放下沈重的 VR 眼鏡吧!Sony 這款「黑科技」將實現裸眼 3D 效果

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圖片來源:Sony

如果要投票選出最失望的未來科技,裸眼 3D 可能會高票當選。

原因無他,目前主打裸眼 3D 技術的產品在視覺效果上很難令人滿意,無論是與戴「墨鏡」看的 3D 大片還是與頭戴式 VR 的虛擬現實相比,目前的裸眼 3D 技術都不能給人們帶來眼前一亮的震撼感。

別急著對裸眼 3D 失望,Sony 最新推出的一款能夠營造空間現實感的裸眼 3D 螢幕,能帶給你更貼近科幻電影中的 3D 效果。

可以買到的「概念性」產品

放下沈重的 VR 眼鏡吧,Sony 在 10 月 15 日推出的 ELF-SR1 將給你帶來獨特的 SR(空間實境)體驗。

圖片來源:Sony

過去裸眼 3D 最大的弊端就是要固定一個角度觀看才會有打破空間限制的 3D 效果,如果觀眾頭稍微偏離一下位置,那麽則只能看到模糊重疊的影像。

而 ELF-SR1 的「黑科技」就體現在,無論人眼的位置怎麽移動,都能獲得一個清晰、高精度且平滑的立體畫面。

為了實現這種無死角的立體空間效果,Sony 其實採用了非常討巧的方法。

圖片來源:Sony

黑科技就藏在這塊能在上面「停航母」的粗大邊框上,Sony 在上面放置了一顆能夠追蹤人臉部位置的攝影鏡頭,透過確定人眼的位置動態調節螢幕的每一顆像素,讓螢幕顯示出該位置最合適視覺圖像來「欺騙」人眼。

圖片來源:Sony

即時地調整畫面使得無死角的觀感成為了可能,而且值得一提的是,這種裸眼 3D 效果更像是立體全息投影,當人眼移動到螢幕側面看顯示畫面時,實際上看到的畫面即是顯示物的側面,而不是單純將顯示物側向人眼。

螢幕的內部就像是一個盒子,顯示物懸浮在裡面,能夠從任意角度觀察它。

圖片來源:Sony

出色的 3D 效果是由一塊 15.6 吋的平板螢幕實現,45 度傾斜於桌面能夠營造逼真的空間感。螢幕與桌面呈三角形擺放,如果懷疑是三塊螢幕聯合形成的立體投影成像,那麽側面的中間鏤空設計也會打破這些質疑。

為了同時在一塊螢幕顯示左右眼的圖像, ELF-SR1 的螢幕採用的是柱狀稜鏡技術,人眼看到光實際上是被柱狀稜鏡分成兩份,同時傳遞給左右眼,形成有深感的 3D 畫面。

圖片來源:Sony via YouTube

在今年年初的 CES 大會上 Sony 就有展示過 ELF-SR1 的概念機,當時概念機仍處於試驗階段,演示效果並沒那麽驚艷,因此在當時沒引起太大的關注。

出乎人意料的是,僅一年不到的時間,Sony 的空間裸眼 3D 技術就從概念轉化為產品落地,並宣布近日將在日本和美國開啟預售,售價為 500,000 日元(美版為 4,999 美元)。

圖片來源:Sony via YouTube

ELF-SR1 的採用的是一塊大小為 15.6 吋,解析度為 4K 的螢幕,色域為 AdobeRGB 約 100%,對比度為 1400:1。

不過出於為顯示 3D 效果的柱狀稜鏡考慮,ELF-SR1 並沒有採用流行的全貼合工藝,因此在息屏狀態下總有種過時顯示器的即視感。

不過當螢幕亮起的一刻,奪屏而出的逼真 3D 畫面就會告訴你錢都花在了哪。

不斷摸索的「障眼法」

實現裸眼 3D 效果一直是人類不斷發展顯示技術的目標之一,不同於 4K、8K 顯示解析度有條不紊地叠倍發展,裸眼 3D 的發展仍處於摸索的階段。

裸眼 3D 技術並不神祕,實際上利用 2D 畫面顯示 3D 效果一直都是一種「欺騙」眼睛的魔術,經過多年的發展,裸眼 3D 基本可以分成 3 種技術流。

最為常見是在戶外大型螢幕上的裸眼 3D 效果,其實這主要是利用影片畫面的陰影造成視覺錯覺所形成立體感,在顯示技術本身上並沒有特別之處,並未給雙眼造成視覺差形成深度感。

