3D电视的技术与发展分析

3D电视的技术与发展分析1、前言根据广电总局的“十二五”规划，“十二五”期间我们国家将开播10个3D频道，其中发展目标包括制定我们国家的3D标准，以及整体提高3D电视的直播能力，使3D电视的存储能力和播发能力具有较高的水平。3D电视是一种能够模拟实际景物的真实空间关系的新型电视，它利用人眼的视觉特性产生立体感，让观众感受到观看的影像是具有深度特性的三维立体场景，观众对延伸于屏幕前的景物有触手可及的震撼效果。世界上目前已开播了25个3D电视。其中卫星电视运营商12家，有线电视运营商3家，公共电视服务商3家，电信运营商3家，IPTV、卫星电视综合运营商1家，IPTV、卫星、有线电视综合运营商1家，节目提供商2家。2010年1月1日，韩国通过卫星广播开通了第一个3D电视广播频道，接着，英国、法国、德国、意大利、西班牙、荷兰、瑞典、卢森堡、俄罗斯、波兰、土耳其和美国等国家也相继开播3D电视，预计2012年的伦敦奥运会将采用3D电视方式转播。由中央电视台、北京电视台、上海广播电视台、天津电视台、江苏广播电视总台、深圳广电集团6家单位联合参与3D电视试验频道的开办。各家分别制作节目，由中央电视台统一播出。3D电视试验频道是我国首个立体电视节目综合性试验频道，每晚首播4.5小时，每天重播两次，共播出13.5小时。频道内容主要包括动漫、体育、专题片、影视剧、综艺等类型的3D电视节目,以及重大活动的现场转播(如春晚、伦敦奥运会等)。开办3D电视试验频道是广电总局贯彻落实党的十七届六中全会精神、提升广播电视现代传播能力、加快建设广播电视强国的一项重大举措；是推动文化与科技融合、抢占文化领域科技发展制高点的必然要求；是加快发展广播影视生产力、丰富电视节目表现形式的一项创新之举。3D电视试验频道的开播是我国广播电视发展史上的一个新的里程碑，标志着我国广播电视的发展紧跟世界发展潮流，迈入了新的发展阶段。3D电视试验频道的开播在满足人民群众新需求、新期待的同时，开辟了广播电视文化消费新领域，随着我国人民生活水平的提高，我国文化需求快速增长，呈现的高品位高质量特征，3D电视的推出必将带动我国文化产业的发展，同时，也将推动电视机的更新换代，促进我国民族工业发展。国内的3D电视试验频道计划在2012年元旦试验播出，春节正式播出。3D电视频道的开播由科技司和传媒司牵头，于9月下旬开始筹备，10月中旬，参与制作3D节目的6家电视台接获批文。每天首播节目为4.5个小时，中央电视台、上海文广和北京电视台每家负责一个小时的节目，天津电视台、深圳电视台、江苏电视台每天负责半个小时的节目，重播两次。频道呼号是中国三网融合试验频道，主要是播动漫、体育、专题片和综艺节目。下一步各个台的制作能力提升以后，各个台可以独立地申请开播自己的3D电视频道。2、3D电视节目的技术1）3D电视节目的质量3D电视的图像质量目前是参照了日本出的一些舒适度和安全的规范。它的视差和视点是在3D电视节目制作中非常重要的参数。国际电联将此归纳为调节-聚焦，还有会聚平面和视差。在3D节目制作中还没有国际化的通用的标准。都在国际电联和各个国家都在积极地研究制定。在视差方面3D效果如果要比较强，舒适度就稍差。视差小的时候，舒适度会提高。3D的冲击力就会减低。从健康的角度出发，目前的制作第一步还是倾向安全，节目的质量要求是不低于高清电视节目质量，制作环节均为1920×1080，50i，16：9幅宽比，但因为在传输最末端采用SidebySide的双连接方式，左边和右边都是压扁的图像，损失了1/2的清晰度，所以用户接收的图像质量达不到高清水平。3D电视频道通过卫星覆盖全国，各个地方的有线电视可以从卫星接收下来以后通过高清频道转发到用户，目前是免费接收。发射播出是由中央电视台负责，上星是由无线局负责。视频压缩采取H.264编码。用户采用高清的机顶盒加上带有3D电视功能的接收机就可以观看。传输和音频均与高清采用同样的标准和技术。