關于3D電視工程技術及其未來趨勢的思考

劉鳳軍+楊巖鵬

摘 要 3D電視工程技術是在高清電視技術之后發(fā)展起來的新技術，是指三維立體影像電視。由于人的雙眼在觀察物體的時候會存在略微的差異，所以在對距離不同的物體進行辨別時就會產(chǎn)生立體視覺。3D電視工程技術的應用，已經(jīng)將電視行業(yè)推向一個新的發(fā)展階段，必然會成為電視行業(yè)未來的主流發(fā)展趨勢。本文對3D電視工程技術進行分析，并就其未來的發(fā)展趨勢進行探討。

關鍵詞 3D電視工程技術；流程；未來趨勢

中圖分類號 G2 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2017）193-0037-02

隨著3D電視工程技術在電視行業(yè)的應用，以及3D顯示終端的普及，世界各國的3D電視頻道在短時間內就達到幾十個。我國對3D技術的發(fā)展也十分關注，并在“十二五”規(guī)劃中提出要加大3D電視工程技術的研發(fā)力度，以提高3D電視的制播能力。

1 3D電視工程技術

1.1 3D編解碼技術

編解碼技術主要有以下幾種：

1）以單視點和深度圖為基礎的立體視頻編碼。在歐盟的ATTEST計劃中，首次提出以深度為基礎的3D電視。在傳統(tǒng)的立體視頻技術中，是以雙視點為基礎的，而在ATTEST計劃中，則將單視點和與之相對應的深度信息進行組合，成為3D視頻數(shù)據(jù)的表示格式。單視點和深度圖立體視頻編碼能夠與現(xiàn)有的2D廣播電視兼容，既可支持2D顯示，也可支持3D顯示。并且，在3D電視的立體重建過程中，需要進行復雜的運算，在此技術的作用下，可實現(xiàn)深度圖的傳輸，使其到達用戶終端，以簡化計算過程，從而有效的減少3D電視接收機的成本。

2）以立體多視點視頻和深度圖為基礎的立體視頻編碼技術。在ATTEST計劃中，由于無法將有遮擋情況的立體圖像進行正確的重建，所以研究者提出一種新的系統(tǒng)框架，在編碼端將多視點視頻與對應的深度圖進行結合，將其進行壓縮后，再通過用戶端將其進行深度繪制，從而可以在重建后得到多個中間視點的圖像。

3）雙目立體視頻編解碼方案。在MPEG組織下的3DAV提出4種視頻編碼方案，都是以MPEG-4為基礎的，也就是以下4種方案：第一，在左視點和右視點都采用MPEG-4編碼，且編碼是獨立的；第二，在設計編碼方案時，要充分考慮左視點和右視點的相關性，但右視點視差預測過程中產(chǎn)生的殘差不需要考慮；第三，上述兩者都需要考慮；最后，將MPEG-4的時域分級利用起來進行編碼。

1.2 3D傳輸存儲技術

3D傳輸存儲技術的傳輸方式主要有兩種，一種是廣播傳輸，一種是光盤網(wǎng)絡傳輸。在3D電視的播放過程中，需要大量的數(shù)據(jù)信息，其傳輸寬帶的容量要能夠達到2D視頻的2倍，所以3D技術是在現(xiàn)有的寬帶基礎上進行擴展的。因此，在電視行業(yè)的發(fā)展中，其主要傳輸方式為高清幀兼容3D，通過左右拼接的方式進行傳輸。目前，主要的3D發(fā)行平臺包括廣播和藍光光盤，我國也在積極的研發(fā)3D光盤播放機，使之能夠支持立體視頻的播放。

1.3 3D內容制作技術

3D內容制作技術主要包括以下幾種：

1）3D拍攝技術。利用單機雙鏡頭攝像機、雙機雙鏡頭攝像機，根據(jù)雙目視差原理進行3D拍攝。在采集3D圖像的過程中，不僅對攝像技術的要求比較高，對攝像設備的要求也比較高。單機雙鏡頭3D攝像機是以水平并列的方式，將兩個鏡頭和兩個攝像單元安裝在同一設備中，使其外觀和大小都與普通的攝像機接近，對圖像質量要求不太高時就可采用這種攝像機拍攝。雙機雙鏡頭3D攝像機有兩種，一種是水平式的，用于拍攝距離較遠的主體；一種是垂直式的，用于拍攝距離較近的主體。

