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3D

2017年02月20日15:59来源:大河网综合

  3D是英文“3 Dimensions”的简称,中文是指三维、三个维度、三个坐标,即有长、宽、高。换句话说,就是立体的,3D就是空间的概念也就是由X、Y、Z三个轴组成的空间,是相对于只有长和宽的平面(2D)而言。

  根据科学猜想,人们本来就生活在四维的立体空间中(加一个时间维),眼睛和身体感知到的这个世界都是三维立体的(时间是虚构的),并且具有丰富的色彩、光泽、表面、材质等等外观质感,以及巧妙而错综复杂的内部结构和时空动态的运动关系;我们对这世界的任何发现和创造的原始冲动都是三维的。

  今天的3D,主要特指是基于电脑、互联网的数字化的3D/三维/立体技术,既可以是动词、是名词,又可以是形容词、是状态副词,也就是三维数字化。包括3D软件技术和3D硬件技术。

  3D或者说三维数字化技术,是基于电脑/网络/数字化平台的现代工具性基础共用技术,包括3D软件的开发技术、3D硬件的开发技术,以及3D软件、3D硬件与其他软件硬件数字化平台/设备相结合在不同行业和不同需求上的应用技术。

  技术原理

  电脑的发明和快速普及,伴随互联网的飞速延伸,迅速地改变和还原了这一切,深刻地改写着我们的生活方式、消费方式、工作方式和生产方式……基于电脑和互联网的三维数字化技术,终于使人们对现实三维世界的认识重新回归到了原始的直观立体的境界。无论在虚拟的网络上还是在现实的生活中,从大到飞机、轮船、汽车、电站、大厦、楼宇、桥梁,小到生活中的每一个小小的工业产品,到处都能见到电脑制作的数字化的3D模型、动画与仿真。这不仅是“2D/平面”到“3D/立体”的优美转身!更是2D平面时代到3D数字化时代的一场深刻革命!

  随着近些年来电脑技术的快速发展,3D技术的研发与应用已经走过了几十年的前期摸索阶段,技术的成熟度、完善度、易用性、人性化、经济性等,都已经取得了巨大的突破;随着电脑网络应用的快速普及,就3D应用而言,更是成为了普通大专学生轻松驾驭的基本电脑工具的,像电脑打字一样;3D的消费和使用,如通过3D技术做出来的游戏、电影、大厦、汽车、手机、服装等等,更已经成为了普通大众工作和生活中的一部分。

  3D是three-dimensional的缩写,在计算机里显示3d图形,就是说在平面里显示三维图形。不像现实世界里,真实的三维空间,有真实的距离空间。计算机里只是看起来很像真实世界,因此在计算机显示的3d图形,就是让人眼看上就像真的一样。人眼有一个特性就是近大远小,就会形成立体感。计算机屏幕是平面二维的,之所以能欣赏到真如实物般的三维图像,是因为显示在计算机屏幕上时色彩灰度的不同而使人眼产生视觉上的错觉,而将二维的计算机屏幕感知为三维图像。基于色彩学的有关知识,三维物体边缘的凸出部分一般显高亮度色,而凹下去的部分由于受光线的遮挡而显暗色。这一认识被广泛应用于网页或其他应用中对按钮、3d线条的绘制。比如要绘制的3d文字,即在原始位置显示高亮度颜色,而在左下或右上等位置用低亮度颜色勾勒出其轮廓,这样在视觉上便会产生3d文字的效果。具体实现时,可用完全一样的字体在不同的位置分别绘制两个不同颜色的2d文字,只要使两个文字的坐标合适,就完全可以在视觉上产生出不同效果的3d文字。

  3D立体电影的制作有多种形式,其中较为广泛采用的是偏光眼镜法。它以人眼观察景物的方法,利用两台并列安置的电影摄影机,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、右电影放映机,并在放映镜头前分别装置两个偏振轴互成90度的偏振镜。两台放映机需同步运转,同时将画面投放在金属银幕上,形成左像右像双影。当观众戴上特制的偏光眼镜时,由于左、右两片偏光镜的偏振轴互相垂直,并与放映镜头前的偏振轴相一致;致使观众的左眼只能看到左像、右眼只能看到右像,通过双眼汇聚功能将左、右像叠和在视网膜上,由大脑神经产生三维立体的视觉效果。展现出一幅幅连贯的立体画面,使观众感到景物扑面而来、或进入银幕深凹处,能产生强烈的“身临其境”感。

