦點(diǎn)。畢竟現(xiàn)實(shí)世界是立體的，我們又何必把自己的體驗(yàn)限制在平面的屏幕上呢？

從2D過渡到3D是一個(gè)自然的過程，正如上世紀(jì)50年代的時(shí)候，黑白電影和黑白電視轉(zhuǎn)變?yōu)椴噬粯?。但是在很多方面來看，?D到3D帶來的影響或許會(huì)更大。

3D的意義并不只是為了呈現(xiàn)更加可信的真實(shí)世界，而是將數(shù)字世界變成現(xiàn)實(shí)生活的一部分，讓它的每一個(gè)細(xì)節(jié)都變得像現(xiàn)實(shí)世界一樣真實(shí)。

這個(gè)即將到來的分水嶺將對(duì)我們的工作、學(xué)習(xí)、社交和娛樂方式產(chǎn)生深刻的影響。我們將能突破現(xiàn)實(shí)世界的物理限制，我們的想象力有多大，世界就有多大。

當(dāng)然，這個(gè)轉(zhuǎn)變也會(huì)影響我們使用的設(shè)備，以及我們與機(jī)器的交互方式。這也是為什么谷歌、Facebook和蘋果這樣的公司都在盡快搶占3D市場(chǎng)的原因：誰(shuí)贏得了3D戰(zhàn)爭(zhēng)，誰(shuí)就能掌握下一代用戶交互的控制權(quán)。

但現(xiàn)在這還只是一個(gè)憧憬而已。盡管之前已經(jīng)有人試過打開3D市場(chǎng)，但是我們?nèi)圆坏貌灰蕾嚜M窄的屏幕來進(jìn)入電子世界。為什么？因?yàn)楝F(xiàn)在的3D存在著許多不足，目前的技術(shù)水平還不足以實(shí)現(xiàn)一個(gè)真實(shí)可信的世界，所以消費(fèi)者還在繼續(xù)等待。

接下來想以用戶的角度向你全面地介紹3D技術(shù)，VR/AR頭顯和裸眼3D顯示屏等3D產(chǎn)品正在面臨的挑戰(zhàn)，以及這些產(chǎn)品將如何成為我們與數(shù)字世界之間的直觀交互界面。

我們?yōu)槭裁葱枰S畫面？

在深入了解3D技術(shù)之前，我們需要先理解這項(xiàng)技術(shù)的原理。

你可以試一下瞇著一只眼鏡來穿針，你會(huì)發(fā)現(xiàn)這比你想象中的更困難。進(jìn)化已經(jīng)改變了人類對(duì)3D的感知，讓我們可以更快更準(zhǔn)確地掌握現(xiàn)實(shí)世界的信息。

我們是如何在生理層面上獲取深度感知的？這是一個(gè)復(fù)雜的課題。人類的眼睛和大腦可以感受到很多深度提示，當(dāng)這些提示在現(xiàn)實(shí)世界中出現(xiàn)的時(shí)候，它們之間會(huì)互相加強(qiáng)，在我們的腦海中形成清晰的3D環(huán)境圖像。

如果我們想用一個(gè)3D錯(cuò)覺來欺騙視覺系統(tǒng)和大腦，我們可能無(wú)法真實(shí)地重現(xiàn)所有的深度提示，這樣形成的3D體驗(yàn)會(huì)有所偏差。因此，我們需要理解一些主要的深度提示。

立體視覺（雙眼視差）

無(wú)論你相不相信，你的兩只眼睛所看到的東西是不一樣的。它們看物體的角度會(huì)有細(xì)微的不同，所以視網(wǎng)膜得到的圖像也會(huì)有所差別。

我們看遠(yuǎn)處的物體時(shí)，左右眼睛之間的視差會(huì)比較小。但在物體較近的時(shí)候，視差便會(huì)增大。這個(gè)差別可以讓大腦測(cè)量和“感受”到物體的距離，觸發(fā)對(duì)深度信息的感知。

現(xiàn)在大部分的3D技術(shù)都是依靠立體視覺來欺騙大腦， 讓大腦相信自己感受到了深度信息。這些技術(shù)會(huì)向兩只眼睛呈現(xiàn)不同的圖像，如果你看過3D電影的話（例如《阿凡達(dá)》和《星球大戰(zhàn)》），那你應(yīng)該已經(jīng)通過3D眼鏡體驗(yàn)過了這種效果。

