立体电视等

立体电视等（共9篇）

立体电视等 篇1

10 月10 日,工信部批准发布《中小型轴流潜水电泵》等902 项行业标准,其中机械行业标准648 项、汽车行业标准13 项、航空行业标准24 项、船舶行业标准20 项、轻工行业标准48 项、化工行业标准9 项、冶金行业标准19 项、建材行业标准3 项、有色金属行业标准2 项、稀土行业标准5 项、电子行业标准60 项、通信行业标准51 项。

其中的60 项电子行业标准编号、名称、主要内容及起始实施日期详见本期“标准发布栏目”。电子行业标准由工信部电子工业标准化研究院出版,标准咨询服务部联系电话:010-64102617。

功夫动漫开创立体式营销等 篇2

功夫动漫首创立体式动漫营销模式，这是一种全新的营销模式，它通过动漫产业链，即以“创意”为核心的动画、漫画、游戏、舞台剧和衍生产品等，从产业结合的角度，为品牌进行多角度、多方位、多层次、多渠道、多元化、多方式的动漫营销。

天真可爱小玩皮

2011年，泉州市功夫动漫设计有限公司与石狮市小玩皮服装织造有限公司强强联手，并与央视动画联合制作中国童装行业首部3D动画片《小玩皮》。该片总投资1200万元以上，无论在投资规模、创作团队、制作水平还是播出平台都力争全国一流水平。2012年下半年，该片在包括央视在内的全国数百家电视台播出，全面展示小玩皮玩趣乐童年的品牌理念。动漫与童装的完美结合，是泉州第二产业升级和转型的一次成功尝试。

活泼逗人卡西龙

2011年，泉州市功夫动漫设计有限公司携手晋江市金威体育用品有限公司，制作中国首部3D五行题材动画巨作《卡西龙之寻龙记》。功夫动漫融入“金、木、水、火、土”的五行特色元素，为卡西龙设计了全新“金威五龙”形象。该项目投资达1200万元以上，于2012年暑假在包括央视在内的全国数百家电视台，腾讯、手机、微博、游戏等新媒体平台上进行宣传和推广。卡西龙动画片为泉州创意产业的发展注入了一股新鲜血液，使泉州动漫产业借助本土发达的第二产业，迅速扩大动漫品牌的影响力，让动漫产业成为泉州发展最快速的经济增长点，为泉州产业创造出极高的经济效益与价值。

童真童趣笨笨鼠

功夫动漫与笨笨鼠品牌完成签约仪式，投资数百万元携手打造一部企业专属的3D微动画，将其品牌元素与品牌个性融入到微动画的创意之中，并通过全方位的播出推广渠道，为笨笨鼠品牌童装、童鞋全面开启 “立体式动漫营销”之路，助力笨笨鼠品牌打造成中国童装、童鞋第一品牌。 （王杰）

让电视“立体化” 篇3

现在的电视, 显示的都是平面图像, 电视画面是二维的。而立体电视则不同, 它可以传送立体影像信息, 立体电视又称三维电视。立体电视的优点是其画面是立体的, 观众可以全方位地选择自己的观看角度。这种电视已在医疗卫生、科教文化等多个领域得到了应用。

立体电视可以通过多种技术实现, 利用的是人眼的立体视觉特性。人类在观看周围世界时, 不仅能看到物体的宽度和高度, 而且能知道它们的深度, 能判断自己与物体之间的距离。大脑通过眼球的运动、调整, 综合了此图像的信息, 产生立体感。在立体电视的整套系统中, 立体摄像机有2个镜头和2个摄像器件, 这2个镜头拍摄的2套图像的视差与人眼的视差相同。而且, 2套图像信号需用2个通路传送到电视机。立体电视的显示屏分别显示左右2个图像, 并确保左眼只能看见左眼图像, 右眼只能看见右眼图像。这样立体电视才能利用眼睛的视差特性, 给人眼制造立体感觉。目前立体影像的主要技术方式有:色分法、光分法、时分法和全息技术等。

色分法又叫补色法, 在电视荧屏上, 用互补的两种颜色分别显示出供左、右两眼分看的图像。用这类色分法传送立体电视图像信号时, 可以在一个电视频道内传送一套立体电视节目。

所谓光分法, 就是用不同偏振方向的两种偏振光投射出2套图像, 分别供左、右两眼观看。显示器也需要特殊设计, 需要在荧光屏、或者电视投影管之前加上偏振光极化板。在需要戴眼镜来观看的立体电视中, 这种技术实现的立体画面效果较好。

时分法就是将一对视差信号轮流显现在屏幕上, 让两眼分时观看而获得立体感觉。这项技术以一定频率交替传送左右眼图像, 显示屏上轮流显示左右两眼的图像, 观看者需通过同步快门观看器 (一种立体眼镜) 来观看。这种眼镜一般是用液晶材料, 设有开关, 开关频率与显示屏同步, 当给左眼看的图像出现时, 左眼的液晶透光, 而右眼的液晶则不透光;当给右眼看的图像出现时, 那么只有右眼的液晶透光, 而左眼的则不透光。这样, 左右都只能看见眼镜所选择后的图像。如此周而复始, 由于图像出现的速度快于人眼视觉暂留的速度, 人的大脑就会形成连续视觉, 从而产生立体感。

全息法, 这是一种采用全息摄像的三维立体电视技术。前3种观看立体电视都需要戴眼镜, 而全息法突破了这种限制。观看全息技术的立体电视不需要眼镜。全息技术突破了在二维平面上传送信息的模式, 其显示屏不再是个“屏”, 而是个能够制造立体光影的设备。

但全息技术较复杂, 在全息立体电视的背后, 靠的是全息摄像技术, 摄像机把立体画面拍摄下来, 经过信号传送, 通过全息设备把立体影像显现到人们面前, 人们就可以从各个角度来欣赏, 无论是上下、左右还是前后, 人们可以全方位观看。

如今的立体电视, 由于技术本身的局限, 且节目制作的成本较高, 节目源很少, 对已有节目的转存加工又存在版权问题, 再加上现有电视技术制式的限制, 立体电视的发展还十分缓慢。已有的立体影像技术在娱乐场所非常受欢迎, 我国很多研究机构也在从事这方面的研究。

立体电视等 篇4

1.构筑立体综合养殖模式

以渔业为主导产业，实行水中养鱼，水面育珠，水底(网箱)养蚌的立体开发，并在湖塘边建舍养猪养鸭，猪鸭粪便入湖塘肥水，用湖塘泥肥田，种粮、豆、青草和蚕桑等作物，以解决鱼类植物饲料。

2.生产结构合理配置

一是放养鱼种以草食鱼类为主，适当搭配滤食性和杂食性鱼类。主养草食鱼类，既可清除湖塘边的杂草、排泄出的粪便又可转化成鱼蚌的饵料。二是注重于水陆间各业养殖品种配比，一般每667平方米(1亩)水面放养鱼种400尾左右，吊养育珠蚌1000只，池底(网箱)养小蚌3000～4000只，配养6头猪、20羽鸭。(江西省万年县农业局万云辉邮码：335500电话：0793－3833246)

点评：构筑水上养猪鸭、水中养鱼育珠、水下网箱养蚌的立体综合养殖模式，是条科学致富、环保养殖之路。它的好处是：在水塘边建圈养猪，不但提高了养鱼、珠、蚌的产量，更重要的是保护了自然环境不受污染。真可谓水上、水中、水下齐丰收。当然，如果有畜牧和水产专家共同计算出相适应的养殖规模，将会获得更大的经济和社会效益。

