3D即將全面普及！第二代立體幻境解析

    泡泡網顯卡頻道10月19日 近幾年來人們對于視覺體驗標準的不斷提升，帶動了顯示技術的快速發展。在短短不到幾十年的時間里，已經發展為接近于完美的3D立體視覺。這些巨大的轉變相信大家都是有目共睹，傳統的3D技術可使前景對象“延伸”至觀眾的視野，而最新的3D的影像則凸顯了前景與周圍環境之間的落差感和層次感，令人擁有更加身臨其境的感覺。

    NVIDIA早在2009年的CES上就正式宣布推出3D立體視覺技術——專為GeForce顯卡打造的“GeForce 3D Vision”。這項技術就是針對家庭用戶而推出，主打立體游戲概念。而在兩年后的現在，NVIDIA已經推出了基于該技術的3套完整方案——3D Vision Surround、3D Vision以及3D Vision Discover，從而滿足了不同價位段的需要。最近NVIDIA對原有技術進行了大幅改進推出了第二代3D Vision技術，下面小編就為大家詳細介紹一下。

    人類觀察到的世界為什么是立體的？答案很簡單，因為人長著兩只眼睛。人雙眼大約相隔6.5厘米，觀察物體(如一排重疊的保齡球瓶)時，兩只眼睛從不同的位置和角度注視著物體，左眼看到左側，右眼看到右側。這排球瓶同時在視網膜上成像，左右兩面的印象合起來人就得到對它的立體感覺了。引起這種立體感覺的效應叫做“視覺位移”。用兩只眼睛同時觀察一個物體時物體上每一點對兩只眼睛都有一個張角。物體離雙眼越近，其上每一點對雙眼的張角越大，視差位移也越大。

　　正是這種視差位移，使我們能區別物體的遠近，并獲得有深度的立體感。對于遠離我們的物體，兩眼的視線幾乎是平行的，視差位移接近于零，所以我們很難判斷這個物體的距離，更不會對它產生立體感覺了，夜望星空你會感覺到天上所有的星星似乎都在同一球面上，分不清遠近，這就是視差位移為零造成的結果。

　　當然，只有一只眼的話，也就無所謂視差位移了，其結果也是無法產生立體感。例如，閉上一只眼睛去做穿針引線的細活，往往看上去好像線已經穿過針孔了，其實是從邊上過去的，并沒有穿進去。而現在我們所看到的圖片、電影、玩的游戲都是平面景物，雖然圖像效果非常逼真，但由于雙眼看到的圖像完全相同，自然就沒有立體感可言。

● 立體電影拍攝并不神秘：模擬雙眼

雙鏡頭同步拍攝景物，立體電影并不神秘

立體攝像頭：按照人眼間距并排放置兩個攝像頭

    既然通過雙眼觀察世界才能獲得立體感，那么想要獲得立體的圖像也需要兩臺照相機或攝像機，由此就誕生了“虛擬立體顯示”技術，最早引入該技術的是立體電影。立體電影從拍攝開始，就模擬人眼觀察景物的方法，用兩臺并列安置的攝影機，同步拍攝出兩條略帶水平視差的電影畫面，這樣影片所包含的信息就與人的雙眼親臨拍攝現場所看到的畫面毫無二致了。

    通過前面的介紹就可以明白，立體電影/視頻的拍攝其實很簡單，并排放置兩個鏡頭同步拍攝就行了，雖然其中還涉及視頻幀合成方面的內容，但理解起來并不困難。不過，想要把立體圖像顯示給人眼看可不容易，如何才能做到左眼只看左攝像頭的圖像、右眼只看右攝像頭的圖像呢？

● 立體電影放映：偏振分光技術

    電影院放映采用的是偏振法，通過兩個放映機，把兩個攝影機拍下的兩組膠片同步放映，使這略有差別的兩幅圖像重疊在銀幕上。這時如果用眼睛直接觀看，看到的畫面是重影模糊不清的，要看到立體電影，就要在每架電影機前裝一塊偏振片。從兩架放映機射出的光，通過偏振片后，就成了偏振光。左右兩架放映機前的偏振片的偏振化方向互相垂直，因而產生的兩束偏振光的偏振方向也互相垂直。

