2024年4月22日发(作者：称访文)

第２８卷第５期　

液　晶　与　

显　示　

Ｖ０ｌ＿２８．ＮＯ．５　

２Ｏ１３年１Ｏ月　

Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　

Ｃｒｙｓｔａｌｓ　ａｎｄ　Ｄｉｓｐｌａｙｓ　

Ｏｃｔ．，２Ｏ１３　

文章编号：１００７—２７８０（２０１３）０５—０８０５—０５　

全高清裸眼３Ｄ显示效果的评价与测量　

王嘉辉，邓玉桃，苏剑邦，周延桂，　

范　杭，梁浩文，Ｐｅｔｅｒ　Ｋｒｅｂｓ，程　义，周建英　

（中山大学光电材料与技术国家重点实验室，广东广州　５１０２７５，Ｅ—ｍａｉｌ：ｗａｎｇｊｈ＠ｍａｉｌ．ｓｙｓｕ．ｅｄｕ．ｃｎ）　

摘要：描述了裸眼３Ｄ显示设备的关键指标，包括左右通道串扰率、显示色温、色域覆盖率、分辨率的检测方　

式与结果。研究结果表明，双视点全高清裸眼３Ｄ显示原型机在２Ｄ模式以及３Ｄ模式下均能保持１　９２０×　

１　０８０像素的分辨率，亮度为２５８　ｃｄ／ｍ。，色温值为５　６８６　Ｋ，色域为７Ｏ．８３　的ＮＴＳＣ色域饱和度，视区内的串　

扰率低至３．６２　。　

关键词：全高清；裸眼３Ｄ显示；串扰率；分辨率　

中图分类号：ＴＮ１４１．９　０４３６．３　文献标识码：Ａ　ＤＯＩ：１０．３７８８／ＹＪＹＸＳ２０１３２８０５．０８０５　

Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｄｉｓｐｌａｙ　Ｅｆｆｅｃｔ　ｉｎ　

Ｆｕｌｌ　Ｈｉｇｈ　Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ　Ａｕｔ０ｓｔｅｒｅ０ｓｃ０ｐｉｃ　Ｄｉｓｐｌａｙ　

ＷＡＮＧ　Ｊｉａ—ｈｕｉ，ＤＥＮＧ　Ｙｕ—ｔａｏ，ＳＵ　Ｊｉａｎ—ｂａｎｇ，ＺＨＯＵ　Ｙａｎ—ｇｕｉ，　

ＦＡＮ　Ｈａｎｇ，ＬＩＡＮＧ　Ｈａｏ—ｗｅｎ，Ｐｅｔｅｒ　Ｋｒｅｂｓ，ＣＨＥＮＧ　Ｙｉ，ＺＨｏＵ　Ｊｉａｎ—ｙｉｎｇ　

（Ｓｔａｔｅ　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｊ　Ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｏｕａｎｇｚｈｏｕ　５１０２７５，　

Ｃｈｉｎａ，Ｆ，ｍａｉｌ：ｗａｎｇｊｈ＠ｍａｉｌ．ｓｙｓｕ．ｅｄｕ．ｃｎ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｋｅｙ　ｉｎｄｉｃａｔｏｒｓ　ｏｆ　ａｕｔｏｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ　ｄｉｓｐｌａｙ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　ｃｒｏｓｓｔａｌｋ　ｒａｔｉｏ，ｃｏｌｏｒ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，　

ｃｏｌｏｒ　ｇａｍｕｔ。ａｎｄ　ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ　ａｒｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ．Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｆｕｌ１　ｈｉｇｈ　ｄｅｆｉｎｉ—　

ｔｉｏｎ　ａｕｔｏｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ　ｄｉｓｐｌａｙ　ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ，ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ｐｒｏｄｕｃｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　３Ｄ　ｄｉｓｐｌａｙ　ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，ｃａｎ　

ｍａｉｎｔａｉｎ　ｔｈｅ　ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ　ｏｆ　１　９２０×１　０８０　ｐｉｘｅ１　ｉｎ　ｂｏｔｈ　３Ｄ　ａｎｄ　２Ｄ　ｍｏｄｅ．Ｔｈｅ　ｌｕｍｉｎａｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　

ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ　ｃａｎ　ｒｅａｃｈ　２５８　ｃｄ／ｍ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｏｌｏｒ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｉｓ　５　６８６　Ｋ．Ｔｈｅ　ｃｏｌｏｒ　ｇａｍｕｔ　ｉｓ　

