立體電視的技術(shù)與服務(wù)分析

胡曉東

（湖北荊州視信網(wǎng)絡(luò)公司，湖北 荊州 434000）

0 引言

立體電視是利用人的雙眼各自獨(dú)立地接收來自同一場景的特定攝像點(diǎn)的左右圖像，左眼看偏左的圖像，右眼看偏右的圖像，形成對(duì)同一場景的視覺差異（工程上稱為雙目視差），使大腦得到圖像的深度信息，產(chǎn)生立體視覺效果。立體電視具有圖像的深度性、逼真性，在影視娛樂、遠(yuǎn)程教學(xué)、醫(yī)療診斷、戰(zhàn)場仿真、科學(xué)研究等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣泛，因此對(duì)其進(jìn)行技術(shù)與服務(wù)的研究意義重大。

1 立體電視的制播

1.1 立體電視的攝制

如圖1所示，將2臺(tái)立體攝像機(jī)（3D攝像機(jī)R和3D攝像機(jī)L）間距調(diào)整為6.5 cm，與正常成年人相當(dāng)。3D盒用來改變2臺(tái)攝像機(jī)鏡頭的夾角，以模擬人眼焦點(diǎn)的改變，使鏡頭推拉時(shí)的圖像能跟上人眼焦點(diǎn)的轉(zhuǎn)移，以免使終端觀看者發(fā)生頭暈現(xiàn)象。MVS-8000G切換臺(tái)通過改變字幕在“三維”空間Z軸位置產(chǎn)生立體字幕。其輸出為2個(gè)HD-SDI碼流。錄像機(jī)采用Sony HDCAM-SR系列。

圖1 立體電視攝制示意圖

立體電視的攝像比普通平面電視復(fù)雜得多。在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)避免出現(xiàn)多視差的情況，因物體飛出太遠(yuǎn)時(shí)將使觀眾雙眼向較外側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)，易造成視覺疲勞。因此要嚴(yán)格控制拍攝景物近景和遠(yuǎn)景極限值，拍攝角度和構(gòu)圖要計(jì)算好。與此同時(shí)還要進(jìn)行2臺(tái)攝像機(jī)參數(shù)的反復(fù)調(diào)整與修正。為此，相關(guān)廠家已開發(fā)了一體式立體攝像機(jī)，大大減少了拍攝時(shí)間和難度。該類攝像機(jī)的拍攝流程為：1）調(diào)整2個(gè)鏡頭的水平值。2）調(diào)整聚焦、顏色和變焦。

1.2 立體電視信號(hào)的處理

如圖2所示，將來自切換臺(tái)的雙路HD-SDI信號(hào)送入編碼器進(jìn)行壓縮、編碼，輸出ASI信號(hào)。該信號(hào)經(jīng)調(diào)制后進(jìn)入傳輸信道（有線網(wǎng)、衛(wèi)星網(wǎng)、地面無線網(wǎng)）。

圖2 立體電視信號(hào)的處理示意圖

播放立體電視節(jié)目需要的數(shù)據(jù)量比普通（高清）電視節(jié)目大，通常帶寬為普通節(jié)目的2倍。對(duì)目前有線、衛(wèi)星甚至無線服務(wù)而言，要傳輸立體節(jié)目就必須犧牲畫面質(zhì)量。可行的辦法是將分辨力降低一半，清晰度減半。另外一種辦法是所謂1.3倍帶寬法，即用1倍帶寬傳輸視頻信息，用0.3倍帶寬傳輸攝像機(jī)預(yù)測的深度信息。

1.3 立體電視的多信道傳輸

立體電視是新事物，其在多信道（如有線電視）中傳輸是較為經(jīng)濟(jì)的業(yè)務(wù)推廣手段。2010年底，支持AVS標(biāo)準(zhǔn)的立體電視編碼器樣機(jī)問世，這使得立體電視在有線網(wǎng)中經(jīng)濟(jì)傳輸成為可能。筆者建議中國立體電視在有線網(wǎng)中的傳輸模式如圖3所示。

圖3 立體電視在有線電視系統(tǒng)中的混合傳輸示意圖

如圖3所示，（一套）立體電視信號(hào)（分R，L共2路）采用AVS編碼調(diào)制上變頻為規(guī)劃的有線電視RF頻道后與原MPEG-2編碼調(diào)制混合信號(hào)進(jìn)行再混合后在有線網(wǎng)中傳輸。立體電視接收采用支持AVS解碼解調(diào)的專用機(jī)頂盒收看，其他節(jié)目仍用原機(jī)頂盒收看。

1.4 立體電視的顯示

通常立體電視圖像正常顯示的充要條件是：1）正常工作的支持立體電視成像的顯示設(shè)備。2）一定的立體圖像光學(xué)輔助裝置。筆者將兩者之和定義為立體電視終端。主要研究輔助裝置，有以下幾種：