  国际上是以3D电影来表示立体电影。人的视觉之所以能分辨远近,是靠两只眼睛的差距。人的两眼分开约5公分,两只眼睛除了瞄准正前方以外,看任何一样东西,两眼的角度都不会相同。虽然差距很小,但经视网膜传到大脑里,脑子就用这微小的差距,产生远近的深度,从而产生立体感。一只眼睛虽然能看到物体,但对物体远近的距离却不易分辨。根据这一原理,如果把同一景像,用两只眼睛视角的差距制造出两个影像,然后让两只眼睛一边一个,各看到自己一边的影像,透过视网膜就可以使大脑产生景深的立体感了。各式各样的立体演示技术,也多是运用这一原理,我们称其为“偏光原理”。

  技术应用

  3D技术是推进工业化与信息化“两化”融合的发动机,是促进产业升级和自主创新的推动力,是工业界与文化创意产业广泛应用的基础性、战略性工具技术,嵌入到了现代工业与文化创意产业的整个流程,包括工业设计、工程设计、模具设计、数控编程、仿真分析、虚拟现实、展览展示、影视动漫、地产宣传片、3D立体画、电子楼书、教育训练等,是各国争夺行业至高点的竞争焦点。

  经过多年的快速发展与广泛应用,当前3D技术得到了显著的成熟与普及;一个以3D取代2D、“立体”取代“平面”、“虚拟”模拟“现实”的3D浪朝正在各个领域迅猛掀起。

  3D技术的应用普及,有面向影视动画、动漫、游戏等视觉表现类的文化艺术类产品的开发和制作,有面向汽车、飞机、家电、家具等实物物质产品的设计和生产,也有面向人与环境交互的虚拟现实的仿真和摸拟等。具体讲包括:3D软件行业、3D硬件行业、数字娱乐行业、 制造业、 建筑业、 虚拟现实、地理信息GIS、3D互联网等等。

  统计表明,在现代工业产品开发生产过程中,70%错误在设计阶段已经产生,而80%的错误往往在生产或是更后续的阶段才被发现并进行修正。3D的突出优势在于能最大化的对产品进行仿真设计和用户沟通,尽可能早地将错误和需求变更解决在设计阶段,使产品开发周期缩短、生产成本降低,提升企业市场竞争优势。

  在西方发达国家,3D已成为产品设计、制造、管理、市场、服务、消费等的创新基础和新的竞争高地,而掌握最前沿3D技术,也为他们把控产业链、获取巨额利润提供了依托。当前全球近80%的飞机与50%的汽车都是使用法国达索系统的3D软件设计制造,欧特克更是在3D数字娱乐等众多领域引领全球创新走向。

  欲善其事,先利其器。作为信息化条件下新的基本“语言”、“工具”和“平台”,3D技术的研发与应用关系着中国产业结构的提升,以及在下一波世界竞争中占据怎样的位置。没有3D技术与人才的支撑,产业升级、自主创新、文化软实力打造等将无从做起,“中国创造”将成为一句空话。把3D技术渗透到工业化与信息化“两化融合”的实践中,渗透到文化创意产业创新发展的实践中,渗透到新一代创新型实用人才培养的实践中,渗透到持续推动自主创新的进程中,不仅是技术能力建设,更是国家创新能力与文化软实力建设上台阶的重要基础。

  3D打印技术,是以计算机三维设计模型为蓝本,通过软件分层离散和数控成型系统,利用激光束、热熔喷嘴等方式将金属粉末、陶瓷粉末、塑料、细胞组织等特殊材料进行逐层堆积黏结,最终叠加成型,制造出实体产品。与传统制造业通过模具、车铣等机械加工方式对原材料进行定型、切削以最终生产成品不同,3D打印将三维实体变为若干个二维平面,通过对材料处理并逐层叠加进行生产,大大降低了制造的复杂度。这种数字化制造模式不需要复杂的工艺、不需要庞大的机床、不需要众多的人力,直接从计算机图形数据中便可生成任何形状的零件,使生产制造得以向更广的生产人群范围延伸。

  立体印刷品具有图片新颖,极强的视觉冲击力等特点,从而达到醒目且过目不忘的效果;是当前一种图像表现形式。本产品是一种印刷品的延伸品,因而凡印刷品适用的范围,本产品匀适用;同时又具有广告和防伪功效。

  立体眼镜不仅仅用于观看3D电影,还有非常刺激的3D游戏,很多游戏开发商所制作出的大型3D游戏需要的立体眼镜和我们平时看一些普通的3D电影的眼镜是不一样的,这种立体眼镜的技术原理要复杂的多。

  用于PC显卡的3D眼镜必须要有适配的显示器和处理器才行,所以这样的立体眼镜不仅是价格不菲,技术也很到位,对于普通人(只看看电影的)来说非专业的3D 游戏玩家或者爱好者,这样的装备用不到的。

