1977年拍攝的著名電影《星球大戰(zhàn)》中，盧克第一次見(jiàn)到萊婭公主是通過(guò)一段影像。然而，與我們今天在屏幕上看到的圖像不同，這段影像是立體的。

事實(shí)上，雖然我們一直在屏幕上欣賞電影和電視節(jié)目，并在游戲世界中放松，但是，我們始終無(wú)法獲得能和真實(shí)世界相媲美的視覺(jué)體驗(yàn)。平面與立體的感受是完全不同的。

不過(guò)，在2009年，人們已經(jīng)能更加容易地欣賞到3D影像。一方面，像《閃電狗》這樣的立體電影已經(jīng)越來(lái)越多；另一方面，3D顯示設(shè)備將逐漸達(dá)到一個(gè)合理的價(jià)位。現(xiàn)在，普通用戶只需要6000多元就可以擁有一套。

但是，人類并非剛剛開(kāi)始研究3D技術(shù)。早在1850年，對(duì)制作立體照片的研究就已經(jīng)開(kāi)始了。為何經(jīng)過(guò)了150年，人們才能開(kāi)始更容易地欣賞3D圖像？實(shí)現(xiàn)立體顯示為何比制造航天飛機(jī)還難？這一切要從人類的視覺(jué)特性說(shuō)起。

立體影像的3個(gè)條件
也許有人嘗試過(guò)這樣一個(gè)游戲：閉上一只眼睛，僅用另一只眼睛視物，并試圖將兩個(gè)指尖對(duì)到一起。如果你這樣做了，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，這是非常困難的。實(shí)際上，雙眼視物正是人們具有立體感的關(guān)鍵所在。交替開(kāi)閉左右眼，你會(huì)發(fā)現(xiàn)你看到的物體會(huì)發(fā)生位移，這就是視差。當(dāng)左右眼的圖像返回大腦的時(shí)候，大腦會(huì)根據(jù)兩眼所看到圖像的不同自動(dòng)合成分析出所看到物體與自己的距離。因此，一個(gè)3D顯示裝置必須能夠產(chǎn)生一個(gè)左翼和右翼的鳥(niǎo)瞰圖，并分別提交給適當(dāng)?shù)难劬Α＿@是3D顯示最重要的一個(gè)方面。人們對(duì)3D顯示的研發(fā)也是更多地圍繞這一點(diǎn)展開(kāi)的。

人的左右兩眼觀看不同距離的物體時(shí)，看到的側(cè)面是不一樣的

需要注意的是，雙眼看到的物體不僅僅是位置不同，角度也不同——左眼只能看到鼻子的左側(cè)，右眼卻只能看到右側(cè)。因此，兩幅圖片中需要包含更多的細(xì)節(jié)。這也是制約3D電影發(fā)展的重要因素。

人們判斷距離的第二個(gè)因素就是著色和陰影。遠(yuǎn)處的物體并不明顯、亮度較差，且有朦朧感，而近處的物體更為清晰，在同等光照下也會(huì)更亮。

另外，人們還會(huì)利用線性角度和運(yùn)動(dòng)視差來(lái)判斷距離。對(duì)越遠(yuǎn)的物體，人們的視差越小，直到很難判斷真正的距離。例如，人們觀看云彩的時(shí)候，視差因素很小，人們只能通過(guò)線性角度——也就是近大遠(yuǎn)小，以及人們擺動(dòng)頭所獲得的不同場(chǎng)景和參照物來(lái)判斷距離。在這種情況下，人們可以判斷出兩個(gè)物體相對(duì)的遠(yuǎn)近，但判斷的精確度非常差。這也是為何“看山容易上山難”的原因。

合理利用人眼的視差來(lái)造成錯(cuò)覺(jué)，在平面上構(gòu)造出距離

成功的3D顯示，必須兼顧到視差、著色和陰影、線性角度和運(yùn)動(dòng)視差3個(gè)因素。這需要硬件能夠給兩眼帶來(lái)不同的畫(huà)面，同時(shí)需要影像內(nèi)容中具備更多的細(xì)節(jié)（不同側(cè)面、不同的明暗度），因此，對(duì)硬件和軟件都是一個(gè)考驗(yàn)。

