2024年4月22日发(作者：丹念露)
第３Ｏ卷第５期
液 晶与显示
Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ
Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌｓ ａｎｄ Ｄｉｓｐｌａｙｓ
Ｖ０ｌ＿３Ｏ Ｎｏ．５
０ｃｔ．２Ｏｌ５
２０１５年１Ｏ月
文章编号：１００７ ２７８０（２０１５）０５—０８８８—０６
裸眼３Ｄ显示设备关键指标测试方案的研究
谢雨桐 ，苏晓煌 ，郑集文 ，何杰勇 ，梁浩文 ，张 洁。，周建英 一，王嘉辉 ，ｚ＊
（１．中山大－９光电材料与技术国家重点实验室，广东广州５１０２７５；
２．中山大学物理科学与工程技术学院，广东广州５１０２７５；
３．广Ｊ，ｉ、Ｉ计量检测技术研究院，广东广州５１００３０）
摘要：为了制定裸眼３Ｄ关键指标的标准化测试方案，本文根据目前主流的自由立体显示和指向性背光技术的不同显示
原理及其甜点的不同排列情况，分别设计了不同的测试方法，并对其进行串扰率、亮度、对比度、色温、色域等关键指标的
完整测量与评价。测试结果表明，指向性背光式裸眼３Ｄ显示器的串扰率低达２．６４ ，远低于柱镜式（８０．９１％）和液晶
光栅式（３．３ ）裸眼３Ｄ显示器；亮度、色域、色温等指标上，指向性背光式显示也胜于柱镜式和液晶光栅式技术；而在对
比度上，柱镜式裸眼３Ｄ显示凭借较佳的亮度，取得最优秀的数值，明显强于液晶光栅式和指向性背光技术。
关键词：裸眼３Ｄ显示；评价；串扰率
中图分类号：ＴＮ１４１．９０４３６．３ 文献标识码：Ａ ｄｏｉ：１０．３７８８／ＹＪＹＸＳ２０１５３００５．０８８８
Ｋｅｙ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ａｕｔ０ｓｔｅｒｅ０ｓｃ０ｐｉｃ ｄｉｓｐｌａｙ
ＸＩＥ Ｙｕ—ｔｏｎｇ ，ＳＵ Ｘｉａｏ—ｈｕａｎｇ ，ＺＨＥＮＧ Ｊｉ—ｗｅｎ ，ＨＥ Ｊｉｅ—ｙｏｎｇ ，
ＬＩＡＮＧ Ｈａｏ—ｗｅｎ ，ＺＨＡＮＧ Ｊｉｅ ，ＺＨＯＵ Ｊｉａｎ—ｙｉｎｇ ～。ＷＡＮＧ Ｊｉａ—ｈｕｉ
（１．Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ．
Ｓｕｎ Ｙａｔ—ｓｅｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０２７５，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｕｎ Ｙａｔ—ｓｅｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０２７５，Ｃｈｉｎａ；
３．Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｔｅｓｔｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１００３０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｅｔ ｕｐ ａ ｓｔａｎｄａｒｄ ｆｏｒ ｅｖａｌｕａｔｉｎｇ ｋｅｙ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ａｕｔｏｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ ｄｉｓｐｌａｙ，
ｃｒｏｓｓｔａｌｋ ｒａｔｉｏ，ｌｕｍｉｎａｎｃｅ，ｃｏｎｔｒａｓｔ，ｃｏｌｏｒ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｃｏｌｏｒ ｇａｍｕｔ ａｒｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ
ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｄｉｓｐｌａｙｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ．Ａｓ ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗｓ，ｉｎ ｔｅｒｍｓ ｏｆ ｃｒｏｓｓｔａｌｋ ｒａｔｉｏ，ｄｉｒｅｃ—
ｔｉｏｎａｌ—ｂａｃｋｌｉｇｈｔ ａｕｔｏｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ ｄｉｓｐｌａｙ ｉｓ ｓｕｐｅｒｉｏｒ ｔｏ ｌｅｎｔｉｃｕｌａｒ—ｌｅｎｓ（８０．９１％）ａｎｄ ｂａｒｒｉｅｒ（３．３ ）
ａｕｔｏｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ ｄｉｓｐｌａｙ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｌｏｗｅｓｔ ｃｒｏｓｓｔａｌｋ ｒａｔｉｏ ｏｆ ２．６４ ．Ｂｅｓｉｄｅｓ，ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ—ｂａｃｋｌｉｇｈｔ ａｕ—
ｔｏｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ ｄｉｓｐｌａｙ ｏｕｔｃｌａｓｓｅｓ ｔｈｅ ｏｔｈｅｒ ｔＷＯ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｄｉｓｐｌａｙｓ ｉｎ ｌｕｍｉｎａｎｃｅ，ｃｏｌｏｒ ｇａｍｕｔ ａｎｄ ｃｏｌｏｒ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ｈｏｗｅｖｅｒ， ｉｎ ｔｈｅ ａｓｐｅｃｔ ｏｆ ｃｏｎｔｒａｓｔ，ｌｅｎｔｉｃｕｌａｒ—ｌｅｎｓ ａｕｔｏｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ ｄｉｓｐｌａｙ ｓｕｒｐａｓｓｅｓ
