3D电视技术介绍

HLTR&DDEPARTMENT3D技术介绍20110318HLTR&DDEPARTMENT•耗资5亿美元的电影《阿凡达》，让观看者享受到一种身临其境的震撼视觉体验。成为2010年初最热门的话题。狂卷全球20亿票房，也引爆3D这个名词。前言•广州亚运会期间，TCL集团与亚运会合作，实现了中国3D电视转播精彩赛事的开始。•现在，索尼、松下、三星、LG、夏普、东芝、TCL、海信、海尔、长虹、创维、康佳等都推出了自己品牌的3D电视，卖场里面随处可以看到3D电视的体验区，3D电视的时代已经到来。3D的时代已经到来，我们准备好了吗？HLTR&DDEPARTMENT一、3D技术原理概述二、3D图像是如何处理三、3D电视的发展趋势四、3D电视面临的问题3D电视概述及发展HLTR&DDEPARTMENT3D技术原理概述HLTR&DDEPARTMENT3D概念原理：3D中的D是英文Dimension(度、维)的字头，3D便是指三维或三维空间。相比普通的2D画面，2D只传输了一个平面的信息，而3D画面更加立体逼真，让观看者有身临其境的感觉。所以，3D电视又称为立体电视。3D影像是因为眼睛的“视觉移位”而产生。人的两眼左右相隔在65mm左右，这意味着假如你看着一个物体，两只眼睛是从左右两个视点分别观看的。左眼将看到物体的左侧，而右眼则会看到物体的右侧。当两眼看到的物体在视网膜上成像时，左右两面的印象合起来，就会产生立体感觉，在大脑中形成具有立体纵深感的画面，人的两个眼睛视线差是3D显示技术需要利用和还原的关键。HLTR&DDEPARTMENT裸眼式3D眼镜式3D色差式快门式偏光式透镜阵列屏障栅栏指向光源3D技术原理HLTR&DDEPARTMENT眼镜式3D技术：1、色差式3D色差式3D历史最为悠久，成像原理简单，实现成本低廉，但是3D画面效果也是最差的，需要配合色差式3D眼镜才能看到3D效果。色差式3D先由旋转的滤光轮分出光谱信息，使用不同颜色的滤光片进行画面滤光，使得一个图片能产生出两幅图像，人的每只眼睛都看见不同的图像。目前我们较为最常见的滤光片颜色通常是红蓝，红绿，或者红青，目前采用这种技术的影院已经越来越少了，毕竟跟不上用户体验度的需求。优点：技术难度低，成本低廉。缺点：3D画质效果不理想，图像和画面边缘容易偏色。HLTR&DDEPARTMENTHLTR&DDEPARTMENT2、快门式3D快门式3D技术,使用一付主动式LCD快门眼镜，交替开关左眼和右眼,让左右眼看到的两幅图像在我们的大脑中融合成一体来实现，从而产生单幅图像的3D深度感。目前三星、LG、SONY等国际大厂所推出的3D电视主要使用的就是这种3D显示技术。在PC领域的NVIDIA的3Dstereo、在投影领域的德州仪器的DLPLink，XPAND3D系统也都是属于快门式3D技术。HLTR&DDEPARTMENT快门式3D成像说明：左右眼信号频繁切换，通过人体大脑计算形成3D图像HLTR&DDEPARTMENT快门式3D技术的原理是根据人眼对影像频率的刷新时间来实现的，通过提高画面的快速刷新率(至少要达到120Hz)，左眼和右眼个60Hz的快速刷新图像才会让人对图像不会产生抖动感，并且保持与2D视像相同的帧数，观众的两只眼睛看到快速切换的不同画面，并且在大脑中产生错觉，便观看到立体影像。主动快门式眼镜都采用的是液晶控制开合，通过液晶分子的运动控制左眼或右眼感知画面，刷新频率为60Hz，这样就是为什么3D电视要求面板刷新率最低为120Hz的原因。优点：资源相对较多，厂商宣传推广力度大，3D效果出色。缺点：快门眼镜价格昂贵。HLTR&DDEPARTMENT3、偏光式3D偏光式3D技术也叫偏振式3D技术，英文为Polarization3D，配合使用的是被动式偏光眼镜。偏光式3D技术的图像效果比色差式好，而且眼镜成本也不算太高，目前比较多电影院采用的也是该类技术，不过对显示设备的亮度要求较高。