７０．８３　ｉｎ　ａ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ｏｆ　ＮＴＳＣ．Ｔｈｅ　ｃｒｏｓｓｔａｌｋ　ｒａｔｉｏ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｖｉｅｗｉｎｇ　ｚｏｎｅ　ｉＳ　ａｓ　ｌｏｗ　ａｓ　３．６２　．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｆｕｌｌ—ｈｉｇｈ　ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ；ｇｌａｓｓｅｓ—ｆｒｅｅ　ａｕｔｏｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ　ｄｉｓｐｌａｙ；ｃｒｏｓｓｔａｌｋ；ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ　

—　

．　

加了光学器件（如柱透镜阵列和液晶视障光栅　

百　

等），所以裸眼３Ｄ显示设备的色域会缩减，而色　

裸眼３Ｄ显示由于具有广泛的市场前景而备　温也会发生改变，从而使图像出现偏色；第三，裸　

受关注，然而，相比起辅助式３Ｄ显示设备，裸眼　眼３Ｄ显示产品３Ｄ工作状态相对于２Ｄ的分辨率　

３Ｄ显示效果差强人意，主要表现在３个方面：第　

显著下降，是影响显示效果的重要因素。　

一

，

目前串扰率高，画面存在明显重影，容易使观　

然而，针对裸眼３Ｄ显示的各项光学和电学　

众产生视觉疲劳、眼花、晕眩等不适；第二，由于增　

性能指标，业内并未确立标准化的测试标准。这　

收稿日期：２０１３－０２—２５；修订日期：２０１３－０３—２９　

基金项目：“９７３”计划及重大科学研究计划（Ｎｏ．２Ｏ１２ＣＢ９２１　９０４）　

作者简介：王嘉辉（１９７９一），男，广东广州人，硕士，实验师，主要从事３Ｄ显示技术、光电测量方面科研。　

＊通信联系人，Ｅ—ｍａｉｌ：ｓｔｓｚｊｙ＠ｍａｉｌ．ｓｙｓｕ．ｅｄｕ．ｃｎ　

８Ｏ６　液　晶　与　显　示　第２８卷　

导致裸眼３Ｄ显示产品质量参差不齐，同时也影　

响消费者对裸眼３Ｄ显示产品的信心。为更好地　

推动裸眼３Ｄ显示技术的发展和规范产品质量，　

制定裸眼３Ｄ相关指标的标准化测试方案实属必　

要。本文针对裸眼３Ｄ显示设备的串扰率、亮度、　

色温、色域、分辨率等关键指标提出了一套可行、　

可靠、系统的测试方案。　

２　实　验　

２．１裸眼３Ｄ显示设备的关键指标　

（１）串扰率：对于双视点的３Ｄ显示设备，指　

的是在观看３Ｄ影像时，本该进入左眼的光线进　

入右眼，反之亦然；对于多视点的３Ｄ显示设备，　

串扰是指相邻视点的光线进人了人眼所在视点。　

从立体视觉原理来分析，目前主流裸眼３Ｄ　

显示技术原理主要是基于双目视差的深度暗　

示¨１］，无论是双视点还是多视点的裸眼３Ｄ显示　

系统，其作用均是将立体子图像对分离，使之分别　

进入所对应的眼睛，若立体子图像错误送入另一　

只眼睛，便会产生串扰。　

串扰率作为３Ｄ显示技术最重要的评价指　

标，在科研和生产中备受关注。一些研究机构对　

串扰率提出了各自的表述。如台湾交通大学的　

Ｙｕｎｇ—Ｙｕａｎ　Ｋａｏ　等人把双视点的自由立体显示　

器的串扰率定义为：　

一　

×１００￣￣　

（１）　

ｒ　，～、　

Ｏｒ　×１００　

式（１）中ｚ是观看平面上的水平坐标，ＣＲ（ｚ）是串　

扰率的水平分布，Ｊ　（　）和　（　）分别是当屏幕右　

视点打开左视点关闭以及左视点打开右视点关闭　