  3D全息投影是一种利用干涉和衍射原理记录并再现物体真实的三维图像,是一种无需配戴眼镜的3D技术,观众可以看到立体的虚拟人物。这项技术在一些博物馆应用较多。3S动漫正是以这种全新的事物改变着人们对那些传统舞台的声光电技术的审美态度。适用范围产品展览、汽车服装发布会、舞台节目、互动、酒吧娱乐、场所互动投影等。3D全息立体投影设备不是利用数码技术实现的,而是投影设备将不同角度影像投影至进口的MP全息投影膜上,让你看不到不属于你自身角度的其他图像,因而实现了真正的3D全息立体影像。

  3D游戏就是三维游戏,既是在游戏中使用3D模型来制作人物、场景等物体。使玩家可以在游戏中体会到长宽高三种度量,让玩家可以360度旋转视角,从各个角度来进行游戏。这大大增加的游戏的自由度、趣味度及真实性。目前3D游戏已经成为了时下最主流的游戏类型。当前也出现了一种2D+3D的伪3D,也被成为2.5D的技术,其实就是通过2D与3D技术的结合来满足不同需求的客户。但由于3D模型的面数及复杂程度等问题,3D游戏对于显卡运算能力要求远远高于2D游戏。因此很多3D游戏都需要较高配置的独立显卡来完成流程精彩的3D游戏体验。此外在画面的精细度方面也较2D游戏有所欠缺。

  3D硬件产品

3D硬件产品
3D笔记本 3D手机 3D眼镜 数据手套
3D打印机 3D相机 裸眼3D技术 三维空间交互球
3D扫描仪 3D投影仪 3D-LED 多通道环幕
3D电视 3D彩超 头盔显示器三维空间跟踪定位器 立体眼镜

  3D材料

  3D材料,称3D网布,指高弹高密三维立体中空结构,上下网孔六面透气中间采用功能性聚酯纤维材料,呈X-90°支撑的一种革命性的软体材料。

  特有功能

  1.有效撑托体贴包容

  3D材料采用“X-90°”结构,双面网孔,呈现六面透气中空立体的结构,软硬适中,40个/CM2支撑点,有效释放颈椎压力,撑托到每一点。防止睡眠中因受到压迫,导致血液循环不畅,有效的延长深度睡眠。

  2.干爽网面通风透气 传统棉絮容易吸湿,发生霉变,有异味,3D结构,空气、水自由流通,形成湿热的微循环空气层,干爽舒适的睡眠环境。

  3.好洗快干卫生洁净

  可清洗,水流一秒即过,带走所有污垢,细菌螨虫难以滋生。

  4.环保无毒健康生态

  可回收,健康生态。

  分类

  立体眼镜,红/红眼镜;解码器眼镜;

  红/青:红/蓝:眼镜:用于立体电影,3D电视,3D游戏,立体图片,火星立体图片

  红/绿:眼镜:(烟花眼镜)用于观看焰火

  日、月蚀眼镜:灰色:可完全吸收红外线,以及绝大部分的紫外线,并且不会改变景物原来的颜色。

  偏光眼镜:采用偏光片制作,用于野外活动,钓鱼,登山,滑雪,IMAX影院

  3D印刷

  立体、变图产品具有下列优越性:

  1、图像新颖、别致、美观、过目不忘,消费者在欣赏之余往往不会轻易丢弃,从而牢牢记住产品企业形像,是目前一种最好的宣传、广告形式。

  2、具有防伪功能,有利于品牌的产品和知识产权保护。

  当前立体印刷的表现形式是最好的,而且不需要投入昂贵的成本,只要在技术上严格把关,就可以生产出精美的立体印刷品。在投资时,以下几点是要考虑的。技术的准备 立体印刷和一般印刷工艺大致相同,但更严格,对精确度也要求更高。比如,套印要准确,网点还原要更加清晰和饱和,否则,就会影响图像的清晰度和立体感。

  3D引擎

  3D引擎是将现实中的物质抽象为多边形或者各种曲线等表现形式,在计算机中进行相关计算并输出最终图像的算法实现的集合。

  3D引擎根据是否能够被主流计算机即时计算出结果分为即时3D引擎和离线3D引擎。PC机及游戏机上的即时3D画面就是用即时3D引擎运算生成的,而电影中应用的3D画面则是用离线3D引擎来实现以达到以假乱真的效果。

  3D引擎对物质的抽象主要分为多边形和NURBS两种。在即时引擎中多边形实现已经成为了事实上的标准,因为任何多边形都可以被最终分解为容易计算和表示的三角形。而在离线引擎中为了追求最好的视觉效果会使用大量的NURBS曲线来实现多边形很难表现出的细节和灵活性。

