3D眼镜的原理是怎样的？_ZNDS问答

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如题

近年，随着3D电影的出现，因此3D电影已成为最流行的关键词，3D电影眼镜也成为了市场上炙手可热的时髦产品，观影需求的激增使3D眼镜受到热烈追捧，一时间市场上的各类3D眼镜也瞬间“火热上线”。那么，接下来广州莱安公司为大家介绍什么是3D眼镜及3d眼镜的原理。

一、什么是3D眼镜
3D眼镜采用了当今最先进的“时分法”，通过3D眼镜与显示器同步的信号来实现。当显示器输出左眼图像时，左眼镜片为透光状态，而右眼为不透光状态，而在显示器输出右眼图像时，右眼镜片透光而左眼不透光，这样两只眼镜就看到了不同的游戏画面，达到欺骗眼睛的目的。以这样地频繁切换来使双眼分别获得有细微差别的图像，经过大脑计算从而生成一幅3D立体图像。 3D眼镜在设计上采用了精良的光学部件，与被动式眼镜相比，可实现每一只眼睛双倍分辨率以及很宽的视角。

二、3D电视机与3D眼镜
用了光的偏振原理，偏光式3D是利用光线有“振动方向”的原理来分解原始图像的，先通过把一副图像分割为奇数行和偶数行配合4/1偏光膜将奇数行和偶数行画面分别以左旋圆偏振光和右旋圆偏振光进行透射，然后3D眼镜左右分别采用不同偏振旋转方向的偏光镜片，这样人的左右眼就能接收隔行显示的2组画面，再经过大脑合成立体影像

三、3D眼镜的分类
1、红蓝眼镜：视频是两幅不完全重合的红蓝图像，红色镜片看红的，蓝色镜片看蓝的，两幅图像重叠产生立体感；
2、偏振镜片：两片偏振镜片，双机两幅不完全重合的图像，单独看都是正常的2D图像；

3、主动眼镜：影片播放帧率是正常的两倍，左右图像都是每隔一帧的，举例说：显示器是120帧的，但你实际看到的画面是60帧的，因为眼镜镜片每秒变换60次，刚好分别遮住左边和右边的图像，Nvidia的显卡曾主推这个技术。

四、3D眼镜的工作原理
（一）、先说一下3D的原理：人的眼睛为左右两个，平时看某样东西时，两个眼睛有一个角度差，正是由于这个角度差才能形成的3D，而电视机是在一个平面上，所以看任何的画面，除了假想的3D外，感受不到任何的3D效果，而如果拍出来的画面是双画面，这两个画面完全模拟人的眼睛，看的时候再让每只眼睛只看到那一个画面，那么画面就会骗过大脑，以为看到的就是立体的画面，这是任何一种立体方式的原理。
（二）、那么立体画面是模拟人的双眼拍摄或者制作出来的双画面知道了，下一步是如何让左画面只让左眼看到而不让右眼看到，右画面只让右眼看到而不让左眼看到。那么就是这三种的显示方式了。（注：上下格式或者左右格式只是在拍摄或者制作资源的时候的机位不同，但是双画面的原理是不边的。3D输出方式只分偏色偏光和快门三种）
1，红蓝红绿可称为是偏色方式，主要是通什么是3D眼镜
3D眼镜采用了当今最先进的“时分法”，通过3D眼镜与显示器同步的信号来实现。当显示器输出左眼图像时，左眼镜片为透光状态，而右眼为不透光状态，而在显示器输出右眼图像时，右眼镜片透光而左眼不透光，这样两只眼镜就看到了不同的游戏画面，达到欺骗眼睛的目的。以这样地频繁切换来使双眼分别获得有细微差别的图像，经过大脑计算从而生成一幅3D立体图像。 3D眼镜在设计上采用了精良的光学部件，与被动式眼镜相比，可实现每一只眼睛双倍分辨率以及很宽的视角。红蓝绿三种颜色来滤掉其他的颜色，比如红蓝眼镜，输出的时候，双画面不同的地方有红蓝的重影。红色镜片可以滤掉蓝色的地方，而蓝色镜片就可以滤掉红色的地方，这样两只眼睛看到的画面就不同，因而形成3D。但是滤色由于不完整，而且看到的资源颜色会有偏差，所以效果，清晰度都很差。长时间观看这种3D对眼睛有直接的伤害。

