查看: 1358|回复: 9

[其它] NVIDIA独树一帜你的下台电脑是3D的

C.R.CAN

5969 主题	1 听众	39万积分

首席设计师

Rank: 8 Rank: 8

纳金币: -1
精华: 0

电梯直达

楼主

发表于 2011-12-22 16:17:24 |只看该作者 |倒序浏览

NVIDIA总裁预言：你下一台电脑是3D的
1839年，英国科学家温斯特发现了一个奇妙的现象，人的两眼间距约为5cm（欧洲人平均值），看任何物体时，两只眼镜的角度不重合，即存在两个视角。这种细微的视角差异经由视网膜传递到大脑里，就能区别出物体的前后远近，产生强烈的立体感。这便是人眼会产生3D视觉的秘密—偏光原理，至今为止几乎任何3D影像技术都是基于这个原理开发的。

无论采用什么方式，在实现3D影像技术方面，计算机的通用计算能力使它具备得天独厚的优势。通常影院中放映的电影要获得3D效果，需要在拍摄时就使用相应的特殊手法。而计算机却可以通过事先设定好的转换模式让普通2D影像生成3D效果，后者无疑将成为未来用户接触3D视觉的主流设备，这部分工作主要由显卡来完成。

NVIDIA作为全球图形技术领航者，很早以前就开发出由显卡完成计算工作的3D视觉技术，称为“3D Vision”。现在无论定位高低，它的全线显卡均支持此技术。从NVIDIA绝对优势的市占率来看，这意味着大多数用户只需再购买相关组件便可立即获得3D体验。为此，NVIDIA总裁兼创始人黄仁勋先生在不久前说了一句话：“你的下一台PC将是3D的！”

本文针对广大的PC用户详细讲解NVIDIA 3D Vistion的技术原理和实现方式。为了让读者更系统地了解3D视觉，在此之前我们还将见到介绍它的基本原理，列举一些常用的技术，并展示采用这些技术所需的硬件。

影院偏振法实现3D视觉效果好成本高
3D视觉应用在电子游戏中那是后来的事，人们最早接触的是3D电影。众所周知，无论是影院的幕布，还是家中的电视、显示器，生成的图像都是平面的，人脑对其中物体的方位只能通过潜意识中的常识来判断，与现实中的切身体会有很大差距。

在现实中，人的视觉之所以能分辨远近，是靠两眼之间的视角差。在看任何一样东西时，两眼的角度都不会完全重叠，人脑即凭借这微小的差距产生景深感。物体距离越近，两眼产生的视角差越大，景深感就越明显，反之亦然。因此，人的感官能准确判断一定范围内的物体方位，但对过于遥远的物体距离则失去距离感。比如人无法依靠视觉判断太阳和月亮谁离得比较近。
影院多使用偏振法实现3D视觉，效果好但成本高
3D电影的制作有多种形式，其中较为广泛采用的是偏振法。它拍摄时以人眼观察景物的方法，利用两台并列安置的摄影机，分别代表人的左、右眼，同步拍摄出两条略带水平视差的电影画面。放映时，将两条电影影片分别装入左、右放映机，并在镜头填安装两个偏振轴互成90°的偏振镜。两台放映机同步运转，同时将画面投放在荧幕上，形成左右双重影像。

观众在观看时需带上特制的偏振眼镜，由于左、右两个镜片的偏振轴也互相垂直，并与放映镜头前的偏振轴一致，使观众的左眼只能看到左像、右眼只能看到右像，最后汇聚在视网膜上，大脑神经由此产生三维立体的视觉感受。

用更容易理解的方式来说，等于是用拍摄时的两台摄影机，代替人眼分别收录每只眼睛看到的景象，最后再将两个影像分别单独展现给左眼和右眼，欺骗了人脑，使其产生强烈的身临其境感。
由偏振法实现的3D视觉颜色还原效果非常好，给人的感受很自然，适合较长时间观看。但由于偏振法的实现需要在影片拍摄、制作、放映等全过程中采用特殊方式和特殊设备，成本高昂，故暂无法向家庭或个人用户普及，多数是被影院这样的商业公共放映场所采用。

色分法价格低廉但效果不理想

write_ad('article_title_text2');
write_ad('article_mid_pip');
补色法是另一种3D视觉的实现方式，技术方面已很成熟，有红蓝、红绿多种模式，但原理都是一样的。在影院的放映中，两台代表双眼视角的放映机被装上了红色和蓝色滤镜，这样两幅图像一幅偏蓝，一幅偏红，重叠在荧幕上。

观众在观看时需带上红蓝眼镜，顾名思义，就是两个镜片分别是红色和蓝色的。这样每个镜片只允许相同颜色的光通过，而另一种颜色则会被大部分过滤，只留下非常暗的阴影，被大脑忽略。最后左右眼的两幅图像交织在大脑中产生3D视觉。
色分法红蓝眼镜一两块钱就可买到
色分法是对硬件设备要求最低的一种3D视觉模式，在个人观赏方面极容易实现。只要将两种颜色的图像印制在同一副图片或同一帧视频画面中，再带上红蓝眼镜便大功告成。