玉米酸奶的制作

玉米酸奶是将玉米与牛奶混合后并经过发酵制得的酸奶。它不仅具有清新的玉米香味，使玉米和牛奶的营养价值得到进一步提高，而且提高了玉米的经济效益。现将玉米酸奶的制作方法介绍如下：

1.浸泡

将玉米放在40℃温水中浸泡24小时以上，直至完全吸水膨胀。判断方法：纵向剖开玉米粒，中心无白色粉点即可。

2.打浆、过滤

用50℃以下温水打浆，料水比为1∶5，然后用200目滤布过滤，浆汁备用。

3.液化

在玉米浆汁中加入液化酶，用柠檬酸调pH值为6，加热至95℃左右，保温1小时。

4.调配

鲜牛奶与玉米浆汁按1∶1的比例混合，依次加入稳定剂、6％的蔗糖及少量玉米香精和乙基麦芽酚，充分混合均匀。

5.均质

均匀压力为40兆帕。

6.杀菌、冷却、接种

将浆汁在95℃温度下保温20分钟，再冷却至42℃，按2.5％的用量接种发酵母液。

7.培养、后熟

立体电视闪烁的客观评价 篇5

实际上, 立体电视机的基本结构还是原来平板电视机的结构, 主要部件是液晶屏 (LCD) 或者是等离子体显示屏 (PDP) 及相关模组。基于这样的结构, 立体显示图像闪烁在所难免, 尤其是等离子体显示屏, 存在大面积闪烁, 这种现象的产生也是由于其自身显示原理决定的。

本文主要是基于早期平板显示图像闪烁的研究[1,2,3,4], 根据立体显示的特点, 提出一种快门式立体电视图像闪烁测试及数据处理方法, 以评估立体电视图像闪烁程度;并且针对两种主流显示屏 (LCD与PDP) 及不同尺寸的立体电视机, 进行立体图像闪烁测试比较。

1 测试系统

根据立体电视图像质量的测试方法[5,6,7], 本文闪烁测试所需仪器主要是:柯尼卡美能达 (CA2000) 高分辨率和二维色彩分析仪、芝测 (TG45AX) 多制式数字电视信号调制器、频谱分析仪等。视频输入信号格式有60 Hz与50 Hz两种, 考虑到视频信号的典型性, 本实验输入信号格式为HD-SBS (1 080/50i) , 采用双眼全白信号。测试系统如图1所示。

2 测试原理及步骤

2.1 测试原理

众所周知, 闪烁是视觉对光源信号感知随时间变化的结果, 这与立体显示原理及消费者观看的光环境都有直接的关系。早期有很多针对平板显示闪烁的测试与研究, 所构建的测试系统和数据估算模型都比较客观地定量分析了平板显示的闪烁程度。本文正是基于平板显示闪烁的研究成果[3,4], 参照ISO13406-2—2001标准数据处理方法并加以改良, 提出关于立体电视图像闪烁的测试原理及数据分析方法。

而立体显示闪烁测试其实质就是测量不同频率下亮度的变化, 本文主要是在暗室环境里, 通过亮度计测量左右眼镜观察到的屏幕中心点的亮度, 采用频谱分析仪测得亮度信息中的直流成分、交流成分, 并进行数据处理得出闪烁结果。

2.2 测试步骤

1) 将左右全白场信号分别传输到立体电视机;

2) 将被测样品调节到所支持的最高图像质量的信号格式;

3) 安装左眼镜片;

4) 通过镜片, 利用亮度计测量屏幕中心点的亮度, 并记录;

5) 利用频谱分析仪测得亮度中的直流成分, 并记录;

6) 利用频谱分析仪测得亮度中的交流成分, 并记录;

7) 换装右眼镜片, 重复步骤4) ~6) 。

2.3 数据分析

根据平板显示质量测试方法的研究成果[3]及相关文献[4], 可以用Eobs表示人眼观察到屏幕中心点亮度的能量, Epred表示不同频率点所产生的闪烁能量, 通过这两个数据的比值即, 可以描述人眼所观察到图像的闪烁程度。也就是说, 比值小于1时, 看不见闪烁现象;比值大于等于1时, 看的见闪烁。针对不同频率其具体表示为

式中:AMPn=2 cn/c0。

事实上, 根据立体电视图像质量测试[5,6,7]的特点, 立体电视图像闪烁与观看的光环境, 尤其是工频的照明环境息息相关。另外本文实验主要是检测立体显示图像闪烁现象, 不做具体的判定。因此, 结合快门式眼镜的工作原理, 为了简化测试和数据分析, 可以仅检测亮度中交流信号的帧频成分, 即50 Hz部分。

故式 (1) 可简化为

但对于立体显示图像质量而言, 将其中这两个利用数据的比值来衡量图像闪烁程度, 对测量数据具体采用以下处理分析方法。

3 样本测试结果及分析

为了更好地体现测试样品的代表性, 本文针对目前市场主流的液晶 (LCD) 、等离子 (PDP) 两种类型面板, 以及大屏幕不同尺寸 (42 in, 46 in, 50 in, 60 in (1 in=2.54 cm) ) 的立体电视机进行闪烁测试。采用上述立体显示图像闪烁测试方案, 并对测试数据进行处理, 测试结果及数据如图2所示。

根据图2所示数据可以看出, 两种类型 (LCD与PDP) 立体电视的图像闪烁是有明显差别的, PDP屏的立体电视图像闪烁高于同尺寸的LCD, 并且随着屏幕尺寸的增大, 闪烁有平缓上升的趋势。所以, 立体电视在成像技术和尺寸规格上都有很大的突破, 也给用户带来了立体影像的享受, 但立体电视显示技术在闪烁处理方面还有待改进。

4 结论

为了评测当前立体电视图像的闪烁程度, 提出了立体电视图像闪烁的检测方案和数据分析方法;并针对主流显示面板LCD与PDP两种立体电视机, 分别抽取不同尺寸的样品进行检测, 实验数据表明两种显示屏的立体电视图像闪烁还是有明显差异, 并且大尺寸PDP面板的闪烁现象还是比较大。

参考文献

[1]BOEUF J P.Plasma display panels:physics, recentdevelopments and key issues[EB/OL].[2013-04-20].http://www.plasma.com/classroom/plasma_physics.pdf.

[2]SALTERS B, DIJK R.Reduction of large area flicker in plasma display panels[C]//Proc.Symposium on Information Display.[S.l.]:IEEE Press, 2001:1098-1101.

[3]张宇宁, 雷威, 李晓华, 等.离子体显示大面积闪烁的客观评价[J].光学学报, 2007, 27 (12) :2184-2188.

[4]ISO 13406-2—2001, 平板视觉显示人类工效学要求第二部分:平板显示人类工效学要求[S].2001.

[5]沈丽丽, 张晶, 范科峰, 等.立体显示器质量测试与性能分析研究[J].光子学报, 2013, 42 (2) :219-223.

[6]MPHEPO W, HUANG Y P, SHIEH H P.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.

