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1、,August 2,2023,3D Technique Evaluation,TPV,2,IntroductionGlasses type 3D display technique-Shutter glasses type-Polarizer glasses type-Comparison&conclusionNaked eyes type 3D display technique-Barrier type-Lenticular type-Directional BLU type-Comparison&conclusionOther 3D technique-2D to 3D Image-Mu
2、lit-views introduction-2D-3D switch Summary,Agenda,3D Display Introduction,4,什麼是3D？3D即三維立體影像，由于人的雙眼觀察物體的角度略有差異，因此能夠辨別物體遠近，產生立體的視覺。3D電視正是利用這個原理，把左右眼所看到的影像分離，從而產生呼之欲出的立體視界。,5,3D Display Introduction,Key point,XMIC 3D Technique Development,3D顯示器,眼鏡式,裸眼式,快門眼鏡Shutter type,偏光眼鏡Polarization type,互補式濾片Anagl
3、yph type,明暗眼鏡Pulfrich type,頭戴式顯示器 Head Mounted,多工式Multiplexed type,體積式Volumetric type,全像式Holographic type,柱狀透鏡式Lenticular type,指向背光式Directional BLU,目前3D顯示器市場以眼鏡式技術較為成熟,Shutter&Polarization 為主流,視差光柵式Parallax type,7,快門式眼鏡的原理是將影像畫面分割成奇數畫面和偶數畫面.透過Display端的無線發射器來控制眼鏡本身的液晶開關來達到和畫面同步的目的,Shutter Glasses 3D
4、technique,Shutter glasses,8,快門眼鏡可在不同的時間輪流正確的啟動鏡片中的液晶,來遮蔽左/右眼的視覺,使得左/右眼分別僅能看到奇數及偶數影像,當影像分別傳遞到大腦後,就會形成具有縱深感的圖像,Shutter glasses,Shutter Glasses 3D technique,9,Shutter Glasses 3D technique,快門式眼鏡需搭配120(or 240)Hz以上的液晶顯示器,快門式眼鏡與紅外線信號發送器快門式眼鏡價格較高,且因有電池與接收器重量較偏光眼鏡重畫面交替顯示,解析度不受影響亮度因液晶切換速度影響,人眼感受到的亮度降低,如下圖:,LC
5、DLinear polarizer,Image Control位相差膜,DiffuserNormal polarizer,偏光眼鏡 Polarization type,LCD-1同時撥放左右眼畫面,經過擴散片轉換成非偏極光,左右眼畫面再經由位相差膜處理成不同線性偏極光,再透過偏光眼鏡使雙眼接收不同畫面產生視差,Polarization Glasses 3D technique,11,Polarization Glasses 3D technique,偏極光(Polarizer light)光具前進方向,頻率以及振動方向.若針對特定振動方向前進的光則稱為偏極光,一般的光線為眾多不同方向的偏極光總
6、合偏光片的功用就是只讓特定方向的偏極光通過,類似光柵的作用,來達到光偏極化的效果.偏光式立體顯示技術,即是利用不同方向的偏極光透過偏光眼鏡,使左右眼接收到不同畫面的影像,12,Polarization Glasses 3D technique,線性偏光眼鏡顯示方式如上圖示,顯示器垂直方向像素交替顯示,分別顯示左右眼畫面,透過水平跟垂直方向的偏光鏡片,使左右眼接收到不同畫面右圖示,右眼看到的是偶數陣列,左眼看到的是奇數陣列,因此雙眼感受到的解析度將會是 正常畫面的一半,垂直,水平,13,Polarization Glasses 3D technique,環狀偏光眼鏡顯示方式,顯示原理同線性偏光,
7、環狀偏光對於降低 cross talk 有較好的效果,為目前主流,14,偏光式眼鏡只需搭配微位相差膜的液晶顯示器與偏光眼鏡因畫面垂直方向像素交替顯示左右眼畫面,垂直解析度下降一半人眼感受之亮度,因偏光眼鏡阻隔造成亮度下降優勢為偏光眼鏡價格便宜輕便,缺點為位相差膜貼附與對位精度難度高,Polarizer Glasses 3D technique,15,3D Glasses type technique comparison,16,在同一個顯示的平面區域上，同時顯示兩眼不同的影像，再透過對應的眼鏡做過濾，讓左右兩眼各自只看到屬於自己的影像,眼鏡式立體顯像技術,裸眼式立體顯像技術,Q:怎樣在不用眼鏡
