立體電視的技術與服務分析

胡曉東

（湖北荊州視信網(wǎng)絡公司，湖北 荊州 434000）

0 引言

立體電視是利用人的雙眼各自獨立地接收來自同一場景的特定攝像點的左右圖像，左眼看偏左的圖像，右眼看偏右的圖像，形成對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、遠程教學、醫(yī)療診斷、戰(zhàn)場仿真、科學研究等領域應用前景廣泛，因此對其進行技術與服務的研究意義重大。

1 立體電視的制播

1.1 立體電視的攝制

如圖1所示，將2臺立體攝像機（3D攝像機R和3D攝像機L）間距調(diào)整為6.5 cm，與正常成年人相當。3D盒用來改變2臺攝像機鏡頭的夾角，以模擬人眼焦點的改變，使鏡頭推拉時的圖像能跟上人眼焦點的轉移，以免使終端觀看者發(fā)生頭暈現(xiàn)象。MVS-8000G切換臺通過改變字幕在“三維”空間Z軸位置產(chǎn)生立體字幕。其輸出為2個HD-SDI碼流。錄像機采用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雜得多。在實際應用中應避免出現(xiàn)多視差的情況，因物體飛出太遠時將使觀眾雙眼向較外側轉動，易造成視覺疲勞。因此要嚴格控制拍攝景物近景和遠景極限值，拍攝角度和構圖要計算好。與此同時還要進行2臺攝像機參數(shù)的反復調(diào)整與修正。為此，相關廠家已開發(fā)了一體式立體攝像機，大大減少了拍攝時間和難度。該類攝像機的拍攝流程為：1）調(diào)整2個鏡頭的水平值。2）調(diào)整聚焦、顏色和變焦。

1.2 立體電視信號的處理

如圖2所示，將來自切換臺的雙路HD-SDI信號送入編碼器進行壓縮、編碼，輸出ASI信號。該信號經(jīng)調(diào)制后進入傳輸信道（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。對目前有線、衛(wèi)星甚至無線服務而言，要傳輸立體節(jié)目就必須犧牲畫面質量。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倍帶寬傳輸攝像機預測的深度信息。

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)濟的業(yè)務推廣手段。2010年底，支持AVS標準的立體電視編碼器樣機問世，這使得立體電視在有線網(wǎng)中經(jīng)濟傳輸成為可能。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（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)制混合信號進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)的專用機頂盒收看，其他節(jié)目仍用原機頂盒收看。

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備。2）一定的立體圖像光學輔助裝置。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）被動偏光式。須佩戴偏光眼鏡。

3）主動快門式。須佩戴相應的眼鏡。

4）障柵式。在液晶顯示器工藝制造上使用開關液晶層和偏振膜制造一系列方向為90°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：被動色差式具有成本低的優(yōu)點，易使畫面邊緣產(chǎn)生偏色，顯示效果是6種裝置中最差的；被動偏光式成本不太高，但對顯示設備（器件）的要求較高，其顯示效果雖比被動色差式好，但看起來不太真實，部分人群觀看時易感到疲倦；主動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）價格很貴，目前市場價約為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、不影響原顯示器件的設計架構等優(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，主動快門（眼鏡）式在“十二五”初期將是主流產(chǎn)品。實際上，“十一五”末期該裝置已得到廣泛的應用，索尼、松下、三星、創(chuàng)維等廠家推出的立體電視是以主動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參數(shù)和設計優(yōu)勢，應為研究和發(fā)展的方向。

2 立體電視的發(fā)展

根據(jù)經(jīng)驗，制作一部立體動畫片的投資為在普通片上追加30%的費用，而制作一部真人實景的節(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，實際投資將進一步增大。因此實現(xiàn)立體電視的普及可能會列入下一個五年計劃（“十三五”規(guī)劃）。

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

立體電視對電視機而言是一個新功能，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（運營）等各個環(huán)節(jié)，是一項革命。筆者以為，立體電視的發(fā)展應從以下幾個方面考慮：

1）盡快組織制定立體電視標準。中國相關部門（組織）要盡快制定立體電視行業(yè)標準或國標，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)驗不足等情況，可考慮集中有實力的電視臺、影視制作機構組建立體電視制作聯(lián)盟，在此基礎上建立制作基地，以優(yōu)勢資源制作高性價比的立體電視節(jié)目。

3）實現(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)目進行捆綁銷售。

3 基于互動的立體電視考慮

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，是一項高端服務。從現(xiàn)有的傳輸方式來看，有線網(wǎng)的傳輸應該是首選，而服務的對象是高端用戶。筆者認為“十二五”期間發(fā)展基于點播方式的立體電視是上策。這是因為：1）點播具有（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面影響。2）將立體電視節(jié)目集中于點播板塊中，可充分顯示立體視頻特有的震撼力、藝術魅力和特殊功能，如“精彩射門集錦”、“江山如畫風景呈現(xiàn)”、“三維樓市盤點”等。在未來一段時間，互動立體電視將是有線電視運營商應對三網(wǎng)融合，提升競爭力的高端業(yè)務之一。

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