时的亮度分布。日本电气股份有限公司的Ｓｈｉｎｉｃｈｉ　

Ｕｅｈａｒａ等人　则认为双视点的自由立体显示器　

的串扰率的定义是：　

ｒ　

ＹＢＲｗＩ　（　，　Ｌ）一ＹＢＲＢＩ　（　Ｌ，　Ｌ）　１　

ＹｗｌｃＨＩ　（０ｊ　，　）一ＹＢＲＨＬ（　，　）　

ＣＲ一　：　！翌　二　：　！翌　！　

ＹＢＲＷＩ　（Ｏｒｅ，　）一ＹＢＲＢＩ　（ＯＲ，　Ｒ）　

式（２）中Ｃ　和ＣＲ分别是左右眼的３Ｄ对比度，）［　

和　分别是左右眼串扰值，（　ｔ　）和（　，　）分　

别是用极坐标表示的左右眼的位置坐标，ｙ是亮　

度分布，而下标ＢＲＷＬ表示左眼打开右眼关闭，　

以此类推。　

（２）分辨率：是指设备显示的像素数，其常用　

表示方式为横向像素数乘以纵向像素数。在自由　

立体显示中，２Ｄ和３Ｄ显示状态下每个立体子图　

像通道的实际分辨率具有明显差异。目前有商品　

化的裸眼３Ｄ设备标榜全高清效果，但只是采用　

全高清的液晶面板，而人眼感受到的图像质量是　

否具有高清效果，却未进行科学合理的测量以及　

评价。本文将针对裸眼３Ｄ成像的原理制定具体　

的测量方法，对自主开发的全高清裸眼３Ｄ实验　

室原型机进行分辨率测量以及评价，并与市面常　

见的裸眼３Ｄ显示器比较。　

（３）亮度：是指从某方向观察的任一表面的单　

位投射面积上的发光强度（单位：ｃｄ／ｍ　），它表征　

每一单位面积在这个方向上的发光能力　４］。亮度　

作为显示设备的基本性能指标，并与画面对比度　

相关，直接影响观看感受。研究表明，当左右视差　

图像的亮度偏差小于２５　时，就不会严重影响立　

体沉浸感　

（４）色温：是表示光源光谱质量的通用指标。　

色温表示法是将物体看作一个黑体辐射源，用于　

该物体发出光的颜色相当辐射光的黑体的绝对温　

度来表示该物体的色温（单位为Ｋ）ｌ６］。色温在　

３Ｄ显示设备中是一个衡量背光光源品质的指标，　

体现设备对白色的还原能力。纯白色的色温是　

５　６０３　Ｋ，色温越高，颜色越偏蓝，而色温越低，颜　

色越偏红。裸眼３Ｄ显示设备的实现方法均需要　

在液晶面板前加入光学元件（如视障光栅和柱透　

镜阵列），所以裸眼３Ｄ显示的色温不完全等同于　

２Ｄ显示的色温。　

（５）色域：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。　

它与色温一起组成描述显示设备对颜色还原能力　

的综合评价标准。显示系统的色域越大，其对颜　

色的表现能力便越强，图像的色彩便越丰富生动，　

反之亦然。色域有多种定义标准，本文采用ＮＴ—　

ＳＣ国际标准。　

２．２测试仪器与测量对象　

仪器：光谱辐射度计ＰＲ６５０，索尼Ｎｅｘ５Ｃ数　

码相机（配Ｅ１８－５５ｍｍ　Ｆ３．５－５．６　ＯＳＳ镜头）。　

对象：自行研发的全高清裸眼３Ｄ显示实验　

室原型机及富士Ｒｅａｌ　３Ｄ　Ｖ１数码相框。　

２．３裸眼３Ｄ显示设备串扰率的测量　

在裸眼３Ｄ显示器的视区位置上放置光谱辐　

第５期　王嘉辉，等：全高清裸眼３Ｄ显示效果的评价与测量　８Ｏ７　

射度计，分别在平行于屏幕方向上以及垂直于屏　

幕方向上进行扫描式测量。平行、垂直方向的测　

量范围分别为１６　ｃｍ和１０　ｃｍ。针对测量对象是　

双视点的裸眼３Ｄ显示器，根据双眼的视觉并结　

合信号与系统的原理，故本文串扰的定义为本该　

进入左眼的光线进入右眼，反之亦然，串扰率数学　

表示为：　

ｒ　

Ｒ　ｌｋ一　Ｘｗ×１００　（３）　

１　

式（３）中Ｊ　是指错误进入该眼的光亮度，工　是指本　

该进入该眼的光亮度。上述两个亮度均已扣除环　

境背景光的大小。　

．

