3d手机

3d手机

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2023年2月13日发(作者：)

——3D全息通讯

3D可视化通讯技术

2016年3月27日

组名：第一组

摘要

伴随着通讯技术的发展，人们对通讯质量的要求也在不断提高，本组便想到

了用手机实现3D全息通讯。目前，科学家正在研发3D远程视频，该技术将对物

体的光线进行调整并重组物体的画面。届时，配备了3D全息摄像头的手机将使

用户可以与好友实时进行3D全息视频聊天。让用户不仅可以听到，更可以看到，

甚至可以传递触感，让人感觉真的在与人面对面的交流，这大大方便了人与人交

流。3D可视化通讯技术依赖于小型全息影像设备和专门软件，以及强大的网络

传输技术的支持得以实现，实用性强且用途广泛，极具发展前景。

关键词：3D触感可视化通讯全息影像网络传输

3D可视化通讯技术

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目录

摘要........................................................................................................................0

1.功能概述及目前现状......................................................................................2

1.1功能概述.................................................................................................2

1.2目前现状.................................................................................................2

2.相关技术............................................................................................................3

2.1通讯技术.................................................................................................3

2.2图像采集技术.........................................................................................4

2.3立体显示技术.........................................................................................5

3.技术难点............................................................................................................6

3.1相关技术不成熟.....................................................................................6

3.2手机硬件的支持.....................................................................................6

3.3相关软件的开发.....................................................................................7

4.发展前景..........................................................................................................7

5.参考文献............................................................................................................7

3D可视化通讯技术

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1.功能概述及目前现状

1.1功能概述

运用影像采集、网络传输、软件处理、全息成像将另一个地方的人物形象或

者风景地貌或其它图像以3D的形式展现在另一个人的面前，全息手机采用的个

人全息不同于平面影像仅仅在二维表面通过透视、阴影等效果实现立体感，个人

全息可以让肉眼从360度的任何角度观看影像的不同侧面，是真正呈现立体接

近现实的影像。简单来说，即眼球看到哪里即显示物体相应的影像，达到现实生

活中肉眼一样的观感。

1.2目前现状

2010年12月，夏普发布具有3D功能的手机产品，采用主动快门式3D技术。

该产品可使用单镜头拍摄出立体图像。

2011年3月，LG发布Optimus3D手机，屏幕米用视差屏障技术，其主要特

色是釆用500万像素双镜头3D相机，机身背部的两个摄像头可以拍摄3D影像，

3D图片保存格式为左右立体对图像。

宏达电发布HTCEV03D智能手机，后置两颗500万像素摄像头拍摄3D视频

照片，如图1.1显示。该手机采用视差屏障技术,首先将两个不同角度的影像分

别以相等距离分割为垂直线条状,然后通过交错方法将左右影像融合，同时利用

透光狭缝，使双眼看到立体图像[1]。

图1.1HTC3D裸眼手机

2014年7月17日，深圳亿思达集团钛客科技在北京发布了全球首款可以直

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接观看到3D图像界面的takee全息手机，因其独特的创新性（全息显示、眼球

追踪、空中触控）受到各界广泛关注。takee全息手机是利用计算全技术，通过

追踪人眼的视角位置，基于全息图像数据模型计算出实际的全息图像，再通过指

向性显示屏幕将左右眼的立体图像投射到人眼视网膜中，从而使人眼产生和实际

环境感觉一样的视觉效果。这种全息技术形成的全息图像由于是基于人眼视角位

置而成像的，所以只适合于一个人观看，并且也无法用普通相机捕捉。

通过前置的500万像素广角全息摄像头和传感器，takee手机可以让用户在

没有辅助工具的情况下看到全息图像。通过机身底部的一个摄像头和“太空眼”

