[科普中國]-“LED風扇”變成3D顯示屏？它是這樣實現(xiàn)的

近年來，在大型商場或者活動中，總會看到“LED風扇”的身影，其外表酷似風扇，旋轉(zhuǎn)起來卻能顯示各式各樣的圖案，更有一些可以顯示出動態(tài)的3D圖案，非?？犰?，每每見到，總能讓人駐足觀看，起到非常好的宣傳和推廣的作用。那么LED風扇是如何顯示圖案的呢？

嚴格來說，這種所謂的“風扇”只是一種生動的叫法，其實它是一種“旋轉(zhuǎn)LED燈條”，它的專業(yè)名稱叫做全息3D智能炫屏。通電之后，“扇葉”開始旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)的同時能夠呈現(xiàn)出一幅幅3D影像，酷炫逼真。同時，根據(jù)圖案的大小和色彩，LED風扇能很好地隱藏它的扇葉，因為沒有邊框也沒有固定的屏幕，所以動態(tài)畫面就像凌空漂浮，十分逼真。

3D智能炫屏不僅利用了旋轉(zhuǎn)LED的硬件配備，也利用了人眼的視覺暫留現(xiàn)象。針對旋轉(zhuǎn)LED的硬件配備，簡單來說就是根據(jù)“扇葉”的轉(zhuǎn)速計算出LED燈的變化頻率，在不同的時刻點亮不同的LED燈，就會呈現(xiàn)出不同的圖案。所謂視覺暫留現(xiàn)象是指，當人眼在觀察景物時，光信號傳入大腦神經(jīng)，需經(jīng)過一段短暫的時間，光的作用結(jié)束后，視覺形象并不立即消失，人眼仍能繼續(xù)保持其影像0.1秒左右，這種殘留的視覺稱“后像”，視覺的這一現(xiàn)象則被稱為“視覺暫留”。

示意圖（作者供圖）

一般來說，風扇的扇葉上布置有一串或多串LED燈，這里假定是20個，從軸心到扇葉邊緣一次進行1~20編號。為了簡單說明其原理，假定風扇的轉(zhuǎn)速為每分鐘600圈，同時假定0秒的時候LED燈是在風扇正上方0度的位置，那么如果想要在風扇上顯示出6:00整這個效果的話，分針需要指向正上方，時針指向正下方。則需要在0秒的時候把1~20號點亮顯示分針，0.05秒的時候把1~10號點亮顯示時針，然后在0.1秒的時候把1~20號點亮顯示分針，0.15秒的時候把1~10號點亮顯示時針，以此類推，這樣人眼就會接受出一個完整的6:00整鐘表的圖像了。針對復(fù)雜的圖案，LED風扇會具有更加復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和編程配備。通過LED燈條的旋轉(zhuǎn)和視覺暫留現(xiàn)象的結(jié)合，人們看到的旋轉(zhuǎn)的LED風扇就會出現(xiàn)一幅幅動態(tài)的3D畫面。

目前，3D智能炫屏的主要應(yīng)用為廣告宣傳，由于它的可編輯性和逼真酷炫的顯示效果，相信在不久的將來，必定會在更多的領(lǐng)域得以應(yīng)用。

本文由北京郵電大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)研究專業(yè)副教授張忠寶進行科學(xué)性把關(guān)。