1）被動(dòng)色差式。觀眾欲觀看立體圖像必須佩戴濾色立體眼鏡。

2）被動(dòng)偏光式。須佩戴偏光眼鏡。

3）主動(dòng)快門式。須佩戴相應(yīng)的眼鏡。

4）障柵式。在液晶顯示器工藝制造上使用開關(guān)液晶層和偏振膜制造一系列方向?yàn)?0°的垂直條紋。

5）柱狀透鏡式。在液晶顯示屏前加一層柱狀透鏡。

6

）指向光源式。給原液晶顯示屏配2組LED。

幾種輔助裝置的比較為：被動(dòng)色差式具有成本低的優(yōu)點(diǎn)，易使畫面邊緣產(chǎn)生偏色，顯示效果是6種裝置中最差的；被動(dòng)偏光式成本不太高，但對(duì)顯示設(shè)備（器件）的要求較高，其顯示效果雖比被動(dòng)色差式好，但看起來不太真實(shí)，部分人群觀看時(shí)易感到疲倦；主動(dòng)快門式能保持畫面的原始分辨力，而且亮度不降低，但該裝置（配套眼鏡）價(jià)格很貴，目前市場價(jià)約為500元/副；障柵式與LCD工藝兼容，具有量產(chǎn)和成本優(yōu)勢，但顯示畫面亮度低，分辨力隨播出圖像的增加反而降低；柱狀透鏡式的優(yōu)點(diǎn)是不影響亮度，但分辨力與障柵式相仿；指向光源式具有分辨力高、透光性強(qiáng)、不影響原顯示器件的設(shè)計(jì)架構(gòu)等優(yōu)勢，但其仍處于開發(fā)階段，未有成熟產(chǎn)品問世。

以上分析表明，主動(dòng)快門（眼鏡）式在“十二五”初期將是主流產(chǎn)品。實(shí)際上，“十一五”末期該裝置已得到廣泛的應(yīng)用，索尼、松下、三星、創(chuàng)維等廠家推出的立體電視是以主動(dòng)快門式眼鏡配合觀看。但筆者以為，為大力推廣立體電視，指向光源式因不須佩戴眼鏡，又具有一定的基本技術(shù)參數(shù)和設(shè)計(jì)優(yōu)勢，應(yīng)為研究和發(fā)展的方向。

2 立體電視的發(fā)展

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，制作一部立體動(dòng)畫片的投資為在普通片上追加30%的費(fèi)用，而制作一部真人實(shí)景的節(jié)目理論上需追加1倍的投資，而鑒于創(chuàng)造力、熟練度等隱形成本，實(shí)際投資將進(jìn)一步增大。因此實(shí)現(xiàn)立體電視的普及可能會(huì)列入下一個(gè)五年計(jì)劃（“十三五”規(guī)劃）。

即使這樣，多家電視運(yùn)營機(jī)構(gòu)都在進(jìn)行立體電視的播出。2007年美國國家地理頻道試播了立體電視節(jié)目；2009年TNT電視臺(tái)對(duì)NBA進(jìn)行周末立體電視直播；日本BS11頻道通過BSD衛(wèi)星開設(shè)“煥然一新”立體節(jié)目和立體廣告；英國SKY電視臺(tái)成功試驗(yàn)了經(jīng)由高清機(jī)頂盒向家庭電視機(jī)的立體節(jié)目分發(fā)，據(jù)透露，其將在2012年奧運(yùn)會(huì)上通過衛(wèi)星直播奧運(yùn)節(jié)目，觀眾可在家中觀看。

立體電視對(duì)電視機(jī)而言是一個(gè)新功能，但其發(fā)展涉及到（雙通道）立體電視的制作、播出、傳輸和傳播（運(yùn)營）等各個(gè)環(huán)節(jié)，是一項(xiàng)革命。筆者以為，立體電視的發(fā)展應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮：

1）盡快組織制定立體電視標(biāo)準(zhǔn)。中國相關(guān)部門（組織）要盡快制定立體電視行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或國標(biāo)，包括攝、錄、編、播、終端顯示和監(jiān)測，有效地抑制立體電視圖像對(duì)用戶造成的不良生理影響。

2）建立立體電視制作基地。鑒于目前立體電視節(jié)目制作成本高、人才匱乏、經(jīng)驗(yàn)不足等情況，可考慮集中有實(shí)力的電視臺(tái)、影視制作機(jī)構(gòu)組建立體電視制作聯(lián)盟，在此基礎(chǔ)上建立制作基地，以優(yōu)勢資源制作高性價(jià)比的立體電視節(jié)目。

3）實(shí)現(xiàn)內(nèi)容生產(chǎn)與終端銷售的戰(zhàn)略合作。在三網(wǎng)融合形式下，可以借鑒互聯(lián)網(wǎng)電視的發(fā)展模式，將立體電視終端與節(jié)目進(jìn)行捆綁銷售。

3 基于互動(dòng)的立體電視考慮

理論上說，立體電視無論是制作與顯示成本、傳輸帶寬都是前所未有的，是一項(xiàng)高端服務(wù)。從現(xiàn)有的傳輸方式來看，有線網(wǎng)的傳輸應(yīng)該是首選，而服務(wù)的對(duì)象是高端用戶。筆者認(rèn)為“十二五”期間發(fā)展基于點(diǎn)播方式的立體電視是上策。這是因?yàn)椋?）點(diǎn)播具有（一套）節(jié)目跳躍觀看與分割觀看（一次看其中一部分）的屬性，可有效地避開立體電視觀看疲勞所帶來的負(fù)面影響。2）將立體電視節(jié)目集中于點(diǎn)播板塊中，可充分顯示立體視頻特有的震撼力、藝術(shù)魅力和特殊功能，如“精彩射門集錦”、“江山如畫風(fēng)景呈現(xiàn)”、“三維樓市盤點(diǎn)”等。在未來一段時(shí)間，互動(dòng)立體電視將是有線電視運(yùn)營商應(yīng)對(duì)三網(wǎng)融合，提升競爭力的高端業(yè)務(wù)之一。

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