3D電視漫談

山東廣電網(wǎng)絡(luò)有限公司招遠(yuǎn)分公司 邢浩田

一、引言

3D電視已成為繼高清電視之后又一個(gè)新的技術(shù)亮點(diǎn)與產(chǎn)業(yè)熱點(diǎn)。3D影像技術(shù)的核心是通過(guò)特殊的技術(shù)手段，使觀眾可以看到立體的、有空間感的圖像或視頻，從而大大加強(qiáng)觀眾的臨場(chǎng)感覺(jué)和身臨其境的感覺(jué)。

二、3D電視的拍攝與制作

1.3D電視的拍攝

3D電視節(jié)目在拍攝上與高清電視節(jié)目有很大的區(qū)別，3D拍攝要根據(jù)不同場(chǎng)景、主題、物距隨時(shí)調(diào)節(jié)兩臺(tái)攝像機(jī)間距、匯聚角，還需對(duì)兩臺(tái)攝影機(jī)及機(jī)架的參數(shù)、定位、對(duì)焦、變焦進(jìn)行同步細(xì)調(diào)，才能確保左右眼畫(huà)面匹配并呈現(xiàn)恰當(dāng)?shù)目v深效果。3D拍攝還要防止視差、視點(diǎn)沖突過(guò)多、視野不當(dāng)，以避免造成觀眾疲勞、脹眼、眩暈等不當(dāng)。

3D拍攝流程主要包括機(jī)位架設(shè)、光學(xué)及機(jī)械校正、信號(hào)同步、構(gòu)圖、視差光學(xué)調(diào)整、質(zhì)量監(jiān)控、誤差數(shù)字校正、視差數(shù)字控制、信號(hào)記錄等環(huán)節(jié)。拍攝時(shí)應(yīng)盡量使用光學(xué)和機(jī)械調(diào)整合理地控制視差，視差控制要求大部分畫(huà)面主體內(nèi)容視差角小于1o，相當(dāng)于屏幕左右眼視差小于高清電視畫(huà)面水平方向的3%，約58個(gè)像素。對(duì)于拍攝端通過(guò)光學(xué)或機(jī)械調(diào)整未解決問(wèn)題的節(jié)目，可經(jīng)過(guò)誤差數(shù)字校正和視差數(shù)字控制設(shè)備進(jìn)行處理，然后送至記錄設(shè)備。系統(tǒng)拍攝流程還應(yīng)注意以幾個(gè)方面：

⊙ 演播室拍攝3D電視節(jié)目的攝像機(jī)性能應(yīng)不低于現(xiàn)有廣播級(jí)高清攝像機(jī)，雙路均應(yīng)符合1920×1080/50i高清圖像格式。

⊙ 3D攝像機(jī)位架設(shè)可比普通高清機(jī)位在高度上略低一些，這樣可提供更好的3D電視節(jié)目效果（更廣的水平視角和畫(huà)面深度）。

⊙ 在拍攝過(guò)程中，應(yīng)盡可能減少鏡頭快速橫搖和變焦，盡可能避免使用長(zhǎng)焦鏡頭。每個(gè)鏡頭最好包含前景和背景，這樣可以更好地展現(xiàn)畫(huà)面深度的層次，具有更好的3D效果。

⊙ 遠(yuǎn)距離機(jī)位應(yīng)盡量采用間距比較大的水平支架，近距離及移動(dòng)機(jī)位應(yīng)盡量選用間距比較小的垂直支架或一體化3D攝像機(jī)。

⊙ 應(yīng)盡可能使各機(jī)位的會(huì)聚平面保持一致。

⊙ 演播室對(duì)3D電視節(jié)目信號(hào)的記錄、傳輸采用HDSDI雙鏈接。

⊙ 為實(shí)現(xiàn)質(zhì)量控制，可利用專(zhuān)用的3D信號(hào)處理設(shè)備提供的檢測(cè)數(shù)據(jù)為參考，監(jiān)控和調(diào)整攝像單元鏡頭光軸的間距、會(huì)聚角以調(diào)校視差，校準(zhǔn)拍攝誤差，進(jìn)行合理的構(gòu)圖，避開(kāi)超出視差的拍攝物。

2.3D電視的制作流程

（1）后期制作

3D電視后期制作流程主要包括素材采集、3D剪輯、3D效果調(diào)整、3D預(yù)覽、音頻/字幕/特效制作、成片輸出等流程節(jié)點(diǎn)，為保證3D電視節(jié)目后期制作質(zhì)量及效果，應(yīng)采用雙路高清方式進(jìn)行信號(hào)采集、制作。在格式、碼率的選擇上，應(yīng)采用與現(xiàn)有普通高清相同的標(biāo)準(zhǔn)。