偏光式3D技术属于被动式3D技术，眼镜价格也较为便宜，目前3D电影院、3D液晶电视等很多采用偏光式3D技术。偏光式3D也细分出了很多种类，例如应用于投影机行业的偏光式3D技术，则需要两台以上性能参数完全相同的投影机才能实现3D效果，而应用于电视行业的偏光式3D技术则需要画面具有240Hz或者480Hz以上的刷新率，同时在屏上贴一种偏光膜，使画面能从不同的方向传送，而偏光眼镜让左右眼画面分离成垂直和水平画面，在大脑中交错重叠后实现3D效果。HLTR&DDEPARTMENT成像原理图HLTR&DDEPARTMENT偏光式3D是利用光线有“振动方向”的原理来分解原始图像的，先通过把图像分为垂直向偏振光和水平向偏振光两组画面，然后3D眼镜左右分别采用不同偏振方向的偏光镜片，这样人的左右眼就能接收两组画面，再经过大脑合成立体影像。目前在偏光式3D系统中，市场中较为主流的有RealD3D、MasterImage3D、杜比3D三种，其中RealD3D技术市场占有率最高，且不受面板类型的影响，可以使任何支持3D功能的电视和显示器产生出高清3D影像，拥有这项技术的RealD公司主要是通过技术授权进行推广。不过这种技术会使画面分辨率减半，很难实现真正的全高清3D影像，而且画面亮度也会被大大降低。在液晶电视上，应用偏光式3D技术要求电视具备240Hz以上刷新率。优点：偏光式眼镜价格低廉，3D效果出色，市场份额大。缺点：安装调试繁琐，成本不便宜，画面分辨率减半，难实现全高清。HLTR&DDEPARTMENT裸眼式3D即看3D立体电视不需要带眼镜，目前国内一些机场大厅上TCL所展示的3D显示就是属于这种方式。裸眼式3D技术可分为光屏障式(Barrier)、柱状透镜(LenticularLens)技术和指向光源(DirectionalBacklight)三种。由于人的双眼观察物体的角度略有差异，因此能够辨别物体远近，产生立体的视觉。三维立体影像电视正是利用这个原理，把左右眼所看到的影像分离。3D液晶的立体显示效果，是通过在液晶面板上加上特殊的精密柱面透镜屏，将经过编码处理的3D视频影像独立送入人的左右眼，从而令用户无需借助立体眼镜即可裸眼体验立体感觉，同时能兼容2D画面。裸眼式3D技术：HLTR&DDEPARTMENT裸眼3D显示技术的缺点也非常明显：人们在观看屏幕时，必须位于一定的范围内才能观察到立体画面，若距离屏幕位置太远，或观察角度太大的时候，3D效果并不明显。（注：裸眼3D其实是在液晶屏的表面贴上一片折射透镜，控制光线通过透镜形成的时间差和角度差等形成3D效果）优点：裸眼式3D技术最大的优势便是摆脱了眼镜的束缚。缺点：分辨率、可视角度和可视距离等方面还存在很多不足，目前仅用在大型的公共场所。HLTR&DDEPARTMENT各种分类PK优点缺点色差式3D技术技术难度低，成本低廉3D画质效果不理想，图像和画面边缘容易偏色。快门式3D技术资源相对较多，厂商宣传推广力度大，3D效果出色。快门眼镜价格昂贵偏光式3D技术偏光式眼镜价格低廉，3D效果出色，市场份额大安装调试繁琐，成本不便宜，画面分辨率，难实现全高清。裸眼式3D技术裸眼式3D技术最大的优势便是摆脱了眼镜的束缚。分辨率、可视角度和可视距离等方面还存在很多不足，目前仅用在大型的公共场所。HLTR&DDEPARTMENTPK偏光式主动快门式画面质量图像效果略差，画面分辨率减半，画面亮度大大降低，很难实现真正的全高清3D影像。图像效果出色，能保持画面原始分辨率，实现真正的全高清3D效果，不会造成画面亮度降低。这一点在PDP上体现尤为明显。技术实现对显示设备的亮度要求较高。要求具备240Hz以上刷新率。对LED而言，要将刷新率提升到480HZ，技术风险、成本都将大幅增加。要求左、右眼接收到频率在60Hz以上的图像，PDP因本身采用60HZ子场驱动，无论2D还是3D，子场频率不变。在技术实现上具备先天优势。成本支出配套的3D眼镜更为轻便。价格相当低廉。即使本身已戴眼镜的观众，只要再夹上偏光眼镜片即可。