购买红蓝眼镜的成本几乎可以忽略不计，就如上图所示，纸糊的简易红蓝眼镜即可达到应有效果，只需花1~2元钱就可买到。当然，也有一些档次较高的塑料红蓝眼镜出售。

红蓝片源易得，无需特殊放映设备
个人应用用色分法获得3D视觉，不但眼镜成本低廉，且无需特殊的放映设备，任何一台普通电视、显示器都可以做到。现在有一些软件程序可以使影片和游戏自动生成红蓝重影，这样原本平面视觉的影像也可以一定程度上达到3D视觉效果。

不过俗话说一分价钱一分货，红蓝色分法成本最低廉，效果也是最差劲的。通过这种方式实现的景深感不强，若注意力不集中就不容易感受到效果。更糟糕的是，色分法实现的3D视觉颜色很差，几乎无法辨别原色，看时间稍长人就可能出现头晕、恶心的症状。显然，有这种严重的缺陷存在，色分法难以成为最后的普及形式。

NVIDIA独树一帜时分法利用快门原理
显卡就像是能将拍摄电影的拍摄过程和放映工作融为一体，通过它可以很容易在放映端同时提供两只眼睛各所应见到的图像，这只需要改变显卡原有的渲染模式。因此在游戏领域，实现3D视觉要比制作播放3D电影简单的多，这使它很容易进入千家万户，只要你的电脑里有符合要求的显卡。

NVIDIA通过显卡处理实现3D技术也包括红蓝色分法，但这只是为了让不具备硬件条件的用户也能体验3D视觉的次级方案，它真正主推的是利用快门原理的时分法技术。
时分法是指以一定速率在显示屏上轮流显示左右眼各自所见的图像，观看者需要戴一副主动工作的液晶眼镜。这副眼镜的左右眼镜片上的液晶分子轮流偏转，通过安装在电脑上的红外发射器协调，与显示器上轮流出现的左右图像同步。

当左眼的图像出现时，左眼的液晶透光，右眼的液晶不透光；相反，当右眼的图像出现时，只有右眼的液晶透光。这样左右眼只能看见各自所需的图像，人脑中的3D视觉影像便形成了。

时分法3D视觉体验的质量取决于镜片液晶的偏转频率。由于视网膜影像残留效应，当图像闪烁率达到每秒60次时，人就很难感觉出来。而眼镜每个镜片的液晶偏转频率必须与显示器显示相应图像的频率同步，这样便对电脑显示器提出要求。
CRT显示器除外，目前常见的LCD显示器在标准分辨率下刷新率为60Hz，如果使用时分法，那么每秒钟传递到一只眼睛的图像只有30次，也就是说每秒钟液晶只有30次变成透明，这显然会使观赏效果大打折扣。要获得理想的效果，显示器至少需要120Hz的刷新率，这样分配到每只眼睛上的图像刷新率是60Hz，才正好和常规状态相等。

为此一些LCD显示器厂商推出了120Hz刷新率的产品，这可以说是为NVIDIA 3D Vision量身定制的。

引导全民立体时代 3DVision为PC而生
上页介绍了NVIDIA 3D Vision采用的时分法技术的显示和收看方式，所有这些图像的形成都离不开NVIDIA显卡的工作。刚才提到显卡在这其中起到的作用就像是把影片的拍摄过程和放映过程融为一体，这项功能在NVIDIA驱动程序中就可以设置，默认是为关闭状态。

当你准备在游戏或电影中开启3D视觉效果时，进入NVIDIA驱动的操作界面，选取你需要的3D模式。在此界面中我们可以看到有时分法（左）和色分法（右）两种模式供选择。

尽管NVIDIA显卡全线下到入门级，上到旗舰全线支持时分法技术，但对GPU的处理能力要求是很高的。原因有两点：第一，要同时存取左右眼的画面，帧缓存所需最小容量就是平时的两倍，需要显卡拥有更大容量的显存；第二，因为几乎同时提供左右眼看到的画面，要获得平时的流畅度，GPU的工作量也要翻倍。
打个比方，如果普通模式下你运行一款游戏的速度可达60fps，那么开启时分法3D视觉时，就必须有普通模式达120fps的显卡才能维持原来的流畅度。对使用这种方式运行游戏的用户来说，这无疑是增加了成本。尽管如此，时分法3D技术的价格仍然在个人消费能力范围之内，比偏振法是小巫见大巫了。

