不閃式3D有多神奇？偏振顯示方案解析
泡泡網(wǎng)顯卡頻道5月7日 3D立體顯示是當(dāng)前最熱門的話題，是未來圖像技術(shù)的主要發(fā)展方向。目前3D立體顯示技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到民用產(chǎn)品中來，為我們?nèi)粘５膴蕵穾硇碌捏w驗(yàn)，相信很多用戶都很關(guān)注。
3D顯示技術(shù)的原理是“欺騙”人的雙眼，讓左右眼分別看到不同的畫面，之后在大腦中接受到的畫面由于視覺差而產(chǎn)生凹凸感，從而體驗(yàn)到立體的畫面。
而這個(gè)“欺騙”方案，主要有“紅藍(lán)式”、“快門式”和“偏振式”三種，“偏振式”又被稱為“不閃式”，最近被炒得很火。“紅藍(lán)式”因?yàn)轱@示效果太差，被用戶慢慢的唾棄。因此市面上主流的3D顯示設(shè)備基本就是“快門式”與“偏振式”的天下。
無論哪種3D技術(shù)，其原理都是讓左右眼看到有一定位移差的圖像
在家用領(lǐng)域，3D顯示技術(shù)目前爭的火熱，目前兩大主流技術(shù)是快門式和偏振式。快門式3D主要由NVIDIA、SAMSUNG等廠商主推，偏振式則以LG為首。偏振式由于其畫面不閃爍的特點(diǎn)，又被起了個(gè)新名字：不閃式。那么不閃式相比“有閃”的“快門式”有何優(yōu)缺點(diǎn)呢？
首先我們來看看比較普及的3D顯示技術(shù)：快門式。這并不是最近才發(fā)明的技術(shù)，其實(shí)早在CRT顯示器時(shí)代就出現(xiàn)了，它曾經(jīng)被稱為“液晶分時(shí)技術(shù)”。
● 快門式（液晶分時(shí)）3D顯示技術(shù)
這項(xiàng)技術(shù)根據(jù)字面意思就很容易理解其工作原理，它的主要技術(shù)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(jī)上交替播放左右眼畫面時(shí)，通過液晶眼鏡的同步開閉功能，在放映左畫面時(shí)，左眼鏡打開右眼鏡關(guān)閉，觀眾左眼看到左畫面，右眼什么都看不到（眼鏡片處于黑屏狀態(tài)）。同樣翻轉(zhuǎn)過來時(shí)，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(chǎn)生立體效果。
眼鏡鏡片為黑白液晶屏，有透明和不透明兩種狀態(tài)
雖然眼鏡鏡片的切換很關(guān)鍵，但實(shí)際上原始顯示設(shè)備更關(guān)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(shí)際刷新率只有30Hz，這樣的刷新率下長時(shí)間很容易產(chǎn)生視覺疲勞，所以“時(shí)分法遮光技術(shù)”要求顯示器刷新率至少為120Hz，才能保證3D模式下左右眼分別看到60Hz的畫面。
CRT時(shí)代的3D眼鏡只是玩物
CRT時(shí)代，高端顯示器很容易達(dá)到120Hz，因此10幾年前就出現(xiàn)過一些3D眼鏡，游戲玩家得以率先體驗(yàn)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(shí)時(shí)刻刻都處在閃爍狀態(tài)，因此CRT與遮光眼鏡的時(shí)鐘同步要求非常精確，否則就會產(chǎn)生視覺混亂。
到了LCD時(shí)代，由于刷新率很難突破60Hz，因此“時(shí)分法遮光技術(shù)”毫無用武之地，也漸漸的被大家所遺忘。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，如今120Hz液晶甚至等離子面板都不再是夢，塵封已久的“液晶分時(shí)技術(shù)”也得以重現(xiàn)天日，為大家呈現(xiàn)出最逼真的立體顯示畫面！