除偏色外，其他的两种（偏光式和快门式）均需要特定的显示设备。
2、偏光主要是通过偏光片和偏光眼镜来形成3D，电影院或者投影方面都是用双投影，每个投影投出一个画面，把两个画面重合起来，在投影机镜头前隔一层偏光片，所谓偏光片就是有方向的一种玻璃片，两个镜片当方向相同时，画面会穿过两层偏光片，而方向垂直时，则是全黑，能阻挡住画面。所以两个投影机前的偏光片是垂直防置，而偏光眼镜的镜片也是垂直的两个偏光片，这样，就能让你的左眼看到一个投影的左画面而看不到右画面，而让右眼看到另一个投影的右画面而看不到左画面，这样就在大脑里可以形成3D。电视机也类似，但是他是1080的分辨率的屏幕分成两半，单数像素的为左眼看到的画面，双数像素为右眼看到的画面。因此，偏光的不同是偏光电视机的分辨率是减半的，只能达到标清的540P的画面。
3、快门，是目前主流的显示方式。一般的液晶为60HZ，即一秒种变换60个画面，而快门式的显示设备的刷新要高一倍，即每秒显示120个画面，双画面每个画面显示60次，比如1/120 3/120 5/120...的时间段内显示左画面，而其他的时间段显示右画面，但是眼睛对闪烁有延迟，一般24以上就很难察觉。所以眼睛只能看到重影而看不出闪的。在交替显示的同时，显示设备会发射信号给快门式眼镜。让它在哪一刻打开左镜片关闭右镜片，每秒种120次的交替闪动，同样是眼睛感觉不到（中国外界光源是50HZ，在这种光源下可能会感觉到闪动）而通过快速的闪动，也让每只眼睛接收到各自的画面，传至大脑而形成3D。
五、3D眼镜基本知识：
（一）、立体眼镜：
3D眼镜(英语：3D glasses)，也可称为“立体眼镜”，是一种可以用来看3D影像或图像的特别眼镜。立体眼镜分很多颜色类型，比较多见的是红蓝和红青。工作原理是采用光在相对应颜色和不同颜色下的通过性，来达到让两只眼睛只看到3D图像2张图中的一张。立体眼镜不仅仅用于观看3D电影，3D电视机，还可以参与3D游戏等。
（二）、各种3D立体眼镜的用处：
3D眼镜，红/红眼镜;解码器眼镜;
红/青：红/蓝：眼镜：用于立体电影，3D电视机，3D游戏，立体图片，火星立体图片，、、、、、
红/绿：眼镜：(烟花眼镜)用于观看焰火等
日、月蚀眼镜：灰色：可完全吸收红外线，以及绝大部分的紫外线，并且不会改变景物原来的颜色。
偏光眼镜：采用偏光片制作，用于野外活动，钓鱼，登山，滑雪，IMAX影院
（三）、3D立体眼镜原理分析
1、在观看立体电影时，观众要戴上一副特制的眼镜，这副眼镜就是一对透振方向互相垂直的偏振片。这样，从银幕上看到的景象才有立体感，如果不戴这副眼镜看，银幕上的图像就模糊不清了，这是为什么呢?
2、这要从人眼看物体说起。人的两只眼睛同时观察物体，不但能扩大视野,而且能判断物体的远近，产生立体感，这是由于人的两只眼睛同时观察物体时，在视网膜上形成的像并不完全相同，左眼看到物体的左侧面较多，右眼看到物体的右侧面较多，这两个像经过大脑综合以后就能区分物体的前后、远近，从而产生立体视觉。
3、立体电影是用两个镜头如人眼那样从两个不同方向同时拍摄下景物的像，制成电影胶片。在放映时，通过两个放映机，把用两个摄影机拍下的两组胶片同步放映，使这略有差别的两幅图像重叠在银幕上。这时如果用眼睛直接观看，看到的画面是模糊不清的，要看到立体电影，就要在每架电影机前装一块偏振片，它的作用相当于起偏器，从两架放映机射出的光，通过偏振片后就成了偏振光。
4、左右两架放映机前的偏振片的偏振化方向互相垂直，因而产生的两束偏振光的偏振方向也互相垂直。这两束偏振光投射到银幕上再反射到观众处，偏振光方向不改变，观众用上述的偏振眼镜观看，每只眼睛只看到相应的偏振光图象，即左眼只能看到左机映出的画面，右眼只能看到右机映出的画面，这样就会像直接观看那样产生立体感觉。这就是立体电影的原理。
5、当然，实际放映立体电影是用一个镜头，两套图象交替地印在同一电影胶片上，还需要一套复杂的装置，这里不过多涉及了。

先画重点：3D眼镜的原理就把投影在荧幕上的画面，分别过滤给左右眼，让人产生立体感。

人，是有一双并排而且距离较近的眼镜，所以每只眼镜看同一个区域的时候，所看到的画面都是有轻微的不同，我们可以试试，分别闭上眼镜，轮流观察一个物体，就会发现其实看到的画面产生了轻微的区别。因此大脑会将两只眼镜的信息合并成一副图像，并将两个视野的细微差距解释为深度，这样就产生了立体视觉。

