從3D電視設備看相關技術發展現狀

姜 斌

（中央電視臺（新址），北京 100020）

從3D電視設備看相關技術發展現狀

姜 斌

（中央電視臺（新址），北京 100020）

結合BIRTV 2010展會的代表性產品，簡單介紹與3D電視節目制作相關的設備與技術亮點。

3D電視；高清攝錄一體機；監視器；存儲器

伴隨著3D大片的火熱上映和消費者對視覺感官要求的不斷提升，3D電視制作成為近兩年業界的熱點話題。在BIRTV 2010展會中，三網融合應用，3D影視制作、傳輸、放映技術，3G無線高清影音技術等最新的技術及應用點成為各家廠商參展的熱點。目前，3D電視技術尚處于探索階段，還不能作為電視制作技術的主要手段，本文僅就3D電視技術中具有代表性產品的特點，簡析3D電視技術及設備的發展現狀。

1 3D電視技術特點

“3D技術”簡單地說就是虛擬三維技術，它是利用計算機的運算達到視覺、聽覺等方面立體效果的一種技術，從圖像學的角度來看，三維不再是平面，而是立體的。3D電視信號的采集、圖像的處理、切換、合成等主要流程如圖1所示。

3D電視技術主要有如下幾個特點：

（1）用2臺攝像機模擬左右眼不同視角拍攝兩個畫面。

人類雙眼間距平均約為65 mm，電影立體圖像的視差范圍一般為2%左右，立體電視圖像的視差范圍一般為3%左右，電影制作的畫面在電視上看沒問題，但立體效果有些弱化，而電視制作的畫面在影院放映時，會使電影觀眾產生疲勞。

（2）人眼相當于標準焦距定焦鏡頭，而實際的電視鏡頭焦距是可變的。

在鏡頭等效焦距（視角）相當于人眼焦距（視角），左、右眼攝像機鏡頭光軸間距與人眼間距相同時，拍攝的畫面與人類正常的立體視覺相同。鏡頭等效焦距與人眼焦距不同時相當于人眼的間距發生了變化，短焦距（廣角）時相當于人眼等效間距加大，應增大攝像機間距；長焦距（遠攝）時相當于人眼等效間距縮小，應縮小攝像機間距。

（3）拍攝距離不同時攝像機間距需要調整。

拍攝遠距離景物時為加強立體效果應加大間距，拍攝近距離景物時縮小間距。

（4）需要不同的立體深度感時攝像機間距需要調整。

圖1 3D電視節目制作流程圖

需要增大3D立體深度感時加大間距，減小立體感時縮小間距。改變攝像機間距只是改變景物立體感，物體并不變大或變小，只是變近或變遠。

此外，和2D系統相比，3D系統有兩個大的不同：一個是增加了3D層，3D層是將兩個2D攝像機組成的3D攝像機訊道拍攝過來的信號進行處理，進行精細的3D調整，處理各種3D參數，以期獲得良好的3D效果，這一層好比原來虛擬演播室的虛擬設備對攝像機信號進行再處理；另一個就是物理帶寬的變化，由于3D源信號是由左右眼雙碼流信號構成，雙碼流信號的處理可以通過3G Single Link 或Dual Link來實現，總之都可以獲得1.5G×2的帶寬。當然，還有很多和2D的其他不同，但從系統的角度，這兩點是變化最大的。

2 3D電視技術設備

2.1 高清攝錄一體機

（1）“雙鏡頭”使3D效果更理想

目前的3D拍攝主要有2種方式：雙機立體支架拍攝和雙鏡頭一體式攝錄。雙機立體支架的拍攝方式必須將兩臺攝像機調整到同樣的感光度和顏色反應，否則拍攝出來的3D效果會使人眼合成造成困難；而雙鏡頭一體式攝錄的優勢在于，攝像機在出廠時就已經保證了感光元件在感光度和顏色上嚴格一致，雙鏡頭也完全遵從了60 mm ～ 70 mm的人眼距離，水平和垂直方向也嚴格保證了一致，聚焦面的調整只需要簡單地操作攝像機面板當中的匯聚環就可以完成，雙鏡頭在變焦、光圈、聚焦上都是用同一系統，保證了良好的一致性，記錄時由于使用了內同步，使得記錄的信號也能夠達到完全一致。松下公司的AG-3DA1MC是一款緊湊型的3D雙鏡頭全高清攝錄一體機。它的鏡頭、機頭和記錄單元集成一體，更加小型和便攜，使得3D制作拍攝更加理想。AG-3DA1MC使用了雙鏡頭、雙感光元件、匯聚點調整、雙記錄單元等新技術。