快門式3D的優(yōu)點(diǎn)：
1. 顯示器無需任何特殊的設(shè)計(jì)，只需達(dá)到120Hz的刷新率即可
2. 顯示分辨率沒有任何損失，3D立體效果非常出色
快門式3D的缺點(diǎn)：
1. 120Hz刷新率的液晶面板和驅(qū)動會導(dǎo)致成本提高
2. 快門式眼鏡需要充電，而且眼鏡比較厚重，長時(shí)間佩戴并不輕松
3. 雖然每只眼睛都能保證看到60Hz刷新率的畫面，而且LCD本身不會閃爍，但由于眼鏡時(shí)時(shí)刻刻都處在開/關(guān)切換狀態(tài)，所以人看到時(shí)仍然會有輕微的閃爍感覺（因人而異）
4. 眼鏡片有一半時(shí)間處于黑屏狀態(tài)，會阻止顯示器光線進(jìn)入，因此會造成圖像亮度下降
偏振式3D顯示技術(shù)其實(shí)也有年頭了，只不過之前一直都應(yīng)用在立體電影院里面，而近年來才被引入到民用顯示器/電視機(jī)上面。首先我們來看看偏振式3D技術(shù)的顯示原理，然后再來看看具體顯示設(shè)備是如何實(shí)現(xiàn)的。
● 偏振式（不閃式）3D顯示技術(shù)
很多電影院放映采用的是偏振法，通過兩個(gè)放映機(jī)，把兩個(gè)攝影機(jī)拍下的兩組膠片同步放映，使略有差別的兩幅圖像重疊在銀幕上。這時(shí)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(jī)前裝一塊偏振片。從兩架放映機(jī)射出的光，通過偏振片后，就成了偏振光。左右兩架放映機(jī)前的偏振片的偏振化方向互相垂直，因而產(chǎn)生的兩束偏振光的偏振方向也互相垂直。
偏振鏡分光原理示意圖
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(dāng)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(yīng)的偏振光圖象，即左眼只能看到左機(jī)映出的畫面，右眼只能看到右機(jī)映出的畫面，這樣就會像直接觀看那樣產(chǎn)生立體感覺。
● 偏振光技術(shù)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(shí)不太容易理解，關(guān)于偏振光和偏振眼鏡的原理，由于涉及內(nèi)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(gè)方向的振動是均勻的。當(dāng)它以特定的角度(布儒斯特角)經(jīng)過非金屬表面后反射形成的眩光是偏振光。偏離了這個(gè)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(shí)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(gè)投影機(jī)加裝偏振片，讓投影機(jī)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(dāng)然，實(shí)際放映立體電影是用一個(gè)鏡頭，兩套圖象交替地印在同一電影膠片上，還需要一套復(fù)雜的裝置，這里就不做深究了。
120Hz 3D顯示器的原理都完全相同，不管經(jīng)過NVIDIA 3D Vision認(rèn)證的，還是AMD HD3D或者第三方甚至山寨，都要搭配相應(yīng)的快門式眼鏡就可以了。而偏振式顯示器則有好幾種解決方案，最完美的當(dāng)然是上頁提到的電影院雙投影機(jī)方案，很顯然這種方案無法普及到千家萬戶。