快门式3D技术所匹配的3D眼镜价格较为昂贵，携带不便。但未包括PDP面板资源和设备、技术实现等问题。整体优势更注重便利实用。画面稳定性更好，而且配带的眼镜可以更为轻巧，舒适性上略为占优。更注重画质表现3D效果逼真、视角范围宽泛。PDP+3D+主动快门式更具优势。缺陷分帧处理对图像显示精度有较大影响视角较窄，当用户在超过三十度的水平视角上观看，3D效果大打折扣。同步难、易疲劳特性HLTR&DDEPARTMENT3D图像的处理HLTR&DDEPARTMENT3D图像处理技术：1、MEMC技术MEMC:(MotionEstimateandMotionCompensation)即运动预测和运动补偿，液晶电视中用到的运动画质补偿技术，针对下一个帧运动图像进行估算，然后做预处理。其原理是采用动态映像系统，在传统的两帧图像之间加插一帧运动补偿帧，将普通平板电视的50/60Hz刷新率提升至100/120Hz。可以改善液晶电视的动态解析度（减少残影），这样运动画面更加清晰流畅，优于常态响应效果，从而达到清除上一帧图像的残影、提高动态清晰度的效果，将影像拖尾降至人眼难以感知的程度。这样原来的场频就不足以显现现在所有的帧，所以就需要将场频提高一倍，即从50/60Hz提高到100/120Hz，可见MEMC技术和100/120Hz技术是分不开的。MEMC技术的优势：1）消除运动抖动；2）消除运动拖尾；3）对角线补偿：重显斜线图像信息时，消除了阶梯状的轮廓；4）清晰度增强：恢复原汁原味的边际轮廓定义。HLTR&DDEPARTMENTMEMC技术的缺陷：1）MEMC是通过特定的插帧算法来实现的，这种技术本身会带来运动中图象的边缘不清晰；2）不能对各种场景下的图象都能起到相应的补偿作用，当屏幕中的物体运动的路线无法预测时，则MEMC算法有失效的可能；3）对低场频的片源转成50/60Hz码流播出的图象效果不好。2、FRC技术FRC是对几何物体进行估计，通过先进的算法，计算图像如何改变，对于复杂动态效果的处理更好。所以说经过FRC技术处理的图像，应该比现行的MEMC技术具有更好的图像质量。HLTR&DDEPARTMENT3D电视的发展趋势HLTR&DDEPARTMENT3D未来的趋势是裸眼3D，甩掉眼镜是众望所归一部卡梅隆呕心沥血20年的巨作《阿凡达》让广大中国观众领略了3D效果所带来的震撼。而在震撼之余，对于3D技术的讨论也因此来到了我们中间。对地面高清数字广播接收、HDMI蓝光播放、USB流媒体等多通道3D内容的兼容解码显得特别重要。三星、索尼等新上市的3D液晶电视不仅自身具备强大的3D显示技术，同时还可以将原生态的2D画面通过模式切换，转变成3D显示画面，虽然这种2D转3D片源的画面显示效果与真正意义上的3D画面在显示方面有一定的差距，但是对于目前3D片源稀少的今天，不失为是一个有效的解决办法。就目前而言，裸眼3D还很遥远，目前市场上主要是两种3D方式的较量，一种是快门式3D，一种为偏光式3D，各有优劣，成本分布上各有侧重点，鹿死谁手尚未得知。另外，OLED的3D效果也值得期待，据说三星已经上了OLED的3D手机，前景如何，让我们拭目以待。HLTR&DDEPARTMENT3D电视面临的问题HLTR&DDEPARTMENT3D电视问题•2D/3D转换目前出售的3D电视必须要向2D兼容，2D/3D间需要一键切换。对于眼镜式3D，只要把眼镜去掉，并把左右眼视差信号变成同样的信号，就可以完成转换。对于裸眼3D，已发明了主动控制的技术（液晶挡板或液晶透镜），技术问题已经解决，成本问题尚存。HLTR&DDEPARTMENT3D电视问题•价格在3D节目的拍摄、制作、传输方面的问题没解决前，依赖蓝光影碟机提供节目源，3D只能是电视机的一个附加功能，价格成为成功的关键。眼镜3D中快门眼镜+普通显示屏的方式成本更加可控。裸眼3D中普通视差障板成本最低，但无法实现2D/3D转换，进入不了家庭市场。HLTR&DDEPA