8、過濾的情況下，讓兩隻眼睛看到不同的影像?,Ans:透過精密的光學計算、控制，讓左右兩眼影像的每個畫素所發出的光線，只會射向空間中的特定位置，進而讓觀賞者在特定的區域時，左眼接受到的都是左眼影像、右眼接受到的都是右眼的影像,Naked eyes 3D Display technique,17,左眼看到的圖像顯示在液晶屏上時，不透明的條紋會遮擋右眼；同理，應該由右眼看到的圖像顯示在液晶屏上時，不透明的條紋會遮擋左眼，通過將左眼和右眼的可視畫面分開，使觀者看到3D影像,視差光柵式 Parallax type,光屏障式3D技術的實現方法是使用一個開關液晶屏、偏振膜和高分子液晶層，利用液晶層和偏振膜製造
9、出一系列方向為90的分隔條紋,Parallax type 3D technique,18,R,L,R,R,R,R,R,L,L,L,L,L,目前的設計(barrier和lens都一樣),最左邊的一排sub-pixel是給右眼訊號,隔壁排的sub-pixel是左眼,再下一排sub-pixel是右眼,一直重複循環下去.,panel,Barrier,19,Lenticular Type 3D Technique,設置多透鏡來取代格柵，能通過透鏡的折射來分離圖像。使液晶面板顯示 R（右眼用）及 L（左眼用）圖像，通過多透鏡使畫素在空間成像。,柱狀透鏡式 Lenticular type,Lenticula
10、r type,Lenticular&Barrier type 最大的差異點在於亮度的影響,Barrier 是採取光線遮蔽式對於光線的穿透有一定比例的損失,反之Lenticular 是採取折射式,無上述缺點,20,Lenticular lens type,w63mm window width,z550mm Nominal viewing distance,p=0.0635mm Pixel pitch,glassthickness,Polarizer,Lenticular lens,CF glass,Lenticular Type 3D Technique,21,Lenticular Type 3
11、D Technique,因为狭缝技术有光的损失，所以要达到与透镜技术一样视觉效果时，只能通过提高亮度与对比度来实现。如图：视觉效果要达到300LUX，透镜仅需要35%的亮度与对比度，狭缝为了弥补光损失就需要近乎90%的亮度与对比度。,超多維內部比較資料,22,指向光源（Directional Backlight）3D技術搭配兩組LED，配合快速反應的LCD面板和驅動方法，讓3D内容以排序（sequential）方式進入觀看者的左右眼互換影像產生視差，進而讓人眼感受到3D三維效果,指向背光式 Directional BLU,Directional BLU Type 3D Technique,23
12、,指向背光式 Directional BLU,Directional BLU Type 3D Technique,使用指向性背光的優點在於非常容易作2D-3D切換,而且解析度完全不會因3D顯示變差缺點在於視角較小,無法達成多視角技術.並礙於技術限制背光模組目前僅能發展10吋以下因上述因素,此技術被看好運用於小尺寸手持電子用品但背光模組如何定位?組裝公差?視角問題目前都待克服.,24,Directional BLU Type 3D Technique,目前近距離3D視角僅有6,25,3D naked eyes type technique comparison,26,2D轉3D技術簡介,2D t
13、o 3D Image Technique,日常生活的數位內容來源大都以2D影像為主，如數位相機或數位攝影機所拍攝的2D相片或視訊。2D轉3D技術主要利用了影像處理、圖形識別、影像分類等影像相關技術，估測出拍攝場景的深度資訊。使用者僅需輸入單張影像照片或是單一視訊影片即可自動產生立體影像資訊，於立體顯示器上呈現立體效果。,Graphic driver,3D source,Display device,View device,2005,Data from game Data from video Data from photo,Graphics driver 2D-3D driver 3D Vid
14、eo player 3D photo viewer,120Hz screen 120Hz projector Polarize screen Nake eye screen Common screen,Shutter glasses Polarize glasses Anaglyph glasses,27,2D to 3D Image Technique,Left,Right,深度資訊融合,28,以圖像而言,常被使用的立體資訊儲存格式為2D+Depth（2D+D），由一張原始影像搭配一張相對應的深度圖（depth map）所組成，而2D視訊的立體資訊儲存格式，則是每張影格（frame）皆有相對