圖片來源:ifanr

愛范兒也對城市街頭大螢幕的 3D 效果有過討論,巨幕搭配特殊製作的立體影片的確能給人帶來相當震撼的 3D 視覺沖擊,但是當觀眾離開了最佳欣賞角度時,立體的效果可能就會大打折扣。

圖片來源:ifanr

而用在個人電子產品上運用更廣泛的則是光柵欄法,其中最著名的代表產品莫過於任天堂的掌機 3DS。

如果單純以銷量計算的話,任天堂的 3DS 將會是世界上銷量最高的裸眼 3D 設備,不過令人遺憾的是這份漂亮的銷售成績似乎與它糟糕的裸眼 3D 效果沒什麽關係。

圖片來源:ifanr

雖然任天堂以裸眼 3D 功能作為 3DS 的重磅賣點,但事實上玩家在上手體驗過數分鐘的新鮮後都會不約而同地關掉 3D 顯示功能。

因為玩家稍微移動眼睛看到的就是重影的畫面,長時間使用帶來的視覺疲勞還容易讓人犯惡心,除了在看過場 CG 有比較好的 3D 效果,其他遊戲場景的 3D 表現都顯得很雞肋。

圖片來源:ifanr

這種欠佳的使用體驗也常出現在其他光柵欄式 3D 螢幕上,這與其技術原理有關。光柵欄式技術利用液晶層和偏振膜製造出一系列明暗相間的條紋(視差柵欄),從而為雙眼製造視覺差,讓畫面形成深度感。

這種方式最大的優點就是生產成本很低,而代價則是螢幕的亮度和解析度都會有比較大的損失,因此長時間觀看時就容易引起視覺疲勞,同時大腦也容易產生眩暈感,引起各種不適。

圖片來源:Sony

在 ELF-SR1 上採用的柱狀稜鏡法是主流顯示器比較常用的「欺騙」手段,它通過在液晶顯示螢幕的前面加上一層柱狀透鏡,透鏡能以不同的方向投影每個子像素,讓雙眼可以從不同的角度觀看顯示螢幕,從而獲得畫面差,同樣能夠營造深度感。

柱狀透鏡不會對亮度造成損失,但是由於需要多個子像素分別為左右眼顯示以營造視覺差,柱狀稜鏡法依然對螢幕解析度會打一個折扣。

圖片來源:Sony

在新的視差顯示技術出現之前,ELF-SR1 可能是現在平面裸眼 3D 顯示的最優解。為了解決柱狀稜鏡的低解析度問題,Sony 選擇了「量大管飽」4K 解析度螢幕,即使像素點需要被拆分,左右眼也能各獲得一個 2K 解析度的清晰畫面。

透過手機也能夠實現不錯的臉部追蹤效果
圖片來源:ifanr

Sony 將臉部追蹤技術運用在 ELF-SR1 上,螢幕能夠根據人眼在三軸位置的移動以毫秒級調整像素排布,通過動態地調整畫面解決以往觀眾必須固定角度觀看的痛點問題,實現能夠平滑移動且具有漂浮感的立體 3D 畫面。

不過由於這種像素遷就眼睛的技術特性,目前 ELF-SR1 僅支持一人使用,也就是說在 ELF-SR1 上並不能讓三五好友一起看一場看得見摸得著的 3D 大片,成像原理決定了 ELF-SR1 只屬於一個人的狂歡。