播放的左图像为全白图像（三基色色阶均为　

２５５），右图像为全黑图像（三基色色阶均为０），测　

量时，保持垂直方向距离不变，水平方向上用光谱　

辐射度计从左往右测量视区内的亮度分布，每隔　

２　ｍｍ测量一次亮度值，这时在该垂直位置上测　

得左视区内的光亮度分布为　，而当播放左右图　

像反转时，在测量区域内测得左视区内的光强分　

布为Ｉ　，故在该垂直位置上左视区的串扰率分布　

的计算可用公式（３）计算。同理可计算右视区的　

串扰率分布。垂直方向上以２．５　ｃｍ为间隔，变换　

不同的垂直位置，并测量不同垂直位置下的水平　

亮度分布，进而计算出整体的串扰率分布。　

２．４裸眼３Ｄ显示设备色温、色域覆盖率、亮度　

的测量　

通过串扰率的测试，可找到左右视区串扰率　

最小的位置，业界将其定义为左右视区甜点　

（ｓｗｅｅｔｐｏｉｎｔ）。显示设备的色温、色域、亮度的测　

量都仅在视区甜点上用光谱辐射度计进行。　

屏幕播放左、右图像的均为全白图像时，在　

左、右视区甜点上记录设备的亮度和色温值。当　

播放左、右图像均为纯红、纯绿、纯蓝图像时，在左　

（或右）视区甜点上测量并分别记录相应的色坐　

标，并在１９３１ＣＩＥ　Ｙｘｙ色坐标图中标注３个色坐　

标位置，计算它们在１９３１ＣＩＥ　Ｙｘｙ色坐标中所围　

成三角形的面积，及其相对于ＮＴＳＣ标准的色域　

覆盖率。　．　

２．５裸眼３Ｄ显示设备分辨率的测量　

由于全高清裸眼３Ｄ显示器所用的面板为全　

高清分辨率１　９２０×１　０８０像素的面板，测量显示器　

分辨率所用的实验设备是索尼Ｎｅｘ５Ｃ数码相机，　

相机的最大分辨率为４　５９２×３　０５６，远高于全高清　

显示器的１　９２０×１　０８０像素数的分辨率，因此使　

用该相机拍摄屏幕的实际显示情况具有可行性。　

测量时，裸眼３Ｄ显示设备加载与面板全分　

辨率相符的测试图片后，在２Ｄ和３Ｄ模式下分别　

用相机在左（或右）视区甜点处拍摄显示器屏幕，　

把两拍摄图像放至分辨率为１　９２０ｘ　１　０８０像素的　

普通液晶显示器上播放，并把其缩放至原图大小，　

对比两张拍摄图像的显示效果，若两张图像的分　

辨程度一致，便认为裸眼３Ｄ显示设备的分辨率　

没有损失。反之亦然。　

３　结果与讨论　

３．１全高清裸眼３Ｄ显示实验室原型机串扰率　

的分布情况　

通过实验所测得的裸眼３Ｄ显示器的串扰率　

分布情况如图１所示。图２是距离显示器屏幕　

９３　Ｃｍ的亮度分布，红线是当播放的左图像为全　

白图像，右图像为全黑图像时的光亮度分布，图３　

是对应的串扰率分布。测量结果表明，自主研发　

的全高清裸眼３Ｄ显示实验室原型机串扰率低达　

３．６２　，而视区中的串扰率稳定在４　以内。　

图１　全高清裸眼３Ｄ显示实验室原型机的串扰率分布　

Ｆｉｇ．１　Ｃｒｏｓｓｔａｌｋ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｆｕｌｌ　ｈｉｇｈ　ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ　

ａｕｔｏｓｔｅｒｅ０ｓｃｏｐｉｃ　ｄｉｓｐｌａｙ　ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ　

喜　

萋

苫　

Ｖｉｅｗｉｇｎ　ｒａｎｇｅ／ｅｍ　

图２垂直距离为９３　ｃｍ的亮度分布　

Ｆｉｇ．２　Ｌｕｍｉｎａｎｃｅ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｖｉｅｗｉｎｇ　ｄｉｓｔａｎｃｅ　ｏｆ　９３　ｃＩｎ　