不管是立体电视机，还是立体电影，屏幕只有一个，所以屏幕这时候会同时播放两只眼睛的东西，所以大家在裸眼看3D电影的时候会有重影。因此3D眼睛的原理：是为了把投影在一块荧幕上的画面，分别过滤到左右眼。
3D眼镜的种类和制作原理

目前市场上的3D眼镜主要有色差式、偏光式、时分式三种：
1. 色差式，又称为互补色，常见的是红蓝，红绿灯有色镜片。最常见的是红蓝镜片，其原因就在于红色和蓝色的波长相差大。

在投影的时候，是用两台不同视角上拍摄的影像，分别以两种不同的颜色印制在同一副画面中。通过色彩进行红色和蓝色的过滤，形成视差，此时两只眼睛看到的不同影像在大脑中重叠就会呈现出3D立体效果。早期的3D电影使用红绿（蓝）眼镜，不同颜色的镜片过滤掉对应的颜色，从而让我们看到不同的映像，这种技术会因过滤不完全而影响画面效果，长时间佩戴，眼睛容易酸胀。

2.偏振式3D眼镜（Polarization 3D）
偏光式3D技术也叫偏振式3D技术，英文为Polarization 3D，配合使用的是被动式偏光眼镜。偏光式3D技术的图像效果比色差式好，而且眼镜成本也不算太高，目前比较多电影院采用的也是该类技术，不过对显示设备的亮度要求较高。偏光式3D眼镜可以分为圆偏振式3D眼镜和线偏式3D眼镜两种，圆偏振式的效果比线偏振式的更好，更真实。

同理，在荧幕上投影的时候，就分两个镜头视角，左边镜头影响得经过一个横偏振片过滤，得到横偏振光，右边镜头的影像经过一个纵偏振片过滤，得到纵偏振光。

立体眼镜就是通过横偏振片和纵偏振片过滤影响，横偏振光只能通过横偏振片，纵偏振光只能通过纵偏振片。这样就保证了左边相机拍摄的东西只能进入左眼，右边相机拍摄到的东西只能进入右眼，于是乎就立体了。

3.时分式(Alternate-Frame Sequencing)

又称主动快门式3D眼镜，是一种新式的视频眼镜，属于头戴虚拟显示器的一种。快门式3D眼镜又称为眼镜式显示器、随身影院。

根据人眼对影像频率的刷新时间来实现的，通过提高画面的快速刷新率（至少要达到120Hz）左眼和右眼各60Hz的快速刷新图象才会让人对图象不会产生抖动感，并且保持与2D视像相同的帧数，观众的两只眼睛看到快速切换的不同画面，并且在大脑中产生错觉，便观看到立体影像。
常见电影技术

新的3D眼镜技术主要有如下几个制式：
1、 IMAX制式：线偏振镜片，左眼水平偏光，右眼垂直偏光
偏振眼镜是利用光的特性，在电影放映时，特殊放射器放映出呈90°偏振角度的画面。两个画面向不同方向偏振，而眼镜只接受各自方向的映像，经大脑的结合产生立体视觉。不戴眼镜看的话画面是重叠的映像，有些模糊。
2、 X-PanD分时制式：也叫电子快门制式
这种技术就是左右双眼的画面交替播放，通过电子信号同步，使得眼镜对应的左眼或右眼一个透光，一个不透光，交替进行。播放的映像与眼镜的频率控制一样，就能看到立体的映像。
3、 RealD分光制式：圆偏振镜片，目前已经是3D电视机的主流制式，也是目前电影院占比最大的制式。
4、 MasterImage分光制式：圆偏振镜片，已被RealD收购，已不再采用这种制式。
5、杜比分色制式：红绿（蓝）镜片的新技术改良。杜比3D的原理跟上一代的红蓝3D一样是分光制式的，但是效果要好许多。在普通数字放映机上加装滤光轮和同步控制器就可以实现，成本比较低，而且滤光轮很容易拆卸，但眼镜的成本较高。目前采用的影院已经很少了。

所谓3D，就是英文three-dimensional 的缩写，即三维图形，也就是我们常说的立体图像。3D 显示的原理，简单来说，就是让人的左眼和右眼分别看到不同的图像，从而在大脑中形成有景深的立体图像。