支架配件上面的四个摄像头，用户可以实现隔空操作手机功能。

简单来说，takee手机既可以显示立体画面（全息视频、全息游戏、全息图

片等），也可以通过屏幕正面的摄像头定位，实现用户对手机的空中立体操纵，

无需直接触摸[2]。

国内部分研究单位及高校如南昌大学、合肥工业大学、四川大学及南京大学

等在裸眼3D技术领域进行了专项研究。合肥工业大学邓善熙研究团队及南昌大

学裸眼3D技术及虚拟现实研究中心在裸眼3D技术理论、视频变换技术及图像

处理等方面取得了一定研究成果。南昌兴亚光电科技发展有限公司利用裸眼3D

技术优势研制和推广便携式3D产品。超多维光电子有限公司、深圳掌网立体等

国内企业也也开始开发和推广裸眼3D产品。

2.相关技术

2.1通讯技术

鉴于实时全息通讯的巨大数据量，普通的无线网络传输必然胜任不了这项重

任。但是移动通讯技术的发展，为3D全息通讯的实现奠定了基础。5G是面向

2020年以后移动通信需求而发展的新一代移动通信系统，在传输速率和资源利

用率等方面(表2.1-1)较4G移动通信提高一个量级或更高[3]。5G移动通信系统的

应用领域将进一步扩展，对海量传感设备及机器与机器(M2M)通信的支撑能力

将成为系统设计的重要指标之一。未来5G系统还须具备充分的灵活性,具有网络

自感知、自调整等智能化能力,以应对未来移动信息社会的快速变化。

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4G（现阶段）5G（2020年)

标准完成情况标准已基本完成标准需5～6年后才能确定

速率4G网络能够获

得100Mbit/s，峰值速率

可达1Gbit/s

任何时候任何地点至少达

到1Gbit/s，峰值速率可

达50Gbit/s

技术OFDMMIMO大规模MIMO，3D波束成型、有

源天线系统(AAS)

交换方式分组分组

基站

主要采用宏蜂窝

宏蜂窝和微蜂窝混合组网，大量采

用高频微蜂窝提升系统容量

融合回程技术网络融合仍是问题将很好地实现网络融合

回程网络技术同时使用用户接入和回程电信网络

表2.1-14G网络与5G网络比较

[4]

2.2图像采集技术

在现有的全息影像拍摄中，为取得立体的良好效果，总共需要动用35部髙

淸摄像机，从各个不同角度同时对主持人进行拍摄，而后图像数据传输到20台

电脑中进行合成处理，最终由髙淸投影机实现全息人像的再现。当然，在最终的

人像再现前，也可以会通过37英寸等离子电视进行预览，以确保画面不出现问

题。这是从研究试用来说。现在己有些全息拍摄研究：日本独立行政法人信息通

信研究机构（NICT)宣布，开发成功了可拍摄动态物体并播放立体影像的彩色电

子全息摄影技术。无需激光光源和暗室，以普通照明即可拍摄。此次技术是在普

通照明条件下拍摄影像，通过髙速运算形成全息影像。用对应RGB三色的液晶

而板显示，通过激光光源播放，最终合成全息影像，因此可实时显示立体的彩色

影像。目前的立体视角仅为2度，因此播放的影像只有lcm左右。NICT的目标

是今后3年内将播放影像扩大至4倍约4cm。[5]

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2.3立体显示技术

立体显示技术包括佩戴式和裸眼式两类[6-10]。佩戴式立体显示技术需要观

看者佩戴辅助眼镜观看屏幕，通过眼镜实现光学分离，从而使人的左右眼分别看

到左视图像和右视图。裸眼式立体显示技术不需要任何辅助观看设备,通过特制

的光学器件把具有视差的立体对图像分别传送到人的左右眼来获得立体效果

[10-12]。

佩戴式立体显示主要有色分式、偏振式和分时法三种，相对应的3D眼镜是补色

眼镜、偏振光眼镜和液晶开关眼镜。

裸眼立体显示技术的原理主要有如下几种：

(1)视差屏障式。通过在液晶显示表面的一定高度设置光线障碍的方式使左

右眼看到对应的画面，使用一个开关液晶屏控制像素光线，使得左眼看到左视图

像，右眼看到右视图像(图2.3-1)。其优点是结构简单、2D/3D可调，但屏幕亮度

和分辨率会有所下降。

(2)柱状透镜式。在液晶面板前面加一层精密透镜，通过透镜改变光的线路，

由于双眼是从不同的角度观看显示屏，左眼看到左视图像，右眼看到右视图像(图

2.3-2)。该技术的优势是亮度不受影响，但只有一种3D模式，多用于大屏幕显示

设备。

图2.3-1视差屏障式立体显示原理图

图2.3-2柱状透镜式立体显示原理图

图2.2-1欧洲最大3D扫描仪捷克展出

欧洲最大3D扫描仪日前在捷克

布拉格展出，这架三维扫描仪可用于

扫描人、动物和物品。(图2.2-1)