ｔｈｅ ｏｔｈｅｒ ｔＷＯ ｔｙｐｅｓ ｏｆ ｄｉｓｐｌａｙｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｖａｌｕｅ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ａｕｔｏｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ ｄｉｓｐｌａｙ；ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ；ｃｒｏｓｓｔａｌｋ ｒａｔｉｏ
收稿日期：２０１５—０５—０６；修订日期：２０１５—０６—１２．
基金项目：国家９７３项目（Ｎｏ．２Ｏ１２ＣＢ９２１９Ｏ４）；广州市科技计划项目（Ｎｏ．２ｏ１４Ｊ４１ＯＯｌ１５）
＊通信联系人，Ｅ—ｍａｉｌ：ｗａｎｇｊｈ＠ｍａｉｌ．ｓｙｓｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
第５期 谢雨桐，等：裸眼３Ｄ显示设备关键指标测试方案的研究８８９
１ 引 言
裸眼３Ｄ技术指的是无需佩戴任何辅助式视
具即可让观众获得前所未有的“高真实度”３Ｄ视
觉体验。与裸眼３Ｄ技术百花齐放的发展态势相
比，裸眼３Ｄ显示关键参数的标准化测量的研究
相对滞后。特别是在国内，业界并没有确立各项
光、电学指标的测试标准，这导致了现阶段裸眼
３Ｄ产品品质监管的滞后，造成产品视觉效果良莠
不齐，打击了消费者对裸眼３Ｄ显示产品的信心
与期望。
为了更好地规范裸眼３Ｄ显示产品质量，促
进其技术发展，制定裸眼３Ｄ关键指标的标准化
测试方案显得尤为重要。目前，国际电工委员会
虽已颁布了ＩＥＣ ６２６２９—２２—１国际标准¨】］，但此标
准仅仅是侧重于柱镜式和光栅式等自由立体显示
技术，且其对部分参数的测量方法缺乏可操作性，
同时，它并未说明指向式背光等新兴裸眼３Ｄ技
术的实际测量方法。有见及此，本文针对自由立
体和指向性背光等主要裸眼３Ｄ显示技术的成像
特性，提出一套更完整、可行、本土化的标准化测
试方案，以完成对串扰率、亮度、对比度、色温、色
域等关键指标的准确测量。
２ 实 验
裸眼３Ｄ与眼镜式３Ｄ观看时的最大区别是：
裸眼３Ｄ显示存在推荐观看距离（ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｖｉｅ—
ｗｉｎｇ ｄｉｓｔａｎｃｅ，ＤＶＤ）及甜点（ｓｗｅｅｔ ｓｐｏｔ，即串扰
率最低的位置）。由于甜点是最佳观看点，因此目
前裸眼３Ｄ显示设备光色参数的测试均应在甜点
上进行。另外，根据成像原理，裸眼３Ｄ显示的甜
点呈弧形 和直线ｌ＿３ 两种排列方式。因此，在测
量时需根据不同的排列方式，分别设计对应的测
量方案。
２．１ 裸眼３Ｄ显示设备重要指标的测试方案
２．１．１ 串扰率的测量
３Ｄ显示将左右眼图像分离，分别匹配送往观
众双眼。当匹配性被破坏时即会造成左右眼图像
的错送，产生串扰。就裸眼３Ｄ而言，一般存在多
个视区，所以串扰指的是其某个视区中从其他视
区错送来的光线。因此裸眼３Ｄ显示串扰率 的
数学表达式为：
Ｎ
∑Ｉ …
７７一 — —一×１００ ， （１）
１ ｒｉｇｈｔ
Ｎ
式中∑ ｇ“ 指错误进入该视区的光的亮度之
ｌ
Ｎ
和（双视点时∑ … 一 ｗｒｏｎｇ），／ｒｉｇｈｔ是指本该进
ｔ
入该视区的光的亮度。上述两个亮度均需扣除背
景光亮度。
串扰率作为３Ｄ显示技术最重要的评价指
标，达到５ 就足够使一半以上的观众产生视觉
不舒适 ，而串扰率超过１Ｏ％，将出现立体图像
在观众大脑中难以融合的情况。
实验中，我们将测量仪器放置在待测设备的
推荐观看距离后，根据待测设备的视区排列规则，
相应地设计了不同的测量方式，如图１所示：对于
自由立体等甜点呈弧线排列的设备，采取旋转显
示器的方式测量串扰率分布；对于甜点呈直线排
列的部分指向性背光式显示器＿３ｊ，采取平移测量
仪器的方式进行测量。
ｌ １
ｉ
ＤＶＤ
（ａ）旋转法 （ｂ）平移法
图１裸眼３Ｄ测量串扰率原理图
Ｆｉｇ．１ Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｓ ｏｆ ｃｒｏｓｓｔａｌｋ ｒａｔｉｏ ｉｎ ａｕｔｏｓｔｅｒｅｏ
ｓｃｏｐｉｃ ｄｉｓｐｌａｙ
测量时，待测视区播放的图像为全白图像，色
阶为（２５５，２５５，２５５），其他视区播放的图像为全黑
图像，色阶为（０，０，０）。对于双视点裸眼３Ｄ显示
器，左图像全白、右图像全黑时，测得左视区内的
光强分布为 啦ｎ ；当左右图像反转时，测得左视区
一
８９Ｏ 液晶与显示 第３Ｏ卷
内的光强分布为 … 。对于多视点，以９视点裸
眼３Ｄ显示器为例，当播放第１视区的图像为全
白、其余视区为全黑时，测得第１视区的亮度为
Ｊ 当播放第１视区的图像为全黑、其他任一视
区的图像轮流播放全白时，８次测得的光强分布
之和为 … 。利用公式（１）即可得串扰率
分布。
２．１．２ 亮度、对比度、色温的测量
亮度指发光体（反光体）表面发光（反光）强弱
的物理量（单位ｃｄ／ｍ ），即从某一方向观察任一
单位投影面积上的发光强度，能表示人对光的强
度的视觉感受［５］。对于一般的室内播放的平板显
示器来说，亮度在２５０～３００ ｃｄ／ｍ。较为舒适，部
分室外播放的广告机亮度则在４００～５００ ｃｄ／ｍ。
为宜 。
对比度指屏幕显示最大亮度（全白屏）与最小
亮度（全黑屏）时亮度的比值＿７］。对比度对视觉效
果影响很大。在一定亮度的范围内，对比度越大，
图像越清晰，色彩越鲜明，视觉效果越好。
色温是３Ｄ显示器中衡量背光源质量的重要
指标，体现其对白色的还原能力。如果一个光源
发射光的颜色（即光色，又称色品）与某一温度下
的黑体发射光颜色相同，此黑体的绝对温度值就
叫做该光源的颜色温度Ｔ。（简称色温），单位
Ｋｌ８Ｊ
。
纯白的色温为５ ６０３ Ｋ。标准的日光色温
大约在５ ２００ ５ ５００ Ｋ，人眼对这个区域的色温
值反应是最舒适的也是最自然的。色温过高时图
像偏蓝，过低则图像偏红。由于裸眼３Ｄ显示器
需要额外的光学元件来实现，所以色温与普通２Ｄ
或眼镜式３Ｄ显示器不同。
通过串扰率的测试后，可找到每个视区的甜
点ＳＷ ，ｉ代表视区序号。亮度、色温的测量便在