2） 3D內容制作。3D制作的內容主要包括字母、Logo、后期及包裝等的處理。2D內容制作中的這些內容無法適用于3D內容制作。

3）2D轉3D技術。主要是將平面視頻中隱含的3D信息利用起來，實現(xiàn)拍攝場景中3D空間坐標與位置關系的恢復?？衫靡约捌鋵W習為基礎、鑒別信息與對象分割的全自動2D轉3D等技術來實現(xiàn)。

2 3D電視工程技術的未來趨勢

2.1 在電視行業(yè)中的發(fā)展趨勢

在沒有對3D技術進行優(yōu)化前，3D技術可分為兩種，一種是3D直播傳技術，一種是3D終端顯示技術。目前，3D電視工程技術在制作、播放和傳輸方面還存在一些待改進的地方，但在未來的幾年內基本都能得到完善。3D技術未來的發(fā)展與其終端顯示技術有關，裸眼3D技術會成為其未來的發(fā)展趨勢。在3D電視工程技術未來的發(fā)展中，能夠通過對技術進行優(yōu)化降低裸眼3D電視機的成本，提高雙眼圖像的清晰度，使其能夠達到高清全寬帶的像素水平，從而使觀看區(qū)能夠與普通電視接近。在這樣的條件下，用戶既可躺著看電視，也可坐著看電視，所以裸眼3D電視在將來會取代高清電視，成為電視行業(yè)的主流。而未來的3D技術還會在裸眼3D的基礎上有更好的發(fā)展，實現(xiàn)多視點自動成像和全息立體顯示，而其未來的用戶主要為數(shù)字影院或者電視觀眾。

2.2 3D電視廣播的推行

2012年1月，公共3D電視頻道進行聯(lián)合試播，標志著我國的廣播電視已經(jīng)進入全新的發(fā)展階段。3D電視工程技術的進步，能夠引導市場消費潮流，促進3D產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。深圳的廣播電視集團所儲存的3D片源比較多，并購置有一些3D制作設備，其中的2套常規(guī)欄目將被轉化為3D套排，每天的3D節(jié)目產(chǎn)量為半個小時。由于傳統(tǒng)的頻道是通過廣告盈利的，但3D頻道如果要通過廣告盈利就比較困難。在未來的一段時間內，觀看3D電視的觀眾數(shù)量會比較少，且觀看成本會比較高，因此需要開播3D付費頻道。

2.3 3D與4K技術的融合

4K技術已經(jīng)成為電視行業(yè)發(fā)展的一個新的熱點，將3D技術與4K技術進行融合，可推動3D技術的發(fā)展，增強3D技術的效果。如果通過4K終端觀看現(xiàn)有幀兼容視頻編碼技術的3D電視節(jié)目，能夠將其清晰度提升到高清狀態(tài)，并且4K技術能夠逐步的實現(xiàn)裸眼電視的觀看。同時，圖像采集設備的升級也將4K作為指標，3D拍攝會逐步過渡到4K。目前，在3D電視的拍攝過程中，所選取的運動鏡頭不能太多，拍攝快速運動鏡頭的難度更大，快速的切換圖像會降低觀看的舒適度。

隨著拍攝圖像向4K指標升級，舒適度降低的情況能夠得到有效的控制，從而提高3D畫面的舒適度。目前，許多電視產(chǎn)品都能夠同時具備3D和4K性能，這也能促進3D技術的推廣，并在未來得到普及。3D技術除與4K技術融合外，還會逐漸的滲透到其他領域。比如，3D技術與智能技術的結合，智能電視會成為3D技術的重要應用平臺。在電視節(jié)目觀眾需求逐漸多元化的條件下，3D電視終端在未來的設計中也會更加多元化，電視節(jié)目的制作和編排也會相應的作出調整。

3 結論

綜上所述，3D電視工程技術主要包括3D編解碼、傳輸存儲、內容制作等技術，在3D技術的影響下，電視節(jié)目圖像會更加高清。而3D電視工程技術在未來的發(fā)展中，還會與4K技術、智能技術等相結合，從而推動3D技術的發(fā)展，促進電視行業(yè)更好更快的發(fā)展。

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