更為先進(jìn)的“自動(dòng)立體”顯示技術(shù)可以將不同圖像以不同的方向投射到空間中，這樣眼睛就能接收到不同的圖像，不需要佩戴眼鏡。

立體視覺是最明顯的深度提示，但它不是唯一的線索。人類其實(shí)只通過一只眼睛也能感受到深度。

運(yùn)動(dòng)視差

閉上一只眼睛，然后將食指放在另一只眼睛前面保持不動(dòng)?，F(xiàn)在稍微將頭上下左右地運(yùn)動(dòng)。這時(shí)你會(huì)看到背景好像是在相對(duì)手指運(yùn)動(dòng)。更準(zhǔn)確地說，看上去是你的手指比背景移動(dòng)得更快。

這種現(xiàn)象叫做運(yùn)動(dòng)視差，這是你可以使用一只眼睛感受到深度的原因。如果要提供真實(shí)的3D感受，運(yùn)動(dòng)視差是一個(gè)很重要的效果，因?yàn)橛^眾與屏幕的相對(duì)位移是非常輕微的。

沒有運(yùn)動(dòng)視差的立體視覺仍然可以讓你感受到深度，但是這種3D圖像會(huì)出現(xiàn)變形。例如在3D地圖中的建筑物會(huì)開始出現(xiàn)扭曲， 背景的物體看上去好像是被前景的物體故意遮擋一樣，如果你仔細(xì)看的話會(huì)覺得相當(dāng)難受。

運(yùn)動(dòng)視差跟我們的視覺感受密切相關(guān)——事實(shí)上我們所看到的近大遠(yuǎn)小效果正是一種深度提示。

視覺調(diào)節(jié)

就算你正在完全靜止地坐著（沒有運(yùn)動(dòng)視差）， 然后閉上一只眼睛（沒有立體視覺），這樣你仍然可以分辨遠(yuǎn)處和近處的物體。

這時(shí)再嘗試上面的手指實(shí)驗(yàn)，將你的食指放在眼前靜止不動(dòng)，然后聚精會(huì)神地盯著這根手指。在眼鏡聚焦的過程中，你會(huì)發(fā)現(xiàn)背景會(huì)變得模糊?，F(xiàn)在將你的焦點(diǎn)放在背景上，你會(huì)發(fā)現(xiàn)手指變得模糊，而背景變得清晰了。這跟現(xiàn)代照相機(jī)的工作原理是一樣的，我們的眼睛具有改變焦點(diǎn)的能力。

眼睛是通過睫狀肌的收縮來改變晶狀體的形狀，從而達(dá)到變焦的功能。

那么眼睛的睫狀肌是怎么知道應(yīng)該用多大的力氣來收縮的呢？答案是我們的大腦有一個(gè)反饋回路，睫狀肌會(huì)不斷地收縮和舒張，直到大腦得到最清晰的圖像為止。這其實(shí)是一個(gè)瞬間完成的動(dòng)作，但如果過于頻繁地調(diào)節(jié)睫狀肌的話，我們的眼睛會(huì)感到很疲勞。

只有在距離兩米以內(nèi)的物體才能觸發(fā)睫狀肌的運(yùn)動(dòng)，超過這個(gè)距離，眼鏡就會(huì)開始放松，將焦點(diǎn)放在無(wú)限遠(yuǎn)處。

視覺輻輳與視覺調(diào)節(jié)的沖突

當(dāng)你的雙眼聚焦于附近的一個(gè)點(diǎn)時(shí)，它們其實(shí)會(huì)在眼眶中旋轉(zhuǎn)。集中視線的時(shí)候眼外肌會(huì)自動(dòng)伸展，大腦可以感受到這個(gè)動(dòng)作并且將其視為一種深度提示。如果你把焦點(diǎn)放在10米以內(nèi)的物體上，你會(huì)感受到眼球的會(huì)聚。