看立體電影需要帶上偏振眼鏡

    這兩束偏振光投射到銀幕上再反射到觀眾處，偏振光方向不改變。當觀眾帶上偏振眼鏡后，左右兩片偏振鏡的偏振軸互相垂直并與放映鏡頭前的偏振軸一致，所以每只眼睛只看到相應的偏振光圖象，即左眼只能看到左機映出的畫面，右眼只能看到右機映出的畫面，這樣就會像直接觀看那樣產生立體感覺。

● 偏振光技術簡介：

    為什么帶上偏振眼睛后能使左右眼看到完全不同的圖像？確實不太容易理解，關于偏振光和偏振眼鏡的原理，由于涉及內容比較多，這里僅作簡要介紹。

    光就是由互相垂直的電場和磁場形成的一種電磁波，自然光是很多電磁波的混合物，它在各個方向的振動是均勻的。當它以特定的角度(布儒斯特角)經過非金屬表面后反射形成的眩光是偏振光。偏離了這個角度，就會有部分非偏振光混雜在偏振光里。部分偏振光是有程度的，偏離的角度越大，偏振光的成分越少，最終成為非偏振光。有了偏振光，有時會給我們照相帶來不利。玻璃表面的反射光，使我們拍攝不到玻璃櫥窗里面的東西，水面的反射光使我們拍攝不到水中的魚……

    但利用偏振光的這種特性正好滿足立體電影的需求——讓左右眼看到完全不同的畫面。通過給兩個投影機加裝偏振片，讓投影機投射出互相垂直的完全偏振光波，然后觀眾通過特定的偏振眼鏡，就能讓左右眼看到各自不同的畫面而互不干涉。

　　當然，實際放映立體電影是用一個鏡頭，兩套圖象交替地印在同一電影膠片上，還需要一套復雜的裝置，這里就不做深究了。

    利用偏振原理實現立體電影的效果是最好的，但要在家庭影院或者個人電腦上實現的難度很大，除非你使用2臺加裝了偏振光鏡頭的投影儀和2張不同角度拍攝的DVD和專業的播放設備和同步器，這樣復雜的裝備還有高昂的成本是大眾無法接收的。因此就誕生了比較廉價的實現方案——光譜分光技術，俗稱為紅綠濾光或紅藍濾光。

● 紅藍/紅綠濾光技術介紹：

紅藍3D眼鏡

    使用濾光技術制作的立體電影，在拍攝時給左右攝影機鏡頭前分別加裝藍/紅濾光鏡，只允許藍/紅光通過，阻止大部分紅/藍光。當然現在的影片拍攝并不一定要用濾光鏡，事實上通過后期處理也能剔除一些色彩(如Photoshop的濾鏡)。

    當觀眾看電影時需要帶一個紅藍濾光眼鏡，此時左放映機的畫面通過紅色鏡片(左眼)，拍攝時剔除掉的紅色像素自動還原，從而產生真實色彩的畫面，當它通過藍色鏡片(右眼)時大部分被過濾掉，只留下非常昏暗的畫面，這就很容易被人腦忽略掉；反之亦然，右放映機拍攝到的畫面通過藍色鏡片(右眼)，拍攝時剔除掉的藍色像素自動還原，產生另一角度的真實色彩畫面，當它通過紅色鏡片(左眼)時大部分被過濾掉，只留下昏暗畫面，人眼傳遞給大腦后被自動過濾。

    然后，左右眼把看到的圖像傳遞給大腦后，大腦會自動接收比較真實的畫面，而放棄昏暗模糊不清的畫面，從而根據色差位移產生立體感和距離感。

《地心歷險記》3D版：直接看的效果是重影、偏色

    使用濾光原理制作的電影完全可以兼容所有的顯示設備，我們只需要一副成本幾元錢的紅綠眼鏡就夠了。事實上早期的或者低端的立體電影院就使用了這種方案，雖然效果比較差，但也算是聊勝于無吧。

立體攝像頭使用的也是紅藍濾光技術

    現在已經有很多大片提供了紅綠或者紅藍濾光的3D版下載，很多朋友看了之后覺得頭暈目眩、眼睛疲勞、邊緣色彩不正常、重影等諸多問題，最大的原因就是濾光眼鏡和影片不配套所致，另外距離屏幕太近也不容易產生立體感，這個就需要大家自行研究調整了。

