立體電腦眼鏡工作原理

立體電腦眼鏡工作原理

E-Dimensional無(wú)線E-D眼鏡

eDimensional、E-D和eDimensional徽標(biāo)是eDimensional, Inc.在美國(guó)和其他國(guó)家/地區(qū)的注冊(cè)商標(biāo)。
就在幾年以前，我們會(huì)戴上一副紅藍(lán)眼鏡去觀看立體電影，或者會(huì)努力防止自己在看不清晰的畫(huà)面時(shí)患上斜視。這在當(dāng)時(shí)是非常了不起的，但現(xiàn)在三維技術(shù)已經(jīng)更進(jìn)一步。與以前相比，科學(xué)家對(duì)視覺(jué)原理有了更深入的了解；如今的計(jì)算機(jī)也比以往更為強(qiáng)大，大多數(shù)人都在計(jì)算機(jī)中安裝了能夠產(chǎn)生逼真圖像的先進(jìn)部件。綜合這兩點(diǎn)，您就會(huì)明白三維圖像已經(jīng)真正開(kāi)始流行了。

大多數(shù)計(jì)算機(jī)用戶都非常熟悉3D游戲。在20世紀(jì)90年代，計(jì)算機(jī)愛(ài)好者們都癡迷于《刺殺希特勒》（Castle Wolfenstein 3D）這個(gè)游戲。游戲發(fā)生在一個(gè)像迷宮一樣的城堡里?；蛟S這座城堡是由一塊塊的磚搭建而成的，但它是存在于三維空間里的——您能夠前進(jìn)和后退，或者按住相應(yīng)的鍵將您的視點(diǎn)旋轉(zhuǎn)360度。這種技術(shù)在當(dāng)時(shí)是革命性且令人驚嘆不已的。如今，玩家正欣賞著更為復(fù)雜的圖像——光滑的三維環(huán)境連同逼真的光照效果，以及對(duì)現(xiàn)實(shí)生活的高度模擬無(wú)不使我們的屏幕充滿魅力。但這正是問(wèn)題的所在——屏幕。游戲本身可能是三維的，而且玩家可以完全自由地查看任何他想看的地方，但說(shuō)到底，畫(huà)面還是顯示在計(jì)算機(jī)顯示器上，而且依然是一個(gè)平面。

這就是電腦立體眼鏡一展身手的地方了。設(shè)計(jì)這種眼鏡的目的主要是讓您的大腦相信顯示器正在顯示一個(gè)真實(shí)的三維物體。為了弄清這種眼鏡的原理，我們需要知道大腦如何處理眼睛傳遞給它的信息。一旦知道了這些，我們就會(huì)明白立體眼鏡是如何完成其工作的。

立體視覺(jué)

與大多數(shù)其他生物一樣，人類也有一雙并排且距離較近的眼睛。這樣的位置使得每只眼睛查看同一個(gè)區(qū)域時(shí)的角度稍有不同。您可以將視線聚焦到遠(yuǎn)處某個(gè)物體上并用每只眼睛輪流觀察該物體來(lái)驗(yàn)證一下，您然后想想為什么物體的位置好像發(fā)生了輕微的變化？

大腦將每只眼睛的信息結(jié)合并形成一幅圖像，并將每個(gè)視野之間輕微的不同解釋為深度。這樣就產(chǎn)生了一幅有高度、寬度和深度的三維圖像。

是由于增加了深度知覺(jué)，才會(huì)形成如此重要的三維或立體視覺(jué)。利用這種視覺(jué)，我們能夠準(zhǔn)確看到周圍事物相對(duì)于我們身體的位置，而且通常都相當(dāng)精確。我們特別擅長(zhǎng)定位正在靠近或離開(kāi)我們的物體。眼睛的位置使我們無(wú)需轉(zhuǎn)動(dòng)腦袋就能看到實(shí)體四周的一部分。這樣看來(lái)，一些人相信立體視覺(jué)已逐漸成為人類的一種生存手段就不足為奇了。

當(dāng)然，像扔球、接球或擊球、駕車或停車甚至穿針引線等看似簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)也都離不開(kāi)立體視覺(jué)。但這并不是說(shuō)，沒(méi)有了三維視覺(jué)，諸如此類的任務(wù)就無(wú)法完成了，而是說(shuō)一旦缺少了深度知覺(jué)，完成這些日常任務(wù)將會(huì)變得困難重重。