国际电联颁布了目前的ITU-RBT.1438的3D电视的主管评价标准。从3D图像与2D图像的评价方式产生了很大的区别，评估的要素和观看方法条件以及对评价人员和素材的要求都提高了很多2）3D电视节目的制作3）3D电视节目的压缩与传输3D电视试验频道的节目信号以高清帧兼容的格式，采用卫星通道加密传输，由全国各地有线电视网络前端接收，在当地有线电视网络基本频道中传送。，有线电视高清机顶盒用户将高清机顶盒与3D电视机相连，再佩戴与3D电视机配套的眼镜，就可以接收并观看。目前市场上有有电视机、投影机、计算机、手机和3D头盔等类型家用3D显示设备。3D电视机和投影机从成像技术上均分为被动偏振光式和主动快门式，也就是平常所说的光分法和时分法3D显示设备。高清机顶盒与3D电视机间通过HDMI接口连接，如果高清机顶盒与电视机的HDMI接口的版本都是1.4a或以上，电视机可以自动识别并切换3D模式，否则电视机将无法自动识别视频是3D还是2D，观众需要手动将电视机设置为3D模式。3D电视可分为双画面3D电视、多视点3D电视和真实3D电视，我国3D电视试验频道采用双画面3D电视方式播出双画面3D电视是指用两路摄像单元模拟人的双眼拍摄两路图像，或计算机生成的左右眼两路图像，经过制作、播出、传输，最后显示在时分或偏振等方式显示的电视屏幕上，观众佩戴与3D电视机配套的眼镜，使左右眼分别观看到左右摄像单元拍摄的图像，从而在大脑中形成立体效果的电视。目前遇到的一个问题是机顶盒HDMI的标准，如果采用1.4A的规范，家里有3D电视，电视的端口也有SDMI1.4版。这样从电视的原端发出一个标识信号以后，在家里选到3D节目的时候，自动转换到3D。但目前电视机有这种接口，答：拍摄制作篇22、3D电视节目制作基本流程是怎样的？答：使用立体摄像机采集或由计算机生成3D视频信号，将左右视频进行3D调整、叠加字幕、编辑等，最后将左右信号进行3D拼接处理转为适合高清通道播出的信号。图23D电视节目制作基本流程示意36、3D电视视差安全管理的主要指标是什么？答：视差安全管理要求拍摄制作时正视差和负视差在一定范围内，观看者在3倍于40～70英寸电视机画面高度的距离观看时，3D电视节目的正视差应控制在50mm以内，负视差应控制在150mm以内。长时间观看时，为保证观看舒适度，大部分时间内的画面上主体内容视差角应小于1度，相当于在屏幕上的左右眼视差小于高清电视画面水平方向的3%，约58个像素。37、如何控制3D电视节目拍摄时的视差？答：拍摄时控制视差的基本方法为调整左右摄像单元的间距和会聚角。38、3D电视拍摄制作时为什么要对图像误差进行控制？答：因为实际拍摄的左右眼图像除了水平方向上的视差之外还存在误差，这些误差严重时会造成立体成像失败，会降低观看3D电视图像的安全性和舒适感，因此必须对拍摄的图像误差进行控制。39、3D电视拍摄制作时图像误差有哪些？答：图像误差主要有三类，包括几何误差、电气误差和光学误差。其中，几何误差分为高度误差、旋转误差、尺寸误差等；电气误差分为左右眼图像的亮度电平差异、彩色差异、延时差异、信号同步不一致等；光学误差分为聚焦匹配失调、变焦匹配失调、焦点误差以及杂散光和眩光的差异等。40、3D电视拍摄制作时图像误差应控制在什么范围？答：在实际3D电视节目拍摄中各种误差是客观存在的，要完全消除非常困难，但是应将各种误差控制在一定范围内，以降低对3D成像的影响。3D电视节目制作误差控制容限范围如下。表13D电视节目拍摄制作误差控制容限范围以上容差为单项最大值，由于实际系统中多项误差同时存在，造成单项误差容限范围的减小，因此在实际拍摄中应尽量减少各项误差。41、3D电视拍摄时的误差哪些是可以在后期校正的？答：对于小范围的光轴高度误差、旋转误差、变焦匹配失调、色调匹配失调、梯形畸变是可以采用后期的数字校正进行处理的，但是对于聚焦失调和上述误差较大时，是无法进行数字校正的。42、3D电视拍摄时怎样控制几何误差？