3D節(jié)目后期制作除了需要對(duì)拍攝內(nèi)容進(jìn)行合理的銜接，還需要對(duì)不合格的3D節(jié)目畫(huà)面進(jìn)行修正，對(duì)字幕內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到視覺(jué)安全和有較好的3D效果。在進(jìn)行3D剪輯時(shí)，應(yīng)注意鏡頭之間的銜接，避免會(huì)聚平面相差較大的鏡頭之間的直接切換，應(yīng)避免不同鏡頭間的快速轉(zhuǎn)換，并同步監(jiān)看3D輸出畫(huà)面。后期制作中還需對(duì)節(jié)目的3D效果進(jìn)行調(diào)整，使得3D效果達(dá)到最佳，包括視差調(diào)整和誤差調(diào)整，可采用的手段有：

⊙ 通過(guò)后期調(diào)整圖像的水平位置，等效實(shí)現(xiàn)調(diào)整攝像單元間距的視差效果。

⊙ 視差調(diào)整的范圍應(yīng)符合視差安全指標(biāo)要求。

⊙ 應(yīng)把主要節(jié)目?jī)?nèi)容的視差控制在舒適觀看3D電視節(jié)目的區(qū)間內(nèi)，為展現(xiàn)3D的視覺(jué)沖擊力，少數(shù)短時(shí)間的鏡頭可超過(guò)舒適區(qū)間。

⊙ 應(yīng)謹(jǐn)慎使用畫(huà)幅的平移、放大、裁剪等后期視差調(diào)整手段，一般不要進(jìn)行大范圍的視差調(diào)整。畫(huà)幅的放大將可能造成分辨率的損失，畫(huà)幅的裁剪將可能導(dǎo)致邊緣閃爍，同一圖像中可能存在不同視差的多個(gè)物體，視差調(diào)整有可能造成視差混亂。

⊙ 在后期制作階段對(duì)前期拍攝中遺留的左右眼信號(hào)的光學(xué)、幾何、電氣誤差，包括光軸誤差、畫(huà)面變焦匹配失調(diào)、色調(diào)匹配失調(diào)、畫(huà)面的色彩、亮度差異等進(jìn)行調(diào)整，對(duì)閃爍、畸變等各種3D瑕疵進(jìn)行修飾，即通過(guò)使用數(shù)字處理技術(shù)在一定程度上進(jìn)行誤差校正。

（2） 畫(huà)面過(guò)渡

為避免視覺(jué)疲勞，在3D電視節(jié)目系統(tǒng)拍攝和后期制作的畫(huà)面過(guò)渡方式上，應(yīng)采取如下策略：

⊙ 放慢畫(huà)面之間的切換節(jié)奏，避免過(guò)于頻繁的切換。

⊙ 盡量避免在切換過(guò)程中主體出現(xiàn)過(guò)大的視差變化，當(dāng)需要從一個(gè)主體處在正視差位置的畫(huà)面切換到另一個(gè)主體處于負(fù)視差位置的畫(huà)面時(shí)，建議使用幾幀主體處于會(huì)聚平面上的場(chǎng)景進(jìn)行過(guò)渡。

⊙ 盡量避免前后銜接的景別落差過(guò)大。

⊙ 主要采用硬切換方式，兼用閃黑、漸隱等過(guò)度方式，慎用軟疊、劃像等過(guò)渡方式。

（3） 字幕和動(dòng)畫(huà)制作

在3D節(jié)目圖像上疊加字幕、動(dòng)畫(huà)時(shí)，應(yīng)注意遮擋關(guān)系等問(wèn)題：

⊙ 疊加字幕和動(dòng)畫(huà)的空間位置應(yīng)盡量避免視野沖突。

⊙ 對(duì)于長(zhǎng)期疊加在畫(huà)面上的角標(biāo)、動(dòng)畫(huà)，建議適當(dāng)飄出屏幕，但不宜處于3D節(jié)目圖像最前面的位置，建議將其處理成半透明，以減輕其整個(gè)畫(huà)面中對(duì)觀眾視覺(jué)的吸引力。

⊙ 唱詞為畫(huà)面的組成部分，建議不與畫(huà)面的主體部分重疊。

三、3D電視播出和傳輸技術(shù)

1.3D電視傳輸技術(shù)

3D播出采用文件和信號(hào)兩種方式進(jìn)行輸出，如圖1所示。做好的3D電視節(jié)目通過(guò)錄像機(jī)或者硬盤(pán)服務(wù)器雙機(jī)同步播放，兩路HD-SDI信號(hào)送達(dá)3D信號(hào)處理器，然后將兩路視頻接成一路“左右拚（Side By Side）”信號(hào)，通過(guò)一路HD-SDI接口輸出，這樣對(duì)傳統(tǒng)電視播出系統(tǒng)改動(dòng)較小，原系統(tǒng)硬件增加3D臺(tái)標(biāo)機(jī)、3D字幕機(jī)、3D信號(hào)處理器即可。我國(guó)3D試驗(yàn)頻道輸出多采用左右拼格式，并規(guī)定其視頻壓縮碼流不低于15Mb/s，加上音頻后總碼流為16Mb/s。

