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看3D会头晕- 你的器材有问题吗-

发布时间:2020-07-26   浏览量:274   

 

看3D会头晕? 你的器材有问题吗?

3D是一个正火热的影片拨放方式, 虽然目前已经有很多的研究机构在着手研究3D对于人体健康的影响, 但是目前还是没有一个明确的结论.

之前在介绍眼镜式与裸眼式3D 时有提到一种Cross talk现象, 简单来说, 就是右眼接受到左眼的3D讯号, 反之亦然, 照成大脑在合成3D影像时出现叠影, 致使观赏者觉得不舒服. 看3D会头晕, 有很多原因就是这现象造成的. 接下来我们针对柱状透镜的裸眼式立体显示器与快门式技术的Cross Talk成因, 让大家了解一下你的器材有没有问题.

首先先介绍柱状透镜的裸眼式立体显示器(视差遮屏技术亦相同), 就影像数目可以分为双视角和多视角系统, 双视角系统一般而言都是应用在比较小尺寸的显示器装置上, 如任天堂3DS掌上型游乐器, 因为只能有两个影像分别提供给左, 右眼, 所以观赏者必须要在固定的角度与距离才能观看到合宜的3D立体影像.

在理想的情况下上观赏者的左, 右眼在固定的位置上只会100%接受到相对左眼, 右眼的影像, 由于这些固定观赏点在空间上并不是连续分布的, 于是就造成了只要观赏者头部稍做移动, 左眼便会一下子接收到相当大比例的右眼影像, 同样的右眼的情形也是一样, 形成叠影的3D立体影像. 这现象就是刚刚聊到的串扰(cross talk), 而这个形成叠影的区域就被称为视野死角(dead zone).

为了减少视野死角的区域相应就有了多视角裸眼系统的开发, 此技术主要是应用在中, 大尺寸的3D立体显示器上, 可以在空间中提供数个较为连续的不同角度观看立体影像, 然而在此技术中, 由于要将影像区分为空间中不同角度的左, 右眼多个不同影像, 因此在3D立体影像的解析度上, 会随着空间多视角的数目越多而牺牲越多, 造成3D立体影像的画质不够细緻. 此外, 即便是多视角裸眼系统, 不可避免的也会有视野死角, 如下图所示会在视点1与视点5的交界处出现视野死角

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为了避免这样的现象, 所谓的脸部追蹤裸视3D因此诞生, 在这次横滨FPD中, 各家也都推出脸部追蹤的3D系统, 看来这应该是个趋势, 也可以让想欣赏3D的使用者可以避免头晕现象.

接下来要介绍3D快门式技术的串扰比较複杂, 让我们先从成像的原理出发, 3D快门式技术是以时间上利用液晶面板来传送左右眼的立体讯号, 以NTSC的讯号而言, 一般的2D画面更新率是60Hz, 亦即每秒送60张画面, 3D快门式技术为了维持动画品质与避免人眼感觉到闪烁, 等效的萤幕更新率必须维持在60Hz的速率, 如此一来势必需要加快讯号的传送频率, 并且搭配倍频的液晶面板, 倍频最基本的要求就是120Hz, 这样意味者每秒需传送60张左眼与60张右眼讯号. 在此状况下, 不论是左眼或是右眼的讯号在理想的情况下必须在1/120秒(~8.25 msec)传送完毕.

但是大家都知道液晶面板先天有反应速率的缺陷, 以目前市售的量产面板而言, Ton + Toff的时间大都在5~8msec, 这反应速率乍看之下很安全, 但我们可以再深入的讨论一下, Toff 指的是最亮到最暗切换的时间, 亦即是讯号255 切换至讯号0, Ton则相反, 但一般我们所观看的画面都是灰阶画面切换, 如灰阶192切换到灰阶59, 即便是使用over drive技术其反应速度绝大部分是大于8msec.

简单来说, 就是右眼画面会短暂残存部分影像被左眼看到, 左眼也会有短暂残存部分影像被右眼看到, 造成Cross Talk. 如果想深入研究的可以继续下面一段, 不然可以直接跳到结论, 底下这段还满複杂的, 也满难表达, 想看的要有点耐心

我们假设液晶的全灰阶反应速度是5msec(实际上是不可能的), 并以线性模型来处理以下问题, 一个左眼讯号画面是1080条线, 必须在约7msec内传递完毕, 因假设液晶的全灰阶反应速度是5msec, 理想上当画面在更新右眼讯号前, 左眼的全画面讯号必须被液晶面板完全忠实地呈现, 以比例而言每7msec送1080条线, 当送到第540条线时, 此刻时间距离右眼3D讯号开始传送的时间约是5msec(如下图所示), 以目前假设的液晶反应速度, 从第505条线到第1080条线是无法在右眼讯号开始传送前到达其该有的亮度值, 以极端例而言, 若液晶反应速度为零即可看见左眼3D画面, 若液晶反应速度无限慢, 则仍看到右眼的3D画面, 若处于中间, 此时观赏者左眼所看到液晶萤幕的下半画面会是处于右眼讯号与左眼讯号间的过渡灰阶状态, 此也可视为一种串扰.

