一种基于Unity3D游戏引擎的裸眼3D显示系统的制作方法
【专利摘要】本发明提出一种基于Unity3D游戏引擎的裸眼3D显示系统，根据计算的视点子像素映射矩阵编写在GPU上运行的着色器Shader，该Shader包含顶点Shader和片段Shader。在Unity3D软件中创建多台立体相机，并按照一定的结构位置进行排布。最后，每台立体相机输出的渲染贴图与Shader进行采样和融合处理，将获得的合成图像输出到裸眼3D显示屏中，实现裸眼3D显示。
【专利说明】—种基于Unity3D游戏引擎的裸眼3D显示系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及裸眼3D显示领域，尤其涉及一种基于Unity3D游戏引擎的3D显示系统。
【背景技术】
[0002]裸眼3D显示是不需要佩戴辅助设备(如红蓝、偏振、快门眼镜或者液晶头盔等)的一种显示技术，它在航空航天、军事、医学、广告设计和娱乐互动等领域有着广泛的应用
进旦
同ο
[0003]目前，主流的裸眼3D显示技术主要是基于狭缝光栅和柱镜光栅来实现的，狭缝光栅是由透光和挡光的光栅条组成，通过对光线的遮挡作用，来实现不同视点图像的空间分离，而柱镜光栅是利用柱面透镜对光线的折射作用，使光线在空间发生偏转，从而实现与狭缝光栅相似的效果，这两种方式都属于空间复用的裸眼3D显示技术。
[0004]通常，为了获得更好的立体效果，往往采用多幅视差图像进行合成，观看者在不同观看位置只要看到其中的两幅图像就可以在大脑皮层中产生立体视觉，且随着观看者的水平移动，可以看到物体的不同角度侧面，进而产生运动视差。
[0005]而Unity3D是Unity Technologies公司开发的一款3D游戏引擎,这款引擎因其强大的跨平台开发特性、绚丽的3D渲染效果以及自由丰富的人机交互功能而闻名出众。其跨平台开发特性可以节省开发时间，加快游戏开发进度，因为平台之间的差异较大，比如屏幕尺寸、操作方式、硬件条件等的不同均会给开发者造成巨大麻烦，而Unity3D的跨平台特性恰能省去开发者在不同的平台之间的移植开发工作。Unity3D是一款专门用来制作游戏场景、建筑设计、动画展示的软件，它在模型方面只内嵌了最基本的立体体、球体、平面、圆柱体等，实际应用中需要从外界导入制作好的模型。Unity3D对于主流的艺术设计软件制作出来的模型，如3ds Max、Maya等,几乎都可兼容,且Unity3D相较于3ds Max、Maya等的优势在于其自由丰富的人机交互功能。
[0006]假若利用Unity3D游戏引擎实现裸眼3D显示功能，便可以极大地扩展Unity3D游戏引擎软件和裸眼3D显示技术这两者的应用领域，且可以将已有的基于Unity3D的游戏经过些许修改便可实现裸眼3D显示，从而在很大程度上降低了裸眼3D显示的视频源制作成本，并且可以将Unity3D丰富的交互功能移植到裸眼3D显示技术中来，并借助于Unity3D强大的模型兼容能力丰富裸眼3D的显示内容及素材。
【发明内容】
[0007]人眼在观看自然物体时，两眼是从不同角度观看物体，从而在左右眼视网膜上形成稍有差异的像，然后再经过大脑分析融合形成立体视觉。裸眼3D的显示过程就是模拟人眼的立体视觉过程。
[0008]下面将本发明专利分为两大部分进行解释:第一是裸眼3D显示装置的设计方法及各项参数特征，裸眼3D显示装置主要是基于光栅的分光作用，将不同视点的图像信息在空间实现分离，从而保证进入人眼左右眼的信息分属不同视点，且视点间的视差量在人脑可融合的范围之内。通常光栅可以为狭缝光栅和柱镜光栅。第二是对Unity3D游戏引擎进行开发，通过架设多台虚拟立体相机，并借助于编写GPU上运行的着色器程序，使Unity3D最终渲染输出的图像满足裸眼3D显示装置的要求。
[0009]一、裸眼3D显示装置设计方法
[0010]裸眼3D显示装置的光栅可以为狭缝光栅，也可以为柱镜光栅，狭缝光栅是由透光和挡光的光栅条组成，通过对光线的遮挡作用，来实现不同视点图像的空间分离，而柱镜光栅是利用柱面透镜对光线的折射作用，使光线在空间发生偏转，从而实现与狭缝光栅相似的效果，这两种方式都属于空间复用的裸眼3D显示技术。
[0011]值得说明的是，并非所有的2D显示屏均可以用于裸眼3D显示，裸眼3D显示装置对2D显示屏的子像素结构要求特别高，一个完整像素由IRlGlB三种子像素灯组成，子像素排布方式且应满足如下规则:在水平方向上按红、绿、蓝或蓝、绿、红循环排布；在垂直方向上为红、绿、蓝的同一色，每个子像素在水平和垂直方向上的间距均应保持相等。
[0012]下面首先给出狭缝光栅主要参数的设计方法:
[0013]1.首先，光栅常数d，即光栅周期的计算公式如下:
【权利要求】
1.一种基于Unity3D游戏引擎的裸眼3D显示系统，其特征在于:用于裸眼3D显示装置的2D显示屏的子像素结构应满足如下:一个完整像素由IRlGlB三种子像素灯组成，在水平方向上按红、绿、蓝或蓝、绿、红循环排布；在垂直方向上为红、绿、蓝的同一色，每个子像素在水平和垂直方向上的间距均保持相等。
2.根据权利要求1所述的基于Unity3D游戏引擎的裸眼3D显示系统，其特征在于:通过将狭缝光栅或柱镜光栅装配于2D显示屏的前方或后方，其中，狭缝光栅的参数设计满足如下特征: a)光栅常数d，即光栅周期的计算公式为:
3.根据权利要求1所述的基于Unity3D游戏引擎的裸眼3D显示系统，其特征在于:利用Unity3D游戏引擎实现裸眼3D显示技术的思路如下: a)在Unity3D软件中建立场景,物体模型通过3ds Max、Maya模型制作软件制作后导入到Unity3D场景，并在场景中摆放多台虚拟的立体相机；每台虚拟相机在目标贴图位置添加渲染贴图Render Texture，在运行时实时更新；各个相机的设置参数应保持一致，且保持同步拍摄；多台虚拟立体相机之间按照一定的结构进行布置，保证进入观察者左右眼的两幅视差图像的视差量在潘弄区范围之内，即大脑可以将两幅不同的视差图像融合成一个物体，而不致于出现重影，通常立体相机的摆放结构有平行式、会聚式、离轴平行式及弧形式4种结构； b)根据2D显示屏参数及光栅参数，计算视点子像素映射映射矩阵，确定2D显示屏上给定的RGB子像素应该取自哪个视点的RGB分量，多视点子像素映射矩阵的计算公式为:
【文档编号】H04N13/04GK103957400SQ201410195747
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年5月9日 优先权日:2014年5月9日
【发明者】崔华坤, 丁凌, 何林, 杨岭, 张成浩 申请人:北京乐成光视科技发展有限公司