所以當(dāng)我們用兩只眼睛看世界的時(shí)候會(huì)用上兩組不同的肌肉。一組肌肉負(fù)責(zé)讓雙眼會(huì)聚（輻輳）到同一個(gè)焦點(diǎn)上，而另一組肌肉則負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)視網(wǎng)膜成像的清晰度。如果眼睛輻輳不當(dāng)，那我們就會(huì)看到雙重影像。如果視覺調(diào)節(jié)不當(dāng)，那我們就會(huì)看到模糊的影像。

在現(xiàn)實(shí)世界中，視覺輻輳和視覺調(diào)節(jié)是相輔相成的。事實(shí)上，觸發(fā)這兩種反應(yīng)的神經(jīng)是相連的。

不過在觀看3D、虛擬現(xiàn)實(shí)或者增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的內(nèi)容時(shí)，我們通常都會(huì)將焦點(diǎn)放在特定的位置上（例如3D影院的銀幕），但是雙眼接收到的信息會(huì)讓雙眼會(huì)聚到另外的距離（例如從銀幕沖出來的巨龍）。

這時(shí)我們的大腦將難以協(xié)調(diào)這兩種沖突的信號(hào)，這也是有些觀眾在觀看3D電影的時(shí)候會(huì)感到眼睛疲勞甚至是惡心的原因。

使用特制的眼鏡觀看3D內(nèi)容

你還記得那些用卡紙做成的紅藍(lán)立體眼鏡嗎？這種“濾光眼鏡”可以讓讓左眼只看到紅光，右眼只看到藍(lán)光。通常的立體圖像會(huì)在左眼疊加一層紅色的圖像，在右眼疊加一層藍(lán)色的圖像。

當(dāng)我們通過濾光眼鏡觀看的時(shí)候，大腦的視覺皮層會(huì)將所看到的圖像融合認(rèn)為是三維場(chǎng)景，而且畫面的色彩也會(huì)被修正。

現(xiàn)在所有基于眼鏡實(shí)現(xiàn)的3D效果，包括虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)頭顯都是利用這樣的工作原理——通過物理方式分離左眼和右眼所看到的影像來營(yíng)造立體視覺。

偏光3D眼鏡（用于電影院）

你現(xiàn)在去看電影的時(shí)候會(huì)拿到一副看上去完全不像偏光眼鏡的3D眼鏡。這種眼鏡并不會(huì)根據(jù)顏色來過濾圖像，而是根據(jù)光的偏振來過濾圖像。

我們可以把光子想象成一種會(huì)振動(dòng)的實(shí)體，它們會(huì)沿著水平方向或者垂直方向振動(dòng)。

在電影屏幕上，一個(gè)特制的投影儀會(huì)生成兩幅互相重疊的圖像。其中一幅圖像只會(huì)向觀眾發(fā)射水平振動(dòng)的光子，而另一幅圖像則會(huì)發(fā)送垂直振動(dòng)的光子。而這種眼鏡的偏光鏡片可以確保兩幅圖像可以分別到達(dá)相應(yīng)的眼睛。

如果你有一副偏光眼鏡（不要從電影院偷出來哦），你可以用它來觀看現(xiàn)實(shí)世界的偏振。把這副眼鏡保持在你視線2英尺的距離上，然后通過它來觀看汽車擋風(fēng)玻璃或者水面。在你將眼鏡旋轉(zhuǎn)90度的過程中，你應(yīng)該會(huì)看到穿過鏡片的眩光的出現(xiàn)和消失。這就是偏光鏡的工作原理。

偏光鏡可以允許所有的彩色色譜進(jìn)入到眼睛中， 這樣子3D畫面的質(zhì)量也會(huì)得到增強(qiáng)。

從3D影像質(zhì)量來看，這種眼鏡只能提供立體視覺這一種深度提示。所以盡管你可以看到圖像的深度，但如果你離開座位在電影院內(nèi)走動(dòng)的話，你將會(huì)看不清周圍的物體，背景會(huì)以與運(yùn)動(dòng)視差相反的方向移動(dòng)，也就是像是會(huì)跟著你一樣。

還有一個(gè)更嚴(yán)重的問題是這種眼鏡缺乏視覺調(diào)節(jié)的支持，這會(huì)導(dǎo)致視覺輻輳和調(diào)節(jié)之間產(chǎn)生沖突。如果你盯著一條龍從屏幕向你靠近，你很快就會(huì)感受到極度的視覺不適。