2024年4月22日发(作者：称访文)

第２８卷第５期　

液　晶　与　

显　示　

Ｖ０ｌ＿２８．ＮＯ．５　

２Ｏ１３年１Ｏ月　

Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　

Ｃｒｙｓｔａｌｓ　ａｎｄ　Ｄｉｓｐｌａｙｓ　

Ｏｃｔ．，２Ｏ１３　

文章编号：１００７—２７８０（２０１３）０５—０８０５—０５　

全高清裸眼３Ｄ显示效果的评价与测量　

王嘉辉，邓玉桃，苏剑邦，周延桂，　

范　杭，梁浩文，Ｐｅｔｅｒ　Ｋｒｅｂｓ，程　义，周建英　

（中山大学光电材料与技术国家重点实验室，广东广州　５１０２７５，Ｅ—ｍａｉｌ：ｗａｎｇｊｈ＠ｍａｉｌ．ｓｙｓｕ．ｅｄｕ．ｃｎ）　

摘要：描述了裸眼３Ｄ显示设备的关键指标，包括左右通道串扰率、显示色温、色域覆盖率、分辨率的检测方　

式与结果。研究结果表明，双视点全高清裸眼３Ｄ显示原型机在２Ｄ模式以及３Ｄ模式下均能保持１　９２０×　

１　０８０像素的分辨率，亮度为２５８　ｃｄ／ｍ。，色温值为５　６８６　Ｋ，色域为７Ｏ．８３　的ＮＴＳＣ色域饱和度，视区内的串　

扰率低至３．６２　。　

关键词：全高清；裸眼３Ｄ显示；串扰率；分辨率　

中图分类号：ＴＮ１４１．９　０４３６．３　文献标识码：Ａ　ＤＯＩ：１０．３７８８／ＹＪＹＸＳ２０１３２８０５．０８０５　

Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｄｉｓｐｌａｙ　Ｅｆｆｅｃｔ　ｉｎ　

Ｆｕｌｌ　Ｈｉｇｈ　Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ　Ａｕｔ０ｓｔｅｒｅ０ｓｃ０ｐｉｃ　Ｄｉｓｐｌａｙ　

ＷＡＮＧ　Ｊｉａ—ｈｕｉ，ＤＥＮＧ　Ｙｕ—ｔａｏ，ＳＵ　Ｊｉａｎ—ｂａｎｇ，ＺＨＯＵ　Ｙａｎ—ｇｕｉ，　

ＦＡＮ　Ｈａｎｇ，ＬＩＡＮＧ　Ｈａｏ—ｗｅｎ，Ｐｅｔｅｒ　Ｋｒｅｂｓ，ＣＨＥＮＧ　Ｙｉ，ＺＨｏＵ　Ｊｉａｎ—ｙｉｎｇ　

（Ｓｔａｔｅ　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｊ　Ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｏｕａｎｇｚｈｏｕ　５１０２７５，　

Ｃｈｉｎａ，Ｆ，ｍａｉｌ：ｗａｎｇｊｈ＠ｍａｉｌ．ｓｙｓｕ．ｅｄｕ．ｃｎ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｋｅｙ　ｉｎｄｉｃａｔｏｒｓ　ｏｆ　ａｕｔｏｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ　ｄｉｓｐｌａｙ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　ｃｒｏｓｓｔａｌｋ　ｒａｔｉｏ，ｃｏｌｏｒ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，　

ｃｏｌｏｒ　ｇａｍｕｔ。ａｎｄ　ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ　ａｒｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ．Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｆｕｌ１　ｈｉｇｈ　ｄｅｆｉｎｉ—　

ｔｉｏｎ　ａｕｔｏｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ　ｄｉｓｐｌａｙ　ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ，ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ｐｒｏｄｕｃｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　３Ｄ　ｄｉｓｐｌａｙ　ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，ｃａｎ　

ｍａｉｎｔａｉｎ　ｔｈｅ　ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ　ｏｆ　１　９２０×１　０８０　ｐｉｘｅ１　ｉｎ　ｂｏｔｈ　３Ｄ　ａｎｄ　２Ｄ　ｍｏｄｅ．Ｔｈｅ　ｌｕｍｉｎａｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　

ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ　ｃａｎ　ｒｅａｃｈ　２５８　ｃｄ／ｍ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｏｌｏｒ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｉｓ　５　６８６　Ｋ．Ｔｈｅ　ｃｏｌｏｒ　ｇａｍｕｔ　ｉｓ　