    偏振分光技術效果優秀、但實現難度太大，紅藍濾光技術成本最低、但效果不如人意，難道就沒有更好的立體顯示技術嗎？現在就給大家介紹一種歷史悠久、但卻沒能得到普及的技術——時分法遮光技術，又稱液晶分時技術。

● 液晶分時技術

    這項技術根據字面意思就很容易理解其工作原理，它的主要技術在眼鏡上。它的眼鏡片是可以分別控制開閉的兩扇小窗戶，在同一臺放映機上交替播放左右眼畫面時，通過液晶眼鏡的同步開閉功能，在放映左畫面時，左眼鏡打開右眼鏡關閉，觀眾左眼看到左畫面，右眼什么都看不到。同樣翻轉過來時，右眼看右畫面，左眼看不到畫面，就這樣讓左右眼分別看到左右各自的畫面，從而產生立體效果。

    雖然眼鏡鏡片的切換很關鍵，但實際上原始顯示設備更關鍵，假如顯示器的刷新率是60Hz，那么通過遮光眼鏡后左右眼看到的畫面實際刷新率只有30Hz，這樣的刷新率下長時間很容易產生視覺疲勞，所以“時分法遮光技術”要求顯示器刷新率至少為100Hz，非常好的值是120Hz。

    CRT時代，高端顯示器很容易達到120Hz，因此10年前就出現過一些3D眼鏡，游戲玩家得以率先體驗立體顯示效果。但相信很多人都有切身感受，85Hz以下的刷新率對于CRT顯示器來說都是非常閃的，60Hz完全不夠看。CRT顯象管時時刻刻都處在閃爍狀態，因此CRT與遮光眼鏡的時鐘同步要求非常精確，否則就會產生視覺混亂。

    但隨著近年來液晶技術的長足發展，液晶甚至等離子面板都已經相繼誕生120Hz的產品，液晶分時技術又重新煥發了活力。難關攻克，“液晶分時技術”封印開啟，王者歸來！

    目前最為成熟的解決方案就是NVIDIA推出的GeForce 3D Vision技術，全套組件包括：無線分時眼鏡、紅外發射器、120Hz高刷新率顯示器、配套驅動。有了這一套完整的解決方案，廣大游戲玩家就可以輕松享受真正具有立體感、距離感的游戲。

    NVIDIA在CES 2009上正式宣布推出業界第一套高清3D立體視覺方案，專為GeForce顯卡打造的“GeForce 3D Vision”。其核心配件就是一副采用液晶分時技術的3D眼鏡，附帶大功率USB紅外接收器，用來和3D眼鏡同步遮光頻率，當然還需要一臺刷新率達120Hz顯示器的支持，可以是液晶顯示器、等離子電視或者投影儀。

    其中無線3D眼鏡的視距最大約6米，內置電池供電，可以連續工作40小時以上，眼鏡空閑十分鐘后會自動關閉以節約電池電力，電池可通過mini USB口充電，使用非常簡單方便。紅外發射器通過USB接口與電腦鏈接，紅外接收半徑大約6米。

    除了硬件部分之外，真正核心部分在于驅動支持和游戲優化方面，據NVIDIA稱，GeForce 3D Vision無需修改游戲設置，只要搭配NVIDIA顯卡和最新版Forceware顯卡驅動及立體驅動程序，可以自動給PC游戲帶來立體效果，諸如《Crysis》、《英雄連》、《虛幻競技場3》、《失落星球》、《鬼泣4》等等大作可立竿見影帶來立體效果。

    目前支持3D立體幻境的游戲超過550款，3D立體幻境生態系統一直也在不斷的增長，包括在一體機、投影儀，生態系統都在不斷的壯大。3D顯示器在2010年第一季度和第二季度增長率達到112%，所以有越來越多的用戶在購買顯示器的時候，會愿意多花一點錢去選擇一個具有未來性的3D顯示器。像筆記本的增長比以前增加126%，很多用戶在買筆記本的時候也愿意多花一點錢，去選擇一個支持3D的筆記本。

    NVIDIA在第二代3D眼鏡做了很多的改進，首先NVIDIA覺得原來的鏡片比較小，所以如果游戲玩家常常在瞄的時候，你可能會看到顆粒的部分，所以第二代在這個部分把鏡片給加大，把鏡片加大20%。游戲玩家在看整個熒幕的視角，不會有任何的死角。另外增加了27寸的顯示器，是華碩的，在第一代的3D也是沒有的。

