立體電視機(jī)可視角測試的研究

吳冬燕 曹建東 范科峰

（1.蘇州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 215104；2.中國電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院，北京 100007）

1 引言

隨著立體顯示技術(shù)的快速發(fā)展，3D電視機(jī)正走進(jìn)千家萬戶并成為終端顯示設(shè)備的主力軍。3D電視機(jī)兼有2D與3D顯示功能，所以深受廣大用戶的歡迎。但由于改變了原來的觀看模式，觀看者需要配套的眼鏡方可觀看，所以會發(fā)現(xiàn)很多的不適應(yīng)。其中，合適的觀看位置將決定所觀看的3D效果，也就是說3D電視如同2D電視一樣，同樣存在可視角問題。所以，研究3D電視可視角的測試方法是很有必要的。

2 3D電視與2D電視可視角測試的區(qū)別

2.1 3D電視顯示技術(shù)

一般情況下，3D電視從3D顯示技術(shù)方向可分為：色差式、偏光式、主動快門式，并且需要佩戴相應(yīng)的眼鏡進(jìn)行觀看。由于色差式的3D效果較差，并且容易出現(xiàn)畫面色彩模糊，所以此類技術(shù)并沒有被廠家所采用。目前，偏光式和主動快門式是3D電視的主流技術(shù)。

2.2 關(guān)于3D可視角的理解

我們可以將3D電視可視角理解為：觀看3D電視時(shí)，觀眾能夠獲得3D效果的最大觀看角度，并且觀看到的畫面不失真、不模糊，包括垂直可視角與水平可視角。也就是說3D電視具有一定的立體可視角，只有在這些角度，觀察者的左（或右） 眼才各自看到該看的左（或右） 眼圖像，除此之外的區(qū)域，觀察者看到的要么是左眼圖像和右眼圖像的混疊，要么是沒有視差的左右眼圖像，即立體可視角之外觀察者是不能看到正確的立體圖像。因此，3D電視可視角是評價(jià)3D電視性能及質(zhì)量的一個核心指標(biāo)[1-2]。

2.3 3D電視與2D電視可視角測試的主要區(qū)別

常見2D電視可視角測量方法，一般都是基于對比度或者基于亮度進(jìn)行測試，并且基于亮度的可視角測試是普遍的方式。雖然3D電視與2D電視外觀結(jié)構(gòu)相似，但并不能直接采用2D電視可視角測試方法測試3D電視。

一般情況下，觀看者的可視角不同，所觀看到的立體電視圖像會有一些差異，即所看到的立體圖像的串?dāng)_、對比度、亮度等等圖像指標(biāo)都會有些變化。根據(jù)筆者前期針對3D電視雙眼串?dāng)_的研究，發(fā)現(xiàn)可視角的變化會引起串?dāng)_值的變化，也就是說可視角決定了3D觀看效果。所以，討論可視角問題時(shí)，應(yīng)考慮多種圖像指標(biāo)，應(yīng)將相關(guān)圖像指標(biāo)納入結(jié)果統(tǒng)一分析。

3 3D電視可視角測試方法

本文將串?dāng)_納入到立體電視可視角測試方案中。根據(jù)作者前期在立體電視串?dāng)_方面的研究，得知針對3D電視雙眼串?dāng)_特點(diǎn)，可以利用屏幕9點(diǎn)及不同灰階信號完成測試。左右雙眼串?dāng)_公式如下[3-5]：

圖1 3D電視水平可視角特性測量圖（平面圖）

圖2 3D電視垂直可視角特性測量圖（側(cè)面圖）

在調(diào)整不同可視角度測試串?dāng)_時(shí)，為了測試的便利性，可以采用多點(diǎn)測量，也可以采用中心點(diǎn)測量；可以采用多階亮度信號，亦可直接采用黑（0%）白（100%）信號簡化測試。本文采用中心點(diǎn)測量及 9 段電平（0，12.5%，25%，37.5%，50%，62.5%，75%，87.5%，100%）。

需要說明的是測試可視角時(shí)，可以保持光學(xué)測量儀位置不變，調(diào)整被測立體電視的角度；也可保持立體電視位置不變，調(diào)整光學(xué)測量儀的角度[6-8]。

