[發明專利]一種基于Unity3D游戲引擎的裸眼3D顯示系統

無效

• 申請號: 201410195747.7
• 申請日: 2014-05-09
• 公開（公告）號: CN103957400A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 崔華坤;丁凌;何林;楊嶺;張成浩
• 申請（專利權）人: 北京樂成光視科技發展有限公司
• 主分類號: H04N13/00
• 分類號: H04N13/00;H04N13/04;G02B27/22
• 代理公司: 北京市百倫律師事務所 11433
• 代理人: 周紅力;姜瑩

技術領域

本發明涉及裸眼3D顯示領域，尤其涉及一種基于Unity3D游戲引擎的3D顯示系統。

背景技術

裸眼3D顯示是不需要佩戴輔助設備(如紅藍、偏振、快門眼鏡或者液晶頭盔等)的一種顯示技術，它在航空航天、軍事、醫學、廣告設計和娛樂互動等領域有著廣泛的應用背景。

目前，主流的裸眼3D顯示技術主要是基于狹縫光柵和柱鏡光柵來實現的，狹縫光柵是由透光和擋光的光柵條組成，通過對光線的遮擋作用，來實現不同視點圖像的空間分離，而柱鏡光柵是利用柱面透鏡對光線的折射作用，使光線在空間發生偏轉，從而實現與狹縫光柵相似的效果，這兩種方式都屬于空間復用的裸眼3D顯示技術。

通常，為了獲得更好的立體效果，往往采用多幅視差圖像進行合成，觀看者在不同觀看位置只要看到其中的兩幅圖像就可以在大腦皮層中產生立體視覺，且隨著觀看者的水平移動，可以看到物體的不同角度側面，進而產生運動視差。

而Unity3D是Unity?Technologies公司開發的一款3D游戲引擎，這款引擎因其強大的跨平臺開發特性、絢麗的3D渲染效果以及自由豐富的人機交互功能而聞名出眾。其跨平臺開發特性可以節省開發時間，加快游戲開發進度，因為平臺之間的差異較大，比如屏幕尺寸、操作方式、硬件條件等的不同均會給開發者造成巨大麻煩，而Unity3D的跨平臺特性恰能省去開發者在不同的平臺之間的移植開發工作。Unity3D是一款專門用來制作游戲場景、建筑設計、動畫展示的軟件，它在模型方面只內嵌了最基本的立體體、球體、平面、圓柱體等，實際應用中需要從外界導入制作好的模型。Unity3D對于主流的藝術設計軟件制作出來的模型，如3ds?Max、Maya等，幾乎都可兼容，且Unity3D相較于3ds?Max、Maya等的優勢在于其自由豐富的人機交互功能。

假若利用Unity3D游戲引擎實現裸眼3D顯示功能，便可以極大地擴展Unity3D游戲引擎軟件和裸眼3D顯示技術這兩者的應用領域，且可以將已有的基于Unity3D的游戲經過些許修改便可實現裸眼3D顯示，從而在很大程度上降低了裸眼3D顯示的視頻源制作成本，并且可以將Unity3D豐富的交互功能移植到裸眼3D顯示技術中來，并借助于Unity3D強大的模型兼容能力豐富裸眼3D的顯示內容及素材。

發明內容

人眼在觀看自然物體時，兩眼是從不同角度觀看物體，從而在左右眼視網膜上形成稍有差異的像，然后再經過大腦分析融合形成立體視覺。裸眼3D的顯示過程就是模擬人眼的立體視覺過程。

下面將本發明專利分為兩大部分進行解釋：第一是裸眼3D顯示裝置的設計方法及各項參數特征，裸眼3D顯示裝置主要是基于光柵的分光作用，將不同視點的圖像信息在空間實現分離，從而保證進入人眼左右眼的信息分屬不同視點，且視點間的視差量在人腦可融合的范圍之內。通常光柵可以為狹縫光柵和柱鏡光柵。第二是對Unity3D游戲引擎進行開發，通過架設多臺虛擬立體相機，并借助于編寫GPU上運行的著色器程序，使Unity3D最終渲染輸出的圖像滿足裸眼3D顯示裝置的要求。

一、裸眼3D顯示裝置設計方法

裸眼3D顯示裝置的光柵可以為狹縫光柵，也可以為柱鏡光柵，狹縫光柵是由透光和擋光的光柵條組成，通過對光線的遮擋作用，來實現不同視點圖像的空間分離，而柱鏡光柵是利用柱面透鏡對光線的折射作用，使光線在空間發生偏轉，從而實現與狹縫光柵相似的效果，這兩種方式都屬于空間復用的裸眼3D顯示技術。

值得說明的是，并非所有的2D顯示屏均可以用于裸眼3D顯示，裸眼3D顯示裝置對2D顯示屏的子像素結構要求特別高，一個完整像素由1R1G1B三種子像素燈組成，子像素排布方式且應滿足如下規則：在水平方向上按紅、綠、藍或藍、綠、紅循環排布；在垂直方向上為紅、綠、藍的同一色，每個子像素在水平和垂直方向上的間距均應保持相等。

下面首先給出狹縫光柵主要參數的設計方法：

1.首先，光柵常數d，即光柵周期的計算公式如下：

d=Kspp+s---(1)]]>