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3D立体图像与显示系统的原理

目前3D立体显示技术发展得如火如荼，无论是PC显示器还是电视机上都搭载了3D立体显示技术，3D立体显示技术给图像带来强烈的纵深感，使画面更加接近肉眼观察自然景物的效果，给人们带来新的视觉享受。

其实3D立体是人们用双眼观察自然界产生的效果，由于两个眼睛存在水平距离差（成人平均为6.5厘米），观察同一个物体时两个眼睛成的像有少量差异（称为像差），大脑能够根据像差判断物体的3D形状和距离从而产生了纵深感，距离眼睛越近的物体像差越大，纵深感越强烈，距离远的像差减少，相对位置感减弱。

计算机只要对某场景模拟出左右两眼的像差，分别将带有像差的左右两幅图像送入左右两眼，就能使人产生纵深感，即3D立体效果。

立体视频图像的计算机处理与显示系统是一套全新的立体视频图像显示处理方案其原理框图如图A1.所示。本系统利用了人的双眼视差原理呈现立体视频图像，它用计算机控制立体电视信号中的左眼用视差图像和右眼用视差图像，使其在大屏幕显视器上进行分时交替显示，其交替显示的频率由计算机控制的大屏幕显示器的垂直扫描频率决定（一般设定为120HZ）并与大屏幕显示器的垂直扫描同步，即每收到一个垂直扫描同步脉冲就交替显示一次，观看者通过与大屏幕显示器的垂直扫描同步切换的遮光器就即可看到立体图像，在本系统是用无线遥控液晶眼镜（其外观图请见附录）来实现遮光切换的，无线遥控液晶眼镜实际上是一个光的开关，当大屏幕显示器上显示左眼用视差图像时，其左镜片透光而右镜片遮光；当大屏幕显示器上显示右眼用视差图像时，其右镜片透光而左镜片遮光。无线遥控液晶眼镜的内部有一套红外线接收与控制电路，可以接收数字立体电视同步控制器发射的红外同步脉冲信号，从而可以使红外线遥控液晶眼镜的遮光切换与视差图像的交替显示相同步，于是可以保证左眼用图像只被左眼看到右眼用图像只被右眼看到，从而可以获得清晰稳定的立体视频图像。这是本系统的最基本的工作原理。立体视频图像的计算机处理与显示系统巧妙的融合了立体电视术与计算机技术成功的解决了传统的立体电视方案所存在的诸如图像闪烁、色彩失真、与现行广播电视系统不兼容等问题，通过本系统可以在大屏幕监视器上呈现高质量的数字立体电视图像，它所呈现的立体电视图像立体效果极好，能使人产生身临其境的感觉而且清晰稳定无闪烁色彩艳丽无失真，与传统的立体显示系统相比有质的飞跃。

图A1立体视频图像的计算机处理与显示系统

由以上对传统的立体电视方案的分析可知，时分制立体电视方案可与现行广播电视系统兼容，是最接近实用的立体电视方案，但由于现行的广播电视系统的场扫描频率为50HZ(PAL制)分时观看时每只眼睛每秒只能看到25场图像，远低于人眼的“临界闪烁频率（48HZ）”，因此在观看时立体图像时会产生严重的闪烁感，令人难以忍受。立体图像的闪烁问题是立体电视发展的最大障碍。

系统成功的解决了立体图像闪烁问题，其技术实现手段是，将时分制立体视频信号做实时的数字化处理并送入计算机系统，利用DirectX编程在计算机显示卡的显示存储器中设置两个视频缓冲区，分别将这两个视频缓冲区命名为缓冲区A和缓冲区B，通过计算机指令将已经数字化的立体视频信号的奇数场图像信息（左眼用图像）写入A缓冲区，偶数场图像信息（右眼用图像）写入B缓冲区，然后，在利用DirectDraw所提供的控制显示存储器的函数，可以实现将A缓冲区内的左眼用图像信息与B缓冲区内的右眼用图像信息分时交替显示在大屏幕监视器上，交替显示的速度由显示器的垂直刷新率决定，并受垂直扫描同步信号的控制，这样，可以利用大屏幕显示器的具有较高垂直刷新率（场扫描频率）的特点，把计算机显示系统的垂直刷新率设置在120HZ（远远高于电视系统50Hz的场扫描频率），这样在大屏幕监视器上每秒可显示出120幅图像，通过与大屏幕监视器的垂直扫描电路进行同步切换的无线遥控液晶眼镜观看所显示的图像时，每只眼睛每秒可以看到60幅图像，高于人眼的“临界闪烁频率（48Hz）”所以呈现出的立体图像是稳定无闪烁的，从而，彻底解决了传统的模拟立体显示系统所无法解决的闪烁问题。