圖1 3D播出系統(tǒng)框圖

2.3D電視傳輸技術(shù)

根據(jù)ITU-R對(duì)3D電視系統(tǒng)代次與級(jí)別的劃分，目前國(guó)際上開(kāi)播的3D電視頻道普遍采用第一代Level2的技術(shù)體系，我國(guó)3D電視頻道的技術(shù)體系也屬于第一代Level2，能夠利用現(xiàn)有HDTV傳輸和接收手段，包括信源編碼、復(fù)用、信道傳輸、接收解碼等，實(shí)現(xiàn)3D電視節(jié)目的傳輸和接收。

圖2 3D電視傳輸系統(tǒng)與應(yīng)用場(chǎng)景

如圖2所示，3D電視音視頻與高清電視音視頻通過(guò)信源編碼，與業(yè)務(wù)信息復(fù)用后，經(jīng)廣播傳輸信道到用戶終端，具有立體顯示設(shè)備（3D電視機(jī)）的用戶可收看3D電視節(jié)目，具有高清顯示設(shè)備（高清電視機(jī)）的用戶只能收看高清電視節(jié)目，不能收看3D電視節(jié)目。對(duì)于我國(guó)3D電視試驗(yàn)頻道，主要面向如下兩類(lèi)應(yīng)用場(chǎng)景。

A類(lèi)用戶：以現(xiàn)有的HDTV機(jī)頂盒接收3D電視節(jié)目信號(hào)?，F(xiàn)有的HDTV機(jī)頂盒可正確接收解碼3D電視信號(hào)，但在未經(jīng)軟件升級(jí)的情況下，通常不能自動(dòng)識(shí)別3D電視信號(hào)格式，用戶需要手動(dòng)切換3D電視機(jī)的的2D/3D顯示模式，才能收看3D電視節(jié)目?，F(xiàn)有HDTV機(jī)頂盒不支持EPG信息的3D顯示，在觀看3D電視節(jié)目時(shí)，如果坱需要查看節(jié)目菜單、節(jié)目列表等信息，需要手動(dòng)切換3D電視機(jī)的到2D顯示模式。

B類(lèi)用戶：以3D電視機(jī)頂盒接收3D電視節(jié)目信號(hào)。這里的3D電視機(jī)頂盒是指在現(xiàn)有HDTV機(jī)頂盒的基礎(chǔ)上，增加3D電視描述符和視頻3D深度范圍描述符解析功能，采用HDMI 1.4a接口。3D電視機(jī)頂盒可正確接收解碼3D電視信號(hào)，同時(shí)能夠自動(dòng)識(shí)別3D電視信號(hào)格式，并將信號(hào)格式信息傳遞給3D電視機(jī)，支持EPG信息的3D顯示，支持3D電視機(jī)的2D/3D顯示模式自動(dòng)切換，用戶不需要手動(dòng)切換即可收看3D電視節(jié)目。

（1）預(yù)處理。第一代Level2的3D視頻信號(hào)的圖像拼接方法包括左右拼接、上下拼接、行（列）交替拼接、棋盤(pán)方式拼接等，目前DVB規(guī)定了左右拼接和上下拼接兩種，一般對(duì)于逐行掃描的視頻，兩種方式均適合，對(duì)于隔行掃描的視頻，采用左右拼接比較適合，我國(guó)高清電視采用1920×1080/50i的格式，規(guī)定3D電視視頻預(yù)處理采用左右拼接的方式，3D電視的伴音采用3D電視左路視頻的伴音。

（2）視音頻格式。高清幀兼容的3D電視系統(tǒng)充分利用了現(xiàn)有高清電視傳輸系統(tǒng)，采用左右拼接的圖像格式，因此，規(guī)定3D電視視頻的圖像格式在分辨率、場(chǎng)頻、幅型比、色度格式等參數(shù)上與現(xiàn)有的高清電視視頻一致，3D電視音頻與現(xiàn)有的HDTV音頻格式相同。

（3）信源編碼。高清幀兼容的3D電視視頻為拼接視頻，視頻編碼采用高清視頻編碼技術(shù)即可。規(guī)定視頻編碼采用H.264，HP@L4，一般高清視頻采用H.264編碼在10Mb/s碼率下，可獲得廣播級(jí)的圖像質(zhì)量，3D電視的拼接視頻比一般高清視頻需要更高的壓縮碼率，為保證視頻質(zhì)量，同時(shí)考慮數(shù)字電視節(jié)目帶寬的分配情況，碼率不低于15Mb/s。視頻編碼也可采用AVS，碼率不低于15Mb/s。