答：应尽可能通过拍摄前的立体支架调整以及镜头配对减少误差，剩余的误差采用数字处理手段进行校正；采用数字处理技术可对带有几何误差的3D电视节目图像进行实时或非实时的处理，但会造成图像质量的下降。43、3D电视拍摄时电气误差怎样控制？答：正式拍摄前，通过调整摄像单元参数，尽可能保持摄像单元电气性能一致性；拍摄制作时，可以用实时或非实时的数字处理设备校正电气误差。44、3D电视拍摄时光学误差怎样控制？答：减小聚焦匹配失调的方法是精确挑选配对镜头，使左右眼镜头的焦点尽可能同步；减小焦点误差的方法是精确调整摄像单元在立体支架上的安装位置，使双路摄像单元的焦点平面尽可能保持一致；镜头产生的眩光无法消除，只能在拍摄时尽量避免；反射镜造成的残影只能靠更换高质量的反射镜才能减轻或消除。45、如何在拍摄前保证两台摄像机影像的高度、旋转、亮度、色调等参数一致？答：摄像机的高度、旋转等与摄像机位置和角度有关的参数以及焦距和光轴可通过摄像机和机架进行调整，调整时需使用3D专用校正测试卡和具有3D测试功能的示波器或监视器，调整左右眼摄像机和支架，使左右眼图像完全匹配。46、如何保证两台摄像机的信号同步？答：两台摄像机必须使用同一同步信号锁定，以确保左右眼图像在时间上完全一致。47、什么叫视野冲突？答：视野冲突是指拍摄、制作的3D电视图像出现了违背正常空间关系的画面，使观看者产生不舒适、不协调的感觉。视野冲突的表现主要是边框效应、画面切换的空间跳跃、遮挡关系矛盾以及焦点平面与会聚平面矛盾等。48、什么叫边框效应、拍摄3D节目时如何避免边框效应？答：3D电视的成像基础是两只眼睛同时看到某图像，当画面左右边缘的某部分只能被一只眼看到而另一只眼看不到时就会出现边框效应。在下图的网状和斜纹阴影区域如有被拍摄对象，观看时就会产生边框效应。为避免出现边框效应，拍摄3D节目时应尽可能使被拍摄对象处于不会出现视野冲突的灰色区域，避开网状阴影区域。斜纹阴影区域虽然也会出现边框效应，但其感受与通过窗户观看室外景物相似，不会让人有不舒适的感觉。49、3D电视节目后期制作中如何处理边框效应？答：在后期制作中，可对产生边框效应的区域图像进行遮挡或者模糊处理，让双眼都不能看到该物体。50、哪些场景不适合3D电视拍摄？答：1)逆光像，比如剪影效果(黑暗部分很难产生立体感)；2)水平方向有重复的形状，比如格子、LED显示屏等；3)毫无纹理的场景，如蓝天、白墙；4)只能被一个镜头拍摄到的光晕、眩光、树叶缝隙露出的光线等场景；5)速度过快的运动镜头。51、3D电视拍摄使用广角镜头时应注意什么问题？答：由于广角镜头会夸张空间纵深关系，使用时可能会出现3D透视畸变，使被摄物体产生形变。此外，如果使用的广角镜头有明显的桶形失真，可能会产生垂直误差，使观众感到头晕。52、3D拍摄时如何避免两个镜头呼吸效应不一致？答：镜头的呼吸效应是指镜头在焦点调整时，成像大小发生变化。3D拍摄时，由于两个镜头的呼吸效应可能不一致，会导致左右两个图像大小不同。如果出现这种情况，应尽量少用跟焦，多使用大景深确保被摄主体都在清晰范围内，或通过严格测试配对，选用性能尽可能相同的镜头。53、如何使用简单的方法帮助判断左右视频是否同步？答：为了确保3D电视节目两路视频同步，可以采用拍摄拍手、拍球和打板等画面，检查左右视频的同一帧关键画面是否一致。54、3D电视拍摄时如何设定拍摄范围？答：3D拍摄前要做好详细计划，要设定机位位置，每个3D机位都有其对应的拍摄区域，设置机位和拍摄参数时要综合考虑被摄主体和背景的距离，拍摄前尽可能划定演员的活动范围。55、3D电视拍摄时3D监视器应主要监视哪些方面？答：3D拍摄时必须用立体监视器进行监看。佩戴3D眼镜监看3D效果；摘掉3D眼镜查看视差大小以及画面中有无垂直、旋转误差等问题。56、3D电视拍摄时布光需要注意哪些问题？答：在3D电视节目拍摄时，针对大景深的拍摄场景，应当兼顾前后景布光的照度和层次，适当增加被摄主体的轮廓光，以增强立体效果。使用垂直支架拍摄时，由于分光镜对入射光线