７０．８３　ｉｎ　ａ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ｏｆ　ＮＴＳＣ．Ｔｈｅ　ｃｒｏｓｓｔａｌｋ　ｒａｔｉｏ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｖｉｅｗｉｎｇ　ｚｏｎｅ　ｉＳ　ａｓ　ｌｏｗ　ａｓ　３．６２　．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｆｕｌｌ—ｈｉｇｈ　ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ；ｇｌａｓｓｅｓ—ｆｒｅｅ　ａｕｔｏｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ　ｄｉｓｐｌａｙ；ｃｒｏｓｓｔａｌｋ；ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ　

—　

．　

加了光学器件（如柱透镜阵列和液晶视障光栅　

百　

等），所以裸眼３Ｄ显示设备的色域会缩减，而色　

裸眼３Ｄ显示由于具有广泛的市场前景而备　温也会发生改变，从而使图像出现偏色；第三，裸　

受关注，然而，相比起辅助式３Ｄ显示设备，裸眼　眼３Ｄ显示产品３Ｄ工作状态相对于２Ｄ的分辨率　

３Ｄ显示效果差强人意，主要表现在３个方面：第　

显著下降，是影响显示效果的重要因素。　

一

，

目前串扰率高，画面存在明显重影，容易使观　

然而，针对裸眼３Ｄ显示的各项光学和电学　

众产生视觉疲劳、眼花、晕眩等不适；第二，由于增　

性能指标，业内并未确立标准化的测试标准。这　

收稿日期：２０１３－０２—２５；修订日期：２０１３－０３—２９　

基金项目：“９７３”计划及重大科学研究计划（Ｎｏ．２Ｏ１２ＣＢ９２１　９０４）　

作者简介：王嘉辉（１９７９一），男，广东广州人，硕士，实验师，主要从事３Ｄ显示技术、光电测量方面科研。　

＊通信联系人，Ｅ—ｍａｉｌ：ｓｔｓｚｊｙ＠ｍａｉｌ．ｓｙｓｕ．ｅｄｕ．ｃｎ　

８Ｏ６　液　晶　与　显　示　第２８卷　

导致裸眼３Ｄ显示产品质量参差不齐，同时也影　

响消费者对裸眼３Ｄ显示产品的信心。为更好地　

推动裸眼３Ｄ显示技术的发展和规范产品质量，　

制定裸眼３Ｄ相关指标的标准化测试方案实属必　

要。本文针对裸眼３Ｄ显示设备的串扰率、亮度、　

色温、色域、分辨率等关键指标提出了一套可行、　

可靠、系统的测试方案。　

２　实　验　

２．１裸眼３Ｄ显示设备的关键指标　

（１）串扰率：对于双视点的３Ｄ显示设备，指　

的是在观看３Ｄ影像时，本该进入左眼的光线进　

入右眼，反之亦然；对于多视点的３Ｄ显示设备，　

串扰是指相邻视点的光线进人了人眼所在视点。　

从立体视觉原理来分析，目前主流裸眼３Ｄ　

显示技术原理主要是基于双目视差的深度暗　

示¨１］，无论是双视点还是多视点的裸眼３Ｄ显示　

系统，其作用均是将立体子图像对分离，使之分别　

进入所对应的眼睛，若立体子图像错误送入另一　

只眼睛，便会产生串扰。　

串扰率作为３Ｄ显示技术最重要的评价指　

标，在科研和生产中备受关注。一些研究机构对　

串扰率提出了各自的表述。如台湾交通大学的　

Ｙｕｎｇ—Ｙｕａｎ　Ｋａｏ　等人把双视点的自由立体显示　

器的串扰率定义为：　

一　

×１００￣￣　

（１）　

ｒ　，～、　

Ｏｒ　×１００　

式（１）中ｚ是观看平面上的水平坐标，ＣＲ（ｚ）是串　

扰率的水平分布，Ｊ　（　）和　（　）分别是当屏幕右　

视点打开左视点关闭以及左视点打开右视点关闭　