立体电视等 篇6

在立体电视中,电视画面由2D电视的水平方向、垂直方向2个维度增加到水平方向、垂直方向、深度方向3个维度,人眼在深度方向上分辨物体的能力称为立体视锐度。在国际电信联盟的ITU-R BT.2021-1[6]中,分析了在适当的观看距离下,人眼能够分辨当前立体系统所呈现的最小视差。然而,这一研究结果并未考虑辐凑与调节的矛盾对人眼立体视锐度造成的影响,也未考虑不同人立体视锐度的差异。医学眼科研究中虽然有大量对立体视锐度的研究[7,8],然而医学眼科研究所使用的刺激源与双路立体电视存在较大差异。本文针对辐凑与调节的矛盾可能对人眼立体视锐度造成影响这一问题,研究了人眼在观看双路立体电视时,在不同视差平面上立体视锐度的差异。

1 试验素材

1.1 双路立体电视上的立体视锐度测试素材

在ITU-R BT.2021-1[6]《立体电视系统主观评价方法》的“6评价员”—“6.2视觉筛选”中,给出了包括立体视锐度检查在内的评价员视觉筛选方法。本文采用了ITU-R BT.2021-1附件1中图9的原理进行评价员立体视锐度的测试,基本测试图像如图1所示。

在左、右眼图像中,均有9个大圆,每个大圆内有4个小圆,在大圆中心处有数字“1”至数字“9”的标识。对于左、右眼图像中相同位置的大圆,大圆内的4个小圆里有3个小圆在左、右眼图像中完全相同,只有1个小圆在左、右眼图像中存在水平方向上的视差。当采用立体手段观看上述测试图像时,拥有正常视功能(包括立体视功能)的评价员将能够通过视差线索辨别出存在水平方向视差的小圆。

在9个大圆中,水平方向上存在视差的小圆拥有不同大小的视差。在大圆“1”至“9”中,小圆水平方向上的视差大小如表1所示。

应注意,当在3倍屏幕高度下观看分辨率为1 920×1 080的双路立体电视时,序号8大圆中60″的视差角相当于高清立体电视系统中1个像素的视差,这也是高清立体电视系统所能呈现的最小视差。

1.2 不同视差平面上的立体视锐度测试

由于人眼在观看双路立体电视时存在辐凑与调节的矛盾,视差平面的位置可能会影响人眼的立体视锐度。对于本试验的研究目的而言,1.1节中的基本试验素材存在如下问题:

1)视差平面单一

原始测试图像中,每个大圆的视差均为0°。因此,原始测试图像只能反应评价员在观看0°视差平面附近物体时的立体视锐度,而不能反应评价员在观看其他视差平面上物体时的立体视锐度。

2)可重复性差

原始测试图像中,9个大圆中存在视差小圆的位置是一定的。在进行重复试验时,评价员的记忆将很可能影响试验结果。

根据以上两点,本试验对原始素材进行了如下改进:

1)调整视差平面位置

参考Yano S等人对立体电视画面中不同视差大小物体的观看舒适度研究结果[3]以及当前立体电视系统的实际视差范围[5],本试验选取-2°,-1°,0°,1°,2°共5个视差平面,分别研究各个视差平面上人眼的立体视锐度。

2)随机安排测试图像

对于不同的视差平面以及同一视差平面的不同的测试组,均随机地安排大圆中存在视差小圆的位置。

1.3 实际试验素材

一组视差平面为0°的试验素材的示意图如图2所示(白色区域表示凸出的小圆)。

图2中,每一排的5个大圆作为一组测试(编号“1”~“5”为一组、编号“6”~“10”为一组),同一排的5个大圆中存在视差的小圆的视差相同。在一组测试中,会随机安排1到2个小圆均不存在视差的大圆作为干扰项。

在第一排大圆中,编号“2”、“3”、“5”的大圆中突出小圆的视差为480″,编号“1”、“4”的大圆中小圆的视差均为0°;在第二排大圆中,编号“6”、“8”、“9”、“10”的大圆中突出小圆的视差为420″,编号“7”的大圆中小圆的视差均为0°。此素材对应于下文表2试验素材编排中的1A。

2 试验方法

2.1 试验素材编排

试验素材按照表2中编排的顺序进行播放。

表2中,对于大圆的视差平面,负视差表示视差平面出屏,正视差表示视差平面入屏。小圆视差大小表示存在视差小圆相对于大圆视差的差值。例如:

1)对于编号为1E的立体图像,画面中大圆的视差值为0°,凸出的小圆的绝对视差值为-60″;

2)对于编号为2E的立体图像,画面中大圆的视差值为-1°,凸出的小圆的绝对视差值为-1°-60″,即-1°1';

3)对于编号为4E的立体图像,画面中大圆的视差值为1°,凸出的小圆的绝对视差值为1°-60″,即59'。

不同组间,视差平面会发生较大的改变。如果这种视差改变是突然的,可能会导致评价员出现不适,甚至无法融合当前所观看的立体图像。为防止这种情况发生,本试验在每组试验素材之间加入组间视差平面的平滑过渡,使两组测试图像间不会出现视差的跳变。

此外,根据医学眼科经验以及本试验经验,评价员通常在判断较小的视差时会出现分辨困难的情况。因此,本试验在测试120″,60″的视差时,采用10个大圆作为一组测试,以增加试验结果的准确性。

评价员被要求观看如表2中的一组3D视频序列。试验员会随机从每排5个大圆中选取3~5个,并要求评价员判断大圆中的4个小圆哪一个有“凸出来”的感觉。评价员应给出“上”、“下”、“左”、“右”或“无法辨别”的评价结果。

2.2 试验环境

将双路全高清立体电视图像序列按照“3.1试验素材编排”中的方式编排后,采用Mistika非编工作站通过双路HD-SDI信号输出,使用SONY高清立体电视专业监视器(SONY LMD-4251TD,42 in)进行评价。

国际电信联盟在ITU-R BT.2021-1建议书中,规定立体电视观看条件(包括屏幕亮度、对比度、背景照明度、观看距离等)应与ITU-R BT.2022建议书(6/20号文件)[9]中SDTV/HDTV平板显示设备的主观质量评价观看条件保持一致。本试验依照ITU-R BT.2022建议书搭建试验室环境。

3 试验结果

3.1 评价员

考虑到国外类似工作一般采用的评价员数量在5~10人,而ITU对2D视频的评价员数量要求为15人。本试验共选取了15名评价员。评价员年龄在23岁到42岁之间。经远视力表与Titmus立体图检查,参加试验的评价员均具有正常的矫正视力与立体视功能。

3.2 数据统计

评价完成后,试验员根据评价员的评价结果与实际情况是否吻合,给出判别结果。试验采用与远视力检查时类似的方式给出评价员立体视锐度判别结果,即:当评价员判断正确率超过2/3时,认为评价员可辨别该大小的立体视锐度。

3.3 试验结果

将15名评价员试验结果的平均值、最大值、最小值绘制如图3所示。

3.4 试验结果分析

由图3的试验结果可知:

1)对比-2°,-1°,0°,1°,2°视差平面上评价员的平均立体视锐度,在0°视差平面上评价员的平均立体视锐度最高。

2)对于出屏物体(视差平面为-1°,-2°时),随着视差平面靠近评价员,评价员的平均立体视锐度逐渐下降。在视差平面-1°位置上,评价员的平均立体视锐度与在0°视差平面上的相比降低了8″;在视差平面-2°位置上,评价员的平均立体视锐度与在0°视差平面上的相比降低了32″。

3)对于入屏物体(视差平面为1°,2°时),随着视差平面远离评价员,评价员的平均立体视锐度逐渐下降。在视差平面1°位置上,评价员的平均立体视锐度与在0°视差平面上的相比降低了20″;在视差平面2°位置上,评价员的平均立体视锐度与在0°视差平面上的相比降低了80″。

4)评价员在观看出屏物体时的立体视锐度要显著高于观看入屏物体时的立体视锐度。具体地,评价员在视差平面-1°位置上的平均立体视锐度比在视差平面1°位置上的高12″;评价员在视差平面-2°位置上的平均立体视锐度比在视差平面2°位置上的高48″。

5)评价员在观看视差1°内物体时的立体视锐度要显著高于观看视差1°外物体时的立体视锐度。具体的,评价员在视差平面±1°位置上的平均立体视锐度比视差平面±2°位置上的高42″。