这些位置上进行。当每个视区都播放色阶分布为
（２５５，２５５，２５５）的全白图像时，在各视区甜点测得
的光亮度记为１ｗｉ（ｉ一１，２…．Ｎ），色温值Ｔ 。
当播放色阶为（Ｏ，０，０）的全黑图像时，测得的光亮
度为， （ —ｌ，２…．Ｎ）。最后利用公式（２）计算
各视区对比度Ｃ－－
Ｃｉ一每， （２）
取它们的平均值作为该显示器的对比度。接着用
３Ｄ模式播放原图像，重复上述测量步骤。
２．１．３ 色域覆盖率的测量
色域是对一种颜色进行编码的方法，也指一
个技术系统能够产生的颜色的总和。色温与色域
共同体现显示设备的色彩表现能力。平板显示器
的色域覆盖率普遍在６４ ～８４ 以内ｌ＿ｇ］。色域
越大，设备所能表现的颜色范围越大，从而减小了
图像显示时的颜色失真，使图像更加生动。本文
采用的色域标准是ＮＴＳＣ国际标准。
色域的测量也在视区甜点进行。当播放所有
视区图像均为纯红、纯绿、纯蓝（色阶分别为（２５５，
０，０）、（Ｏ，２５５，Ｏ）、（０，０，２５５））时，分别记录色坐标
值。接着根据色坐标计算出它们在ＣＩＥ１９３１－Ｙｘｙ
色度图中所围成三角形的面积，并根据ＮＴＳＣ标
准计算出色域覆盖率。
２．２测试仪器与测试对象
仪器：光谱辐射度计ＰＲ６５５。
对象：Ｒ品牌裸眼３Ｄ显示器、Ｆ品牌裸眼３Ｄ
相框及时空式混合控制裸眼３Ｄ显示原型机＿１ ，
如表１所示。
表１ 待测设备及其显示适用格式
Ｔａｂ．１ Ｔｅｓｔｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ ａｎｄ ｉｔｓ ａｐｐｌｉｃａｂｌｅ ｆｏｒｍａｔ
待测设备 ３Ｄ显示格式
Ｒ品牌３Ｄ显示器 柱镜式（９视点）
Ｆ品牌３Ｄ相框 液晶光栅式（双视点）
实验室原型机
指向性背光式（双视点）
３结果与讨论
３．１ 三种裸眼３Ｄ显示设备串扰率的评价
柱镜式设备的串扰率、亮度分布如图２（ａ）和
（ｂ）所示，液晶光栅式、指向性背光式裸眼３Ｄ显
示器的串扰率分布如图３、４所示。
对于Ｒ品牌３Ｄ显示器和Ｆ品牌３Ｄ相框，只
对它们屏幕法线上的中央视区进行测量，而实验
室原型机则测量２个视区。
测试结果表明，Ｒ品牌显示器的串扰率相对
较高（８０．９１ ），原因是多视点柱镜式显示中每个
视点的亮度分布均存在数个瓣（１ｏｂｅ），其中旁瓣
会串扰至其他视点中，如图２（ｂ）所示。串扰率的
测量可以反映裸眼３Ｄ成像光路设计和装配中缺
陷的严重程度，有助于指导设计与工艺优化。例
第５期
／ｏ一甚 霉∞∞２０
谢雨桐，等：裸眼３Ｄ显示设备关键指标测试方案的研究８９１
加：２ ：兮∞ ∞ ∞；２ ．
Ｖｉｅｗｉｎｇ ａｎｇｌｅ／（。）
（ａ）串扰率分布图
（ａ）Ｃ：ｒｏｓｓｔａｌｋ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ
‘，ｏ焉＿ｌ 墨∞哦０】Ｕ
∞ ∞ ∞ ∞
吕
虿
．
璺
量
Ｖｉｅｗｉｎｇ ａｎｇｌｅ／（。）
（ｂ）亮度分布图
（ｂ）Ｌｕｍｉｎａｎｃｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ
图２ Ｒ品牌３Ｄ显示器串扰率及亮度分布
Ｆｉｇ．２ Ｃｒｏｓｓｔａｌｋ ａｎｄ ｌｕｍｉｎａｎｃｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｉｎ ｌｅｎ
ｔｉｃｕｌａｒ ｌｅｎｓ ａｕｔｏｓｔｅｒｅ０ｓｃｏｐｉｃ ｄｉｓｐｌａｙ
。
２ Ｏ ２ ４ ６ ８
Ｖｉｅｗｉｎｇ ｎａｇｌｅ／（。）
图３ Ｆ品牌３Ｄ相框串扰率分布图
Ｆｉｇ．３ Ｃｒｏｓｓｔａｌｋ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｉｎ ｂａｒｒｉｅｒ ａｕｔｏｓｔｅｒｅｏ
ｓｃｏｐｌｃ ０１ｓｐｌａｙ
．
１００．８０．．６０．．４０．２０ ０ ２０ ４０ ６０ ８０ １００
Ｖｉｅｗｉｎｇ ｒａｎｇｅ／ｍｍ
图４实验室原型机串扰率分布图
Ｆｉｇ．４ Ｃｒｏｓｓｔａｌｋ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｉｎ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｂａｃｋｌｉｇｈｔ
ａｕｔｏｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ ｄｉｓｐｌａｙ
如，可以通过改良成像光路设计口１］和提高柱透镜
与显示屏的贴合的对位精度＿】 ，减少旁瓣的亮
度，降低串扰率。
Ｆ品牌３Ｄ相框的串扰率为３．３ ，因其双视
点的结构不存在旁瓣，所以串扰率可达较低值。
实验室原型机的串扰率在较大范围内可控制
在４ 以内，甜点处最低达２．６４ 。这说明自主
研发的时空式混合控制裸眼３Ｄ显示器除了能在
视区内保持舒适的视觉体验外，其显示串扰率最
低，处于业界先进水平。
３．２ 三种裸眼３Ｄ显示设备亮度、对比度的评价
三种裸眼３Ｄ显示器的亮度与对比度的测试
数据如表２所示。
表２裸眼３Ｄ显示器亮度、对比度值
Ｔａｂ．２ Ｌｕｍｉｎａｎｃｅ ａｎｄ ｃｏｎｔｒａｓｔ ｉｎ ａｕｔｏｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ ｄｉｓ
ｐｌａｙ
数据表明，Ｒ品牌３Ｄ显示器的对比度较另
外两种裸眼３Ｄ显示器高，亮度也比较高，原因是
８９２ 液晶与显示 第３Ｏ卷
柱透镜对屏幕亮度不造成削弱作用，同时消除了
像素点问的间隙ｌ１ 。
Ｆ品牌３Ｄ相框的亮度、对比度在２Ｄ、３Ｄ模
式下均偏低。当其工作在２Ｄ模式下时，液晶光
栅处于非工作状态，但仍会对屏幕出射光线产生
吸收作用，因此亮度、对比度较低。当其在３Ｄ工
作状态时，液晶光栅使显示屏幕的部分出射光线
被阻挡，使得亮度相对于２Ｄ模式下进一步降低，
从而对比度随之下降。
相较而言，实验室原型机在３Ｄ模式下采用
动态同步背光技术，有效提高背光的照明效率，所
以亮度能达到较高水平，而对比度因为最小亮度
的增加而有所下降，但仍处于中等水平。
３．３ 三种裸眼３１）显示设备色温、色域的评价
表３是３种裸眼３Ｄ显示器的色温、色域测
