1838年，英国科学家C.惠斯通（Charles Wheatstone）爵士首次阐述了双目并用视觉理论，并发明了一种名为反光式立体镜的装置，可以观看到立体画面，开启了立体显示理论和技术的先河。1953年5月24日，美国在电影中首次大规模应用立体眼镜进行观看，迎来了立体电影的商用时代。2010年1月1日，韩国开播了世界上第一个双画面3D立体电视频道，立体显示进入了普通家庭。在中国，天马电影制片厂于1962年拍摄了中国第一部3D立体电影，2012年1月1日，中国中央电视台开播了首个3D电视试验频道。

3D显示技术的目的是让观众感受到观看的影像是具有深度信息的三维立体场景，观众对延伸于屏幕前的景物有触手可及的现场沉浸感，具有强烈的视觉冲击。人类具有对观看物体的距离、物体间的前后位置、形状及运动方向等的判断能力，这主要包括心理感知和生理感知两方面。心理深度感知是人们在日常生活中长时间经验积累获得的，如景物的重叠与前后遮挡关系、光线形成的阴影、线性透视与前后颜色差异等，这些都会让人感觉出景物纵深感，这也是二维显示技术能给人带来一定的立体感受的原因。

生理深度感知包括单眼深度视觉感知和双眼立体视觉感知。①单眼深度视觉感知。主要在于眼睛的焦点调节和单眼移动视差。所谓焦点调节就是靠眼部肌肉收缩调节晶状体的厚度，从而使焦距发生变化，以实现不同距离的物体都能在视网膜上清晰成像，而中枢神经可以通过肌肉收缩信息感知物体的距离。单眼移动视差是指当观看者移动或者头部活动时，视觉空间内物体的相互位置关系也会发生变化，而处于不同位置的物体变化情况会有所不同，借此可以感知物体间的前后纵深关系。②双眼立体视觉感知。因素包括辐辏和双眼视差。辐辏是指眼部肌肉使左右两眼视轴相交于定位面上的某个点，从而使注视区的影像落到视网膜黄斑中心窝处的过程。辐辏时，眼部肌肉的运动与融合状态形成了立体视觉信息，这种信息给出了不同的深度感觉。双眼视差则是立体显示考虑的最主要因素。双眼视差是指由于人的两眼相距约为65毫米，虽然同时观看同一物体，但在两个视网膜上的成像却会出现差异，这种差异信息送到大脑并经处理后便形成了立体感觉。由于左右双眼的位置不同，观看雕像的角度就有差异。左眼看到的物体左边要多一些，而右眼看到的右边多一些，就形成了双眼视差。因为该差异主要表现在水平方向上，因此称为水平视差。水平视差是实现3D显示的主要因素。

除了3D双眼视差的显示技术，还有3D全息显示技术。双画面3D显示技术只记录重现某一角度，双眼分别看到两个略有差异的影像，当观众移动头部观看到的都是同一个记录时的角度；而3D全息显示技术，由于记录了物体的全部光学信息，当观众移动眼睛位置时，能看到从不同角度拍摄出的物体影像，逼真度更胜一筹。

3D显示技术从成像机理上可分为双画面3D显示、多视点3D显示和全息真实3D显示，现在应用比较成熟的是双画面3D显示技术。双画面3D显示是指用两路摄像单元模拟人的双眼拍摄，形成两路视频图像，或者由计算机生成左右眼两路图像，再经过制作、播出和传输，最后在3D立体显示器上再现。观众以裸眼或者佩戴与3D显示器配套的眼镜，让双眼分别观看到左右摄像单元拍摄的图像，两幅存在细微差别的二维图像经过大脑合成，最后形成立体感觉。

3D显示技术主要用于立体电影、立体电视，以及一些特殊的行业，如艺术品展示、立体广告、电子游戏等。3D显示技术是虚拟现实技术最重要的组成部分。

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