音頻編碼與現(xiàn)有高清電視一致，采用MPEG-1音頻第2層或AC-3。

（4）業(yè)務(wù)信息。3D電視描述符與視頻3D深度范圍描述符，用于表示3D電視業(yè)務(wù)類(lèi)型、3D電視組件類(lèi)型、3D視頻視差范圍等信息。基于這些信息，3D電視機(jī)頂盒可支持3D電視機(jī)2D/3D顯示模式的自動(dòng)切換，可支持EPG信息的3D顯示，同時(shí)不影響現(xiàn)有HDTV機(jī)頂盒接收3D電視節(jié)目。

（5）復(fù)用。采用MPEG-2系統(tǒng)層標(biāo)準(zhǔn)對(duì)3D電視節(jié)目碼流進(jìn)行復(fù)用。目前的MPEG-2系統(tǒng)層標(biāo)準(zhǔn)對(duì)PMT表中的AVC視頻描述符進(jìn)行了擴(kuò)展，目前的H.264標(biāo)準(zhǔn)增加了幀拼接方式SEI信息，表示ES流中視頻的3D拼接方式。

四、3D電視未來(lái)發(fā)展

我國(guó)的3D電視試驗(yàn)頻道的開(kāi)播，標(biāo)志著我國(guó)廣播電視發(fā)展邁入了新階段，對(duì)推動(dòng)3D技術(shù)進(jìn)步，拉動(dòng)3D產(chǎn)業(yè)鏈快速發(fā)展都具有不可估量的作用。當(dāng)前，3D電視發(fā)展亟需制定一些必要的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，應(yīng)加強(qiáng)3D電視質(zhì)量的評(píng)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的研究，確保3D電視的制作、播出效果和質(zhì)量。在3D電視頻道的建設(shè)初期，難免會(huì)遇到一些困難，除了人才缺乏、內(nèi)容缺乏之外，還有收看觀眾的數(shù)量也不足等問(wèn)題，我國(guó)的3D電視行業(yè)今后在技術(shù)、內(nèi)容及發(fā)展模式等多方面要借鑒內(nèi)外的成功經(jīng)驗(yàn)，需要把握好以下幾個(gè)方面：

（1）3D板塊內(nèi)容的打造?！皟?nèi)容為王”，開(kāi)展節(jié)目研發(fā)，做觀眾的眼睛，設(shè)計(jì)能夠體現(xiàn)3D電視特色的內(nèi)容。用3D鏡頭帶給觀眾真實(shí)的視覺(jué)體驗(yàn)，又給觀眾帶來(lái)超越真實(shí)的世界。無(wú)論在盛典、綜藝、旅游、賽事、教育、時(shí)尚還是購(gòu)物等內(nèi)容方面，3D板塊都有可以一顯身手的表現(xiàn)空間。

（2）“低成本、高效率”的生產(chǎn)和儲(chǔ)備。在目前3D電視起步的初期，對(duì)于實(shí)力有限的電視臺(tái)，采用2D+3D兼容的制作模式，實(shí)現(xiàn)3D節(jié)目“低成本，高效率”的生產(chǎn)和儲(chǔ)備應(yīng)是可行的策略。

（3）強(qiáng)化戰(zhàn)略合作。通過(guò)和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商、相關(guān)硬件廠商等合作，開(kāi)創(chuàng)共贏的局面。

（4）開(kāi)發(fā)3D內(nèi)容提供的產(chǎn)業(yè)藍(lán)海。加強(qiáng)和網(wǎng)絡(luò)、新媒體等的合作，通過(guò)為網(wǎng)絡(luò)、新媒體等定制3D節(jié)目?jī)?nèi)容，打造內(nèi)容聯(lián)盟，開(kāi)展聯(lián)合制作業(yè)務(wù)，和動(dòng)漫基地合作等建立3D產(chǎn)業(yè)基地。

（5）拓寬3D節(jié)目的播出渠道。積極探索有線電視、衛(wèi)星接收、網(wǎng)絡(luò)、IPTV、移動(dòng)多媒體、CMMB、手機(jī)視頻等發(fā)布渠道和合作模式，開(kāi)發(fā)新的盈利模式。

五、結(jié)束語(yǔ)

從目前國(guó)內(nèi)外3D發(fā)展的趨勢(shì)來(lái)看，3D電視雖然不是今后電視發(fā)展的惟一方向，但可以是傳統(tǒng)電視（2D）的一個(gè)重要補(bǔ)充。發(fā)展3D電視是拓展節(jié)目形式，豐富電視節(jié)目?jī)?nèi)容，更好地服務(wù)觀眾，開(kāi)拓市場(chǎng)的一個(gè)重要手段。未來(lái)幾年，我國(guó)3D電視從拍攝、制作、播出到傳輸，都將迎來(lái)技術(shù)上的飛速發(fā)展和節(jié)目的繁榮。■