试数据。图５是３种裸眼３Ｄ显示器３Ｄ情况下
Ｏ Ｏ ０ ０ Ｏ ０ Ｏ Ｏ Ｏ
的色度图。
表３裸眼３Ｄ显示器色温、色域值
Ｔａｂ．３ Ｃｏｌｏｒ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｃｏｌｏｒ ｇａｍｕｔ ｉｎ ａｕｔｏｓｔｅｒｅｏ
ｓｃｏｐｉｃ ｄｉｓｐｌａｙ
对于Ｒ品牌３Ｄ显示器，色温、色域在２Ｄ与
３Ｄ模式下基本保持一致。色温（２Ｄ：６ ０２８ Ｋ；
３Ｄ：６ ０２２ Ｋ）表示其对白色的还原能力较好，且
其色域覆盖率（２Ｄ：７０．４２ ；３Ｄ：７０．３８ ）在行业
平均水平之内。
对于Ｆ品牌３Ｄ相框，在２Ｄ和３Ｄ模式下色
温（２Ｄ：７ ０２０ Ｋ；３Ｄ：７ ７９９ Ｋ）都明显偏高，使其
图像颜色偏蓝；而色域覆盖率（２Ｄ：５５．７ ；３Ｄ：
５４．３ ）偏低，因此总体观看效果有待改善。另
外，在３Ｄ显示状态下，因液晶光栅和液晶面板之
间的拍频作用，图像产生了明显的莫尔条纹，使其
色温上升，同时令其色域随之产生变化＿】 。
Ｒ品牌３Ｄ显示器一 ｌ
Ｆ品牌３Ｄ相框
霸
实验室原型机——ｌ
Ｉ
鼬
勒Ｏ
｝ ｌ
ｌ 、 ，－
７ 裔 ｌ８００ｔ １０
ｌＥ∞
图５三种裸眼３Ｄ显示器色度图
Ｆｉｇ．５ Ｃｏｌｏｒ ｇａｍｕｔ ｏｆ ｔｈｒｅｅ ｔｙｐｅｓ ｏｆ ａｕｔｏｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐ
ｉｃ ｄｉｓｐｌａｙ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｉｎ １ ９ ３ １ ＣＩＥ—Ｙｘｙ
对于实验室原型机，色温５ ６８６ Ｋ表示其对
白色的还原能力较强，而其色域覆盖率（２Ｄ：
７Ｏ．８ ；３Ｄ：７０．５ ）与前两种显示器相比都较
高，说明其色彩还原能力较好。
３．３ 三种裸眼３Ｄ显示设备综合评价
基于以上所有测试结果，三种裸眼３Ｄ显示
设备分别在不同方面表现出优劣。柱镜式设备亮
度、对比度较出色，但是总体串扰率较高且分布不
均匀。液晶光栅式设备的串扰率较低，其２Ｄ状
态下亮度、对比度低，色温高，色域范围小；在３Ｄ
状态下，液晶光栅的开启导致上述指标进一步劣
化，其总体显示效果不出色。指向式背光显示设
备无论是２Ｄ还是３Ｄ模式关键指标差异不大，整
体性能最优秀，串扰率最低，对比度较高，色温、色
域覆盖率均能达到２Ｄ显示器的平均水平。
４ 结 论
本文针对柱镜式、液晶光栅式、指向性背光式
三种裸眼３Ｄ显示器不同的显示原理与视点分
布，设计了不同的测试方案，分别对其串扰率、亮
度、对比度、色温、色域五项关键性能指标进行了
完整的测量与评价。
结果表明，柱镜式３Ｄ技术总体串扰率高，亮
度与对比度最佳，色域和色温也能达到２Ｄ显示
第５期 谢雨桐，等：裸眼３Ｄ显示设备关键指标测试方案的研究 ８９３
的平均水平；液晶光栅式３Ｄ技术串扰率较低
７０．５ 、５ ６８６ Ｋ；综合显示质量在三者中最佳，其
（３．３ ０ ｏ），但其色温偏高（＞７ ０００ Ｋ）且色域覆盖
中串扰率在业内处于领先地位。
率较低（５４．３ ），同时２Ｄ和３Ｄ模式差异显著； 本文的测试结果准确，并对显示设备的综合评
而指向性背光技术在串扰率、亮度、色域、色温上 价、结构优化设计提供有效指导。同时，测试方案步
取得最优值，分别达到２．６４ 、５８７．７ ｃｄ／ｍ 、 骤简单易行，可进行本土化移植并在行业内推广。
参 考 文 献：
［１］
ＩＥＣ ６２６２９—２２—１，３ｄ ｄｉｓｐｌａｙ ｄｅｖｉｃｅｓ—ｐａｒｔ ２２—１：ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ａｕｔｏｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ ｄｉｓｐｌａｙｓ—ｏｐｔｉｃａｌ［ｓ］．
［２］
王博．光栅式自由立体显示系统多视点图像生成与图像分离度检测技术研究［Ｄ］．长春：吉林大学，２０１４．
Ｗａｎｇ Ｂ．Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｔｈｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｕｌｔｉ—ｖｉｅｗ ｉｍａｇｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｍａｇｅ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｔｅｓｔｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ａｕｔｏ—ｓｔｅｒｅｏ
ｓｃｏｐｉｃ ｓｙｓｔｅｍ［Ｄ］．Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ：Ｊｉｌｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０１４．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）
Ｅ３］
Ｗａｎｇ Ｊ，Ｌｉａｎｇ Ｈ，Ｆａｎ Ｈ，ｅｔ ａ１．Ｈｉｇｈ—ｑｕａｌｉｔｙ ａｕｔｏｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ ｄｉｓｐｌａｙ ｗｉｔｈ ｓｐａｔｉａｌ ａｎｄ ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ ｈｙｂｒｉｄ ｃｏｎｔｒｏｌ
［Ｊ］．ＡｐｐｌｉｅｄＯｐｔｉｃｓ，２０１３，５２（３５）：８５４９—８５５３．
［４１ Ｋｏｏｉ Ｆ Ｌ，Ｔｏｅｔ Ａ．Ｖｉｓｕａｌ ｃｏｍｆｏｒｔ ｏｆ ｂｉｎｏｃｕｌａｒ ａｎｄ ３Ｄｄｉｓｐｌａｙｓ［Ｊ］．Ｄｉｓｐｌａｙｓ，２００４，２５（２）：９９—１０８．
［５］ 郝允祥，陈遐举，张保洲．光度学［Ｍ］．北京：中国计量出版社，２０１０：４８—５２．
