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Einführung der stereoskopischen Displaytechnologie
Jul 02, 2018

Einführung der stereoskopischen Displaytechnologie

1.Was ist stereoskopische Anzeigetechnologie?

    Die stereoskopische Anzeigetechnologie ist eine der Möglichkeiten, um immersive Interaktion in der virtuellen Realität von VR zu realisieren. Eine stereoskopische 3D-Anzeige kann die Tiefe, den Pegel und die Position des Bildes anzeigen, und der Betrachter kann die tatsächliche Verteilung des Bildes direkter verstehen, um ein umfassenderes Verständnis der Informationen des Bildes oder des Inhalts der Anzeige zu erhalten.
Eine ideale visuelle Anzeige sollte in Bezug auf Qualität, Klarheit und Umfang nicht unterscheidbar sein, die derzeitige Technologie unterstützt jedoch nicht die visuelle Darstellung dieses hohen Realitätsniveaus. Mit der Entwicklung von Cameron's "Afanda" Ende 2009 hat sich die dreidimensionale Displaytechnologie zu einer der derzeit heißesten Technologien entwickelt.

2. Das Prinzip der stereoskopischen 3D-Displaytechnologie

     Das Grundprinzip der stereoskopischen 3D-Anzeige ist im Bild dargestellt. Das Bild zeigt die parallele optische Achse der beiden Augen, was zwei auf der Entfernung fixierten Augen entspricht. Der innere Pupillenabstand (IPD) ist der Abstand zwischen den Pupillen der beiden Augen. Die unterschiedliche Position von zwei Augen ist die Ursache für stereoskopisches Sehen. F ist ein fester Punkt auf dem Objekt B in der Nähe des menschlichen Auges. Die Ansicht des rechten Auges zeigt, dass der F-Punkt in der Ansichtsposition, der stereoskopischen Parallaxe, unterschiedlich ist. Das menschliche Auge kann diese Parallaxe auch verwenden, um die Entfernung und Tiefe von Objekten zu beurteilen. Dies ist die dreidimensionale Vision des Menschen und erhält so dreidimensionale Informationen über die Umwelt.


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Eine andere Sichtweise auf das menschliche Auge besteht darin, auf den festen Punkt F in der Nähe zu schauen. Zu diesem Zeitpunkt ist der Winkel der optischen Achse der beiden Augen der konvergente Winkel im Bild. Da die optischen Achsen beider Augen den Punkt F durchlaufen, befinden sich die Punkte F im Mittelpunkt der Ansicht. An diesem Punkt wird die Parallaxe parallel zu F liegen, das weiter vom menschlichen Auge entfernt ist. Das menschliche Auge kann diese Parallaxe auch verwenden, um die Entfernung und Tiefe von Objekten zu beurteilen.
Gegenwärtig konzentrieren sich die Produkte der stereoskopischen 3D-Technologie auf dem Markt hauptsächlich auf zwei Arten von bloßem und nicht bloßem Auge. Die wichtigsten Produkte sind Flüssigkristallanzeigen, Plasmaanzeigen, tragbare Anzeigeterminals, Projektionsgeräte und so weiter.

3.Stereoskopische Anzeigeklassifizierung

Die stereoskopische 3D-Anzeigetechnologie kann auf drei Arten unterteilt werden: stereoskopische Anzeige mit bloßem Auge, tragbare stereoskopische Anzeige und Tragen einer Brille. Die folgenden Anzeigetechniken werden jeweils vorgestellt.
Objektiv-Display-Technologie
Eine Linsenoberfläche ist eine Anordnung von Zylinderlinsen, die verwendet wird, um ein automatisches dreidimensionales Bild zu erzeugen, indem zwei unterschiedliche zweidimensionale Bilder zu ihren jeweiligen Betrachtungsunterbereichen gelenkt werden. Ein Bild wird in dem Unterbereich unter verschiedenen Winkeln vor der Linse erzeugt. Wenn sich der Kopf des Beobachters an der richtigen Stelle befindet, befindet sich jedes Auge in unterschiedlichen Betrachtungsbereichen, und es werden verschiedene Bilder aufgenommen, um eine binokulare Parallaxe zu erhalten.


Die Linsenbildung erfordert eine hohe Auflösung für ein großes Sichtfeld. Die zwei Sichtfelder müssen in Echtzeit angezeigt werden, und das Bild wird in Scheiben geschnitten und in der vertikalen Leiste hinter dem Objektiv platziert. Die Anzahl der sichtbaren Felder ist durch die unvollkommene Fokussierbarkeit von Zylinderlinsen begrenzt. Linsenverzerrung und Beugung des Lichts verringern die Richtung der Linse, sodass das Bild, das auf den hinteren Bildschirm fokussiert wird, nicht durch parallele Strahlen, sondern in einem bestimmten Winkel gestreut wird. Diese Verteilung begrenzt die Anzahl der voneinander verschiedenen Untergruppen. Ein weiteres Hauptproblem der Objektivdarstellung besteht darin, dass das Hintergrundbild auf die Naht oder das Objektiv ausgerichtet sein muss. Andernfalls führt das Bild des Unterbereichs nicht zum entsprechenden Unterbereich.