3.1 3D電視水平可視角特性研究

按照圖1測試圖配置測量儀器，并保證3D電視屏幕中心點(diǎn)和亮度測量儀中心點(diǎn)在水平軸線上。確保3D電視機(jī)在3D顯示狀態(tài)下能夠正常工作，并且保持工作60分鐘以上。

3D電視及亮度測量儀熱機(jī)后，把左眼鏡片安裝在光學(xué)測量器上。水平（即畫面的垂直方向）的初期角設(shè)為0度，并放在規(guī)定的測量距離上。

按照雙眼串?dāng)_的測量方法，加入最初的測量項(xiàng)目的輸入信號，即輸入信號從0開始，間隔為12.5%。中心點(diǎn)的輸入電平為 l的 窗 口（l為 0，12.5%，25%，37.5%，50%，62.5%，75%，87.5%，100%），在 反 側(cè) 輸 入 水 平 為 m（m為 0，12.5%，25%，37.5%，50%，62.5%，75%，87.5%，100%）。

進(jìn)行二維測量并記錄結(jié)果。

向右調(diào)整角度（步進(jìn)為+2度），重復(fù)（2）（3），記錄測量結(jié)果。

向左調(diào)整角度（步進(jìn)為- 2度），重復(fù)（2）（3），記錄測量結(jié)果。

根據(jù)公式（1）（2）計(jì)算雙眼串?dāng)_值。

根據(jù)公式（3）（4）計(jì)算中間灰階雙眼串?dāng)_平均值。

完成不同可視角度的雙眼串?dāng)_的測量，即反映了基于串?dāng)_的可視角特性。

3.2 3D電視垂直可視角特性研究

3D電視垂直可視角的測試與水平可視角的測試相似，只是需要按照圖2進(jìn)行儀器配置及位置擺放。唯一區(qū)別就是調(diào)整角度時(shí)，垂直可視角測試是向上調(diào)整（步進(jìn)為+2度），向下調(diào)整（步進(jìn)為-2度），計(jì)算方法都一樣。

4 測量結(jié)果的說明及可視角的判定問題

本文主要提出了一種立體電視機(jī)的可視角測試方法，其可視角的判定需根據(jù)圖像串?dāng)_結(jié)果而定，但此方法只是一個定性的分析方法。實(shí)際上，可視角本身還存在一定的主觀人為因素，不同的觀察者，視覺感受肯定有差異。所以，立體電視可視角的標(biāo)準(zhǔn)是較難界定的。

[1] Adrew Woods. Understanding Crosstalk in Stereoscopic Displays. 3DSA (Three-Dimensional Systems and Applications) conference,Tokyo, 2010.

[2] Xing Liyuan, You Junyong, Ebrahimi T., Perkis A. A perceptual quality metric for stereoscopic crosstalk perception. ICIP2010, 2010:4033-4036.

[3] 吳冬燕，范科峰，卜樹坡，趙展.3D電視雙眼串?dāng)_測試方法[J]. 電視技術(shù) , 2012,36（6）:87-89.

[4] 吳冬燕，卜樹坡. 一種新穎IPTV機(jī)頂盒的設(shè)計(jì) [J]. 蘇州大學(xué)學(xué)報(bào)(工科版), 2012,32（1）: 7-9.

[5] 潘冬冬，王瓊?cè)A.偏振眼鏡立體顯示的立體串?dāng)_度及其影響因素[J].光學(xué)技術(shù), 2009,35(4): 517-518.

[6] 王瓊?cè)A, 潘冬冬.“狹縫光柵自由立體顯示器的立體圖像串?dāng)_度[J]. 光電子激光, 2010,21(7): 1058-1061.

[7] Mphepo W, Huang Yi-Pai, Shieh Han-Ping D.Enhancing the Brightness of Parallax Barrier Based 3D Flat Panel Mobile Displays Without Compromising Power Consumption [J].Journal of Display Technology, 2010,6(2):60-64.

[8] Son J-Y, Javidi B, Kwack K-D, “Methods for displaying three-dimensional images,” Proc. of the IEEE, vol.94, no.3, pp.502-523, 2006.