  3D鼠标

  3D振动鼠标是一种新型的鼠标器,它不仅可以当作普通的鼠标器使用,而且具有以下几个特点:

  (1)具有全方位立体控制能力。它具有前、后、左、右、上、下六个移动方向,而且可以组合出前右,左下等等的移动方向。

  (2)外形和普通鼠标不同。一般由一个扇形的底座和一个能够活动的控制器构成。

  (3)具有振动功能,即触觉回馈功能。玩某些游戏时,当你被敌人击中时,你会感觉到你的鼠标也振动了。

  (4)(4)是真正的三键式鼠标。无论DOS或Windows环境下,鼠标的中间键和右键都大派用场的。

  建基3D鼠标基本参数工作方式 光机

  鼠标类别 有线

  产品接口 PS/2接口

  建基 3D鼠标 技术参数最高分辨率 400(DPI)

  建基 3D鼠标 其他参数系统支持 windows3.X,Windows 95,Windows 98,Windows NT

  3d系统

  微软在操作系统 windowsvista中会用到3d的界面操作,有报道称,默认的应该还会使平面的,而是用命令可改作3d界面,可以灵活旋转,缩放等等,但3d界面将会使下一代操作系统的亮点其中之一,又兴趣的你可以看看下面的链接,网上还有很多,甚至有的据说还放出了alpha版本!众说纷云,不过我想一定会更漂亮,更庞大,更吃资源...

  名词解释:Xgl---X over OpenGL. Compiz---相关的新窗口管理器/合成管理器

  Novell释放了xgl和compiz,其中展示了其最新的桌面。xgl是基于OpenGL的Xserver,它使用硬件加速,实现真正意义上的3D桌面。compiz作为其窗口管理器。最新的cvs版本可以获得.并放出了视频Demo.我们可以看到,Linux系统在图形方面取得的长足进步。

  3D API 显卡

  API是Application Programming Interface的缩写,是应用程序接口的意思,而3DAPI则是指显卡与应用程序直接的接口。3DAPI能让编程人员所设计的3D软件只要调用其API内的程序,从而让API自动和硬件的驱动程序沟通,启动3D芯片内强大的3D图形处理功能,从而大幅度地提高了3D程序的设计效率。

  如果没有3DAPI在开发程序时,程序员必须要了解全部的显卡特性,才能编写出与显卡完全匹配的程序,发挥出全部的显卡性能。而有了3DAPI这个显卡与软件直接的接口,程序员只需要编写符合接口的程序代码,就可以充分发挥显卡的不必再去了解硬件的具体性能和参数,这样就大大简化了程序开发的过程的。

  同样,显示芯片厂商根据标准来设计自己的硬件产品,以达到在API调用硬件资源时最优化,获得更好的性能。有了3D API,便可实现不同厂家的硬件、软件最大范围兼容。比如在最能体现3DAPI的游戏方面,游戏设计人员设计时,不必去考虑具体某款显卡的特性,而只是按照3D API的接口标准来开发游戏,当游戏运行时则直接通过3DAPI来调用显卡的硬件资源。

  当前个人电脑中主要应用的3D API有DirectX和OpenGL。DirectX当前已经成为游戏的主流,市售的绝大部分主流游戏均基于DirectX开发,例如《帝国时代3》、《孤岛惊魂》、《使命召唤2》、《HalfLife2》等流行的优秀游戏。而OpenGL当前则主要应用于专业的图形工作站,在游戏方面历史上也曾经和DirectX分庭抗礼,产生了一大批的优秀游戏,例如《Quake3》、《HalfLife》、《荣誉勋章》的前几部、《反恐精英》等,当前在DirectX的步步进逼之下,采用OpenGL的游戏已经越来越少,但也不乏经典大作,例如基于OpenGL的《DOOM3》以及采用DOOM3引擎的《Quake4》等等,无论过去还是当前,OpenGL在游戏方面的主要代表都是著名的idSoftware。

  技术分类

  3D显示技术可以分为眼镜式和裸眼式两大类。裸眼3D当前主要用于公用商务场合,将来还会应用到手机等便携式设备上。而在家用消费领域,无论是显示器、投影机或者电视,当前都是需要配合3D眼镜使用。

  你知道当前主流的眼镜式3D技术有哪些吗?