    第二代眼鏡的最重要提升叫LightBoost的技術，主要是亮度的提升技術。以往3D眼鏡有很多的用戶和媒體反映，進入3D以后這個亮度會減低很多，在玩游戲的時候沒有一般的顯示器亮。第二代的眼鏡可以明顯看到比第一代的畫面更亮得多。

    1、在桌面上空白的地方點擊右鍵，選擇NVIDIA控制面板，進入NVIDIA控制面板；
    2、在控制面板左邊的樹形目錄上懸著“設置3D立體視覺”；
    3、進入“3D立體視覺設置“的子頁面，勾選“啟用3D立體視覺”，然后點擊“應用”按鈕確認；
    4、點擊“運行設置向導”。

    運行設置向導之后，我們將會看到如下圖所示的界面，整個設置步驟實際上也非常簡單：

選擇眼鏡模式

打開眼鏡

    5、按照頁面的提示，戴上3D眼鏡之后分別閉上右眼與左眼，然后選擇你所看到的圖像，正確的是左眼只能看到六邊形，右眼只能看到三角形，設置正確之后繼續點擊下一步，將出現如下圖所示的界面；

    6、上面的界面是為了檢測使用者能否看到3D立體效果，大家仔細看上面的大圖，然后根據你所看到的內容選擇下面的小圖，正確的是選擇左邊的圖像；

設置完成

    退出設置之后，你還可以點擊面板上的動態3D視覺測試，來體驗動態的3D立體畫面，畫面中可以看到NVIDIA的Logo以及文字都在一個隧道中前后移動，效果非常棒。

    每到評測3D顯示設備，如何客觀的表達其效果是最痛苦的事情，因為無法通過最直觀的攝影去表達。光小編一個人說好、效果明顯，不但會因人而異，還會被網友懷疑偏袒。因此小編找來幾名同事進行體驗，看看他們對3D眼鏡的感受如何。

    “玩過一會之后感覺好多了，游戲立體感很強，這種感覺前所未有，現在就期待著能把眼鏡的功能轉移到屏幕表面，不知道會不會實現。還有就是如果說能廣泛把3D視覺系統的效果應用于網吧，相信會迷倒更多的網絡游戲發燒友。”

    “3D視覺化技術給我們游戲帶來了全新的體驗，立體感比較強，給游戲增加了更多新意的體驗。并且第二代眼鏡佩戴起來更為舒適，亮度也更高，明顯優于第一代產品。”

    “戴上眼鏡后渾身一震，這效果要比之前的紅藍眼鏡強多了，隨著3D技術的進步，人機的這種互動體驗更加真實，盡管人們更期待裸眼3D，但是在當前這種環境下，能體驗到這種3D效果已經是很不錯了。”

    由于第二代3D眼鏡僅僅只是升級了眼鏡結構和液晶面板等外圍設備，對游戲性能并沒有任何改變，因此小編在性能測試部分一帶而過，只為大家測試一下主流級的GTX560在關閉或開啟兩種3DVision下的性能表現。

● 測試平臺

● DX11游戲：《塵埃2》

● DX11游戲：《Aliens vs. Predator》

● DX11游戲：《叛逆連隊2》

● DX10游戲：《沖突世界》

● DX9C游戲：《星際爭霸》

    由測試結果可以看到，在開啟3DVision之后游戲幀數下降了一半左右。這主要是因為在3D模式下，顯卡在同一時間要分別渲染左眼和右眼的內容，并最終拼合在一起，因此性能下降一半也不難理解。

    最后再來說一下第二代3D眼鏡的價格，它的定價比以前第一代更便宜，人民幣價錢也更便宜，中國區的定價是1099，比現在在市面上買的第一代的眼鏡更加便宜，如果只買一個眼鏡不含發射器，就是799元。現在在市面上要買LightBoost顯示器，都會跟眼鏡捆綁銷售。

    從我們前面的介紹中可以預見，3D圖像技術已經向著平民化快速發展。想要體驗真3D效果的用戶，已經不需要再花昂貴的價錢去到電影院去觀看可憐的3D影片。隨著各種3D設備的不斷推出，相信在不久的將來，全面普及3D圖像技術將成為可能。■<