立體視覺(jué)視點(diǎn)

立體視覺(jué)的關(guān)鍵在于深度。大腦會(huì)很恰當(dāng)?shù)貫槲覀兲幚砩疃?，但前提是眼睛要獲得正確的信息。這正是紅藍(lán)眼鏡的工作原理——每種顏色過(guò)濾出一部分圖像，給每只眼睛一幅稍微不同的圖像。大腦將兩幅紅藍(lán)模糊的圖像合在一起，就轉(zhuǎn)變成了虛幻的三維漫畫(huà)、電影或電視節(jié)目。

立體畫(huà)，又稱魔眼圖畫(huà)，采用了看上去隨機(jī)分布的圓點(diǎn)圖案，但只要觀察者以恰好正確的方式交叉視線，或著當(dāng)眼睛剛好看到正確的部分并允許大腦對(duì)隱藏的深度信息解碼后，就能識(shí)破圖像。

當(dāng)然，兩種方法都有劣勢(shì)：紅藍(lán)眼鏡很難顯示三維圖像的顏色，而觀看立體畫(huà)則是孤芳自賞的藝術(shù)。玩游戲時(shí)，這兩種方法都完全不能適用。

然而，它們的基本原理還是十分相似的：生成并控制這兩個(gè)不同的視點(diǎn)。但生成這兩幅獨(dú)立的圖像（一只眼睛一幅圖像）又有多簡(jiǎn)單呢？

答案與游戲的創(chuàng)建方式有關(guān)。不久之前，我們?cè)谟?jì)算機(jī)屏幕上看到的圖形（動(dòng)畫(huà)的每一幀、角色的每一個(gè)不同視圖）還都是仔細(xì)繪制到計(jì)算機(jī)中去的。如果希望游戲中有一條恐龍，那么您可以坐下來(lái)將這條恐龍的不同視圖繪制到計(jì)算機(jī)中去。

如今，游戲設(shè)計(jì)師可坐下來(lái)并使用三維圖像軟件來(lái)設(shè)計(jì)三維恐龍了。設(shè)計(jì)完成后，他們不需要擔(dān)心視圖不同的問(wèn)題——計(jì)算機(jī)在內(nèi)存中保存一個(gè)恐龍的三維模型，游戲只需要計(jì)算出玩家的視線位置，并使用三維模型繪制出恐龍的正確視圖。事實(shí)上，在現(xiàn)代的三維游戲中，您在屏幕上看到一切圖像都是用相同方法產(chǎn)生的，而游戲就像一個(gè)巨大的三維模型。計(jì)算機(jī)計(jì)算出需要在屏幕上顯示什么圖像并生成正確的視圖。

因?yàn)橛?jì)算機(jī)創(chuàng)建一個(gè)視點(diǎn)很容易，所以稍微移動(dòng)并創(chuàng)建另一個(gè)視點(diǎn)也沒(méi)什么問(wèn)題。接下來(lái)，您需要一種方法，讓正確的圖像進(jìn)入對(duì)應(yīng)的眼睛。

電腦立體眼鏡的同步效果

同步的效果完全取決于液晶顯示器（LCD）的性能。就像手表中的液晶可以從透明變?yōu)楹谏粯?，電腦立體眼鏡的鏡片可以是透明的或不透明的。也就是說(shuō)，這種眼鏡可以控制哪只眼睛可以看到屏幕上的圖像。通過(guò)精確的時(shí)間控制，您就能看到完美的三維圖像了。

下面是它的原理：

1. 這兩幅圖像是由計(jì)算機(jī)準(zhǔn)備好并顯示出來(lái)的。生成的兩幅圖像代表每只眼睛看到的視圖：

這兩個(gè)視圖在屏幕上飛快地按順序顯示：

2. 當(dāng)顯示左視圖時(shí)，右眼被LCD眼鏡遮擋。同樣地，當(dāng)顯示右視圖時(shí)，左眼被遮擋。

這一切在瞬間發(fā)生，以至于大腦完全沒(méi)覺(jué)察到是兩幅圖像融合并形成了一幅立體視圖。這個(gè)過(guò)程與我們用老式電影放映機(jī)看電影是一回事，一系列在屏幕上閃爍的靜態(tài)圖像融合在一起就形成電影。

