立体显示技术简介 三 C、被动式眼镜立体系统：波长多路式立体系统

立體顯示技術簡介 三 C、被動式眼鏡立體系統：波長多路式立體系統

接下來介紹的這個立體顯示技術，和之前的幾種技術相比，算是比較新的技術；他一般被稱為「波長多路式（wavelength multiplexing）」或「光譜式（spectral）」。這個技術的主要開發廠商，應該是 Infitec GmbH 這家廠商（官方網站）；而目前最有名的應用，應該算是杜比（Dolby Laboratories）所採用的 Dolby 3D 劇院系統了～ 他的基本概念，在 Heresy 來看有點像是彩色眼鏡立體系統的進階版本；因為實際上，他也是在透過顏色來做左右眼影像的區分，只不過和彩色眼鏡相比，波長多路式的系統把顏色區分的更精確、而且左右兩眼的影像也同時擁有完整的色彩，所以可以保存相當良好的顏色資訊。 基本原理 一般的在電腦的領域、或是顯示用的裝置，都是以光的三原色、也就是紅、綠、藍三色、來混合出各式各樣的顏色（參考微基百科）；而這三種顏色的光，都各自有一段範圍的波長，其中紅光的波長大約是 620–750 nm、綠光是 495–570 nm、藍光則是 450–495 nm。 右邊的圖則是由 Infitec 的波長多路式技術文件（PDF 檔）中所截取出來的，代表的是人眼對於紅綠藍三種顏色的光，在不同波長的敏感程度（紅色為什麼有兩個波峰 Heresy 也不知道 @@）；從圖中可以發現，人眼可以感受三原色的光，也都是有一段範圍的波長的。 雖然三原色的是各自占據一段波段，但是實際上目前的顯示裝置，大多都是只用了一小段、相當窄的一段頻寬來呈現顏色；這樣產生的三原色算是相對純淨的，在一般大部分的情況，這樣也都足夠用來混合出所有的顏色了～ 而波長多路式立體系統的基本概念，就是架構在前述這兩個基礎之上；既然三原色都有各自的波段，而只要極小的波段就足以顯示出所有色彩，那只要讓左右眼影像的三原色波段，各自偏移、分開一些，就可以同時保持所有的顏色、並可以區分左右眼影像了！ 右圖就是一個簡單的示意圖，可以發現圖中左眼影像（left eye image）以及右眼影像（right eye image ） 的紅綠藍三色的波段和人眼可以感覺到的範圍相比，都相對小很多，而且左右兩眼的波段都是分開，所以可以用波長來做左右眼影像的區分。 系統架構 波長多路式的立體系統在實際架設上，目前應該都還是使用投影機的方案；像 Infitec 自家所推的系統，就是用兩台投影機建立的。他除了在投影機端和眼鏡都要用特殊的光學濾鏡（有兩種類型：Type A、Type B）、用來過濾掉某些波長的光之外，投影機也需要經過校正，並且輸入兩台投影機的訊號，也需要經過一個 Color Box 做特殊的處理（這部分應該可以用軟體做掉），算是稍微複雜一點的。 下圖就是一個波長多路式立體投影系統簡單的示意圖。 上圖中，是用綠色和紅色來區分左右眼。首先兩眼的訊號會經過藍色的 Color Box 做色彩上的處理，再送給兩台校正過的投影機；而投影機投出來的光線，會各別經過各自的特殊濾鏡讓左右眼影像只剩下特定的波長。而在左右眼的光線經過投影幕的反射後，會在經過裝有特製鏡片的眼鏡進入人眼，在經過這種特殊鏡片的時候，右眼的鏡片會把左眼影像的波長濾掉、左眼鏡片則會把右眼影像的波長給濾掉；所以最後，左眼就可以只看到左眼影像、右眼只看到右眼影像了！ 而除了兩台投影機得方案外，Dobly 3D 所使用的系統則是一台高更新率投影機再加上特殊的主動式鏡片（如右圖）；這塊鏡片分成兩半，一半是給左眼用的、另一半是給右眼用的。 這種系統基本上的概念和在介紹偏光式立體系統時，用單投影機的方案是類似的；系統在運作時鏡片會配合投影機投出左右眼畫面的時間，不停地轉動，在送出左眼影像時轉到給左眼用的那半的鏡片、在右眼影像時轉到給右眼用的那一側，藉此來輸出左右眼的影像，達到和用兩台投影機時一樣的效果。 