人機交互中自由立體顯示系統(tǒng)的作用

1 引言

隨著三維立體顯示電影阿凡達等的出現(xiàn)，三維立體顯示得到廣泛的關(guān)注，自由立體顯示系統(tǒng)作為最好實現(xiàn)真三維立體顯示的技術(shù)，對自由立體顯示的研究具有重要的作用，本文通過對自由立體顯示系統(tǒng)中人的因素分析以及自由立體顯示圖像制作分析，為了使人得到很好的三維立體感覺，進行了綜合的人機交互分析。觀察者不需要佩戴任何觀察設(shè)備就可以直接看見3D立體圖像。即自由立體顯示技術(shù)。自由立體顯示主要有全息立體技術(shù)、平板顯示、體立體與立體投影技術(shù)等等。其中全息立體技術(shù)是研究歷史最長，最成熟的立體技術(shù)，但是由于全息圖像的色散問題使得難以做出一幅全彩色的立體圖像，而平板顯示與自由立體顯示技術(shù)由于現(xiàn)有技術(shù)條件的限制，很難實現(xiàn)大屏幕顯示。立體投影的實現(xiàn)方式有全息投影、菲涅爾透鏡投影和雙柱面光柵投影等等。其中，雙柱面光柵投影立體投影系統(tǒng)利用了成熟的大屏幕投影技術(shù)，可以比較方便地實現(xiàn)大幅面的全彩色立體圖像，因而受到了廣泛重視。

2 自由立體顯示中人的視差感知因素分析

2.1 雙眼競爭 （Binocular rivalry）

所謂雙眼競爭是指在無法融合的雙眼刺激間產(chǎn)生的知覺更替。其中，在特定時間看到的刺激叫顯要刺激；在特定時間無法看到的刺激叫抑制刺激。當兩個刺激很小時，會交替看到兩個完整的映像，這是“全或無”優(yōu)勢；當不同模式的不同部分在不同區(qū)域占優(yōu)勢時，即所謂的鑲嵌式優(yōu)勢。

圖1 雙眼競爭

如圖1示，仔細觀察就會了解到，雙眼競爭引發(fā)的直接后果之一便是抑制刺激在受抑制過程中，其特征幾乎完全從知覺意識中消失。這在系統(tǒng)顯示中是非常危險的，因此，應(yīng)當盡量避免給操作者雙眼的網(wǎng)膜對應(yīng)位置呈現(xiàn)不相稱的刺激，以阻止雙眼競爭現(xiàn)象的發(fā)生。

2.2 Pulfrich 現(xiàn)象

德國物理學(xué)者Carl Pulfrich于1922年指出，當我們把中性密度的濾光片放在一只眼睛前（另一只眼睛前沒有）去觀察單擺（或鐘擺）的運動時，我們會看到擺球似乎在沿平面橢圓形軌道運動，這就是Pulfrich現(xiàn)象（此單擺稱為普氏擺）。擺球運動的方向取決于人的哪只眼睛戴濾光片，雙眼間亮度水平的差異在運動場景下會造成深度錯覺。Gregory 采用視覺潛伏期假說對這種深度錯覺現(xiàn)象做了解釋。他認為：被過濾眼中的刺激亮度衰減，使該眼的視覺反應(yīng)潛伏期延長，因此有關(guān)物體位置的信號在傳輸?shù)揭暺訒r會產(chǎn)生雙眼間的時間偏差，從而導(dǎo)致在深度上運動的錯覺。根據(jù)這種解釋，只要有運動和雙眼間的亮度差異，那么就有可能存在體視信息，這種信息會改變視覺顯示中已有視差的大小甚至是方向，因此，應(yīng)當盡量避免雙眼間的深度差異，以免影響對三維立體視覺的探測。