這也是為什么電影中的龍只會(huì)非?？焖俚仫w過——這樣做只是為了達(dá)到驚嚇的效果，同時(shí)避免你的眼睛感到不適。

主動(dòng)快門式3D眼鏡（用于電視）

如果你家里有一臺(tái)3D電視的話，它配套的眼鏡可能不是偏光類型的，而是采用了“主動(dòng)快門”的技術(shù)。這種電視會(huì)交替顯示右眼和左眼的圖像，而眼鏡會(huì)按照電視的頻率同步遮擋相應(yīng)的眼睛。如果切換的頻率足夠快的話，大腦可以將這兩種信號(hào)混合成一幅連貫的3D影像。

為什么不使用偏光眼鏡呢？雖然有些電視會(huì)采用這種技術(shù)，但是不同方向的偏振圖像必須來自不同的像素，所以觀眾看到的圖像分辨率會(huì)減半。（但是電影院里的兩幅圖像是分別投影在屏幕上的，而且它們可以互相重疊，所以不會(huì)導(dǎo)致分辨率下降。）

主動(dòng)快門式3D眼鏡一般只能支持立體圖像這一種深度提示。一些更加先進(jìn)的系統(tǒng)會(huì)采用追蹤技術(shù)來調(diào)整內(nèi)容，通過追蹤觀眾的頭部實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)視差的支持，但是只能用于一位觀眾。

虛擬現(xiàn)實(shí)頭顯

虛擬現(xiàn)實(shí)是一種全新的3D渲染類型。這項(xiàng)技術(shù)最近得到了廣泛的關(guān)注?，F(xiàn)在已經(jīng)有很多人體驗(yàn)過虛擬現(xiàn)實(shí)頭顯了， 而未來幾年將有更多的人能夠體驗(yàn)到這項(xiàng)技術(shù)。那么， 虛擬現(xiàn)實(shí)的工作原理是什么呢？

VR頭顯不是通過過濾來自外部屏幕的內(nèi)容來工作的，而是生成自己的雙眼圖像，并直接呈現(xiàn)給相應(yīng)的眼睛。VR頭顯通常包含兩個(gè)微型顯示器（左眼一個(gè)，右眼一個(gè)），它們現(xiàn)實(shí)的頭像會(huì)經(jīng)過光學(xué)元件的放大和調(diào)整，并顯示在用戶眼前的特定位置上。

如果顯示器的分辨率足夠高的話，圖像的放大比例也會(huì)更高，這樣用戶就會(huì)看到更廣闊的視場(chǎng)，而沉浸體驗(yàn)也會(huì)更好。

現(xiàn)在像Oculus Rift這樣的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)會(huì)追蹤用戶的位置，為立體視覺增加運(yùn)動(dòng)視差效果。

目前版本的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)并不支持視覺調(diào)節(jié)，并且容易造成視覺輻輳和調(diào)節(jié)的沖突。為了確保用戶體驗(yàn)，這個(gè)技術(shù)難題是必須要解決的。這些系統(tǒng)現(xiàn)在也不能完全解眼鏡動(dòng)作的問題（范圍有限和失真），但是這個(gè)問題未來可能會(huì)通過眼球追蹤技術(shù)來解決。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)頭顯

同樣的，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)頭顯也變得越來越普遍。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以把數(shù)字世界和現(xiàn)實(shí)世界融合在一起。

為了確保真實(shí)感，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)不僅需要追蹤用戶在真實(shí)世界的頭部運(yùn)動(dòng)，同時(shí)也要考慮自己所在的現(xiàn)實(shí)3D環(huán)境。

如果Hololens和Magic Leap最近的報(bào)道是真的話，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了巨大的飛躍。

近眼光場(chǎng)顯示

正如我們的兩只眼睛看到的世界會(huì)有所不同，現(xiàn)實(shí)世界的光線也是從不同的方向進(jìn)入瞳孔之中的。為了觸發(fā)視覺調(diào)節(jié)，近眼顯示屏必須能夠模擬獨(dú)立從各個(gè)方向發(fā)射的光線。這種光信號(hào)被稱為光場(chǎng)，這是虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品未來的關(guān)鍵。