實際的系統 而他的濾鏡長怎樣呢？Heresy 這邊這組鏡片的樣子可以參考下方的照片。   兩種類型的鏡片基本上都會反光，而且在平放時，可以明顯看出一片偏綠、一片偏紫；不過當用不同角度看的話，則可以發現他的顏色會改變，和偏光鏡片比起來，算是滿有趣的～ 專用眼鏡（右圖）所採用的鏡片，和上面用的濾鏡基本上應該是相同的，一樣在不同的角度，可以看到不同的顏色。有興趣的人，可以看看這一段用各角度拍攝眼鏡的影片。 實際上如果透過眼鏡的鏡片看一般的東西的話，可以很明顯發現兩眼各自會有色偏的情形，很像是戴上了紅綠眼鏡，一眼偏紅、一眼偏綠，但是色偏的情況稍微小了些，不舒適的感覺也沒有那麼嚴重（但是還是有）。 而安裝好的投影機和 Color Box 以及濾鏡系統，則可以參考下方的照片 由於要多接一個 Color Box，所以在接線的部分，會比其他使用兩台投影機的立體系統稍微複雜一點點。 實際上投影出來的畫面呢，大致可以參考下面的照片。這些照片都是用相機的手動模式、直接拍攝投影幕（沒加鏡片，相當於沒戴眼鏡）拍的，可以參考下方的白色風扇，做為色偏的參考。   左眼 右眼 沒加濾鏡 加濾鏡     雖然看照片好像可以發現顏色變化很大，但是實際上用肉眼看的話，雖然還是屬於可以注意到的色調變化，但是並沒有這麼明顯；不過在左眼的部分，可以發現在連續色調的部分，會有不連續的情況發生，很類似色彩數目不夠的情況。  而戴上眼鏡看到的狀況呢？在這裡和之前的測試一樣，兩眼的影像用同色系的背景，裡面有白色的「R Screen」和「L Screen」的字樣。在裸眼時所看到的，就會是像右圖一樣，可以看到 R 和 L 兩個字重疊在一起。   而如果透過立體眼鏡看的話，則可以左右眼看到各自不同的影像～不過就如同前面說的，其實兩眼都各自有色偏，而且是感覺得出來的色偏。下面兩張照片就是透過眼鏡左右眼看到的結果，可以很明顯地發現左眼看到的畫面偏紫紅色、右眼的畫面偏綠色。 不過，比較神奇的是，實際上在看立體影片或執行立體程式的時候，在色彩方面並不會像用彩色眼鏡一樣，感覺到顏色有明顯地缺少！而且，即使看了一段時間，也不會有像使用彩色眼睛一樣，會產生不舒適的感覺。 另外也可以發現，波長多路式的鏡片在過濾另一隻眼睛影像的光線時，過濾的算是相當乾淨的～透過眼鏡看過去，幾乎看不到另一隻眼睛的影像。而如果把兩片鏡片疊在一起的話，則可以發現他會變得像鏡子一樣，接近完全的反射，不讓任何光線穿過；這和偏光鏡片變成一片黑有點差異，不過這應該也算是這種濾鏡的特殊性質了～（應該是因為鍍膜是鏡面的關係） 小結：波長多路式的優缺點 和偏光立體投影系統比起來，他最大的好處在於他不需要特殊的投影幕，就算是一面白牆，也可以得到很好的立體效果；這也使得這樣的系統在可攜性上稍微好上一些（可以不用帶專用的投影幕），而且如果是要用大型投影幕的話，在這方面的成本也可以降低不少。 不過，波長多路式最大的缺點就是，他的專用鏡片要價並不低，雖然不會比主動式立體眼鏡貴，但是卻還是比偏光眼鏡貴上不少；在這種條件下，如果是要因應多人使用而要購買大量眼鏡的畫，眼鏡的成本勢必會比偏光式立體系統高上不少。 而雖然在某些程度上，他還是會有一些色彩資訊的喪失，不過一般情況下應該都不容易發現、注意到。不過由於他的鏡片是鏡面的，無可避免地在某些情況下會造成反光，而影響到立體視覺的效果，這點可能會是比色彩資訊的失真更要注意的問題了。 另外，波長多路式的專用鏡片在透光度上似乎沒有偏光鏡片來的好，所以使用這種立體系統時，投影機的亮度會衰減的更多，也因此會需要更高亮度的投影機；這點不知道和他的鏡面鍍膜是否有關？總覺得有相當程度的光是直接被反射回去了… 參考資料： INFITEC - A New Stereoscopic Visualisation Tool By Wavelength Multiplex Imaging (PDF)