4 试验结论及建议

4.1 试验结论

根据试验结果分析,得出结论:1)在观看双路立体电视图像时,人眼在0°视差平面上有最佳的立体视锐度;2)随着画面中物体视差逐渐增大,人眼在观看该出/入屏物体时的立体视锐度将逐渐下降;3)人眼在观看视差在±1°内的物体时,立体视锐度变化不显著;当所观看物体视差超出±1°时,立体视锐度将有较明显的下降;4)相比入屏物体而言,人眼在观看具有相同大小视差的出屏物体时有着更佳的立体视锐度。

4.2 关于在双路立体电视系统中呈现良好深度质量的建议

ITU-R BT.2021-1将立体电视图像的基本质量分为图像质量、深度质量、观看舒适度三个维度。立体视锐度反应了人眼分辨深度细节的能力,立体视锐度的下降将会影响观众对立体电视图像深度质量的主观感知。根据本试验结果,为保证立体电视系统能够为观众呈现出良好的深度质量,建议:

1)为保证画面主体的深度质量,建议将画面主体控制在0°视差平面附近;2)为保证画面整体的深度质量,建议将画面整体的视差范围控制在±1°内;3)如因艺术创作需求,需要表现强烈的立体效果,建议以出屏(负视差)方式呈现画面主体,以保证画面主体的深度质量。

参考文献

[1]LAMBOOIJ M,IJSSELSTEIJN W.Visual discomfort and visual fatigue of stereoscopic displays:a review[J].Journal of imaging science and technology,2009,53(3):1-14.

[2]YANO S,IDE S,MITSUHASHI T.A study of visual fatigue and visual comfort for 3D HDTV/HDTV images[J].Displays,2002,23(4):191-201.

[3]YANO S,EMOTOA M,MITSUHASHI T.Two factors in visual fatigue caused by stereoscopic HDTV images[J].Displays,2004,25(4):141-150.

[4]Report ITU-R BT.2293-1,Principles for the comfortable viewing of stereoscopic three-dimensional television(3DTV)images[R].[S.l.]:ITU,2014.

[5]GD/J 054-2014,立体电视制播技术要求[S].2014.

[6]ITU-R BT.2021-1,Subjective methods for the assessment of stereoscopic 3DTV systems[S].2015.

[7]刘海峰,许澍翔,李维宁,等.不同年龄人群的立体视觉检查与比较[J].眼视光学杂志,2001,3(1):30-31.

[8]韩爱军,孙卫锋,赵平.静态立体图视差图形与立体视锐度相关关系探讨[J].山东医药,2011(26):15-20.

立体电视等 篇7

立体电视又称三维电视, 是利用人眼立体视觉特性来产生和显示立体图像的一种技术。它与现行电视的主要区别是:现行电视只传送一个二维的平面信息, 而立体电视则能够传送物体的深度信息[1]。观众在观看立体电视时, 由于能感知到物体的三维信息, 因而可以体验到更真实的视觉感受和更加身临其境的感觉。

“二维+深度信息”三维格式由飞利浦公司所提出, 并已被MPEG定义为标准[2]。通过该格式, 可望利用数字电视信道传送三维数字电视节目, 带宽占用量只比二维数字电视节目增加5~15%左右。

2“二维+深度信息”立体电视技术

2.1 立体电视技术概述

立体电视的实现, 需要给观看者的左眼提供一个左眼场景, 给右眼提供一个右眼场景。实现方式可分为辅助眼镜式和自由立体显示方式。辅助眼镜式就是让显示器朝各个方向同时发送左眼和右眼的场景图像, 用户佩戴特殊的眼镜来阻挡右眼的场景图像进入到左眼中, 反之亦然。

自由立体显示方式不需要佩戴眼镜。这种方式可在显示端将左右眼视图分隔开。常用的技术是透镜和光栅技术。自由立体显示器有双视图和多视图两种。双视图显示器只能在一个固定的角度区域内才能看到立体效果;而多视图显示器具有多个视角, 观看范围比较大[3]。

2.2“二维+深度信息”格式

2.2.1“二维+深度信息”的概念

“二维+深度信息”是飞利浦公司提出的一种三维数据格式, 如图1所示。“二维+深度信息”即在传统的二维图像旁边添加一个Z轴图像。Z轴图像采用8位灰度编码 (256级) , 分辨率与左侧二维图像相同, 图像中的像素与二维图像一一对应, 它包含了对应二维像素的视差信息, 其中0对应屏幕后部视差最大的物体, 255对应最靠近观赏者的景物。

有时Z图像也被称为“深度贴图”, 但它描述的是立体图像视差。在深度贴图中, 可以这样理解:亮度高的部分表示在前部的景物, 亮度低的部分表示后部的景物, 中间的灰度级表示中间的深度。采用“二维+深度信息”格式的立体电视节目, 只需制作出节目源的二维图像和深度信息, 通过传输信道, 接收端采用三维显示器即可渲染出三维电视节目, 达到三维播放效果[4]。

2.2.2“二维+深度信息”的特点

在立体电视中采用“二维+深度信息”格式具有以下特点:

(1) 信道带宽占用率低:立体电视需要区分左右眼视图 (或多个视图) , 如果直接将所有视图数据同时传送, 除非这些数据能够进行极为有效的压缩, 否则将占用相当大的带宽。如果采用“二维+深度信息”数据格式, 那么在传输时只需在传送原有图像的基础上额外传送图像的深度贴图。由于深度贴图是灰度图像, 没有彩色信息, 且图中的对象纹理少, 这使得对深度贴图的压缩要比一般的图像压缩容易许多, 压缩后的数据量也较小。据飞利浦公司介绍, 传输“二维+深度信息”数据时所占用的带宽比传输二维电视节目数据增加约5~15%。

(2) 二维和三维兼容:在“二维+深度信息”格式中, 二维图像与深度贴图是可以分离的, 接收端在收到“二维+深度信息”格式数据时, 既能够利用深度贴图信息渲染出三维效果, 也可以抛弃深度信息, 单独提取二维图像信息进行二维显示。当前, 有线电视业务还不是很丰富, 二维和三维的兼容性允许立体电视作为一项增值业务, 通过广播或视频点播等方式在现行二维系统中逐渐开展起来。

(3) 可利用二维节目内容:在“二维+深度信息”格式中, 深度信息可以从二维图像中人工提取, 因此现有的二维内容经过制作和改编后能够形成三维内容作为立体电视的节目源之一。

(4) 可利用现有设备:“二维+深度信息”格式数据是位图数据, 允许采用现行电视系统的压缩编码和传输方式进行编码传输, 因此能够充分利用现有设备, 避免重复建设。

(5) 显示器可灵活选择:采用“二维+深度信息”格式, 左右眼视图是在显示端才被渲染出来的, 这就允许在同一系统中使用不同尺寸和视图数量的三维显示器。

3“二维+深度信息”立体电视解决方案

“二维+深度信息”立体电视解决方案以“二维+深度信息”格式为主线, 涵盖了电视系统中的节目制作、传输、显示等各个环节, 是一个端到端的方案。

3.1 内容显示

内容显示是电视系统中与用户关系最密切的环节。立体电视解决方案必须为用户提供立体三维显示器, 它可以是戴眼镜式的, 也可以是自由立体式的。在这方面, 飞利浦公司提供了多视角自由立体三维显示器。目前飞利浦推出了56英寸4倍高清、52英寸高清、42英寸高清等几款三维显示器。下文以飞利浦42英寸三维显示器为例, 介绍几个关键技术。