在實(shí)現(xiàn)這種技術(shù)之前，我們只能繼續(xù)忍受頭痛了。

這些是頭顯設(shè)備需要克服的挑戰(zhàn)，它們面臨的另外一個(gè)問題是融入社會(huì)和文化（比如Google Glass的遭遇）。如果想同時(shí)以多個(gè)視角顯示世界，我們則需要利用裸眼3D顯示系統(tǒng)。

裸眼3D屏幕

如果不佩戴任何設(shè)備，我們可以如何體驗(yàn)3D圖像呢？

看到這里， 我想你應(yīng)該明白如果想提供立體視覺，3D屏幕必須朝著不同的空間方向投射出不同視角的影像內(nèi)容。這樣子，觀眾的左眼和右眼將會(huì)自然地看到不同的圖像，從而觸發(fā)深度感知，因此這種系統(tǒng)被稱作“自動(dòng)立體顯示”。

因?yàn)?D圖像是依靠屏幕投射的，所以只要3D效果不是太夸張的話，自動(dòng)立體顯示本身可以支持支持視覺輻輳和視覺調(diào)節(jié)。

但是這并不代表這種系統(tǒng)不會(huì)造成眼睛不適。事實(shí)上，這種系統(tǒng)在不同視覺區(qū)域的轉(zhuǎn)換方面也有另外一個(gè)問題。

這種系統(tǒng)的圖像會(huì)出現(xiàn)頻繁的跳躍、亮度變換、暗帶、立體視覺中斷等問題，最糟糕的是左右眼看到的內(nèi)容被顛倒，導(dǎo)致完全相反的3D感受。

那么我們應(yīng)該如何解決這些問題呢？

棱鏡膜

3M公司在2009年開始對(duì)這項(xiàng)科技進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)。

棱鏡膜會(huì)被插入到普通LCD屏幕背光的薄膜堆棧之中，可以分別通過來自左右某一方向的光線來照亮，當(dāng)光源來自左邊的時(shí)候，LCD的圖像將會(huì)在投射在右邊的區(qū)域， 當(dāng)光源來自右邊的時(shí)候，圖像會(huì)在左邊的區(qū)域投射。

快速切換光源的方向，并按照同樣的頻率改變左右眼看到在LCD看到內(nèi)容，這樣可以產(chǎn)生立體視覺，但是前提是屏幕需要放在觀看者的正前方。如果通過其他視角觀看的話，立體效果將會(huì)消失，圖像也會(huì)變會(huì)平面。

因?yàn)橛^看的范圍非常有限，所以這種顯示技術(shù)通過稱為“2.5D”。

視差屏障

在一個(gè)2D屏幕上面加入一塊被開了許多小口的遮蓋層，當(dāng)我們通過這些小口觀察屏幕的時(shí)候，我們不能看到下面的所有像素。我們能夠看到的像素實(shí)際上取決于觀看角度，觀察者的左眼和右眼可能會(huì)看到不同的像素組。

“視差屏障”這個(gè)概念早在一個(gè)世紀(jì)以前就被發(fā)現(xiàn)了， 夏普在十年前首次將其投入到了商業(yè)應(yīng)用。

經(jīng)過改良，現(xiàn)在這項(xiàng)技術(shù)采用了可切換的屏障，這實(shí)際上是另一個(gè)活動(dòng)的屏幕層，它可以產(chǎn)生屏障效果，也可以變?yōu)橥该?，將屏幕恢?fù)到2D模式，以顯示完整的分辨率。

早在2011年的時(shí)候，HTC EVO 3D和LG Optimus 3D就已經(jīng)登上頭條了，因?yàn)樗鼈兪侨蚵氏戎С?D功能的智能手機(jī)。但它們其實(shí)只是2.5D技術(shù)的另一個(gè)例子，只能在非常狹窄的視角范圍提供3D效果。

從技術(shù)上講，視差屏障可以不斷擴(kuò)展形成更寬的視角。但問題是視角越寬，你所需要屏蔽的光線就越多，這樣就會(huì)造成耗電量過大的問題，尤其是對(duì)于移動(dòng)設(shè)備來說。