● 第一種偏振式3D顯示器：雙液晶面板
按照雙投影機(jī)的原理，有廠商制造了雙液晶面板的3D顯示器，為兩層液晶面板分別加裝互相垂直的偏振片，然后用戶帶上配套的偏振眼鏡，就能實(shí)現(xiàn)與電影院相媲美的3D立體顯示效果。
首款3D液晶顯示器：iZ3D H220Z1
雙液晶面板，兩個(gè)液晶面板有各自的接口，需要單獨(dú)連接顯卡
系統(tǒng)會識別兩個(gè)顯示器，一前一后
面板加裝了偏振片，上層是半透明狀態(tài)，下層在特殊角度才能拍攝到
用偏振眼鏡就可以看到下層面板的內(nèi)容
基本上，其原理與電影院的雙投影機(jī)沒什么區(qū)別。這種雙液晶面板的顯示器，在玩3D游戲的時(shí)候，用裸眼觀看，上下兩層面板的圖像完全重疊在一起，而帶上偏振眼鏡之后，則就是非常完美的3D立體影像。
雙液晶面板偏振式3D的優(yōu)點(diǎn)：
1. 圖像毫無閃爍感
2. 顯示分辨率沒有任何損失，刷新率沒有任何損失，3D立體效果接近完美
雙液晶面板偏振式3D的缺點(diǎn)：
1. 雙液晶面板，再加上特殊的偏振濾光片的設(shè)計(jì)，成本非常高
2. 需要顯卡雙頭輸出，性能損失很大
3. 已經(jīng)沒有其它廠商采用這種代價(jià)高昂的設(shè)計(jì)
雙液晶面板的3D顯示器由于成本太高、設(shè)置復(fù)雜、要求較高，目前各大顯示器廠商都已經(jīng)放棄了這種方案。但偏振式毫無閃爍的特性，依然吸引著廠商們投入精力去研發(fā)。終于，一種成本比快門式更低的偏振式3D方案問世了：
● 第二種偏振式3D顯示器：隔行交錯(cuò)顯示
1080i是曾經(jīng)非常流行的高清視頻分辨率，它以720p的文件體積實(shí)現(xiàn)了媲美1080p的顯示效果，性價(jià)比非常高。1080i的原理就是隔行交錯(cuò)顯示，視頻文件的實(shí)際水平分辨率保持1920不變，但垂直分辨率只有1080的一半。其中奇數(shù)幀和偶數(shù)幀都只有540線，然后通過播放器合成，再輔以各種插值算法和圖形渲染技術(shù)，最后呈現(xiàn)在讀者面前的就是媲美1080p的高清圖像。
1080i視頻的顯示原理，圖像直接合成會有交錯(cuò)，需要經(jīng)過復(fù)雜的后期處理
而今天要介紹的3D顯示技術(shù)，就是參考了1080i的原理。將液晶顯示器完整1080p像素，拆分為奇數(shù)行與偶數(shù)行兩組畫面，奇數(shù)行與偶數(shù)行像素上方分別鍍上了偏振薄膜（偏振方向垂直），這樣人眼帶上偏振眼鏡后，左眼將只能看到奇數(shù)行的像素，右眼將只能看到偶數(shù)行的像素。
隔行交錯(cuò)偏振式3D顯示技術(shù)示意圖
由于奇數(shù)行與偶數(shù)行的畫面有一定的位移差，大腦看到合成后的圖像就會產(chǎn)生立體感。這樣人腦通過左右眼合成的虛擬圖像將會接近與1080p的水平，但當(dāng)圖像高速運(yùn)動時(shí)，會不可避免的產(chǎn)生交錯(cuò)感，這種感覺不可能通過軟件后期處理來消除。
“拉絲”現(xiàn)象顯著
換句話說，1080i視頻可以通過改進(jìn)算法（即反交錯(cuò)技術(shù)）來提高畫面品質(zhì)，但隔行交錯(cuò)偏振式3D最終的顯示效果，始終會有交錯(cuò)感。
隔行交錯(cuò)偏振式3D的優(yōu)點(diǎn)：
1. 顯示器采用普通60Hz液晶面板，附加一層特殊的偏振薄膜。成本要比雙面板、120Hz方案低很多，略高于普通LCD
2. 圖像毫無閃爍感
3. 偏振眼鏡輕巧、成本低
隔行交錯(cuò)偏振式3D的缺點(diǎn)：
1. 偏振眼鏡有特定的可視角度
2. 3D模式下所有圖像以1080i模式輸出，分辨率減半，有細(xì)黑色橫條