3.1.1 多视角倾斜透镜技术

飞利浦三维显示器采用多视角透镜技术, 在液晶显示器上安装了一片透镜膜片, 透镜下方不同位置的子像素发出的光经过透镜后会折射到不同的方向, 通过将各个视图正确对应在各子像素上, 可使人的左右眼分别看到左右眼视图, 从而产生三维效果[5]。

飞利浦三维显示器还采用倾斜透镜技术, 将多个视图的图像进行倾斜排列, 在垂直和水平方向上分配视图, 降低了水平方向的分辨率损失[5]。

3.1.2 三维和二维模式

飞利浦WOWvx技术允许在一个显示器上实现二维和三维显示的切换。在每一帧“二维+深度信息”图像中, 都有一个标头数据, 显示器检测到该标头数据后即切换到三维模式, 若没检测到标头, 则切换到二维模式[6]。

在三维模式下, 显示器接收到“二维+深度信息”数据后, 将数据渲染成9个不同视角的图像, 然后进行交织, 使每一个子像素都精确定位在透镜下, 产生三维效果。

在二维模式下, 通过消除透镜对光线的折射效果, 使双眼看到同一图像, 实现二维显示。

3.2 内容传输

由于“二维+深度信息”格式数据与现行电视系统中的视频图像数据有诸多共同点, 可采用相同的压缩和传输方式, 且带宽的增加也比较小, 因此, 在内容传输方面, 不需要做特殊的处理, 可遵循现行数字电视节目的传输模式。在卫星、有线和地面传输系统中, 都能顺利开展。将来, 三网融合之后, 立体电视的传输方式会更加灵活。

3.3 内容制作

节目源是立体电视生存的根本, 内容制作是立体电视解决方案不可或缺的部分。

在内容制作方面, 飞利浦公司为用户提供了必要的技术和工具, 可以将现有的二维节目源或新拍摄的三维节目源等制作成适合于飞利浦三维显示器播放的节目。

对于电脑图形三维节目内容, 可采用飞利浦提供的插件将使用3D Studio Max或Maya软件制作的节目内容渲染输出成“二维+深度信息”三维格式内容。

对于双镜头立体拍摄的三维节目源, Blue Box和Red Box两种制作工具能将立体捕获的视频内容转换为“二维+深度信息”格式的三维内容。其中, Blue Box是离线 (半自动) 转换, 适合用节目的后期制作, 而Red Box是实时转换, 适合于节目直播[7]。

对于普通的二维节目源, 可采用Blue Box进行离线 (半自动) 转换, 制作成“二维+深度信息”格式的三维内容。

4 立体电视应用展望

通过以上介绍, 我们能够看到, 在现行电视系统中采用“二维+深度信息”立体电视技术具有一定的可行性。然而, 立体电视要在国内开展起来, 也并不容易。首先, 用户需要更换现有的电视机而购买新的三维显示器, 这在短时间内难以实现;其次, 节目制作的自动化程度还不高, 节目制作时间比较长;另外, 当前国内的立体电视技术还不太成熟, 还有不少需要标准化的地方, 包括立体电视节目格式、压缩编码、传输和显示等。所以立体电视的普及是一项长远目标, 它不可能一蹴而就。

随着计算机技术、立体显示技术和加工工艺的不断发展, 加上政府部分的关注和相关企事业单位的配合, 相信立体电视会逐步进入我们的生活。可以设想, 在不久的将来, 或许我们就能体验到以下几种立体电视应用:

(1) 立体电视广告:广告是展示产品魅力的一个重要手段。采用立体电视广告, 其强烈的视觉冲击效果势必能够让观众过目不忘。

(2) 文艺体育演出:文艺演出和体育比赛的吸引力往往源自于现场气氛。有了立体电视, 观众就能看到更加真实的场景, 人们坐在家里也会有身临其境的感觉。

(3) 视角互动:当前, 有线传输系统的改造已经允许双向传输, 随着传输技术的进一步成熟, 用户在家观看立体电视时将能够自由选择观看视角, 也能够参与各种三维互动游戏。

(4) 科教节目:利用立体电视系统, 可以提供丰富多彩的、生动具体的、全方位的科教节目, 让观众寓教于乐。

(5) 建筑设计:立体电视可以帮助设计者将城市规划、楼板展示、内部装修等设计以三维形式展现给用户, 既不必花费时间制造昂贵的模型, 又能让用户真切地感受到各个物体之间的位置与距离。

总之, 立体电视在娱乐、展览、家庭教育、广告、电视购物等方面都有较好的发展前景。

摘要：本文介绍了一种基于“二维+深度信息”的立体电视应用。重点阐述了“二维+深度信息”立体电视技术及其解决方案, 展望了立体电视的应用前景。

关键词：立体电视,二维+深度信息,自由立体显示数字电视

参考文献

[1]白杉, 子荫.立体电视技术的发展趋势[J].影像技术.2006 (3) .

[2]ISO/IEC23002-3.Representation of auxiliary video and supplemental information.

[3]Bart Barenbrug.Philips3D Solutions.3D Throughout the video chain.

[4]Philips3D Solutions.3D Content Creation Guidelines.

[5]Philips3D Solutions.飞利浦3D解决方案技术背景介绍.

[6]Philips3D Solutions.飞利浦3D解决方案3D接口规格标准白皮书.

立体电视传输技术的专利分析 篇8

关键词：立体电视,传输,专利

立体电视又被称为三维电视、3D电视,其利用人的双眼从不同角度观看同一场景,左右眼看到的图像存在一些差异(即视差),从而在大脑中形成立体的视觉,使观众能够在欣赏节目时产生身临其境的感觉。立体电视是继高清电视之后又一个新的发展方向,近年来获得了高速发展。立体电视系统一般包括立体图像采集、编码、传输和显示[1],其中传输是连接立体视频采集和显示的重要环节,如何在有限的带宽内传输高质量的立体视频是立体电视传输技术的关键。

1 立体电视传输技术介绍

立体电视传输方式主要分为双路信号独立传输、主动式立体信号传输、被动式立体信号传输和“二维信号+立体元数据”传输[2]。其中,双路信号独立传输方式要对左右双路视频分别进行独立编码传输,在接收端输出双路视频信号到拥有双解码器的电视显示器上,再通过佩戴专业的立体眼镜收看。主动式立体信号传输方式主要针对用快门式眼镜的立体电视收看方式,立体信号作为左右眼视图的交替帧进行编码和传输。被动式立体信号传输方式主要针对采用偏振光眼镜的立体电视收看方式,在屏上奇数行显示L信号,偶数行显示R信号,L和R信号并行传输。“二维信号+立体元数据”[3]传输方式在对传统的二维视频进行传输的同时配以相应的深度、差异或DOT信息。

目前,在中国的专利申请中,上述4种立体电视传输方式都有所涉及,且专利申请量在逐年增加,专利申请的侧重点也是多种多样的。

2 立体电视传输技术的专利分析

2.1 样本构成

本文的专利数据库采用中国专利文摘数据库CPRS-ABS,该数据库收录了1985年至今中国所有的专利文摘信息,数据覆盖全面、数据项丰富。主要采用关键词对立体电视传输技术进行检索,选用了3D、三维、立体、电视、TV、视频、图像、传输、传送、发送、调制等关键词。将检索时间限定为2001年至2010年,之所以将起始时间设定为2001年是因为通过检索发现2001年之前有关立体电视传输技术的专利申请量非常少,几乎可以忽略不计,这也说明了立体电视传输技术的发展相对较晚,是从本世纪初才开始有所进展。需要说明的是,由于2010年的很多专利申请未满18个月尚未公开,因此本文中提到的2010年的申请量应该小于实际申请量。