15、應的深度圖顏色愈亮（值愈大）代表該位置離拍攝者的距離愈近，反之則愈遠,2D to 3D Image Technique,29,2D to 3D Image Technique,30,2D to 3D Image Technique,當有了深度資訊之後，藉由多視角影像合成技術搭配不同的立體顯示器的顯示格式，產生不同視角的影像,最後所交插出的影像，即可於顯示器上產生立體效果。若顯示器為戴眼鏡式的立體顯示器，僅需產生相對應的左右眼影像即可；若為裸眼的立體顯示器，則需合成產生多張不同視角的影像，張數依裸眼立體顯示器的視域數規格而定,31,2D to 3D Image Technique,工研院自行研發
16、之2D photo to 3D技術流程圖,首先針對原始影像進行影像切割（segmentation），以得到大小不一的的區塊。當影像依照顏色、材質等特性，劃分為大小不一的區塊時，就對每一區塊進行深度線索（depth cue）的分析，所謂的深度線索包含如顏色、材質方向、聚焦程度等可經由分析影像而得到的深度資訊,32,Summary,2D to 3D Image Technique,(1)輸出的立體顯示器種類：戴眼鏡式的立體顯示器僅需產生左右兩眼的影像，其深度感受主要來自雙眼視差（binocular parallax），而裸眼立體顯示器則還有移動視差（motion parallax）可提供觀看者深度
17、的感受，因此在裸眼立體顯示器上，較易觀察到深度圖估測錯誤部份的缺陷。(2)轉換方式自動化程度：該應用情境是否容許部份人工的介入，或是僅能允許全自動的轉換。(3)運算平台：該應用情境的平台是在個人電腦，或是嵌入式系統，亦或是手機平台上。,立體效果的關鍵在於景深的精準度,能判斷出正確的景深才有好的立體效果目前全世界全自動2D to 3D轉換技術尚未成熟,無法自動轉換出最佳景深效果,須由人工適當介入進行深度的修正,才能產生最佳效果,一般會考量以下因素:,一般而言,對於3D深度轉換精確性的需求次序:數位廣告電影家用電視小尺寸攜帶產品對於裸眼立體顯示而言,全自動 2D to 3D 技術尚未成熟.以目前技
18、術都需人工介入才可顯示出好的效果,數位廣告與電影較無即時轉換需求,將會是未來兩年內可開發的市場,33,Original 3D,3D Player,2D image,2D to 3D,3D Player,2-views,眼鏡式/裸眼式,眼鏡式,2n-views,3D Player,裸眼多視點,2D to 3D Image Technique,對眼鏡式立體顯示,只需將影像處理成左右眼畫面即可透過軟體撥放對於裸眼多視點立體顯示,必須再將左右眼畫面處理成多視點才進行撥放,2D image,2D to 3D,3D Player,裸眼多視點,3D to n-views,34,2-views&mulit-v
19、iews,平面式的裸眼立體顯示系統，由於是要精確地控制光線,一般是先設定好一個距離、以及幾個預設的觀賞位置後，再來做光學上的設計,只要在這些預設的位置裡，理論上都是可以看到正確的立體效果,如果不是在這些位置看的話，也就看不到正確的立體效果,2-views 因分割圖像,解析度為1/2,Mulit-views introduction,35,5-views system,圖中的 1 5 就是代表由右到左的五個不同視角的影像、數字不同就是代表不同的視角（view）,裸眼顯示器要顯示5-views須有多視角的訊號來源,如上圖,一般而言訊號來源取得困難較多的情況下都是使用軟體模擬來實現,Mulit-vi
20、ews introduction,36,Mulit-views,要做到Mulit-views,必須在訊號的來源有多視角的影像,這部分可以利用軟體的模擬來實現,不過不同媒體格式也會增加處理的困難度,在n-views 的情況下,為了能同時顯示 n 個 view 的影像，就變成每個 view 都只有面板解析度的 1/n事實上,view 越多，實際上的影像解析度就越低,目前僅能透過提高面板解析度來解決,Mulit-views introduction,Multi-view pixel mapping,為了達成讓觀賞者的欣賞位置與角度增多,撥放的內容格式必須經過多視角處理顯示多視角的同時會降低面板的解析度,也是目前尚待克服的問題點,39,Future of Naked-eyes 3D display,Content is king-movies,games Higher resolution Increase 3D quality-viewing freedom,dark bar human factor,40,40,40,Thank You,TPV TECHNOLOGY LIMITED,