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Parallax-Schallwand-Display-Technologie
Die Parallaxenblende ist eine vertikale Platte, die vor dem Display platziert wird. Es blockiert jeden Teil des Bildschirms. Die Wirkung der Parallax-Schallwand ähnelt der eines Gesichtsspiegels. Der Unterschied besteht darin, dass ein Teil der Anzeige mit einer Blende blockiert wird, anstatt das Objektiv mit einer Linse zu führen. Der Bildschirm zeigt zwei Bilder an, von denen jedes in vertikale Balken unterteilt ist. Der auf dem Bildschirm angezeigte Balken wechselt zu den Bildern für das linke und rechte Auge, und jedes Auge sieht nur seinen Balken.
Die Anzeige der Parallax-Schallwand wird im Allgemeinen nicht verwendet, da mehrere Nachteile auftreten. Erstens ist das angezeigte Bild zu dunkel, da die Blende das meiste Licht in jedem Auge blockiert. Darüber hinaus kann bei geringer Spaltbreite die Lichtstreuung mit Lücken aufgrund von Lichtstreuung ein Problem sein. Außerdem muss es in Streifen unterteilt werden.

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Slice Stacking Display-Technologie
Die Slice Stacking-Anzeige wird auch als Multi-Plane-Anzeige bezeichnet. Es besteht aus mehrschichtigen zweidimensionalen Bildern (Schneiden), um ein dreidimensionales Volumen zu bilden. Genau wie die rotierende Linie der LED kann die Ebenenbilderkennung erzeugt werden, und die gedrehte Ebene der LED kann ein Körperbild erzeugen. Der bewegliche Spiegel muss mit hoher Frequenz bewegt werden, damit auch das Zoomobjektiv verwendet werden kann. Im Allgemeinen wird das 30-Hz-Tonsignal zum Vibrieren der Membran verwendet. Wenn der Spiegel vibriert, wird die Fokussierlänge geändert und der reflektierte Monitor bildet ein Bild im abgeschnittenen Pyramiden-Ansichtsvolumen. Der Spiegel ändert kontinuierlich seine Vergrößerung, so dass das über die Zeit gescannte Bild seine Tiefe kontinuierlich ändert.

Die Slice-Stacking-Methode stellt ein beleuchtetes Volumen dar, das das Objekt transparent macht, während das verdeckte Objekt nicht ausgeblendet werden kann. Dies kann ideal für Geodatensätze und Probleme bei der Volumenmodellierung sein. Es ist jedoch nicht für Fotos und reale Bilder mit verborgenen Oberflächen geeignet. Durch Erhöhen der Kopfverfolgung kann die verborgene Fläche im Zeichnungsschritt ungefähr vom Betrachter entfernt werden. Es können jedoch nicht alle Flächen korrekt gezeichnet werden, da zwei Augen von verschiedenen Orten aus betrachtet werden können.

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Tragbare stereoskopische Brillen
Mit dem Prinzip der stereoskopischen Anzeige haben einige Hersteller tragbare persönliche Stereobrillen geliefert. Durch die Installation eines kleinen LED-Bildschirms vor jedem Auge der Brille erzeugt jedes leicht unterschiedliche Bild eine Parallaxe im Auge, die ein virtuelles dreidimensionales Bild erzeugt, das etwa zwei Metern entfernt ist. Da sich das Objektiv in der Brille befindet, ist kein zusätzlicher Platz erforderlich, und 3D-Bilder können am Gürtel getragen werden.


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Stereoskopische Displaytechnologie im Projektionssystem
In den meisten Virtual-Reality-Systemen oder Ausstellungs- und Anzeigesystemen werden bei Verwendung des Fernglases stereoskopische Brillen verwendet, um die linken und rechten Bilder zu beobachten, und die stereoskopischen Bilder werden schließlich durch Kartierung in der Großhirnrinde erhalten. Stereoskopische Brillen ohne Helm zeigen stereoskopische Bildschirm- und Projektionsanzeige an. Diese Systeme erfordern nur eine leichte Brille, um eine stereoskopische Anzeige von hoher Qualität zu erzeugen, wodurch dem Benutzer die minimale Trägheitsbeschränkung gegeben wird und er bequem ist. Unter der Einschränkung des komfortablen Betrachtungsbereichs hängen das statische Sichtfeld und die räumliche Auflösung von Bildschirm und Projektionsanzeige von der Entfernung zwischen Benutzer und Anzeigeebene ab.