2.2 立体电视传输技术专利申请情况的总体分析

采用上述关键词进行检索,在CPRSABS中共获得已公开的专利申请346件,其中以立体电视传输技术为发明主题的专利申请共90件,本文主要针对上述90件专利申请进行统计分析。

在这90件专利申请中,发明专利申请80件,实用新型专利申请10件。图1示出了上述专利申请类型分布示意图。从图1中可以看出,在立体电视传输技术的专利申请中,绝大部分为技术水平以及创新水平更高的发明专利申请。

在上述80件发明专利申请中,中国大陆申请人41件,其他国家和地区申请人39件,而上述10件实用新型专利申请均是由中国大陆申请人提出的。图2示出了上述80件发明专利申请的申请人分布示意图,从图2中可以看出,就发明专利申请方面,截至2010年中国大陆申请人和其他国家和地区申请人的申请量是旗鼓相当的,而就实用新型申请方面,只有中国大陆申请人申请,这也说明其他国家和地区申请人在中国并不热衷于该技术的实用新型专利申请。

图3显示了2001年以来以立体电视传输技术为主题的各年专利申请量的变化趋势,以及期间中国大陆与其他国家和地区各自申请量的变化情况。从图3中可以看出,立体电视传输技术的专利申请量总体呈现逐年上升的趋势,但是专利申请量并不大,这主要与立体电视传输技术还处于起步阶段有关。虽然立体电视的概念在上个世纪初就提出来了,但是在前期,研究的热点主要是立体显示技术,而从本世纪初开始,随着立体电视系统研发的进展,如何传输立体视频以满足观众对于高质量的立体观看效果的要求,逐渐成为一个新的研究课题。

从图3中也可以看出,2004年出现了一个申请量的小高峰,尤其是其他国家和地区申请人的申请,而在这一年,以LCD为主的平板显示屏电视机的销售突破千万台大关,平板显示屏电视机技术逐渐走向成熟[4]。此时,各大企业和研究机构将目光纷纷转向作为未来电视发展方向之一的立体电视技术,立体电视技术再次吸引了人们的眼球。为了显示高质量的立体视频而不对现有的宽带网络进行较大的升级改造,立体电视传输技术开始成为新的研究热点,而相应的专利申请也开始显著增多。

此外,虽然总体的申请量并不大,但是从2007年开始,立体电视传输技术的专利申请量迅速增加,甚至是成倍的增长,这主要是由于2007年已经有国外电视台,例如日本的BS广播,开始播放立体电视节目,立体电视的概念逐渐为消费者所熟悉和接受,市场的需求推动了立体电视传输技术的迅猛发展。

从图3中还可以看出,在2007年之前,其他国家和地区的申请量基本上大于中国大陆的申请量,这说明了其他国家和地区先于中国大陆开展对立体电视传输技术的研究。从2007年开始到2009年,中国大陆的专利申请量开始超过了其他国家和地区的专利申请量,从中可以看出,中国的立体电视传输技术虽然起步相对较晚,但是也已步入快速成长期。2008年立体电视机开始商用,中国市场成为了重要的一份子,随着立体电视产品走进中国家庭,观众对立体电视观看效果的要求越来越高,从而对立体电视传输技术的要求也越来越高,立体电视传输技术不仅仅吸引了其他国家和地区研究者的兴趣,也极大地激发了国内申请人的研究热情。

虽然2010年的数据小于实际申请量,但是从图3中还是可以看出一个趋势,那就是其他国家和地区的专利申请量在2010年又有可能超过中国大陆申请人。2009年年底的3D电影《阿凡达》的全球热映和2010年南非世界杯的立体转播,不仅使得3D电影受到热捧,也使得立体电视受到了前所未有的关注,立体电视正在强劲崛起,国内外各大企业和研究机构都在争先恐后地投入到立体电视传输技术的研发当中,而相应的专利申请之争也会愈演愈烈。

图4为了上述80件发明专利申请中各国申请人的比例。从图4可以看出,发明专利申请的申请人分别属于中国大陆、日本、韩国、中国台湾、美国、荷兰、墨西哥。目前中国大陆申请人在立体电视传输技术方面的专利申请量占据了领先地位。其次分别是日本和韩国,而其他的国家和地区的在华专利申请量相对较少。众所周知,日本和韩国在立体电视领域始终走在世界前列,尤其是日本,近年来一直致力于立体电视领域的研发,并将2010年定为“立体电视元年”[5],其对于立体电视技术的专利申请总是抢得头筹。目前,立体电视传输技术正处于上升发展期,可以预见到不久的将来,日本、韩国等立体电视研发强国在我国乃在世界范围内的相关专利申请量还会大大增加。同时可以看到,其他国家和地区有关立体电视传输技术的在华专利申请也陆续开始。

2.3 4种立体电视传输方式的专利申请情况

在上述以立体电视传输技术为发明主题的90件专利申请中,通过大致的检索统计,其中涉及双路信号独立传输的为29件(占32%)、涉及主动式立体信号传输的为19件(占21%)、涉及被动式立体信号传输的为26件(占29%)、涉及“二维信号+立体元数据”传输的为16件(占18%)。

图5示出了上述4种传输方式的申请情况示意图,可以看出,在目前的在华专利申请中,传统的双路信号独立传输方式比重相对较大,在阅读专利文献中发现,尤其是在前期该种传输方式的申请所占比重较大,然而由于该种传输方式所需的比特率是普通二维电视信号的两倍,对传统的电视设备是一个极大的挑战,近年来相对其他3种传输方式不再成为研究的热点。被动式立体信号传输方式以其实现方便简单、无需对现有设备进行太多的升级、节省带宽等优点被现已面市的大部分立体电视系统所采用,也是各大企业和研究机构的研究重点,因此其相应的专利申请数量也较多。主动式立体信号传输方式,其传输比特率相比被动式方式要高,但是其显示效果相对要好,因此也成为研究的重点和专利申请的热点。“二维信号+立体元数据”传输方式不仅能使仅有二维视频解码器的观众可以正常地观看二维视频,实现了二维视频的后向兼容,而且只需要附加不多的信息量就可以传输立体元数据,对传输比特率要求不高,因此近年来该种传输方式成为后起之秀,相应的专利申请也处于上升趋势。

3 立体电视传输技术主要专利申请人的专利特点

上文已经介绍了立体电视传输技术以及该技术在中国的专利申请情况,下面就主要申请人的专利申请情况进行简要介绍和分析。

在上述90件发明主题为立体电视传输技术的专利申请中,申请量在5件以上的国内外申请人共3家,分别是日本的索尼公司、中国的华为技术有限公司以及韩国的三星电子株式会社,如表1所示。下面将通过分析上述3家公司近年来的相关专利申请情况,探寻该3家公司的专利申请特点。

3.1 索尼公司

如前所述,日本的立体电视技术研究始终处于世界领先水平,作为日本立体电视技术领跑者的索尼公司将立体电视作为未来经营的重点,正在打造“完善的立体电视产业链布局”。

索尼公司在中国申请的以立体电视传输技术为主题的专利申请共10件,其中2004年1件、2009年2件、2010年8件。从上述数据可以看出,索尼公司的在华专利申请呈现非常快速的上升趋势,由此也可以看出索尼公司在立体电视传输技术方面的发展速度之快。

此外,索尼公司的申请内容涉及到对上文提到的立体电视各种传输方式的改进,呈现出遍地开花的局面,既有解决如何在有限的带宽内传输高质量的立体视频这一技术难题的申请,又有解决如何提高观众的舒适度、提高真实而立体的观看效果以及如何简化发明等细节问题的申请。下面给出3件索尼公司专利申请的实例,以展示其要解决技术问题的多样性。