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另外观赏者配戴的3D快门眼镜也会带来串扰, 一般会误以为快门眼镜切换的时间会如下图(A-1 A-2 为萤幕, A-3 A-4为快门眼镜)所示, 当送左眼3D讯号时, 3D快门眼镜的左眼部分随之开启, 但实际的情况却不是这样的, 因为如果3D快门眼镜如果以此模式操作的话, 为了简化问题先假设液晶反应速度为零, 当第一条左眼3D讯号开始传送时, 此时画面的所有讯号都是右眼3D讯号, 此情形将会带来严重的串扰.

看3D会头晕? 你的器材有问题吗?

 

 

比较合理的模式是下图所示, 当送左眼3D讯号时, 3D快门眼镜的左眼部分会在随后开启(延迟的时间需要考虑sync讯号传送, 3D快门眼镜的反应速度时与整体系统的考量), 这里先假设是在传送到一半画面时, 再开启3D快门眼镜的左眼部分, 并假设3D快门眼镜的Ton + Toff是8 msec, 因为3D快门眼镜大多使用TN type, 其特性为亮画面切换较慢, 暗画面切换较慢, 因此可以推论Ton 约5msec, Toff约3msec, 如此一来理想上希望快门式3D面板能够多一点的亮度, 3D快门眼镜的左眼部分关闭的时间是尽量能与右眼3D讯号同步, 但是同样因为液晶反应速度的关係, 3D快门眼镜左眼部分将会有约3msec的反应时间差去接受到右眼的3D讯号, 照成串扰.

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以上面所述, 就有很多会对画面进行部分时间的萤幕刷黑(补黑画面), 但这会造成更严重的闪烁. 或是使用特殊演算法进行画面补偿, 让Cross Talk现象降低, 但这会让高对比画面有严重的色块, 就如上次在用Samsung D8000观看HD Club站长西枫拍摄的3D烟火时, 在黑画面有许多让画面不美观的色块.

结论

综观上述所谈, 无论是柱状透镜裸眼式或是快门式3D技术, 都会有串扰产生, 以史丹佛大学视觉实验室所做出的结果, 柱状透镜裸眼式的串扰会比快门式3D技术来的严重, 一般而言快门式3D技术串扰大约是在5%左右, 柱状透镜裸眼式大约是其的两倍. 串扰值代表的是左右眼讯号干扰的程度, 数值越大代表叠影越严重.

但是这就意味着柱状透镜裸眼式对人体的健康影响会比快门式3D技术严重吗?

以今年最新的麻省理工人因实验工程研究室麦克潘汀博士所做出的报告指出, 串扰所照成的叠影远虽然是一个重要的评估指标, 但是3D影像的在大脑合成的过程是否符合人类数千年来自然演化, 似乎才是影响人体的健康的重要因子, 人类的双眼立体视觉演化, 是以空间差异来进行大脑立体影像的解读, 但是快门式3D技术是以时间间隔方式来进行立体影像的合成.

更简单的说明, 人类并不是以交叉睁闭左右眼来进行立体视觉的过程, 比起假的空间合成立体影像对大脑而言更是不符合自然的演化, 因此麦克潘汀博士认为快门式3D技术对于人体的健康影响程度会比较高. 当然这只是其初步的研究结果, 相信在不久的将来会有更多研究报告来佐证此推论的正确性. 小弟会随时更新给各位知道的.

另外, 除了器材外, 好的3D拍摄与后製技术也是个很大的学问. 有时你的器材没问题, 但是遇到一部粗製滥造的3D影片, 连针对器材的适性都没有调整, 你想不头晕都很难, 关于3D拍摄部分, HD Club这边有更专业的讨论, 小弟在这边就不要乱放炮了.

以上浅见也欢迎大家提出不同的论点来讨论, 让小弟可以更了解3D的奥妙. 最后还请大家多帮忙按个分享或是讚, 您的一点鼓励, 都是小弟继续写作的原动力, 感恩! 另外, 小弟在Facebook上也成立粉丝团, 欢迎大家加入聊天讨论啰!

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