立体显示技术在unity中的应用

孟恬恬

摘 要：三维立体显示技术这些年来得到了突飞猛进的发展，目前的立体显示技术大致可分为头戴式和裸眼式两类。利用头戴式立体显示技术，我们可以在unity中制作出立体显示图像，并且可以利用unity完成实时虚拟现实的创建。但是立体显示比二维图像更容易给眼睛带来疲劳感，所以在观看立体显示图像时，要注意眼睛的休息和保护。

关键词：立体显示、unity、实时虚拟现实、视觉疲劳

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1005-5312（2016）24-0286-01

现实世界是一个三维立体的世界，虽然目前的主流显示技术仍然是二维的平面显示技术，但随着社会的发展，通用的平面显示技术已渐渐不能满足人们的需要，所以3D立体显示技术应运而生。

目前的立体显示技术可大致分为两类，头戴式和裸眼式。头戴式是指观看者需要佩戴眼镜、头盔等辅助的设备才可以观看到立体效果，现在各大影院中的3D电影基本上都是采用这种技术，目前已经发展的比较成熟。裸眼式立体显示技术是指观看者无需携带任何辅助设备就可以直接观看到立体效果的技术，又被称为自由立体显示技术、自动立体显示技术，目前已有一些产品问世，但大多数产品的性能有待提高。

头戴式立体显示技术配戴眼镜的目的就是让左眼图像只通过左眼镜片传入左眼中，让右眼图像只通过右眼镜片传入右眼中。眼镜立体显示按其工作原理主要分为三类，一是波长法，二是偏振法，三是时序法。裸眼式立体显示技术按原理分为两大类：一类是利用双目视差原理，每次只显示几幅平面图像，然后让两眼分别得到各自的图像，如光栅式立体显示；另一类是在三维空间中产生立体图像，如全息技术等，用户在不同的位置能看到物体的不同侧面。

uniyt3d是一款成熟的三维引擎，其中包括了图形、音频、物理、网络等多方面的引擎支持，长期被应用与3D视频开发和三维游戏的设计，它能让用户轻松创建三维游戏、建筑漫游、三维动画、三维视景仿真等3D类项目。

我们在unity中制作立体显示影像，利用的是偏振式立体显示技术。因为偏振式立体显示是根据人眼成像原理，通过镜片分离不同波长的图像使人左右眼看到的图像产生轻微区别，将两幅不同偏振态的图像分别送到双眼，每只眼睛只允许看到其中一幅，我们用unity制作3D影像，其实就是制作这两幅有轻微区别的图像。

Unity中的摄像机是模拟人眼效果的，要想产生立体效果，我们需要模拟人眼在场景中设置两个摄像机。模拟人眼把两个摄像机放在同一平面，调整角度一致，平视，分开一定的距离。这样，我们只需要新建两个RenderTexture，分别用来显示左右两个相机的视野，然后将个相机的影像分为左右半宽同时输出即可。要注意这个距离不能太小，太小的话，景深变小，立体感会减弱。大家可以想象一个极端情况，距离变成0，两个摄像机重合，立体感就消失了。同时距离不能太大，距离越大，景深越大，看起来更清晰，但是给眼睛带来的压力会变大，眼睛会更容易感到疲劳。这样，我们利用3D显示器等硬件设施，就可以看到影像的立体显示效果。

利用unity的立体显示技术，我们可以很好的实现虚拟现实的构建。虚拟现实是对真实世界的模拟，是利用计算机逼真地模拟真实自然世界而建立虚拟世界的技术，参与者通过传感交互设备与虚拟对象进行交互，计算机生成具有真实感的听觉、视觉和触觉的感官世界，参与者身处其中时产生真实感。Unity的立体显示技术是构建虚拟现实的一个重要环节，可以制作出真实的三维环境，实现视觉上的虚拟现实。

同时，作为一款游戏引擎，Unity的交互性功能非常强大、完善，具有实时交互的功能。利用unity的立体显示技术和实时交互功能，我们可以实现实时虚拟现实的构建。虚拟场景漫游是实时虚拟现实的一种应用。例如虚拟校园漫游，利用虚拟现实技术通过计算机虚拟重现，它打破了空间局限性，能真正直观地展现交互式三维校园场景。在Unity中，我们通过摄像机来模拟观察者观察场景。摄像机相当于人的眼睛，用来观察虚拟场景，用户通过键盘鼠标等输入设备可以控制摄像机前后左右的移动，从而观察的角度和场景也在变化，很好的模拟了真实漫游的情况。并且利用碰撞技术，控制角色与前面等物体的接触，创建出真实的漫游场景。通过unity可以制作出很好的虚拟校园场景，这时，如果我们通过3D显示器放映出校园场景，带上偏振眼睛，校园的场景就会真实的出现在眼前，同时通过键盘移动角色摄像机，就会如在校园行走一般，看到校园方方面面。

但是，我们需要注意的是，三维立体显示图像比二维图形更容易造成眼睛的疲劳和过度使用。立体显示技术可以给观看者带来较强的真实感和沉浸感，但是观看时间超过一定时长，就可能会产生不舒适症状。所以观众在观看立体影像的时候，要注意适当的休息，尽量减少剧视觉疲劳的产生。

参考文献：

[1]丁剑飞，刘永进.三维立体显示技术综述[J].系统仿真学报，2008（01）.

[2]张明明.基于Unity3D虚拟校园漫游的研究与实现[D].昆明：云南大学，2014