时的亮度分布。日本电气股份有限公司的Ｓｈｉｎｉｃｈｉ　

Ｕｅｈａｒａ等人　则认为双视点的自由立体显示器　

的串扰率的定义是：　

ｒ　

ＹＢＲｗＩ　（　，　Ｌ）一ＹＢＲＢＩ　（　Ｌ，　Ｌ）　１　

ＹｗｌｃＨＩ　（０ｊ　，　）一ＹＢＲＨＬ（　，　）　

ＣＲ一　：　！翌　二　：　！翌　！　

ＹＢＲＷＩ　（Ｏｒｅ，　）一ＹＢＲＢＩ　（ＯＲ，　Ｒ）　

式（２）中Ｃ　和ＣＲ分别是左右眼的３Ｄ对比度，）［　

和　分别是左右眼串扰值，（　ｔ　）和（　，　）分　

别是用极坐标表示的左右眼的位置坐标，ｙ是亮　

度分布，而下标ＢＲＷＬ表示左眼打开右眼关闭，　

以此类推。　

（２）分辨率：是指设备显示的像素数，其常用　

表示方式为横向像素数乘以纵向像素数。在自由　

立体显示中，２Ｄ和３Ｄ显示状态下每个立体子图　

像通道的实际分辨率具有明显差异。目前有商品　

化的裸眼３Ｄ设备标榜全高清效果，但只是采用　

全高清的液晶面板，而人眼感受到的图像质量是　

否具有高清效果，却未进行科学合理的测量以及　

评价。本文将针对裸眼３Ｄ成像的原理制定具体　

的测量方法，对自主开发的全高清裸眼３Ｄ实验　

室原型机进行分辨率测量以及评价，并与市面常　

见的裸眼３Ｄ显示器比较。　

（３）亮度：是指从某方向观察的任一表面的单　

位投射面积上的发光强度（单位：ｃｄ／ｍ　），它表征　

每一单位面积在这个方向上的发光能力　４］。亮度　

作为显示设备的基本性能指标，并与画面对比度　

相关，直接影响观看感受。研究表明，当左右视差　

图像的亮度偏差小于２５　时，就不会严重影响立　

体沉浸感　

（４）色温：是表示光源光谱质量的通用指标。　

色温表示法是将物体看作一个黑体辐射源，用于　

该物体发出光的颜色相当辐射光的黑体的绝对温　

度来表示该物体的色温（单位为Ｋ）ｌ６］。色温在　

３Ｄ显示设备中是一个衡量背光光源品质的指标，　

体现设备对白色的还原能力。纯白色的色温是　

５　６０３　Ｋ，色温越高，颜色越偏蓝，而色温越低，颜　

色越偏红。裸眼３Ｄ显示设备的实现方法均需要　

在液晶面板前加入光学元件（如视障光栅和柱透　

镜阵列），所以裸眼３Ｄ显示的色温不完全等同于　

２Ｄ显示的色温。　

（５）色域：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。　

它与色温一起组成描述显示设备对颜色还原能力　

的综合评价标准。显示系统的色域越大，其对颜　

色的表现能力便越强，图像的色彩便越丰富生动，　

反之亦然。色域有多种定义标准，本文采用ＮＴ—　

ＳＣ国际标准。　

２．２测试仪器与测量对象　

仪器：光谱辐射度计ＰＲ６５０，索尼Ｎｅｘ５Ｃ数　

码相机（配Ｅ１８－５５ｍｍ　Ｆ３．５－５．６　ＯＳＳ镜头）。　

对象：自行研发的全高清裸眼３Ｄ显示实验　

室原型机及富士Ｒｅａｌ　３Ｄ　Ｖ１数码相框。　

２．３裸眼３Ｄ显示设备串扰率的测量　

在裸眼３Ｄ显示器的视区位置上放置光谱辐　

第５期　王嘉辉，等：全高清裸眼３Ｄ显示效果的评价与测量　８Ｏ７　

射度计，分别在平行于屏幕方向上以及垂直于屏　

幕方向上进行扫描式测量。平行、垂直方向的测　

量范围分别为１６　ｃｍ和１０　ｃｍ。针对测量对象是　

双视点的裸眼３Ｄ显示器，根据双眼的视觉并结　

合信号与系统的原理，故本文串扰的定义为本该　

进入左眼的光线进入右眼，反之亦然，串扰率数学　

表示为：　

ｒ　

Ｒ　ｌｋ一　Ｘｗ×１００　（３）　

１　

式（３）中Ｊ　是指错误进入该眼的光亮度，工　是指本　

该进入该眼的光亮度。上述两个亮度均已扣除环　

境背景光的大小。　

．