立體眼鏡簡(jiǎn)史

我們看到，雖然幕后的工作可能非常復(fù)雜，但有了正確的設(shè)備后，我們只需坐下讓眼睛完成它們的工作就可以了。當(dāng)然，這項(xiàng)技術(shù)并不總是如此簡(jiǎn)單。事實(shí)上，它已經(jīng)經(jīng)歷了四代才逐漸發(fā)展成為今天的立體眼鏡。

第一代，修改游戲本身以使其與立體三維兼容。游戲制造商不得不專門(mén)調(diào)整以支持每種類型的LCD眼鏡的使用，而這是一種很難實(shí)現(xiàn)的理想情況。因此并不能保證您買的眼鏡一定適用于您熱衷的游戲。正如您所想像的那樣，大多數(shù)人對(duì)此都沒(méi)有購(gòu)買欲，于是第二種解決方案出現(xiàn)了。

第二種解決方案不再考慮游戲，而是利用計(jì)算機(jī)屏幕改變顯示的圖像。只要一考慮游戲，則又回到老路上去了。當(dāng)然，這仍然要占用計(jì)算機(jī)時(shí)間來(lái)處理圖像以使其成為三維圖像，但結(jié)果是性能降低、分辨率下降并且圖像會(huì)出現(xiàn)馬賽克。這種解決方案對(duì)上百款游戲的確有效，而且肯定是一種進(jìn)步。

第三代的工作方式類似。它改進(jìn)顯卡驅(qū)動(dòng)，同時(shí)不會(huì)降低圖像的分辨率——圖像不再出現(xiàn)馬賽克！遺憾的是，盡管第三代是我們今天所看到的立體眼鏡的真正前身，但它與許多游戲都不能兼容。

第四代模型的兼容性較高，由顯卡完成復(fù)雜的工作，重量很輕的LCD眼鏡則快速地切換兩個(gè)圖像。我們可以看到有如水晶般清晰的三維圖像。

那么市面上有什么樣的立體眼鏡呢？您應(yīng)看重哪些方面？讓我們一起去探個(gè)究竟。

購(gòu)買立體電腦眼鏡

E-Dimensional無(wú)線E-D眼鏡的組件
eDimensional、E-D和eDimensional徽標(biāo)都是eDimensional, Inc.在美國(guó)和其他國(guó)家/地區(qū)的注冊(cè)商標(biāo)。

雖然基本技術(shù)相同，但是市面上的立體眼鏡之間還是有一些不同。您可以找到重量輕的無(wú)線眼鏡，以及更普通（因此價(jià)格也更便宜）的眼鏡。通過(guò)眼鏡看到的視圖主要依賴于計(jì)算機(jī)的顯卡而非眼鏡的材質(zhì)，但您會(huì)發(fā)現(xiàn)有些制造商會(huì)提供額外的軟件或其他小贈(zèng)品。經(jīng)驗(yàn)是：貨比三家！如果您在購(gòu)買前有機(jī)會(huì)試戴一副立體眼鏡的話，那不要猶豫——試想一下戴著立體眼鏡玩一小時(shí)的高強(qiáng)度的游戲。您可能希望多花一點(diǎn)錢購(gòu)買一副更好一點(diǎn)的型號(hào)。
此外還應(yīng)記住，所有立體眼睛都附帶有標(biāo)準(zhǔn)的提示視頻游戲可能會(huì)導(dǎo)致癲癇、視覺(jué)疲勞和疲乏的警告。如果您經(jīng)常發(fā)現(xiàn)眼鏡不適用于標(biāo)準(zhǔn)的純平顯示器，那么在購(gòu)買之前一定要先試用一下。而且還要留意，您擁有的是否是一臺(tái)液晶平板顯示器，因?yàn)楫?dāng)前的立體眼鏡不能很好地與這種顯示器兼容。總之，購(gòu)買之前一定要檢查兼容性。

了解您的顯卡的準(zhǔn)確種類（制造商和型號(hào)）并在購(gòu)買之前做一些調(diào)查。例如，X-Force 3D Game Glasses只適用于nVidia顯卡。許多眼鏡可以與各種顯卡配合使用，但判斷是否如此的唯一方法是仔細(xì)閱讀包裝盒側(cè)面的說(shuō)明。