既然快門式與偏振式是目前兩大熱門3D解決方案，下面我們就做一個(gè)詳細(xì)對比：
3D液晶顯示器的售價(jià)：快門式比偏振式貴近一倍
HANNS.G HS233H3B（快門式）價(jià)格約2700元，AOC E2352PZ價(jià)格約1500元
先從成本上來看，快門式3D需要120Hz液晶顯示器或液晶電視，顯示設(shè)備的成本較高，通常最高分辨率為1680x1050的22寸120Hz液晶顯示器價(jià)格也要2000元以上，達(dá)到1920x1080全高清分辨率的23寸產(chǎn)品則要2500元以上。
而偏振式3D液晶顯示器只比普通液晶顯示器貴一點(diǎn)點(diǎn)，性價(jià)比很高。雖然它的顯示效果因?yàn)楦粜械年P(guān)系可能會差一些，但當(dāng)作2D顯示器用的時(shí)候，顯示效果沒有任何問題。
3D眼鏡的售價(jià)：快門式近千元，偏振眼鏡隨顯示器附送
一套NVIDIA 3D Vision套裝價(jià)格在千元以上
偏振眼鏡看上去和普通眼鏡沒區(qū)別，售價(jià)只有十幾元到幾十元
除了面板，快門式眼鏡的成本也不低，因?yàn)檠坨R本身就是兩片液晶屏，需要電池、充電設(shè)備、紅外同步設(shè)備、各種相關(guān)認(rèn)證費(fèi)用……通常搭配顯示器一同銷售的快門式眼鏡價(jià)格在300~800元不等，而如果是NVIDIA的3D Vision快門式眼鏡，價(jià)格則要更貴一些，通常都在1000元以上。相比之下，不閃式3D的專用設(shè)備價(jià)格要平民不少，一臺1920x1080高清分辨率的不閃式23寸液晶顯示器已經(jīng)可達(dá)1500元的價(jià)位，并附送眼鏡，這個(gè)價(jià)格比起普通液晶示器來也不算貴了。而當(dāng)有額外的眼鏡需求時(shí)，不閃式眼鏡的價(jià)格優(yōu)勢將更加明顯。
免費(fèi)的紅藍(lán)3D方案太山寨
當(dāng)然，對于用戶來說，價(jià)格并非唯一的取舍標(biāo)準(zhǔn)，如果僅考慮價(jià)格，那么色分法的紅藍(lán)3D成本則僅有十幾元，加一只紅藍(lán)3D眼鏡即可，但是它的效果就太差了，成像也并不穩(wěn)定， 因此成像質(zhì)量和效果則是人們另一個(gè)要考慮的問題。從圖像品質(zhì)上來說，快門式可以提供分辨率、畫質(zhì)無損的立體圖像，但是存在刷新率下降的問題，因此會產(chǎn)生閃爍感，同時(shí)畫面亮度也會出現(xiàn)降低。而目前不閃式3D采取的技術(shù)為在顯示面板上增加一層偏振層，是由原畫面中抽離出一半并加以處理，產(chǎn)生不同方向的偏振光從而形成立體圖像，而它的問題就是分辨率降低一半。
除了成本和畫面效果之外，其他方面的差異還有很多，比如眼鏡的重量、軟件設(shè)置、兼容性、性能等等。不過這都不是判斷兩者孰優(yōu)孰劣的標(biāo)準(zhǔn)。在此之前，快門式3D我們已經(jīng)進(jìn)行過不少介紹和測試，這次我們來看看不閃式3D的實(shí)際使用方法和效果。
前面已經(jīng)提到不閃式3D技術(shù)的基本原理，它的關(guān)鍵設(shè)備在于顯示器。本次測試中我們選擇了這項(xiàng)技術(shù)的主推者-LG所設(shè)計(jì)制造的D2341顯示器。它的分辨率達(dá)到了1920x1080的全高清分辨率，60Hz刷新率，隨機(jī)帶有采用偏振分光技術(shù)的眼鏡。
標(biāo)準(zhǔn)的DVI-D+D-Sub接口
其他配置則是上次進(jìn)行AMD HD3D測試時(shí)的配置，并無其他變化，配置單如下：
需要說明的是，不閃式3D目前是顯示器廠商主推的一項(xiàng)技術(shù)，對PC端硬件沒有特殊要求，因此任何平臺只要性能達(dá)到要求即可。