柱狀透鏡

在一個(gè)2D屏幕上面覆蓋一層微型凸透鏡，我們都知道凸透鏡可以聚焦來自遠(yuǎn)處光源的平行光，小孩子用放大鏡點(diǎn)著東西也是利用了這個(gè)原理。

這些透鏡可以收集從屏幕像素發(fā)出的光線，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂蟹较虻墓馐?。我們把這個(gè)現(xiàn)象稱為準(zhǔn)直（collimation）。

光束的方向會(huì)隨著透鏡下方的像素位置而改變。這樣的話，不同的像素將會(huì)跟隨光束投射到不同的方向上。柱狀透鏡技術(shù)最終可以達(dá)到視差屏障同樣的效果（都是利用在不同的空間位置看到的像素組不同的原理），只是柱狀透鏡不會(huì)遮擋任何的光線。

那為什么我們?cè)谑忻嫔蠜]有看到柱狀透鏡3D屏幕呢？

這不是因?yàn)闆]有人嘗試，東芝就在2011年在日本發(fā)布過第一代系統(tǒng)。但是這種屏幕在仔細(xì)觀看的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)了一些難以接受的視覺假象，這主要是由透鏡產(chǎn)生的問題。

首先，屏幕像素通常都是由一個(gè)面積較小的發(fā)射區(qū)和一個(gè)面積較大的“黑色矩陣”組成的，后者是不發(fā)光的。在經(jīng)過透鏡的處理之后，單個(gè)像素的發(fā)射區(qū)和黑色矩陣會(huì)被偏折到空間的不同方向。這樣會(huì)導(dǎo)致3D畫面出現(xiàn)非常明顯的黑色區(qū)域。唯一能解決這個(gè)問題的方法是對(duì)透鏡進(jìn)行“散焦”，但是這樣做會(huì)導(dǎo)致不同視角之間的干擾，圖像也會(huì)變得模糊。

其次，只用單個(gè)透鏡是很難在廣視角下達(dá)到合適的準(zhǔn)直的。這也是相機(jī)鏡頭和顯微鏡會(huì)使用復(fù)合透鏡而不是單透鏡的原因。因此柱狀透鏡系統(tǒng)只能在較窄的視角（大約20度）觀察到真正的運(yùn)動(dòng)視差。超出這個(gè)范圍的話，3D圖像就會(huì)不斷重復(fù)，感覺就像觀看的角度不對(duì)一樣，圖像也會(huì)變得越來越模糊。

較窄的視場(chǎng)和糟糕的視覺轉(zhuǎn)換是柱狀透鏡屏幕的最大缺陷。對(duì)于電視系統(tǒng)來說，如果觀眾會(huì)自動(dòng)調(diào)整他們的頭部并且不會(huì)走來走去的話，那么現(xiàn)在的柱狀透鏡技術(shù)是可以接受的。

但是在手機(jī)和汽車這樣的使用場(chǎng)景下，頭部是肯定會(huì)有移動(dòng)的，這樣柱狀透鏡系統(tǒng)就很難達(dá)到理想的效果了。

那么，我們應(yīng)該如何設(shè)計(jì)含有寬廣視場(chǎng)和流暢轉(zhuǎn)換的裸眼3D視覺系統(tǒng)呢？

眼部追蹤

如果我知道你的眼睛和屏幕之間的相對(duì)位置，我可以計(jì)算出相應(yīng)的視角，并嘗試將圖像調(diào)整至眼睛的朝向。只要我能快速地檢測(cè)到你的眼睛的位置，并且有同樣快速的圖像調(diào)整機(jī)制，那我就能確保你在任何視角都能看到立體視覺，以及平滑的運(yùn)動(dòng)視差渲染。

這就是眼部追蹤自動(dòng)立體屏幕的運(yùn)作原理。

這種方法的好處是：屏幕在任何時(shí)刻都只需要渲染兩個(gè)視角的畫面，這樣可以保持大部分的屏幕像素。從實(shí)際的角度上講，眼部追蹤系統(tǒng)可以結(jié)合目前視差屏障技術(shù)一起使用，避免柱狀透鏡系統(tǒng)產(chǎn)生的光學(xué)假象。