Ｈａｏ Ｙ Ｘ，Ｃｈｅｎ Ｘ Ｊ，Ｚｈａｎｇ Ｂ Ｚ．Ｐｈｏｔｏｍｅｔｒｙ［Ｍ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｃｈｉｎａ Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｈｏｕｓｅ，２０１０：４８—５２．（ｉｎ
Ｃｈｉｎｅｓｅ）
Ｅ６］ 王嘉辉，邓玉桃，苏剑邦，等．全高清裸眼３Ｄ显示效果的评价与测量口］．液晶与显示，２０１３，２８（５）：８０５—８０９．
Ｗａｎｇ Ｊ Ｈ，Ｄｅｎｇ Ｙ Ｔ，Ｓｕ Ｊ Ｂ．Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ａｎｄｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｄｉｓｐｌａｙ ｅｆｆｅｃｔ ｉｎ ｆｕｌｌ ｈｉｇｈ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ａｕｔｏｓｔｅｒｅｏ—
ｓｃｏｐｉｃ ｄｉｓｐｌａｙ［Ｊ］．Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌｓ ａｎｄ Ｄｉｓｐｌａｙｓ，２０１３，２８（５）：８０５—８０９．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）
［７］ Ｂｒａｄｌｅｙ Ａ，Ｏｈｚａｗａ Ｉ．Ａ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｃｏｎｔｒａｓｔ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｖｉｓｉｏｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，１９８６，２６（６）：
９９１—９９７．
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２Ｏ】４．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）
作者简介：谢雨桐（１９９４一），女，广东深圳人，光信息科学与技术专业学生，从事３Ｄ显示性能评价方面研究。Ｅ—ｍａｉｌ
ｘｉｅｙｔ１９９４＠１６３．ｃｏｒｎ
2024年4月22日发(作者：丹念露)
第３Ｏ卷第５期
液 晶与显示
Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ
Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌｓ ａｎｄ Ｄｉｓｐｌａｙｓ
Ｖ０ｌ＿３Ｏ Ｎｏ．５
０ｃｔ．２Ｏｌ５
２０１５年１Ｏ月
文章编号：１００７ ２７８０（２０１５）０５—０８８８—０６
裸眼３Ｄ显示设备关键指标测试方案的研究
谢雨桐 ，苏晓煌 ，郑集文 ，何杰勇 ，梁浩文 ，张 洁。，周建英 一，王嘉辉 ，ｚ＊
（１．中山大－９光电材料与技术国家重点实验室，广东广州５１０２７５；
２．中山大学物理科学与工程技术学院，广东广州５１０２７５；
３．广Ｊ，ｉ、Ｉ计量检测技术研究院，广东广州５１００３０）
摘要：为了制定裸眼３Ｄ关键指标的标准化测试方案，本文根据目前主流的自由立体显示和指向性背光技术的不同显示
原理及其甜点的不同排列情况，分别设计了不同的测试方法，并对其进行串扰率、亮度、对比度、色温、色域等关键指标的
完整测量与评价。测试结果表明，指向性背光式裸眼３Ｄ显示器的串扰率低达２．６４ ，远低于柱镜式（８０．９１％）和液晶
光栅式（３．３ ）裸眼３Ｄ显示器；亮度、色域、色温等指标上，指向性背光式显示也胜于柱镜式和液晶光栅式技术；而在对
比度上，柱镜式裸眼３Ｄ显示凭借较佳的亮度，取得最优秀的数值，明显强于液晶光栅式和指向性背光技术。
关键词：裸眼３Ｄ显示；评价；串扰率
中图分类号：ＴＮ１４１．９０４３６．３ 文献标识码：Ａ ｄｏｉ：１０．３７８８／ＹＪＹＸＳ２０１５３００５．０８８８
Ｋｅｙ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ａｕｔ０ｓｔｅｒｅ０ｓｃ０ｐｉｃ ｄｉｓｐｌａｙ
ＸＩＥ Ｙｕ—ｔｏｎｇ ，ＳＵ Ｘｉａｏ—ｈｕａｎｇ ，ＺＨＥＮＧ Ｊｉ—ｗｅｎ ，ＨＥ Ｊｉｅ—ｙｏｎｇ ，
ＬＩＡＮＧ Ｈａｏ—ｗｅｎ ，ＺＨＡＮＧ Ｊｉｅ ，ＺＨＯＵ Ｊｉａｎ—ｙｉｎｇ ～。ＷＡＮＧ Ｊｉａ—ｈｕｉ
（１．Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ．
Ｓｕｎ Ｙａｔ—ｓｅｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０２７５，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｕｎ Ｙａｔ—ｓｅｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０２７５，Ｃｈｉｎａ；
３．Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｔｅｓｔｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１００３０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｅｔ ｕｐ ａ ｓｔａｎｄａｒｄ ｆｏｒ ｅｖａｌｕａｔｉｎｇ ｋｅｙ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ａｕｔｏｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ ｄｉｓｐｌａｙ，
ｃｒｏｓｓｔａｌｋ ｒａｔｉｏ，ｌｕｍｉｎａｎｃｅ，ｃｏｎｔｒａｓｔ，ｃｏｌｏｒ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｃｏｌｏｒ ｇａｍｕｔ ａｒｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ
ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｄｉｓｐｌａｙｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ．Ａｓ ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗｓ，ｉｎ ｔｅｒｍｓ ｏｆ ｃｒｏｓｓｔａｌｋ ｒａｔｉｏ，ｄｉｒｅｃ—
ｔｉｏｎａｌ—ｂａｃｋｌｉｇｈｔ ａｕｔｏｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ ｄｉｓｐｌａｙ ｉｓ ｓｕｐｅｒｉｏｒ ｔｏ ｌｅｎｔｉｃｕｌａｒ—ｌｅｎｓ（８０．９１％）ａｎｄ ｂａｒｒｉｅｒ（３．３ ）
ａｕｔｏｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ ｄｉｓｐｌａｙ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｌｏｗｅｓｔ ｃｒｏｓｓｔａｌｋ ｒａｔｉｏ ｏｆ ２．６４ ．Ｂｅｓｉｄｅｓ，ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ—ｂａｃｋｌｉｇｈｔ ａｕ—
ｔｏｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ ｄｉｓｐｌａｙ ｏｕｔｃｌａｓｓｅｓ ｔｈｅ ｏｔｈｅｒ ｔＷＯ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｄｉｓｐｌａｙｓ ｉｎ ｌｕｍｉｎａｎｃｅ，ｃｏｌｏｒ ｇａｍｕｔ ａｎｄ ｃｏｌｏｒ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ｈｏｗｅｖｅｒ， ｉｎ ｔｈｅ ａｓｐｅｃｔ ｏｆ ｃｏｎｔｒａｓｔ，ｌｅｎｔｉｃｕｌａｒ—ｌｅｎｓ ａｕｔｏｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ ｄｉｓｐｌａｙ ｓｕｒｐａｓｓｅｓ
ｔｈｅ ｏｔｈｅｒ ｔＷＯ ｔｙｐｅｓ ｏｆ ｄｉｓｐｌａｙｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｖａｌｕｅ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ａｕｔｏｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ ｄｉｓｐｌａｙ；ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ；ｃｒｏｓｓｔａｌｋ ｒａｔｉｏ
收稿日期：２０１５—０５—０６；修订日期：２０１５—０６—１２．
基金项目：国家９７３项目（Ｎｏ．２Ｏ１２ＣＢ９２１９Ｏ４）；广州市科技计划项目（Ｎｏ．２ｏ１４Ｊ４１ＯＯｌ１５）
＊通信联系人，Ｅ—ｍａｉｌ：ｗａｎｇｊｈ＠ｍａｉｌ．ｓｙｓｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
第５期 谢雨桐，等：裸眼３Ｄ显示设备关键指标测试方案的研究８８９
１ 引 言
裸眼３Ｄ技术指的是无需佩戴任何辅助式视
具即可让观众获得前所未有的“高真实度”３Ｄ视
觉体验。与裸眼３Ｄ技术百花齐放的发展态势相
比，裸眼３Ｄ显示关键参数的标准化测量的研究
相对滞后。特别是在国内，业界并没有确立各项
光、电学指标的测试标准，这导致了现阶段裸眼
３Ｄ产品品质监管的滞后，造成产品视觉效果良莠
不齐，打击了消费者对裸眼３Ｄ显示产品的信心
与期望。
为了更好地规范裸眼３Ｄ显示产品质量，促
进其技术发展，制定裸眼３Ｄ关键指标的标准化
测试方案显得尤为重要。目前，国际电工委员会
虽已颁布了ＩＥＣ ６２６２９—２２—１国际标准¨】］，但此标
准仅仅是侧重于柱镜式和光栅式等自由立体显示
技术，且其对部分参数的测量方法缺乏可操作性，
同时，它并未说明指向式背光等新兴裸眼３Ｄ技
术的实际测量方法。有见及此，本文针对自由立
体和指向性背光等主要裸眼３Ｄ显示技术的成像
特性，提出一套更完整、可行、本土化的标准化测
试方案，以完成对串扰率、亮度、对比度、色温、色
域等关键指标的准确测量。
２ 实 验
裸眼３Ｄ与眼镜式３Ｄ观看时的最大区别是：
裸眼３Ｄ显示存在推荐观看距离（ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｖｉｅ—
ｗｉｎｇ ｄｉｓｔａｎｃｅ，ＤＶＤ）及甜点（ｓｗｅｅｔ ｓｐｏｔ，即串扰
率最低的位置）。由于甜点是最佳观看点，因此目
前裸眼３Ｄ显示设备光色参数的测试均应在甜点
上进行。另外，根据成像原理，裸眼３Ｄ显示的甜
点呈弧形 和直线ｌ＿３ 两种排列方式。因此，在测
量时需根据不同的排列方式，分别设计对应的测
量方案。
２．１ 裸眼３Ｄ显示设备重要指标的测试方案
２．１．１ 串扰率的测量
３Ｄ显示将左右眼图像分离，分别匹配送往观
众双眼。当匹配性被破坏时即会造成左右眼图像
的错送，产生串扰。就裸眼３Ｄ而言，一般存在多
个视区，所以串扰指的是其某个视区中从其他视
区错送来的光线。因此裸眼３Ｄ显示串扰率 的
数学表达式为：
Ｎ
∑Ｉ …
７７一 — —一×１００ ， （１）
１ ｒｉｇｈｔ
Ｎ
式中∑ ｇ“ 指错误进入该视区的光的亮度之
ｌ
Ｎ
和（双视点时∑ … 一 ｗｒｏｎｇ），／ｒｉｇｈｔ是指本该进
ｔ
入该视区的光的亮度。上述两个亮度均需扣除背
景光亮度。
串扰率作为３Ｄ显示技术最重要的评价指
标，达到５ 就足够使一半以上的观众产生视觉
不舒适 ，而串扰率超过１Ｏ％，将出现立体图像
在观众大脑中难以融合的情况。
实验中，我们将测量仪器放置在待测设备的
推荐观看距离后，根据待测设备的视区排列规则，
相应地设计了不同的测量方式，如图１所示：对于
自由立体等甜点呈弧线排列的设备，采取旋转显
示器的方式测量串扰率分布；对于甜点呈直线排
列的部分指向性背光式显示器＿３ｊ，采取平移测量
