3D运算╱立体显示 助移动设备越级提昇

当小米平板于北京揭露时，人们不禁惊讶平板、手机等移动设备，其3D图形运算与呈现能力已非吴下阿蒙，可能是两三年前动辄两、三千美元专业级绘图工作站╱显示卡的图形运算能力，今天不到两、三百美元就唾手可得；而2009年底阿凡达(AVATAR)打开了3D立体电影风潮，也将3D立体显示吹到家电视听产品，更往移动设备蔓延。然而新一代的浸润式3D显示技术也蓄势待发中…

移动绘图芯片超进化

过去若是要在动辄19寸以上超高分辨率大屏幕上，来做实时3D图形运算效能需求，专业人士想的是绘图工作站；而十多年前在NVIDIA与ATI，竞逐于图形芯片效能王座的征战中，图形芯片以每18个月效能增加八倍的「摩尔三次方定律」恣意狂飙，从双芯片、双卡、三卡到四卡平行运算，到大型风扇与水冷散热等重装设备的加持，不仅创造了庞大的独立显示卡市场商机，亦带动3D游戏从效能、画质等惊人的进步。

时间回到现在，两家公司的征战仍未停止，连Intel也来参一脚，使得PC x86架构的绘图芯片市场，形成三强鼎立局面。NVIDIA针对高端游戏╱电竞笔记本电脑，所推出的GeForce GTX 880M移动绘图芯片，委托台积电以28nm先进制程制作，运作频率达954MHz；采最新的Kepler核心架构，具备1,536个渲染单元(Shaders)与128个材质贴图单元(TMU)设计，具备256位元宽度G-DDR5存储器汇流排设计，最大绘图存储器容量为8GB。可以支持到HDMI 2.0/eDP 1.2(3840x2160 4K UHD)分辨率。

超微(AMD)继日前推出全球最快的Radeon R9 R295X2独立显卡产品后，2014年亦针对高端游戏╱电竞笔记本电脑，推出Radeon R9 M290X移动独显芯片，跟桌上型显卡同样为新一代Hawaii绘图核心架构，时脉为850MHz，同样采台积电28nm制程，具备1,280个渲染单元(Shaders)与80个材质贴图单元以及256位元G-DDR5存储器汇流排设计，最大绘图存储器容量为4GB。皆支持DirectX 11.2、OpenGL 4.3，以及HDMI 2.0/eDP 1.2(3840x2160 4K UHD)分辨率输出。

Intel从2012年Ivy Bridge第三代Core i处理器开始，其所内建的HD 4000 GPU，便具备了4096x2304影像输出能力，并且支持DP 1.2；2013年发表的Haswell第四代处理器(Core i3-4xxx、i5-4xxx、i7-4xxx)，以及今年要推出的Haswell Refresh处理器，以最顶级的Intel Iris Pro 5200等GPU，是采取CPU内建GPU的必要电路，同时外面加上128MB eDRAM，以2.5D中介板(2.5D Interposer)方式封装成单一芯片外观，可支持DirectX 11.1、OpenGL 4.2，并支持DP 1.2与HDMI 1.4等规格，2D/3D绘图效能比前一代提升7倍，也威胁到中低端移动芯片、独立显卡的市场，将直接被Intel CPU所内建的GPU所取代。

在ARM架构部份，搭配ARM架构应用处理器的绘图芯片，像苹果(Apple)在iPhone 5s手机所采用的A7处理器，就内建四核心PowerVR G6430的绘图IP技术，使其刚推出市场时曾获得2D/3D绘图效能的冠军。另外像安谋(ARM)自家的Mali-T76x GPU，则已推进到16核心GPU加4K显示能力，目前有台湾联发科(MTK)的MT6732、MT6752处理器，大陆瑞芯微电子(Rockchip)的RK3288处理器所采用。

自小米3以NVIDIA的Tegra 4处理器，创下目前安兔兔智能手机最高3D平分记录之后，NVIDIA于2014年公布其代号Logan(金钢狼)的超级ARM架构AP+GPU的Tegra K1处理器计划。以28nm制程，打造沿自桌上型最新顶级的Kepler绘图处理器核心技术，采192个CUDA(shaders)渲染核心加上2.3GHz四核ARM Cortex-A15、单核Cortex-A7所打造的Tegra K1处理器，提供惊人的3D视觉运算新体验。日前小米平板已抢先宣布采用Tegra K1处理器，以地球最快速的3D平板为诉求，抢占全球的目光。