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(3)指向光源式。通过将TFT背光源配合画面以交替显示的方式使左右画面的

光线投射到人的左右眼(图2.3-3)。利用LED背光模组,配合快速反应的液晶面板，

使奇偶列像素光线路径产生转变，视差图像经过分离后分别进入的左眼与右眼，

形成立体效果。

(4)多层显示式:通过双层液晶的不同指向光线方向实现左右眼的画面,原理

如图1.6所示。采用中间间隔一定空间的两层液晶面板,分别显示前景和后景,形

成前后景的深度感,包括突出颜色与对比度因在两层面板上显示的图像存在细微

差别而实现3D影像效果。该技术产品不会产生观看3D影像引发的头晕与眼睛

疲劳等副作用,显示分辨率也不会下降,不存在视角问题,但由于使用两层液晶屏

幕,增加了制造成本以及屏幕整体厚度,短期不可能商用。

3.技术难点

3.1相关技术不成熟

通讯、图像采集、立体显示等技术仍然有待突破，受到自身技术和造价成本

的制约，全息手机想要引领时代还需要一段时间。

3.2手机硬件的支持

设备的小型化和精密化，便携性以及耐用程度。作为一种可携带的设备，用

户当然是希望带的硬件越少越好。就拿摄像设备来说，摄像头最好能和移动设备

一题化。但是要拍摄全息影像，那摄像设备必然不能做的太小。比如，现在市面

上许多手机都带有摄像头，虽说像素有几百万，但画质和单反之类的专业摄影器

材相差甚远。尤其是全息影像的数据量之大，如果摄像头像素不够必然会导致影

图2.3-3指向光源式立体显示原理图

图2.3-4多层显示式立体显示原理图

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响的失真。

3.3相关软件的开发

3D全息通讯的实现，需要足够优化的软件做后盾。高速、大量的数据处理

以及高质的用户体验的为与之配套的软件提出了更高的要求。由于全息影像需要

大量的数据，所以需要足够优化的软件和够强大的硬件做后盾。软件技术的主要

作用在于简化操作，高速的数据处理，既要处理摄像头拍摄的数据，还要接受对

方发来的数据，同时完成双向数据的处理。

4.发展前景

随着科技的高速发展，人们对于物质生活有着越来越高的要求，尤其是网络

技术的发展，人们对于交流已经不仅仅满足于语音，现在的视频通话也早已经走

进我们的生活，未来即将实现的3D可视化通信技术势必能成为将来的主流异地

交流方式，是一种通讯界的创新革命，让用户体验到全新的身临其境的异地交流

方式，发展前景极其广阔。而且这一技术不局限于人与人的通讯交流，也能延伸

到科考探险或科学研究领域当中去，或是全新的多人在线活动娱乐形式等等方面。

5.参考文献

[1]尤鹏飞.裸眼3D手机影像处理技术研究[D].南昌：南昌大学,2013：1-2.

[2]海川.全息技术:从科幻走进现实[J].新经济导刊,NewEconomy

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[3]尤肖虎,潘志文,高西奇,等.5G移动通信发展趋势与若干关键技术.中国科学:信

息科学,2014,44:551–563,doi:10.1360/N112014-00032.

[4]月球,王晓周,杨小乐.5G网络新技术及核心网架构探讨[J].现代电信科

技,ModernScience&TechnologyofTelecommunications,2014(12):28.

[5]冯如杯参赛作品.3D图像可视化技术[z].北京：航空航天大学，10.

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[7]王元庆.基于LCD的自由立体显示技术[J],液晶与显示,2003(4):116-120.

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[12]licationof“Induced3D\"[J].Proceedingsofthe8th

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