数字文化视觉再现：文化科技融合初探

2023-10-17 理论教育版权反馈

【摘要】：数字文化中的视觉信息，表现形式一般包括字符、图形、图像、动画、视频等。数字文化的再现通过各种显示器件、显示设备、显示系统完成，其质量优劣通过视觉感受因素的各种参数衡量。大画面、多彩色、高亮度、高分辨率的大屏幕显示越来越多地应用在数字文化再现中。数字文化中的图像、符号等内容也可通过打印的方式再现。尤其是最近快速发展的3D打印技术，为数字文化的再现提供了一种生动的方式。

数字文化中的视觉信息，表现形式一般包括字符、图形、图像、动画、视频等。数字文化的再现通过各种显示器件、显示设备、显示系统完成，其质量优劣通过视觉感受因素的各种参数衡量。视觉感受因素指从人的生理上和心理上有效地接受视觉信息的要求，包括光强、光通量、照度、亮度和灰度等衡量显示器件重要指标的光度学参数；清晰度、视觉敏锐度、彩色、分辨率和闪烁率等视觉感受有效性角度的非光度学参数；准确度、精度、线性度、重复度、图像漂移、抖动、噪声、观察距离、观察角和符号尺寸等涉及显示设备要求的参数。

显示器件种类繁多，不同显示器件依据不同的物理原理，但都通过改变光的某些特性完成，如有源显示器件是器件自身发光，无源显示器件是靠外部光源的照射实现显示，或利用光的折射、衍射或偏振来实现。现有显示器件有发光二极管、数码管、静电油基大图像前向投影、蔽荫遮罩CRT、栅状遮罩CRT、直视显像CRT、CRT独立后向投影、CRT前向投影、等离子、直视显像LCD、LCD独立后向投影、LCD前向投影、DLP独立后向投影、DLP前向投影、D－ILA独立后向投影、LCoS独立后向投影、LCoS前向投影、SED、FED、EPD、OLED、IMOD等。

大画面、多彩色、高亮度、高分辨率的大屏幕显示越来越多地应用在数字文化再现中。实现大屏幕显示的途径可以采用单元显示器件按矩阵排列或用直视或背投显示器构成多影像系统。其中使用纯数字化显示技术数码光处理DLP的大屏幕显示，采用发射光成像原理，实现图像处理全数字化，具有稳定可靠、维护方便、亮度高、显示图像平滑、细腻、精确的特点。硅基液晶LCoS技术是反射式微LCD投影技术，具有分辨率高、光效率高等特点，在大屏幕显示领域有优势。

在由多台投影机投射的投影画面拼接而成的大屏幕中，由于在多通道投影显示系统中，每台投影机都是相互独立的，两个投影机所投出的画面之间会有缝隙。大屏幕边缘融合处理技术可以对多个画面边缘的灯光进行渐变调整，使重叠区的亮度、对比度与周边图像一致，生成一体化、无失真的多通道无缝拼接图像。另外，在柱状环幕或者是球幕上，无缝拼接可以减少在曲面的投影变形。

立体显示技术可以再现文化的三维信息，使显示的场景和物体具有深度感觉，有立体眼镜、主动立体显示、被动同步立体投影设备、立体显示器、裸眼立体显示等方式。立体显示技术为人的双眼提供两幅具有位差的图像，形成立体视觉所需的视差，使视神经中枢融合反射，于是产生了三维立体感觉。

使用立体眼镜又称双色眼镜进行立体显示，是一种简单的立体显示方式。这种技术中，驱动程序对屏幕上显示的图像进行颜色过滤，渲染给左眼的场景过滤掉红色光，渲染给右眼的场景过滤掉红色光的补色光即青色光。使用双色眼镜，左眼只看左眼图像，右眼只看右眼图像，通过大脑融合后能得到较好的深度和彩色信息。

头盔显示器是发展完善的三维显示技术，原理是在每只眼睛前面分别放置一个显示屏，两个显示屏分别同时显示双眼各自应该看到的图像，当两只眼睛看见包含有位差的图像，则产生立体图像。

不使用辅助工具的裸眼式立体显示技术是立体显示的发展趋势，有视差屏障式（Barrier）、微柱透镜投射（Lenticular Lens）技术、指向光源（Directional Backlight）、多层显示（Multi－layer Display）等技术^[3]。视差屏障技术的实现方法是使用开关液晶屏、偏振膜和高分子液晶层，制造一系列90°的几十微米宽的垂直条纹，使通过这些条纹的光形成垂直的细条栅模式，分开左眼和右眼的可视图像。微柱透镜技术通过液晶显示屏的前面加上一层微柱透镜，使液晶屏的像平面位于透镜的焦平面上。在每个柱透镜下面的图像的像素被分成几个子像素，这样透镜就能以不同的方向投影每个子像素，双眼从不同的角度观看显示屏，就看到不同的子像素。指向光源技术使用两组LED以及高速LCD面板和驱动，使立体图像以序列方式进入左右眼互换影像产生视差。多层显示技术使用重叠的多块液晶面板呈现立体效果。

全息显示技术是利用干涉和衍射原理进行全息记录，再现物体的光强和相位的真实三维图像的技术，最直接的方式是激光再现全息，但受到激光的限制。白光再现全息图像是全息的未来发展方向，通常有像面全息、彩虹全息、反射全息等方法。(www.chuimin.cn)

当显示器每英寸所拥有的像素数目超过300时，人眼无法区分出单独的像素，图像平滑，不会出现颗粒感，苹果公司称之为视网膜显示技术。

另一种意义上的视网膜成像显示技术指用激光直接将图像投射到视网膜上的技术。

柔性显示技术通常是在柔软的材料上的显示技术，柔性显示器可变型、耐冲击、重量轻、体积小，携带更加方便、采用类似于报纸印刷工艺的卷带式工艺、成本更加低廉等。柔性显示材料大致可分为电子纸（或柔性电泳显示）、柔性OLED和柔性液晶等。

柔性OLED的结构和发光机理与普通OLED器件相似，仅以具有柔韧性、透光性材料代替普通OLED的玻璃衬底。柔性OLED显示上没有视角及间隙问题，并且有良好的颜色表现度，被公认为柔性显示的下一代显示技术之一。

数字文化中的图像、符号等内容也可通过打印的方式再现。尤其是最近快速发展的3D打印技术，为数字文化的再现提供了一种生动的方式。

3D打印技术，又称快速成型技术，是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可黏合材料，通过逐层打印然后叠加到一起的方式来构造实物的技术^[4]。3D打印技术主要有光固化/立体光刻工艺、熔融沉积成形工艺、选择性激光烧结工艺、分层实体制造工艺、三维印刷工艺、无木模铸造工艺等。

3D打印的工艺来源于美国麻省理工学院，采用陶瓷粉末、金属粉末等粉末材料，通过喷头用黏接剂（如硅胶）将零件的截面“印刷”在材料粉末上面，并通过一定的工艺加强零件强度。

3D打印技术能够实现高分辨率的清晰打印，而且可以利用有色胶水实现彩色打印以及24位的色彩深度。

数字文化视觉再现：文化科技融合初探

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