  在眼镜式3D技术中,我们又可以细分出三种主要的类型:色差式、被动偏光式、主动快门式,也就是平常所说的色分法、光分法和时分法。

  色差式3D技术

  色差式3D技术,英文为Anaglyphic 3D,配合使用的是被动式红-蓝(或者红-绿、红-青)滤色3D眼镜。这种技术历史最为悠久,成像原理简单,实现成本相当低廉,眼镜成本仅为几块钱,但是3D画面效果也是最差的。色差式3D先由旋转的滤光轮分出光谱信息,使用不同颜色的滤光片进行画面滤光,使得一个图片能产生出两幅图像,人的每只眼睛都看见不同的图像。这样的方法容易使画面边缘产生偏色。

  由于效果较差,色差式3D技术没有广泛使用。

  被动偏光式3D技术

  偏光式3D技术也叫偏振式3D技术,英文为Polarization 3D,配合使用的是被动式偏光眼镜。偏光式3D技术的图像效果比色差式好,而且眼镜成本也不算太高,当前比较多电影院采用的也是该类技术,不过对显示设备的亮度要求较高。

  偏光式3D是利用光线有“振动方向”的原理来分解原始图像的,先通过把一副图像分割为奇数行和偶数行配合4/1偏光膜将奇数行和偶数行画面分别以左旋圆偏振光和右旋圆偏振光进行透射,然后3D眼镜左右分别采用不同偏振旋转方向的偏光镜片,这样人的左右眼就能接收隔行显示的2组画面,再经过大脑合成立体影像。

  当前在偏光式3D系统中还分为分时变偏振和分光偏振两种,电影市场中较为主流的有RealD 3D就是采用的分时变偏振技术,这个技术杜绝了普通分光偏振技术导致2D画面清晰度降低(PR Film 黑条现象)和3D画面效果隔行显示只能达到1080线的一半高度的弊端。通过偏光完美呈现了全高清画质。但是这项技术还尚未在市面上的电视产品中使用,只在电影院内采用。市面在售的偏光产品都是分光偏光产品,在图象清晰度和3D效果上都存在一定缺陷。

  当前,LG、康佳、TCL、海信、创维等品牌都有采用分光偏光3D技术的产品。

  优点:易佩戴,眼镜成本低

  缺点:贴附偏光膜,需要更高的背光亮度才能保证3D画面鲜明,提高了电视功耗;

  2D画质有损失(PR Film 黑条现象);

  3D画面隔行显示分辨率减半,播放3D 1080P电影只有540p。

  前后观看距离有严格限制,前后低于2米画面重影。上下低于10度画面重影。左右超过70度3D效果锐减。

  快门式3D技术

  快门式3D技术,英文为Active Shutter 3D,配合主动式快门3D眼镜使用。这种3D技术在电视和投影机上面应用得最为广泛,资源相对较多,而且图像效果出色,受到很多厂商推崇和采用,不过其匹配的3D眼镜价格较高。

  快门式3D主要是通过提高画面的刷新率来实现3D效果的,通过把图像按帧一分为二,形成对应左眼和右眼的两组画面,连续交错显示出来,同时红外或者蓝牙信号发射器将同步控制快门式3D眼镜的左右镜片开关,使左、右双眼能够在正确的时刻看到相应画面。这项技术能够保持画面的原始分辨率,很轻松地让用户享受到真正的全高清3D效果,而且不会造成画面亮度降低。

  一般情况下,3D液晶电视屏幕刷新频率达到120Hz以上,也就是让左、右眼均接收到频率在60Hz以上的图像,才能保证用户看到连续而不闪烁的3D图像效果。

  当前,包括三星、TCL、松下、索尼、海尔、夏普、海信、长虹等品牌推出的3D电视,都是采用主动快门式3D技术。

  优点:不用贴附3D偏光膜,杜绝2D画面损失和3D画面损失。(PR film 黑条现象)

  不用增加背光亮度,低碳低功耗。

  可视角度不受限制,前后,上下,左右任何角度都能随意观看。换角度观看3D效果损失较少。

  缺点:

  1、戴上眼镜之后,会存在亮度衰减;

  2、快门3D眼镜在正视电灯等光源观看时因为快门技术开合现象原因会产生轻微闪烁,但是在观看3D影像时不会有任何闪烁感;

  3、快门式3D眼镜因为控制芯片和液晶片的支持来实现3D效果,所以售价相对较贵,并且需要电源供电。

  3D技术对比

  根本没有一家检测机构去检测出有辐射,都是人云亦云出来的。如果是正常家装环境情况下,是感觉不出闪烁来的,闪烁本身就是卖场光源布置不合理的结果。如果你想追求3d效果的话买快门式的,买个眼镜带着轻;有那么点3d的意思的话,就用偏光的,个人爱好。

编辑:申久燕(实习)

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