CN101873507A涉及双路信号独立传输技术,在现有技术的基础上,将关于屏幕尺寸的信息从接收装置提供到传输装置,并且适合屏幕尺寸的立体图像数据从传输装置传输到接收装置,从而可显示适合屏幕尺寸的立体图像而不增加用户的工作量。

CN101841685A涉及被动式立体信号传输技术,在现有技术的基础上,应用去隔行的同步控制,使得针对第一输入图像信号的去隔行和针对第二输入信号的去隔行具有相同类型,因此可以减少或者避免基于第一输出图像信号的左眼图像和基于第二输出图像信号的右眼图像之间的图像质量差异,从而可以降低在观看三维图像期间在图像质量方面的不舒适感受。

CN101742345A涉及“二维信号+立体元数据”传输技术,在现有技术的基础上,提出了当三维图像信号传送到接收机时,采用双链路信号传输线用于三维图像信号的传输,执行二维图像信号的信号分离,从而保证二维图像信号的梯度不降低。

3.2 华为技术有限公司

华为技术有限公司作为世界著名的通信公司,在立体电视传输领域也有所涉猎。

华为公司的国家申请中有关立体电视传输技术的专利申请量为6件,其中,2007年2件,2008年4件。从专利申请的时间分布来说,华为公司在该领域的专利申请起步较晚,申请量呈现逐步上升趋势。

此外,从其在该领域专利申请的内容方面来看,华为公司作为世界领先的信息与通信解决方案供应商,在立体电视传输方面也结合其企业自身的特点,申请的专利大部分都是关于立体电视视频通信和远程呈现方面,采用现有的通信信道,依据通信控制传输立体视频,从而将立体显示方式应用于家庭通信、商务会议等领域,拓展了立体电视的覆盖范围,因此华为公司的申请具有极富企业特色的特征。此外,华为公司的申请采用的传输方式主要集中在双路信号独立传输和“二维信号+立体元数据”传输。下面给出2件华为公司专利申请的实例。

CN101453662A涉及双路信号独立传输技术,在现有技术的基础上,采用分组网络发送立体视频数据,并进行实时传输,在接收端可以实时接收所述立体视频流并进行渲染,使得用户可以远程看到实时的立体图像,实现远程的立体视频通信,从而提升了用户体验。

CN101668219A涉及“二维信号+立体元数据”传输技术,通过可直接输出场景深度图的图像采集装置采集场景的深度图,获得的深度图准确可靠,且深度图采集实时性强,根据深度图获得的各虚拟视点的视频图像效果好、准确,可反映场景的真实效果;同时根据图像采集装置获得的场景的多幅彩色图,可对只由一幅彩色图重构产生的空洞进行修补,使得重构出的视频图像更加准确,提高了虚拟视点图像的重构效果,具有较强的实用性。

3.3 三星电子株式会社

在液晶电视产业上占有先机的韩国三星公司,在立体电视技术领域也处于领先地位,并且已经成为立体电视生产的生力军[4]。

三星公司在中国申请的有关立体电视传输技术的专利申请共5件,其中,2006年1件、2007年1件、2008年2件,2010年1件。从上述数据可以看出三星公司的在华专利申请量目前来看还处于平缓状态。

但是三星公司与索尼公司一样,其申请内容也包括对立体电视各种传输方式的改进,解决的技术问题既有如何节省带宽,又有提高显示效果等各方面细节问题。

例如CN101715651A涉及被动式立体信号传输技术,其基于块将基本视点图像的信息与附加视点图像的信息进行组合,因此基于块的压缩/通信标准可应用于所述信息,从而允许有效的图像压缩。

4 小结

通过上述分析可以看出,目前在中国申请的以立体电视传输技术为主题的专利申请呈现出以下特征:

1)处于上升趋势。由于立体电视传输技术起步较晚,目前在中国的申请量并不大,但是近几年来随着立体电视技术的迅猛发展和立体电视产品的上市,该技术日渐受到关注,相应的专利申请量也增长迅速。

2)各种传输方式争奇斗艳。对于主动式传输方式来说,若要得到较好的显示效果则需要较高的传输比特率以及需要对软硬件进行升级,否则得到的画面质量较差、收看效果欠佳;对于被动式传输方式来说由于分辨力一分为二,图像清晰度低、显示效果较差;对于“二维信号+立体元数据”传输方式,立体元数据很难获得,并且精度不高,影响立体显示的真实性。然而,虽然这3种传输技术存在上述缺点,但是依然是目前的研究重点,在专利申请量方面并没有特别大的差距。而以最早出现的双路信号独立传输方式为主题的专利申请在前期申请量相对较多,近年来所占比例逐渐减小。

3)低带宽、高质量依然是待攻克的技术难题。虽然有关立体电视传输的技术创新有所突破,但是从专利申请内容来看,几乎全部是对已经提出的几种传输方式进行的小改进,而这些专利申请所解决的技术问题大部分都不是“怎样在有限的带宽内传输高质量的立体视频”这一技术难题。虽然相对于立体电视系统其他环节如图像显示技术等的迅猛发展,传输技术还处于起步阶段,也是一个技术难点,但是如果传输技术不能很好地解决上述技术难题,则势必会成为阻碍立体电视技术的发展的瓶颈。

参考文献

[1]王元庆.立体电视技术体系与研究现状[J].信息技术与标准化,2010(9):20-23.

[2]王丰,李小兰.立体电视传输方法研究[J].广播电视信息,2010(8):51-54.

[3]李小兰.立体电视编码传输技术及业务实现[J].电视技术,2010,34(11):6-11.

[4]陶然.迎接3D电视元年[J].电子产品世界,2010(5):9-11.

帧兼容平面立体电视及其接收设备 篇9

我国立体电视(3DTV)试验频道已于2012年元旦试播、春节开播。该频道播出帧兼容平面立体3DTV视频信号[1]和编码的音频信号,加密后经卫星传输,由各地有线电视网前端接收,再送当地有线电视网传送。

本文简要讲述试验频道采用的帧兼容传送方式的工作原理,说明其与常规高清晰度电视(HDTV)的兼容性,指出传送的左右视图分辨力均非HDTV标准,常规HDTV接收器(STB)不能兼容接收3DTV节目,3DTV STB和3DTV显示器的高清多媒体接口(HDMI)均需达1.4a版本才能自动识别[1,2]。

1 帧兼容平面立体电视

1.1 并排视频帧的合成

图1为帧兼容平面立体电视并排帧的合成过程。如图所示,为了合成与1 920×1 080 HDTV格式“帧兼容”的并排视频帧信号,先将1 920×1 080 HDTV分辨力的左右视图源图像序列分别下变换成960×1 080格式,再左右水平拼接(SbS)下变换后的左右视图对应帧。为了减小左右视图间的冗余度,通常基于并排帧的左视图信号,按H.264/AVC(或AVS)标准进行压缩编码,并将左视图的立体声或多声道音频信号按MPEG-1层2(或AC-3)标准压缩。为了使终端能识别和解码3DTV信号,将音视频数据流按MPEG-2系统层复用成传送流(TS)时,需在节目专用信息(PSI)中置相应的标志位,并在业务信息(SI)中引入规范的3DTV描述符。完成上述信源编码后,还需采用条件接收(CA)技术加密,按卫星数字电视(DTV)传输标准进行信道编码等处理,成为卫星传输上行信号。

图1 表明,“帧兼容”指拼接帧与HDTV图像帧二者的格式相同,原有的一路HDTV传输通道和常规HDTV STB可传输、接收和解码这种3DTV信号。实际上传输的左右视图水平分辨力都已下降到一半,不是高清图像,本文后面还会说明,常规HDTV STB也不能兼容地正确重显3DTV节目,即“兼容”是对信号而言。