但是眼部追蹤并不是萬(wàn)能的。首先，它每次只能支持一個(gè)觀眾，而且，眼睛的追蹤需要設(shè)備配置額外的攝像頭，以及在后臺(tái)持續(xù)運(yùn)行用于預(yù)測(cè)眼睛位置的復(fù)雜軟件。

對(duì)于電視系統(tǒng)來說，尺寸和功耗不是一個(gè)大問題，但是這會(huì)對(duì)移動(dòng)設(shè)備造成巨大的影響。

此外，即使是最好的眼部追蹤系統(tǒng)也會(huì)出現(xiàn)延遲或者錯(cuò)誤，常見的原因包括燈光的改變，眼睛被頭發(fā)或眼鏡遮擋，攝像頭檢測(cè)到另外一雙眼睛，或者是觀眾的頭部運(yùn)動(dòng)得太快。當(dāng)這個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，觀眾會(huì)看到非常不適的視覺效果。

衍射背光

裸眼3D技術(shù)的最新發(fā)展是衍射“多視角”背光LCD屏幕。衍射是光的一種特性，光線在遇到亞微米物體時(shí)會(huì)出現(xiàn)偏折，所以這就意味著我們要準(zhǔn)備進(jìn)入納米技術(shù)的領(lǐng)域了。

你沒看錯(cuò)，就是納米技術(shù)。

普通的LCD屏幕背光會(huì)發(fā)出隨機(jī)分布的光線，也就是每個(gè)LCD像素都會(huì)向廣闊的空間發(fā)射光線。不過衍射背光可以發(fā)出統(tǒng)一方向的光線（光場(chǎng)），而且可以設(shè)置某個(gè)LCD像素發(fā)出單向的光線。通過這樣的方式，不同的像素可以向不同的方向發(fā)送自己的信號(hào)。

跟柱狀透鏡一樣，衍射背光的方法也可以充分利用入射光。但是跟柱狀透鏡不同的是，衍射背光可以同時(shí)處理好較小和較大的光線發(fā)射角度，以及完全控制每個(gè)視角的角度擴(kuò)散。如果設(shè)計(jì)合理的話，視角之間是不會(huì)產(chǎn)生暗區(qū)的，而且生成的3D圖像也能跟視差屏障一樣清晰。

衍射方式的另一個(gè)特點(diǎn)是，光線調(diào)整功能不會(huì)影響直接穿過屏幕的光線。

這樣一來屏幕的透明度就可以被完整保留，所以這種屏幕可以添加在下方加入正常的背光，并恢復(fù)到全像素的2D模式。這為透視裸眼3D顯示技術(shù)的發(fā)展鋪平了道路。

衍射方法的主要問題在于顏色的一致性。衍射結(jié)構(gòu)通常會(huì)把不同顏色的光線發(fā)射到不同的方向，而這種色散現(xiàn)象需要在系統(tǒng)層級(jí)進(jìn)行抵消。

最新前沿：從3D視覺到3D交互

然而，3D技術(shù)的發(fā)展不會(huì)只止步于看到3D圖像，它將會(huì)打開一種全新的用戶交互范式。

3D體驗(yàn)很快就能達(dá)到適合消費(fèi)的質(zhì)量，而且我們也不會(huì)在擔(dān)心自己的3D體驗(yàn)被打斷。

在虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)顯示系統(tǒng)中，這意味著要增加視場(chǎng)，支持視覺調(diào)節(jié)，并且提高系統(tǒng)在頭部快速運(yùn)動(dòng)時(shí)的響應(yīng)速度。

在裸眼3D顯示技術(shù)中，這意味者要向用戶提供足夠的自由移動(dòng)空間，并避免出現(xiàn)各種視覺假象，比如3D丟失、暗區(qū)、視覺跳躍，或者運(yùn)動(dòng)視差延遲。

混合世界

一旦幻象變得真實(shí)可信，我們就會(huì)忘記幻象背后的技術(shù)，并且把虛擬現(xiàn)實(shí)世界當(dāng)成是真實(shí)世界，至少在我們撞上真實(shí)存在的墻壁之前。如果要實(shí)現(xiàn)這樣的幻想，我們需要考慮到現(xiàn)實(shí)世界是有物理反應(yīng)的。