首先進(jìn)行的是3D電影播放測試，使用了PowerDVD 11 Ultra這款軟件。片源為藍(lán)光3D影片《HUBBLE》。
3D播放相關(guān)設(shè)置
在現(xiàn)實(shí)設(shè)備設(shè)置中選擇隔行式3D顯示設(shè)備
藍(lán)光3D影片播放效果實(shí)拍
播放設(shè)置很簡單，完全沒有障礙，效果也相當(dāng)理想，畫面沒有閃爍感是其最大特色，不過畫面分辨率會降低。能明顯看到畫面中垂直分辨率降低了一半。
除此之外，LG這款顯示器也附送了一款TriDef 3D軟件，可以觀看3D影片、圖片、進(jìn)行DVD 3D效果轉(zhuǎn)換、3D游戲。效果也相當(dāng)不錯(cuò)，使用方法也很簡單。
接下來是游戲測試。TriDef 3D軟件中有3D游戲組件，可以自動掃描電腦中已經(jīng)安裝的游戲，也可以手動添加，列表中包含數(shù)百款近幾年的主流3D游戲，對于列表中沒有顯示的游戲，可以選用通用配置選項(xiàng)，不過無法保證所有游戲的兼容性。
簡單明了的設(shè)置畫面。
除此之外，第三方軟件iZ3D的驅(qū)動也有隔行的選項(xiàng)，同樣可以支持不閃式3D顯示技術(shù)。
游戲?qū)嶋H測試效果，街頭霸王4和F1 2010。立體效果都很好，但是畫面垂直分辨率的降低會造成體驗(yàn)效果的下降。
“不閃式3D”從名字來看，是強(qiáng)調(diào)自己的立體顯示效果不會降低刷新率，從而對人眼不會產(chǎn)生不良影響，這原本確實(shí)是偏振式3D顯示技術(shù)的優(yōu)勢，不過之前電影院中采取的偏振式技術(shù)采用的是兩臺放映機(jī)放出兩個(gè)完整畫面，iZ3D也推出過擁有雙面板的液晶顯示器，其播放成本并不低，兩塊顯示面板的價(jià)格要高于一塊120Hz面板。而現(xiàn)在主推的“不閃式3D”則是增加了一層分離膜，這樣成本確實(shí)大大降低，甚至比普通液晶顯示器也貴不了多少，眼鏡價(jià)格也很平易近人。但是在原來的畫面上分割出兩個(gè)部分，導(dǎo)致分辨率會直接降低一半。
以筆者的實(shí)際測試感受，3D效果理想，但是畫面垂直分辨率直接降低一倍的效果是直接的，顯而易見的。必定會帶來視覺體驗(yàn)的直接下降，這就是低成本不可避免的帶來的問題。但這里筆者可以告訴大家一個(gè)技巧，如果距離顯示器稍微遠(yuǎn)一點(diǎn)的話，隔行所產(chǎn)生的分辨率降低效果就不太明顯了。
快門式和不閃式3D技術(shù)的比較
和快門式3D一樣，這種需要通過軟件處理的3D技術(shù)同樣對硬件性能有所消耗，實(shí)際游戲測試中，無論使用哪款軟件來實(shí)現(xiàn)，開啟3D立體后效能下降了一半之多。這令筆者大為吃驚，以此看來，如果想流暢玩平時(shí)所玩的游戲，顯卡性能需要有2倍以上的性能富裕量，如果平時(shí)都是剛剛達(dá)到流暢或者勉強(qiáng)達(dá)到流暢的游戲，在開啟3D后根本無法滿足同樣效果下的流暢進(jìn)行，而且分辨率還下降了一半！
當(dāng)然，對于不同的用戶來說，各自的需求也是不同的，價(jià)格是一個(gè)直接影響用戶選擇的因素，除此之外，有些用戶對分辨率并不很看重，卻對閃爍難以忍受。相反，也有人對畫面分辨率的要求是最高的，閃爍和畫面變暗則無足輕重。3D顯示技術(shù)還在不斷發(fā)展中，將來也許還會有更完美的技術(shù)出現(xiàn)，而目前現(xiàn)存的技術(shù)之中，依然是各有優(yōu)劣，并不能斷言哪一種更好?！?
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