NVIDIA显卡的时分法3D功能通过驱动程序控制，全线产品都可以支持，而NVIDIA显卡的用户保有量非常高，这意味着现在大多数用户的电脑都拥有应用时分法获得3D视觉的先觉条件。包括正在看这篇文章的读者，很可能你的电脑就支持。
时分法的3D视觉效果与偏振法非常接近，色彩还原和景深感都很出色。另外由于图像是由显卡即时生成的，所以可在驱动程序中大范围调节景深。要实现它需要购买NVIDIA指定的3D眼镜套件（1300元左右）和一台120Hz液晶显示器，不算太昂贵，综合来看这是迄今为止最适合电脑采用的3D视觉方案。
在不久的将来，若3D Vision套件和120Hz显示器逐步降价，时分法3D技术势必会在早已做好准备的大量NVIDIA显卡用户中普及，我们很难找到理由反驳黄仁勋总裁的预言。

影院偏振法实现3D视觉效果好成本高
3D视觉应用在电子游戏中那是后来的事，人们最早接触的是3D电影。众所周知，无论是影院的幕布，还是家中的电视、显示器，生成的图像都是平面的，人脑对其中物体的方位只能通过潜意识中的常识来判断，与现实中的切身体会有很大差距。

在现实中，人的视觉之所以能分辨远近，是靠两眼之间的视角差。在看任何一样东西时，两眼的角度都不会完全重叠，人脑即凭借这微小的差距产生景深感。物体距离越近，两眼产生的视角差越大，景深感就越明显，反之亦然。因此，人的感官能准确判断一定范围内的物体方位，但对过于遥远的物体距离则失去距离感。比如人无法依靠视觉判断太阳和月亮谁离得比较近。
影院多使用偏振法实现3D视觉，效果好但成本高
3D电影的制作有多种形式，其中较为广泛采用的是偏振法。它拍摄时以人眼观察景物的方法，利用两台并列安置的摄影机，分别代表人的左、右眼，同步拍摄出两条略带水平视差的电影画面。放映时，将两条电影影片分别装入左、右放映机，并在镜头填安装两个偏振轴互成90°的偏振镜。两台放映机同步运转，同时将画面投放在荧幕上，形成左右双重影像。

观众在观看时需带上特制的偏振眼镜，由于左、右两个镜片的偏振轴也互相垂直，并与放映镜头前的偏振轴一致，使观众的左眼只能看到左像、右眼只能看到右像，最后汇聚在视网膜上，大脑神经由此产生三维立体的视觉感受。

用更容易理解的方式来说，等于是用拍摄时的两台摄影机，代替人眼分别收录每只眼睛看到的景象，最后再将两个影像分别单独展现给左眼和右眼，欺骗了人脑，使其产生强烈的身临其境感。
由偏振法实现的3D视觉颜色还原效果非常好，给人的感受很自然，适合较长时间观看。但由于偏振法的实现需要在影片拍摄、制作、放映等全过程中采用特殊方式和特殊设备，成本高昂，故暂无法向家庭或个人用户普及，多数是被影院这样的商业公共放映场所采用。

引导全民立体时代 3DVision为PC而生
上页介绍了NVIDIA 3D Vision采用的时分法技术的显示和收看方式，所有这些图像的形成都离不开NVIDIA显卡的工作。刚才提到显卡在这其中起到的作用就像是把影片的拍摄过程和放映过程融为一体，这项功能在NVIDIA驱动程序中就可以设置，默认是为关闭状态。

当你准备在游戏或电影中开启3D视觉效果时，进入NVIDIA驱动的操作界面，选取你需要的3D模式。在此界面中我们可以看到有时分法（左）和色分法（右）两种模式供选择。

尽管NVIDIA显卡全线下到入门级，上到旗舰全线支持时分法技术，但对GPU的处理能力要求是很高的。原因有两点：第一，要同时存取左右眼的画面，帧缓存所需最小容量就是平时的两倍，需要显卡拥有更大容量的显存；第二，因为几乎同时提供左右眼看到的画面，要获得平时的流畅度，GPU的工作量也要翻倍。
打个比方，如果普通模式下你运行一款游戏的速度可达60fps，那么开启时分法3D视觉时，就必须有普通模式达120fps的显卡才能维持原来的流畅度。对使用这种方式运行游戏的用户来说，这无疑是增加了成本。尽管如此，时分法3D技术的价格仍然在个人消费能力范围之内，比偏振法是小巫见大巫了。

NVIDIA显卡的时分法3D功能通过驱动程序控制，全线产品都可以支持，而NVIDIA显卡的用户保有量非常高，这意味着现在大多数用户的电脑都拥有应用时分法获得3D视觉的先觉条件。包括正在看这篇文章的读者，很可能你的电脑就支持。
时分法的3D视觉效果与偏振法非常接近，色彩还原和景深感都很出色。另外由于图像是由显卡即时生成的，所以可在驱动程序中大范围调节景深。要实现它需要购买NVIDIA指定的3D眼镜套件（1300元左右）和一台120Hz液晶显示器，不算太昂贵，综合来看这是迄今为止最适合电脑采用的3D视觉方案。
在不久的将来，若3D Vision套件和120Hz显示器逐步降价，时分法3D技术势必会在早已做好准备的大量NVIDIA显卡用户中普及，我们很难找到理由反驳黄仁勋总裁的预言。

来源：3D中国