更添一維的未來畫面

Sony 對 ELF-SR1 的產品定位是為包括電影製作人和動畫製作人(比如索尼影業的「捉鬼敢死隊:來世」團隊)、汽車產品設計師、建築師和 VR/AR 內容創造者等專業創作人服務,幫助他們更方便地創造出更高精度的 3D 畫面。

圖片來源:ifanr

同樣是針對消費者級裸眼 3D 產品,Looking Glass 公司也推出了可以裸眼實現空間效果的全息顯示器。Looking Glass 的設計與 ELF-SR1 截然不同,相比於 ELF-SR1 簡潔的平板螢幕設計,Looking Glass 的螢幕表面還有一塊碩大的玻璃面板。

圖片來源:Looking Glass

這與 Looking Glass 的顯示原理有關,它可以針對物體同時生成並顯示 45 個角度的特定顯示圖像,通過在立體玻璃中折射,無論從那個角度觀看,都能獲得數個畫面組合形成立體的畫面。

獨特的技術原理也讓 Looking Glass 在觀看效果上有別於 ELF-SR1,它能夠支持多人同螢幕觀看 3D 畫面,不過在顯示精度上會遜色於為專人服務的 ELF-SR1 。

圖片來源:Sony

盡管目前消費者級裸眼 3D 產品的顯示原理各不相同,但是它們的應用場景卻是一致的,都在滿足更專業的視覺工作需要。例如對藥物分子結構的分析,搭建可視化科學模型,讓設計師實現更多維度的奇妙幻想等。(在 VR 中跨過管理困境與決策的心理門檻!從 PwC 的案例看 VR 培訓的新機遇

目前離大眾消費者最近的產品應用,應該會出現在商品營銷展示或者博物館立體展示上,如果想要在電影或者遊戲中體驗到如此出色的 3D,仍然需要硬件與內容生產行業再協同發展一段時間。

圖片來源:TheParallaxView

利用眼球追蹤技術營造具有深感的 3D 效果,其實在我們的手機上就可以實現。TheParallaxView 便是利用 iPhone 上的 3D 結構光模組與陀螺儀就製造出了非常不錯的深感效果。

事實上蘋果也申請過類似的利用眼球追蹤實現 3D 顯示的專利,同樣是利用螢幕透鏡實現裸眼 3D 效果,只是如果真的將它運用在 MacBook 或者 iPhone 上,可怕的售價也會考驗果粉們的信仰。

圖片來源:Sony

ELF-SR1 的出現對於大眾消費者而言象征意義要更大於實際意義,在此之前主打裸眼 3D 的產品就像是一顆催熟的水果,外表看起來非常誘人,實際咬一口只感覺到又酸又澀。

例如任天堂在 3DS 後期也為其加入了臉部識別以適應玩家的視線移動,但是為了低成本而選擇的光柵欄螢幕依然難以實現清晰流暢的遊戲畫面。

圖片來源:Sony

事實證明,要想要在消費者級產品上實現更成熟的裸眼 3D 效果,除了要有先進的光學技術與面板製造技術,還要能夠承受另外開辟生產線(不兼容主流 LCD 工藝)的高昂成本。

當 3D 浪潮退去,各顯示廠家紛紛上岸轉投其他領域的視覺競賽之時,所幸 Sony 仍未放棄在這片深不見底的技術海洋里深潛探索。(用 VR、AR 看比賽!實境技術模擬近距離觀賽體驗何時會實現?

ELF-SR1 昂貴的價格讓它注定了只能屬於小眾,但這並不阻礙它讓我們對未來的顯示技術有更高的期待。Sony 為創作者們提供包括對 Unity 等軟件的支持,如果你對這塊螢幕有大膽的想法,現在真的有可能會變成現實。

大膽的想法肯定是用來看 Miku 啦!
圖片來源:Sony via YouTube

當 3D 顯示面板的成本降低,也許未來裸眼 3D 功能又將迎來一次覆興的浪潮,只是這一次逼真的空間立體感不再是噱頭。

文:黃智健