3D設(shè)備的嘗試
幾十年前，也許有人已經(jīng)看過(guò)了立體電影。觀看這種電影時(shí)，你會(huì)領(lǐng)到一個(gè)一邊是紅色鏡片、一邊是綠色鏡片的眼鏡。通過(guò)這個(gè)奇怪的眼鏡，你看到屏幕上的的世界發(fā)生了質(zhì)的變化—飛機(jī)、坦克不可思議地從平板式的銀幕里“沖”了出來(lái)，幾乎觸手可及。

紅綠眼鏡是最簡(jiǎn)單的分離左右眼的方式之一。它利用的是紅色鏡片只能透過(guò)紅光，綠色鏡片只能透過(guò)綠光的特性，將左右眼進(jìn)行了分離。這是實(shí)現(xiàn)3D的第一種方式：左右眼所看到的光線的分離。

紅綠眼鏡的成本非常低廉，在很多兒童圖書(shū)上會(huì)用紅綠眼鏡來(lái)實(shí)現(xiàn)圖片的立體化，讓兒童欣喜不已。然而，紅綠眼鏡也存在先天的缺陷，那就是，你看到的色彩總有一些不真實(shí)的感覺(jué)，尤其是物體的邊緣（這些地方往往左右眼看到的細(xì)節(jié)不同）會(huì)只有一種色彩，使人產(chǎn)生一種暈眩的感覺(jué)。它的好處是，兩眼看到的場(chǎng)景在時(shí)間上是并行并且連貫的，不會(huì)產(chǎn)生閃爍感，因而不會(huì)帶來(lái)真正意義上的頭暈和頭痛。

隨著技術(shù)的進(jìn)步，人們現(xiàn)在已經(jīng)通過(guò)類似的思路開(kāi)發(fā)出了不需要眼鏡的3D顯示設(shè)備。這種設(shè)備采取的是另一種思路：控制光線的方向，將不同的光線分別投入左右眼中。三洋電機(jī)公司設(shè)計(jì)的3D顯示器的原理就是這樣。在該設(shè)備上，三洋公司設(shè)計(jì)了多個(gè)條狀遮光“圖像分割棒（Image Splitter）”，通過(guò)有條件地遮擋光線，控制光線的方向，使用戶的右眼和左眼分別只能看到右眼圖像和左眼圖像，以此實(shí)現(xiàn)立體效果。

這種方式的缺點(diǎn)在于，只有在某個(gè)合適的距離和合適的角度范圍內(nèi)，才能實(shí)現(xiàn)較好的觀賞效果。為了解決這一問(wèn)題，三洋添加了可檢測(cè)用戶頭部位置的“頭部跟蹤系統(tǒng)”，即使用戶移動(dòng)到了立體可視范圍之外，也能相應(yīng)地改變圖像分割棒的開(kāi)口部以便用戶在移動(dòng)后的位置上也能獲得立體視覺(jué)效果。

與此類似，飛利浦設(shè)計(jì)的3D液晶顯示器，采用雙凸透鏡設(shè)計(jì)，使用戶的左右眼可以選擇性地看到9個(gè)視角的影像。不過(guò)，由于像素被分配到不同的眼睛，用戶所看到物體的分辨率要小于屏幕的實(shí)際分辨率。

實(shí)現(xiàn)3D的另一種方式是再造一個(gè)3D的屏幕。美國(guó)Actuality Systems公司開(kāi)發(fā)的“透視者”系統(tǒng)就是這樣一個(gè)設(shè)備。它的外觀酷似一個(gè)水晶球，球的最外部是一個(gè)透明的聚碳酸酯圓頂，內(nèi)部則是一塊直徑約10英寸的圓形屏幕。它能以每分鐘900圈的速度繞豎軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而形成一個(gè)完整的立體影像面——你從不同角度可以看物體的不同側(cè)面，立體感也是非常真實(shí)的。你看到的深度實(shí)際上正是銀幕轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中在不同的位置發(fā)出的光線，當(dāng)然會(huì)有很好的立體感。

不過(guò)，真實(shí)的立體影像需要非常強(qiáng)大的運(yùn)算能力支持。平面需要展現(xiàn)的像素?cái)?shù)是尺寸的平方，而立體影像需要展現(xiàn)的像素?cái)?shù)是尺寸的立方。實(shí)境公司的首席技術(shù)官Gregg E. Favalora說(shuō)：“光是開(kāi)發(fā)影像數(shù)據(jù)切片的算法，就花了我們?nèi)哪陼r(shí)間。