不光是不用带3D眼镜：微软立体显示用新镜片技术探秘

比起50年前首次面世的立体电影技术而言，如今的立体电影技术已经有了很大的发展，不过有一点没有改变的是如今人们观看立体电影仍然需要戴上一副大眼镜. 而微软应用科学集团的科学家们最近则研制出了一种新的实用型镜片，用上这种镜片之后，观众们看立体电影时就再也不需要戴眼镜了。不过这种新镜片的神奇之处还不止于此，一起来看看吧!

微软研制的这种新镜片上下厚度不同，底部比顶部薄，光源从镜片的底部射入镜片，播放过程中设备可以交替关闭镜片底部的光源，并配置了背光显示设备。这样用这套设备便可以利用人类的左右眼视差效应来播放立体视频。微软应用科学集团的主管Steven Bathiche表示：“这种镜片的特殊之处在于它能够控制光线的走向。”

在《阿凡达》等影片的推动下，立体显示技术成为最近电影市场上的热潮，各大电子设备厂商也在积极研发家庭立体影院技术。据DisplaySearch公司估计，立体电视的销量将从今年的250万台增长到2013年的2700万台，不过由于必须佩戴立体眼睛的缘故，立体视频设备的普及程度大受限制。

上个月在西雅图曾经举办了一次信息显示技术国际年会（ Society for Information Display International Symposium），会上许多公司展示了自己不需要使用立体眼睛观看的立体视频播放技术。这些技术一般都用的是集成在显示器中的凸透镜来实现立体显示效果，这种技术要求观众站在一定的角度范围内才能正常观看，否则看到的只是一团花。

而微软展示的原型机则没有这种限制，它可以同时向两名观众显示立体画面，同时还具备同时向4名观众显示普通2D画面的能力。这套设备使用一个摄像头来追踪观看者的位置，并将视频画面向观众所在的位置发射。另外，这种透镜的厚度较薄，还可以与普通液晶显示器一起配合使用，使后者具备立体显示功能。

不过这种使用摄像机追踪观众位置的技术早在几十年前就已经存在。不过据纽约大学计算机科学部的教授Ken Perlin介绍，过去由于符合要求的摄像头价格昂贵，而且反应速度也很慢，因此这种技术此前一直未能付诸实用。而随着计算机外设技术的发展，眼下这种技术付诸实用的条件终于成熟。

微软这种镜片的顶部厚度为11mm，而底部的厚度则为6mm，顶部到底部之间采用斜面平滑过渡。相比之下，投影机中使用的传统镜片位置则设置在光源与焦像之间，因此传统的观众位置追踪型立体播放设备的体积一般都很大。而微软设计的楔形镜片则不存在这些缺点。Bathiche解释说：“光线在这种镜片的内部传播，而不像普通镜片那样在空气中传播（和光纤非常类似）。这样我们就可以把投影设备和投影屏幕的距离拉近。“

在微软的这种新设计中，焦像的位置就在镜片表面的平面上，光线从透镜的边缘一侧射入，在镜体内部多次反射，达到一定的理想角度之后再从透镜中射出。光线射出透镜的方向是由光线从底部射入透镜的角度所决定的，射出角度的变换则由改变透镜底部发光二极管的位置来实现，同时负责感测观众位置的摄像头设备也安装在透镜的底部位置。据Bathiche表示，这种原型机的可视角度目前在20度左右，微软希望改进透镜设计后，其可视角度有望增加到40度。

Bathiche称这种3D透镜可以取代液晶显示器中的背光模组，让液晶显示器具备无需用户佩戴立体眼镜即可显示立体视频的能力。从透镜中射出的光可以用来照亮液晶晶体，并将立体画面投射到观众的眼睛里。立体显示的效果受到屏幕刷新率的限制，一般需要刷新率240Hz的液晶显示器就可以给两位观众提供两幅内容不同的立体视频画面，同时两幅立体画面的刷新率都可达60Hz。如果显示屏的刷新率低于240Hz，那么观看的效果便会下降。另外，这种技术还可以用来向四位观众显示4幅画面内容不同的视频，每幅视频的刷新率为60Hz。

据麻省理工学院消费电子产品实验室的主管Michael Bove介绍：”这种技术能否成功地投入使用，从很大程度上还需要依赖于液晶面板本身的技术发展。“他透露微软正在敦促液晶面板厂商尽快生产出更多刷新率较高的液晶面板产品。与此同时，微软还在积极研究这种新立体显示技术的其它应用，比如用来保护笔记本用户隐私的应用等等。