仪器的方式进行测量。
ｌ １
ｉ
ＤＶＤ
（ａ）旋转法 （ｂ）平移法
图１裸眼３Ｄ测量串扰率原理图
Ｆｉｇ．１ Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｓ ｏｆ ｃｒｏｓｓｔａｌｋ ｒａｔｉｏ ｉｎ ａｕｔｏｓｔｅｒｅｏ
ｓｃｏｐｉｃ ｄｉｓｐｌａｙ
测量时，待测视区播放的图像为全白图像，色
阶为（２５５，２５５，２５５），其他视区播放的图像为全黑
图像，色阶为（０，０，０）。对于双视点裸眼３Ｄ显示
器，左图像全白、右图像全黑时，测得左视区内的
光强分布为 啦ｎ ；当左右图像反转时，测得左视区
一
８９Ｏ 液晶与显示 第３Ｏ卷
内的光强分布为 … 。对于多视点，以９视点裸
眼３Ｄ显示器为例，当播放第１视区的图像为全
白、其余视区为全黑时，测得第１视区的亮度为
Ｊ 当播放第１视区的图像为全黑、其他任一视
区的图像轮流播放全白时，８次测得的光强分布
之和为 … 。利用公式（１）即可得串扰率
分布。
２．１．２ 亮度、对比度、色温的测量
亮度指发光体（反光体）表面发光（反光）强弱
的物理量（单位ｃｄ／ｍ ），即从某一方向观察任一
单位投影面积上的发光强度，能表示人对光的强
度的视觉感受［５］。对于一般的室内播放的平板显
示器来说，亮度在２５０～３００ ｃｄ／ｍ。较为舒适，部
分室外播放的广告机亮度则在４００～５００ ｃｄ／ｍ。
为宜 。
对比度指屏幕显示最大亮度（全白屏）与最小
亮度（全黑屏）时亮度的比值＿７］。对比度对视觉效
果影响很大。在一定亮度的范围内，对比度越大，
图像越清晰，色彩越鲜明，视觉效果越好。
色温是３Ｄ显示器中衡量背光源质量的重要
指标，体现其对白色的还原能力。如果一个光源
发射光的颜色（即光色，又称色品）与某一温度下
的黑体发射光颜色相同，此黑体的绝对温度值就
叫做该光源的颜色温度Ｔ。（简称色温），单位
Ｋｌ８Ｊ
。
纯白的色温为５ ６０３ Ｋ。标准的日光色温
大约在５ ２００ ５ ５００ Ｋ，人眼对这个区域的色温
值反应是最舒适的也是最自然的。色温过高时图
像偏蓝，过低则图像偏红。由于裸眼３Ｄ显示器
需要额外的光学元件来实现，所以色温与普通２Ｄ
或眼镜式３Ｄ显示器不同。
通过串扰率的测试后，可找到每个视区的甜
点ＳＷ ，ｉ代表视区序号。亮度、色温的测量便在
这些位置上进行。当每个视区都播放色阶分布为
（２５５，２５５，２５５）的全白图像时，在各视区甜点测得
的光亮度记为１ｗｉ（ｉ一１，２…．Ｎ），色温值Ｔ 。
当播放色阶为（Ｏ，０，０）的全黑图像时，测得的光亮
度为， （ —ｌ，２…．Ｎ）。最后利用公式（２）计算
各视区对比度Ｃ－－
Ｃｉ一每， （２）
取它们的平均值作为该显示器的对比度。接着用
３Ｄ模式播放原图像，重复上述测量步骤。
２．１．３ 色域覆盖率的测量
色域是对一种颜色进行编码的方法，也指一
个技术系统能够产生的颜色的总和。色温与色域
共同体现显示设备的色彩表现能力。平板显示器
的色域覆盖率普遍在６４ ～８４ 以内ｌ＿ｇ］。色域
越大，设备所能表现的颜色范围越大，从而减小了
图像显示时的颜色失真，使图像更加生动。本文
采用的色域标准是ＮＴＳＣ国际标准。
色域的测量也在视区甜点进行。当播放所有
视区图像均为纯红、纯绿、纯蓝（色阶分别为（２５５，
０，０）、（Ｏ，２５５，Ｏ）、（０，０，２５５））时，分别记录色坐标
值。接着根据色坐标计算出它们在ＣＩＥ１９３１－Ｙｘｙ
色度图中所围成三角形的面积，并根据ＮＴＳＣ标
准计算出色域覆盖率。
２．２测试仪器与测试对象
仪器：光谱辐射度计ＰＲ６５５。
对象：Ｒ品牌裸眼３Ｄ显示器、Ｆ品牌裸眼３Ｄ
相框及时空式混合控制裸眼３Ｄ显示原型机＿１ ，
如表１所示。
表１ 待测设备及其显示适用格式
Ｔａｂ．１ Ｔｅｓｔｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ ａｎｄ ｉｔｓ ａｐｐｌｉｃａｂｌｅ ｆｏｒｍａｔ
待测设备 ３Ｄ显示格式
Ｒ品牌３Ｄ显示器 柱镜式（９视点）
Ｆ品牌３Ｄ相框 液晶光栅式（双视点）
实验室原型机
指向性背光式（双视点）
３结果与讨论
３．１ 三种裸眼３Ｄ显示设备串扰率的评价
柱镜式设备的串扰率、亮度分布如图２（ａ）和
（ｂ）所示，液晶光栅式、指向性背光式裸眼３Ｄ显
示器的串扰率分布如图３、４所示。
对于Ｒ品牌３Ｄ显示器和Ｆ品牌３Ｄ相框，只
对它们屏幕法线上的中央视区进行测量，而实验
室原型机则测量２个视区。
测试结果表明，Ｒ品牌显示器的串扰率相对
较高（８０．９１ ），原因是多视点柱镜式显示中每个
视点的亮度分布均存在数个瓣（１ｏｂｅ），其中旁瓣
会串扰至其他视点中，如图２（ｂ）所示。串扰率的
测量可以反映裸眼３Ｄ成像光路设计和装配中缺
陷的严重程度，有助于指导设计与工艺优化。例
第５期
／ｏ一甚 霉∞∞２０
谢雨桐，等：裸眼３Ｄ显示设备关键指标测试方案的研究８９１
加：２ ：兮∞ ∞ ∞；２ ．
Ｖｉｅｗｉｎｇ ａｎｇｌｅ／（。）
（ａ）串扰率分布图
（ａ）Ｃ：ｒｏｓｓｔａｌｋ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ
‘，ｏ焉＿ｌ 墨∞哦０】Ｕ
∞ ∞ ∞ ∞
吕
虿
．
璺
量
Ｖｉｅｗｉｎｇ ａｎｇｌｅ／（。）
（ｂ）亮度分布图
（ｂ）Ｌｕｍｉｎａｎｃｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ
图２ Ｒ品牌３Ｄ显示器串扰率及亮度分布
Ｆｉｇ．２ Ｃｒｏｓｓｔａｌｋ ａｎｄ ｌｕｍｉｎａｎｃｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｉｎ ｌｅｎ
ｔｉｃｕｌａｒ ｌｅｎｓ ａｕｔｏｓｔｅｒｅ０ｓｃｏｐｉｃ ｄｉｓｐｌａｙ
。
２ Ｏ ２ ４ ６ ８
Ｖｉｅｗｉｎｇ ｎａｇｌｅ／（。）
图３ Ｆ品牌３Ｄ相框串扰率分布图
Ｆｉｇ．３ Ｃｒｏｓｓｔａｌｋ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｉｎ ｂａｒｒｉｅｒ ａｕｔｏｓｔｅｒｅｏ
ｓｃｏｐｌｃ ０１ｓｐｌａｙ
．
１００．８０．．６０．．４０．２０ ０ ２０ ４０ ６０ ８０ １００