跃然掌中的3D立体显示技术

3D立体显示(3D Stereo)技术是利用游戏或影像内容开发商，所制作的左右眼的画面，藉由使用者配戴快门式或偏光眼镜，或特殊显示器透光设计，各自进入左右眼并且于脑中合成具有景深的立体影像。从技术上可再区分为眼镜3D(快门式眼镜与偏光眼镜)与裸眼3D两大类。快门式眼镜需借助达120？240Hz画面扫描频率的3D显示器，连续性交叉显示左、右眼的画面，藉由快门眼镜快速遮蔽左右眼，使左右眼能各自看到视差画面并于大脑内呈现出立体感的影像，广为目前大尺寸液晶电视、显示器、显示卡与笔记本电脑所使用。

偏光眼镜则藉由电视╱显示器前面的微偏光膜(Micro-retarder)，当观赏者戴上偏光眼镜时，利用光的偏振方向将左眼与右眼的影像分離并各自进入左右眼，于大脑合成立体影像。优点在于成本低，缺点则是画面分辨率与整体亮度都会下降。目前以乐金(LG) 3D电视，宏碁、联想笔记本电脑采取偏光眼镜技术。

至于平板电脑、智能手机、掌上型游乐器，厂商偏好以裸眼3D技术－也就是无须配戴眼镜，直接用双眼在一定视角内，就能看到3D立体影像。裸眼3D技术则有全像投影式、体积式(Volumetric)、视差光栅(Parallax Barrier)、柱状透镜(Lenticular；LC)与时间多工。在智能手机或平板上常见到3D立体显示技术，大多是视差光栅－利用透光栅栏來控制左右眼画面光线的前进、折射方向，成本较低但有亮度与可观视角╱点数限制，显示2D文字时有较不清晰的现象。

像LG Optimus 3D、LG 920、LG Optimus 3D MAX P720，HTC Evo 3D等智能手机，任天堂 3DS掌上型游乐器，均使用到视差光栅(Parallax Barrier)的液晶面板，并搭配2D转3D芯片，来达到裸眼3D的立体显示效果。同时搭载后置双镜头设计，可拍摄3D立体效果的静态照片、动态影片，并透过特殊的运算，将画面以3D立体方式呈现。此外， LG手机还提供3D Space UI，让选单以3D立体方式呈现，提供更立体的互动体验情境。网通零售龙头亚马逊(Amazon)，据传将于9月正式推出具备裸眼3D的智能手机。

而大陆平板厂商－佳的美(Gadmei)，更曾经推出全球第一台裸眼3D平板－T863-3D，采晶晨半导体(AmLogic)的1GHz AML8726-M3的ARM Cortex-A9应用处理器，搭载8寸视差光栅(Parallax Barrier)、分辨率1280 x 768 16:10比例的裸眼3D面板。

至于柱狀透镜的裸眼3D技术部份，飞利浦(Philips)、LG、友达(AUO)等供应相关面板，东芝的Qosmio F750、F855，华硕ROG G53SX等笔记本电脑，采用柱状透镜液晶面板，并搭配视讯摄影机，实时追踪用户的观赏角度并做动态调整，以求取较好的裸眼3D立体影像效果。

浸润式VR将取代近距离3D立体显示

自阿凡达电影吹起3D电影风之后，标有3D立体的产品都曾造成话题。但据美国加州大学实验指出，在观赏3D立体影片时，会因为双眼同时聚焦于立体影片光源物件，还得适应影片所呈现的距离感，容易产生头痛、眼睛疲劳、头晕等症状。在电影院由于观看距离较远，不适感较不显着。

在电脑屏幕、平板、手机等小尺寸装置，会因为观看距离更短，对眼睛的影响与伤害更大。就连任天堂也表示，3D立体影像可能对儿童的眼睛造成伤害，因此自2012年后就鲜有诉求3D立体显示的新品上市。反倒是新一代的浸润式虚拟实境(Immersion VR)显示技术则蓄势待发，重新回到搭配头戴式显示器(HMD)的方式，让3D游戏、AR增实境等应用，以最真实的面貌，呈现在玩家“眼前”。

AMD/NVIDIA持续推出高效能移动独立显示芯片，Intel则强化内建显示芯片因应(AMD/Intel/)NVIDIA

于北京揭露的小米平板率先采用192核GPU的NVIDIA Tegra K1处理器(NVIDIA/小米)

以视差光栅(Parallax Barrier)液晶面板片，是当前可携式移动设备裸眼3D立体显示的应用主流(LG/Nintendo)