人的两眼之间有一定的距离，所以我们在观看物体时，两只眼睛因为有观看角度的不同，即必然会形成视角差，这个差别在大脑中就能自动形成前后、左右、上下、远近的区别，从而产生立体视觉。
利用立体视觉形成的原理可推知，如果我们能制作出同一场景、影像的不同侧面，再让双眼分别看这不同的侧面，那么大脑中就能自动形成这一场景的立体影像了。
3D 电影的拍摄、制作和放映，就是模拟人眼观察景物的过程。摄影师在拍摄时用两个电影摄影机，按人眼两瞳孔之间的距离（约65mm）拍摄同一景物，从而得到的不同角度的图像。放映时按照一定的排列将图像放映到银幕上，让观众左眼看到左图像，右眼看到右图像，于是大脑中就会自动复现为触手可及的立体影像了。
那么3D眼镜通过什么具体方法运作呢？通过编程。
由3D眼镜的工作原理，可以知道，我们只需要在同一时间控制我们的眼镜只有一只开，另一只关，这样，我们的大脑就能通过这两幅二维图在我们脑中自动形成3D画面的效果。
那么，具体如何控制呢？电视机一端会有一个红外线发射端，3D眼镜上会有一个红外线接收端，这样，每当电视机那端来一个同步信号，也就是每当眼镜接收到同步信号，我就进行一次或多次的左右眼镜的开或关。注意，同一时刻，我们需要保证只有一只眼镜开，另一只眼镜关，这样左右进行切换，我们大脑就自然可以看到3D的效果了。至于每次来同步信号，开关多少次呢？一般而言，左眼和右眼各60Hz的快速刷新图象才会让人对图象不会产生抖动感。

虽然原理一样，但具体情况却可以有很多种。
1、色差式：可以称为分色立体成像技术，是用两台不同视角上拍摄的影像分别以两种不同的颜色印制在同一副画面中。用肉眼观看的话会呈现模糊的重影图像，只有通过对应的红蓝等立体眼镜才可以看到立体效果，就是对色彩进行红色和蓝色的过滤，红色的影像通过红色镜片蓝色通过蓝色镜片，两只眼睛看到的不同影像在大脑中重叠呈现出3D立体效果。原理是通过红色光和蓝色光的过滤的。
2、偏振光：3D技术现普遍用于商业影院和其它高端应用。在技术方式上和快门式是一样的，其不同的是被动接收所以也被称为属于被动式3D技术，辅助设备方面的成本较低，但对输出设备的要求较高，所以非常适合商业影院等需要众多观众的场所使用。不闪式就是利用此原理。其原理是通过两眼不同位置，产生不同的影像，在大脑里综合形成三维影像。
3、时分式：又称主动快门式3D眼镜，快门式3D技术可以为家庭用户提供高品质的3D显示效果，这种技术的实现需要一副主动式LCD快门眼镜，交替左眼和右眼看到的图象以至于你的大脑将两幅图像融合成一体来实现，从而产生了单幅图像的3D深度感。其原理是通过在人脑不能感受的速度内（这样人感觉不到画面的抖动），切换左右眼看到的图像，在人脑中产生3D效果。
4、不闪式：通过电视机分离左右影像后同时送往眼镜，通过眼镜的过滤，把分离左右影像后送到各个眼睛，大脑再把这两个影像合成让人感受3D立体感。其原理是通过对偏振光进行梳理，结合偏振眼镜分别让左右眼看到垂直和水平的图像，最终由大脑合成立体影像。最接近我们实际感受立体感，最自然的方式。

人类之所以能够看到立体的景物，是因为我们的双眼可以各自独立看东西，也就是左眼只能看到左眼的景物，而右眼只能看到右眼的景物。因为人类左右两眼有间距，造成两眼的视角有些细微的差别，而这样的差别会让两眼个别看到的景物有一点点的位移。而左眼与右眼图像的差异称为视差，人类的大脑很巧妙地将两眼的图像融合，产生出有空间感的立体视觉效果在大脑中。
由于计算机屏幕只有一个，而我们却有两个眼睛，
又必须要让左、右眼所看的图像各自独立分开，才能有立体视觉。这时，就可以通过3D立体眼镜，让这个视差持续在屏幕上表现出来。通过控制IC送出立体讯号(左眼->右眼->左眼->右眼->依序连续互相交替重复)到屏幕，并同时送出同步讯号到3D立体眼镜，使其同步切换左、右眼图像，换句话说，左眼看到左眼该看到的景像，右眼看到右眼该看到的景像。3D立体眼镜是一个穿透液晶镜片，通过电路对液晶眼镜开、关的控制，开可以控制眼镜镜片全黑，以便遮住一眼图像;关可以控制眼镜镜片为透明的，以便另一眼看到另一眼该看到的图像。3D立体眼镜就可以模仿真实的状况，使左、右眼画面连续互相交替显示在屏幕上，并同步配合3D立体眼镜，加上人眼视觉暂留的生理特性，就可以看到真正的立体3D图像。

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