播放的左图像为全白图像（三基色色阶均为　

２５５），右图像为全黑图像（三基色色阶均为０），测　

量时，保持垂直方向距离不变，水平方向上用光谱　

辐射度计从左往右测量视区内的亮度分布，每隔　

２　ｍｍ测量一次亮度值，这时在该垂直位置上测　

得左视区内的光亮度分布为　，而当播放左右图　

像反转时，在测量区域内测得左视区内的光强分　

布为Ｉ　，故在该垂直位置上左视区的串扰率分布　

的计算可用公式（３）计算。同理可计算右视区的　

串扰率分布。垂直方向上以２．５　ｃｍ为间隔，变换　

不同的垂直位置，并测量不同垂直位置下的水平　

亮度分布，进而计算出整体的串扰率分布。　

２．４裸眼３Ｄ显示设备色温、色域覆盖率、亮度　

的测量　

通过串扰率的测试，可找到左右视区串扰率　

最小的位置，业界将其定义为左右视区甜点　

（ｓｗｅｅｔｐｏｉｎｔ）。显示设备的色温、色域、亮度的测　

量都仅在视区甜点上用光谱辐射度计进行。　

屏幕播放左、右图像的均为全白图像时，在　

左、右视区甜点上记录设备的亮度和色温值。当　

播放左、右图像均为纯红、纯绿、纯蓝图像时，在左　

（或右）视区甜点上测量并分别记录相应的色坐　

标，并在１９３１ＣＩＥ　Ｙｘｙ色坐标图中标注３个色坐　

标位置，计算它们在１９３１ＣＩＥ　Ｙｘｙ色坐标中所围　

成三角形的面积，及其相对于ＮＴＳＣ标准的色域　

覆盖率。　．　

２．５裸眼３Ｄ显示设备分辨率的测量　

由于全高清裸眼３Ｄ显示器所用的面板为全　

高清分辨率１　９２０×１　０８０像素的面板，测量显示器　

分辨率所用的实验设备是索尼Ｎｅｘ５Ｃ数码相机，　

相机的最大分辨率为４　５９２×３　０５６，远高于全高清　

显示器的１　９２０×１　０８０像素数的分辨率，因此使　

用该相机拍摄屏幕的实际显示情况具有可行性。　

测量时，裸眼３Ｄ显示设备加载与面板全分　

辨率相符的测试图片后，在２Ｄ和３Ｄ模式下分别　

用相机在左（或右）视区甜点处拍摄显示器屏幕，　

把两拍摄图像放至分辨率为１　９２０ｘ　１　０８０像素的　

普通液晶显示器上播放，并把其缩放至原图大小，　

对比两张拍摄图像的显示效果，若两张图像的分　

辨程度一致，便认为裸眼３Ｄ显示设备的分辨率　

没有损失。反之亦然。　

３　结果与讨论　

３．１全高清裸眼３Ｄ显示实验室原型机串扰率　

的分布情况　

通过实验所测得的裸眼３Ｄ显示器的串扰率　

分布情况如图１所示。图２是距离显示器屏幕　

９３　Ｃｍ的亮度分布，红线是当播放的左图像为全　

白图像，右图像为全黑图像时的光亮度分布，图３　

是对应的串扰率分布。测量结果表明，自主研发　

的全高清裸眼３Ｄ显示实验室原型机串扰率低达　

３．６２　，而视区中的串扰率稳定在４　以内。　

图１　全高清裸眼３Ｄ显示实验室原型机的串扰率分布　

Ｆｉｇ．１　Ｃｒｏｓｓｔａｌｋ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｆｕｌｌ　ｈｉｇｈ　ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ　

ａｕｔｏｓｔｅｒｅ０ｓｃｏｐｉｃ　ｄｉｓｐｌａｙ　ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ　

喜　

萋

苫　

Ｖｉｅｗｉｇｎ　ｒａｎｇｅ／ｅｍ　

图２垂直距离为９３　ｃｍ的亮度分布　

Ｆｉｇ．２　Ｌｕｍｉｎａｎｃｅ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｖｉｅｗｉｎｇ　ｄｉｓｔａｎｃｅ　ｏｆ　９３　ｃＩｎ