當(dāng)我們把電子數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成我們可以在真實(shí)世界感知的光信號(hào)的時(shí)候，我們需要將身體的真實(shí)反應(yīng)數(shù)據(jù)發(fā)回?cái)?shù)字世界進(jìn)行交互。

在虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)頭顯中，這點(diǎn)可以通過用戶佩戴或放置在周圍環(huán)境的傳感器和攝像頭來實(shí)現(xiàn)。我們可以預(yù)見未來將會(huì)出現(xiàn)搭載傳感器的智能服裝，不過它們可能會(huì)較為笨重。

在3D屏幕上，這項(xiàng)任務(wù)可以直接由屏幕來完成。 事實(shí)上，Synaptics研發(fā)的Hover Touch技術(shù)已經(jīng)能夠可以實(shí)現(xiàn)非觸摸手指感應(yīng)了。很快， 我們只需要?jiǎng)觿?dòng)手指就可以與半空中的全息影像進(jìn)行交互了。

可觸摸的全息影像

一旦電子世界理解了用戶的反應(yīng)機(jī)制。 那么兩者就能更自然地融為一體。換言之， 數(shù)字信號(hào)可以在我們撞上一面墻之前先在上面打開一扇門。

但是如果能在虛擬世界看得見摸得著這面墻，這樣不是更好嗎？ 但是我們?cè)鯓影延|感帶進(jìn)這個(gè)世界呢？

這個(gè)問題涉及到觸覺反饋的領(lǐng)域，如果你有打開過手機(jī)的振動(dòng)模式的話，那你就應(yīng)該體驗(yàn)過這種反饋了。

例如一種配有振動(dòng)單元的手套和其他服裝，或者利用微弱的電信號(hào)來模擬皮膚，如果調(diào)整的當(dāng)?shù)脑?，你身體的不同部位將能感受到與視覺效果相匹配的觸感 。

當(dāng)然，不是人人都適合穿上這種衣服布滿電線的服裝或感受電流。

對(duì)于基于屏幕的設(shè)備來說，超聲波觸覺就可以讓你直接在空中觸摸到屏幕，不需要使用任何智能服裝。這項(xiàng)技術(shù)是從屏幕的四周發(fā)出超聲波，這些超聲波的強(qiáng)度可以根據(jù)用戶的手指動(dòng)作進(jìn)行調(diào)整。

信不信由你，這些強(qiáng)化聲波的強(qiáng)度足以讓你的皮膚感應(yīng)到。Ultrahaptics這樣的公司已經(jīng)開始準(zhǔn)備將這項(xiàng)技術(shù)推向市場(chǎng)。

全息現(xiàn)實(shí)

雖然今天的虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)顯示頭顯越來越普遍， 但是它們?cè)谝苿?dòng)和社交方面仍有諸多限制，使得它們難以實(shí)現(xiàn)全面交互的3D體驗(yàn)。使用手指觸覺技術(shù)的3D屏幕將能克服這一障礙，在未來讓我們以更直接的方式與數(shù)字世界進(jìn)行交互。

我在最近的一篇博客文章中將這種平臺(tái)稱為全息現(xiàn)實(shí)（Holographic Reality），并講述了全息現(xiàn)實(shí)顯示屏可以被應(yīng)用在我們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷?。未來的所有窗戶、桌子、墻壁和門都會(huì)有全息現(xiàn)實(shí)功能，我們?cè)谵k公室、家中、汽車甚至是公共場(chǎng)所使用的通信設(shè)備都會(huì)搭載全息現(xiàn)實(shí)的元件。我們將可以隨時(shí)隨地訪問虛擬世界，無(wú)需再佩戴頭顯或者連接線纜。

未來5年

在過去5年里， 3D技術(shù)、顯示技術(shù)和頭顯領(lǐng)域已經(jīng)出現(xiàn)了極大的發(fā)展。

在如此迅猛的技術(shù)發(fā)展之下，不難想象在未來5年我們將會(huì)在全景現(xiàn)實(shí)的世界中交流、學(xué)習(xí)、工作、購(gòu)物或娛樂， 這將會(huì)通過由頭顯和3D屏幕等產(chǎn)品組成的先進(jìn)3D生態(tài)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。

來源：yivian

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