1.2 并排视频帧的分解

图2为并排视频帧的分解过程。如图所示,解码的并排帧先拆分成半水平分辨力的左右视图,再分别上变换成1 920×1 080格式,显示于电视屏或投影幕同一平面。立体视正常的观众需佩戴3DTV眼镜,将二维(2D)左右视图分送左右眼,经视觉系统处理,才能产生立体感[3]。这就是“平面立体”的含意。

由图2可知,若用常规HDTV接收设备收视帧兼容平面立体电视节目,则只能显示左右视图拼接,画面均完整但都缩窄为1/2的畸变图像,如图3所示。从原有2D HDTV STB能否正确获取视频内容的角度衡量,SbS方式帧兼容平面立体电视系统不具后向兼容性。

1.3 帧兼容平面立体电视的图像分辨力

除图1所示的左右视图SbS空间排列方式外,还有上下(TaB)、隔行和棋盘方式。与SbS方式类似的TaB方式不降低左右视图的水平分辨力,但传输的左右视图之垂直分辨力均降到1/2,若用无源偏振光眼镜观看,重显的左右视图之垂直分辨力还要再降1/2。

目前3DTV普遍采用SbS方式,经有源快门或无源偏振光眼镜分离的左右视图的水平分辨力均降到源图像的1/2,后者的垂直分辨力也降到1/2,二者重建的左右视图的分辨力均达不到HDTV标准。

综上所述,这种帧兼容方式只有源图像可达HDTV图像分辨力,而传输和重显的视频帧只具有HDTV格式,左右视图均非HDTV分辨力,因而不是真正意义的“高清帧兼容立体电视”。

2 接收设备类型及其兼容性

常用的立体电视接收设备有立体电视接收器(立体电视机顶盒)和立体电视接收机(立体电视一体机)两种。前者不具显示能力,输出的重建视频信号需立体电视显示设备;后者使用较方便,但设备组合和升级等不够灵活。

除直视型立体电视接收、显示设备外,也可采用立体电视投影显示方式,或将立体电视信号的接收和解码等功能也集成于其内。投影方式设备较复杂、调整较困难,但利于提高重显图像的质量。

3DTV试验频道开播后,拟收视3D节目,但原有HDTV接收器不能升级或配接附加装置的用户,可选购帧兼容平面立体电视接收器(3DTV STB)。这种接收器须符合相应标准,除能接收标准清晰度电视(SDTV)和高清晰度电视(HDTV)节目外,还具有接收、识别、解码和输出重建3DTV信号的能力。新生产这类接收器时,还应使输出音视频信号的高清多媒体接口达到1.4a版本(HD-MI V1.4a),这样在其配接达同样版本HDMI接口的3DTV显示器时,显示器可自动切换2D/3D显示模式,否则需要用户手动切换。

对只需以2D形式收视3DTV广播节目的用户,可用认知型帧兼容平面立体电视接收器或接收机。这种接收设备能识别3DTV信号,解析3DTV描述符,并将解码的左视图上变换为HDTV图像格式,输出节目内容兼容的2D电视信号或重显2D图像,当然重显图像的分辨力未达HDTV标准。

如上文所述,常规HDTV接收器或接收机对帧兼容平面立体电视为非认知型。它们不能识别和解析帧兼容平面立体电视业务,也不能正确提供3DTV视频节目的2D版。服务于这些已有HDTV用户,若原接收器或接收机可软件升级,或为之开发附加装置,则有可能获得对3DTV的某种程度兼容性。

由于需求和设备的多样性,上述电视接收、显示设备的搭配会出现多种情况。

3 档次和级别

图4为国际电信联盟2011年11月发布的ITU-R BT.2160-2报告中对3DTV信号格式发展途径的判断[2]。图中,横坐标为档次(代),从左至右提高;纵坐标为兼容性级别,从上到下对2D HDTV的兼容性逐级提高。笔者特别提请注意的是,“兼容性”是对信号而言,请不要等同于对业务(内容)兼容。

图4划分的立体电视档次表明,立体电视将从需戴立体眼镜的第一代单视点立体视,发展为无需眼镜并允许头部在较大范围内移动的第二代多视点,再达基于全息成像技术的第三代自然视。

对现有HDTV终端设备兼容性最高的3DTV信号格式是第1级。常规HDTV STB和2D显示器可接收和解码该级3DTV信号,佩戴相应的左右眼互补色眼镜,可分离左右视图,它们靠眼睛的生理功能和大脑中视神经的融合能力,可产生立体感。这种级别的3DTV信号属显示兼容级(CDC),其重显的立体图像在亮度、清晰度、色域等方面较差。

第2级为帧兼容级(CFC),本文第2,3节所述帧兼容平面立体电视即属这级。如前所述,传输该级3DTV信号的系统,左右视图源图像的分辨力均为高清,终端分解并排帧,上变换后的重显左右视图虽达不到高清分辨力,但为高清格式。

第3级左右视图占用的频谱兼容常规高清,是第2级的扩展,增强了视图下变换所损失的信息。该级3DTV信号需用相应的STB和显示器解码和显示,是帧兼容兼容级(FCC)。

第4级是常规高清业务兼容级(CSC)。第一代第4级的左右视图均完整,需相应STB和显示器解码和显示,但常规STB可解码部分码流,获2D图像。第二代第4级信号需用可解带深度等增强信息并能解第一代第1,2,4级信号的STB解码,显示需用多视角立体显示器。

4 结束语

自然界景物存在于三维空间,人类视觉可感受立体世界,电视科技工作者多年来致力于构建三维电视系统。2012年春节我国3DTV试验频道终于开播,标志3DTV在我国开始进入实用化阶段。这对提高电视节目的观赏性、促进3DTV节目制作和发展3DTV产业等,均具重要意义。

试播频道播出帧兼容平面立体电视。该系统将水平下变换的左右视图按SbS方式拼接成HDTV画面格式,在常规HDTV通道以很高的兼容性传输。在终端,左右视图按时间分割或空间分割方式,显示于同一平面,靠佩戴相应的眼镜,使左右眼分别看到左右视图,诱发立体感。

实验频道的兼容性主要体现于图像格式和传输信道,原有HDTV接收设备不能兼容接收其播出的节目,好在国内常规HDTV接收设备数量还不多。但实验频道播出的左右视图均非HDTV分辨力,尚处3DTV发展历程的低档次,今后仍存在3DTV设备及设备组合以及与3D蓝光DVD等周边技术和设备的兼容问题,应及早考虑赋予终端产品较强的升级能力。

帧兼容平面立体电视系统基于双目视差构建,借助两眼的生理功能、大脑的融合能力和视觉经验积累等产生立体感。目前对立体视觉机制研究尚不充分,电视系统难以从工程上加以模拟,更难适应广大观众个体间在生理、心理和神经活动等方面的差异,在相当长的时期内难以摄制和制作适合不同人群、众多观众长时间观看的3DTV节目,今后长时期内,2D电视节目依然会是电视节目的主流。笔者认为,在节目制作、观众接受程度和设备兼容等方面,对发展3DTV广播事业,既要积极,又需理智。

望本文对正确认识试验频道播出方式在3DTV发展长河中所处的阶段,对规划系统和设计相应产品中考虑兼容性和处理同相关技术的关系,对用户组建三维视频接收、重显系统等有一定的参考意义。

参考文献

[1]DVB Bluebook A154,Digital video broadcasting(DVB);frame compat ible plano-stereoscopic 3DTV(DVB-3DTV)[S].2011.

[2]ITU-R REPORT BT.2160—2009,Features of three-dimensionaltelevision video systems for broadcasting[S].2009.