Ｖｉｅｗｉｎｇ ｒａｎｇｅ／ｍｍ
图４实验室原型机串扰率分布图
Ｆｉｇ．４ Ｃｒｏｓｓｔａｌｋ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｉｎ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｂａｃｋｌｉｇｈｔ
ａｕｔｏｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ ｄｉｓｐｌａｙ
如，可以通过改良成像光路设计口１］和提高柱透镜
与显示屏的贴合的对位精度＿】 ，减少旁瓣的亮
度，降低串扰率。
Ｆ品牌３Ｄ相框的串扰率为３．３ ，因其双视
点的结构不存在旁瓣，所以串扰率可达较低值。
实验室原型机的串扰率在较大范围内可控制
在４ 以内，甜点处最低达２．６４ 。这说明自主
研发的时空式混合控制裸眼３Ｄ显示器除了能在
视区内保持舒适的视觉体验外，其显示串扰率最
低，处于业界先进水平。
３．２ 三种裸眼３Ｄ显示设备亮度、对比度的评价
三种裸眼３Ｄ显示器的亮度与对比度的测试
数据如表２所示。
表２裸眼３Ｄ显示器亮度、对比度值
Ｔａｂ．２ Ｌｕｍｉｎａｎｃｅ ａｎｄ ｃｏｎｔｒａｓｔ ｉｎ ａｕｔｏｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ ｄｉｓ
ｐｌａｙ
数据表明，Ｒ品牌３Ｄ显示器的对比度较另
外两种裸眼３Ｄ显示器高，亮度也比较高，原因是
８９２ 液晶与显示 第３Ｏ卷
柱透镜对屏幕亮度不造成削弱作用，同时消除了
像素点问的间隙ｌ１ 。
Ｆ品牌３Ｄ相框的亮度、对比度在２Ｄ、３Ｄ模
式下均偏低。当其工作在２Ｄ模式下时，液晶光
栅处于非工作状态，但仍会对屏幕出射光线产生
吸收作用，因此亮度、对比度较低。当其在３Ｄ工
作状态时，液晶光栅使显示屏幕的部分出射光线
被阻挡，使得亮度相对于２Ｄ模式下进一步降低，
从而对比度随之下降。
相较而言，实验室原型机在３Ｄ模式下采用
动态同步背光技术，有效提高背光的照明效率，所
以亮度能达到较高水平，而对比度因为最小亮度
的增加而有所下降，但仍处于中等水平。
３．３ 三种裸眼３１）显示设备色温、色域的评价
表３是３种裸眼３Ｄ显示器的色温、色域测
试数据。图５是３种裸眼３Ｄ显示器３Ｄ情况下
Ｏ Ｏ ０ ０ Ｏ ０ Ｏ Ｏ Ｏ
的色度图。
表３裸眼３Ｄ显示器色温、色域值
Ｔａｂ．３ Ｃｏｌｏｒ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｃｏｌｏｒ ｇａｍｕｔ ｉｎ ａｕｔｏｓｔｅｒｅｏ
ｓｃｏｐｉｃ ｄｉｓｐｌａｙ
对于Ｒ品牌３Ｄ显示器，色温、色域在２Ｄ与
３Ｄ模式下基本保持一致。色温（２Ｄ：６ ０２８ Ｋ；
３Ｄ：６ ０２２ Ｋ）表示其对白色的还原能力较好，且
其色域覆盖率（２Ｄ：７０．４２ ；３Ｄ：７０．３８ ）在行业
平均水平之内。
对于Ｆ品牌３Ｄ相框，在２Ｄ和３Ｄ模式下色
温（２Ｄ：７ ０２０ Ｋ；３Ｄ：７ ７９９ Ｋ）都明显偏高，使其
图像颜色偏蓝；而色域覆盖率（２Ｄ：５５．７ ；３Ｄ：
５４．３ ）偏低，因此总体观看效果有待改善。另
外，在３Ｄ显示状态下，因液晶光栅和液晶面板之
间的拍频作用，图像产生了明显的莫尔条纹，使其
色温上升，同时令其色域随之产生变化＿】 。
Ｒ品牌３Ｄ显示器一 ｌ
Ｆ品牌３Ｄ相框
霸
实验室原型机——ｌ
Ｉ
鼬
勒Ｏ
｝ ｌ
ｌ 、 ，－
７ 裔 ｌ８００ｔ １０
ｌＥ∞
图５三种裸眼３Ｄ显示器色度图
Ｆｉｇ．５ Ｃｏｌｏｒ ｇａｍｕｔ ｏｆ ｔｈｒｅｅ ｔｙｐｅｓ ｏｆ ａｕｔｏｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐ
ｉｃ ｄｉｓｐｌａｙ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｉｎ １ ９ ３ １ ＣＩＥ—Ｙｘｙ
对于实验室原型机，色温５ ６８６ Ｋ表示其对
白色的还原能力较强，而其色域覆盖率（２Ｄ：
７Ｏ．８ ；３Ｄ：７０．５ ）与前两种显示器相比都较
高，说明其色彩还原能力较好。
３．３ 三种裸眼３Ｄ显示设备综合评价
基于以上所有测试结果，三种裸眼３Ｄ显示
设备分别在不同方面表现出优劣。柱镜式设备亮
度、对比度较出色，但是总体串扰率较高且分布不
均匀。液晶光栅式设备的串扰率较低，其２Ｄ状
态下亮度、对比度低，色温高，色域范围小；在３Ｄ
状态下，液晶光栅的开启导致上述指标进一步劣
化，其总体显示效果不出色。指向式背光显示设
备无论是２Ｄ还是３Ｄ模式关键指标差异不大，整
体性能最优秀，串扰率最低，对比度较高，色温、色
域覆盖率均能达到２Ｄ显示器的平均水平。
４ 结 论
本文针对柱镜式、液晶光栅式、指向性背光式
三种裸眼３Ｄ显示器不同的显示原理与视点分
布，设计了不同的测试方案，分别对其串扰率、亮
度、对比度、色温、色域五项关键性能指标进行了
完整的测量与评价。
结果表明，柱镜式３Ｄ技术总体串扰率高，亮
度与对比度最佳，色域和色温也能达到２Ｄ显示
第５期 谢雨桐，等：裸眼３Ｄ显示设备关键指标测试方案的研究 ８９３
的平均水平；液晶光栅式３Ｄ技术串扰率较低
７０．５ 、５ ６８６ Ｋ；综合显示质量在三者中最佳，其
（３．３ ０ ｏ），但其色温偏高（＞７ ０００ Ｋ）且色域覆盖
中串扰率在业内处于领先地位。
率较低（５４．３ ），同时２Ｄ和３Ｄ模式差异显著； 本文的测试结果准确，并对显示设备的综合评
而指向性背光技术在串扰率、亮度、色域、色温上 价、结构优化设计提供有效指导。同时，测试方案步
取得最优值，分别达到２．６４ 、５８７．７ ｃｄ／ｍ 、 骤简单易行，可进行本土化移植并在行业内推广。
参 考 文 献：
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２Ｏ】４．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）
作者简介：谢雨桐（１９９４一），女，广东深圳人，光信息科学与技术专业学生，从事３Ｄ显示性能评价方面研究。Ｅ—ｍａｉｌ
ｘｉｅｙｔ１９９４＠１６３．ｃｏｒｎ