（2）多格式使制作效率更高

松下公司的AVCCAM系列高清攝像設備采用了先進的AVCHD壓縮格式，具有色彩還原度高、碼率壓縮效率高等優點，良好的便攜性和高性價比使其深受影視制作公司、教育機構等用戶的喜愛。該系列的AG-HMC83MC為多格式攝錄一體機，能夠在SD/SDHC 卡上記錄AVCHD 和DV格式。它配備300萬像素的CMOS感光元件，并配合AVCHD格式支持高達24Mbps的碼流，完成對全高清1 920×1 080信號的記錄。文件化的DV信號，使得拍攝的標清DV信號直接進行瀏覽和編輯，無需上載過程。目前，同類的HDV設備均以磁帶方式記錄，AG-HMC83則提供以SD卡的直接記錄方式，使得IT化的工作流程更加效率、更加便攜。AVCHD的記錄格式，提供2倍于MEPG2的編碼效率，實現更低的碼流，更好的圖像質量。

（3）設計引入節能環保理念

索尼公司在高端影視制作領域有很多等經典產品，在HDCAM攝像機方面，特意針對中國市場量身打造了“中國型號”產品，如XDCAM EX系列，該系列針對政府機構、企事業單位、軍隊系統、教育機構、影視機構等行業用戶新推出了首款肩扛式存儲卡攝錄一體機PMW-EX330，PMW-EX330采用了符合環保要求的設計，比索尼的傳統高清攝錄一體機降低了大約45%的功耗，并減少了二氧化碳的排放量。

另外，索尼公司在2010年發布的SRW-9000PL，首次在高清攝錄一體機上面實現了35 mm全畫幅的拍攝能力。普及型高清家族新發布了在電子取證應用、電子影像筆記如會議視頻記錄方面具有獨到優勢的專業便攜式卡式攝像機型等。

2.2 高清遠程攝像系統

高清遠程控制攝像系統是松下公司推出的精巧型多功能高/標清視頻系統產品，包括一體化高清攝像機AWHE50S/HMC、攝像機遙控器AW-RP50MC和小型化現場切換臺AW-HS50MC。AW-HE50S/HMC一體化高清攝像機十分精巧，搭配最新研發的1/3英寸Full HD MOS成像器件，18倍光學變焦和10倍數字變焦，高性能云臺。其最大的特點在于信噪比54 dB和最低照度3 lx；支持IP協議進行控制；AW-RP50MC通過IP和串行控制，可以實現對攝像機和云臺系統的連接和操控，當使用以太網時，通過IP連接可控制最多100臺云臺攝像機單元，而且控制面板包含LCD菜單操作的全攝像機控制，設計更加人性化；AW-HS50MC小型切換臺非常適宜現場切換，配有5路輸入和3路輸出，每一路輸入均帶有幀同步器和色彩校正功能，后兩路輸入帶上變換功能，可實現高標清混合輸入，畫面分割器是標準配置功能，最多可實現10畫面輸出，另外還有13種劃像模式，畫中畫及鍵功能。它集成幀同步器、色彩校正器和畫面分割器等周邊視頻設備的功能于一身，大大降低了系統集成的成本。

2.3 3D演播室直播系統

索尼公司的3D演播室直播系統展現出該公司進行高質量3D節目制作的卓越能力。立體圖像處理器MPE-200（即“3D魔箱”）和3D現場制作切換臺MVS-8000X組建了大型3D演播室直播系統；HDC-P1、PMW-EX3、PMW-10MD等多個專業攝像機組成3D攝像機拍攝區，并可以與相關配件組成演播室系統。

MPE-200立體圖像處理器曾參加2010年美國廣播電視展覽會（NAB SHOW）并備受矚目，其超凡性能和便捷操作為3D的節目制作提供了創新的解決方案，在安裝MPES-3D01立體圖像處理軟件后，它能幫助用戶根據內置的波形監視功能來分析3D的圖像，進行更精細的三維畫面的調整，使3D攝像機支架的機械調整時間大為減少、3D視頻拍攝的工作流程更加簡單化。3D家族還新發布了大型3D現場制作切換臺MVS-8000X，它也是世界上第一臺支持3G單鏈路的制作切換臺，在2D的720P和1080i 高清晰度制作與1080P/59.94 3Gbps 和3D立體節目制作之間架起了一座橋梁，應用這款切換臺搭建起來的3D系統將摒棄以往的duallink的連接方式，使系統結構大為簡化。同時還新推出了支持標清/高清多格式的中型切換臺DFS-900M，性價比極高，可用于廣電領域的現場直播以及其他領域的錄播和后期制作等。

2.4 全流程解決方案

經過幾年的快速發展，索尼XDCAM專業光盤已經成為了國內新記錄介質的主流格式，并占有絕對的市場份額，以專業光盤為核心的攝、錄、編、播、存、管的高效節目制作流程也逐漸成熟，在專業光盤、存儲卡、硬盤等新記錄介質市場陣營中，專業光盤是唯一能夠提供端到端解決方案的格式。“XDCAM家族”新增了現場編輯工作站PDW-HR1的兩個新功能選件（配音功能選件和S×S存儲卡適配器選件），還增加了能夠滿足快速增長的視音頻文件存儲需要的專業光盤一體式存儲系統，它在一個機箱內集成了視音頻文件上下載、編目、歸檔、搜索及回遷等所有應用，能支持多達100個用戶并發訪問，無需復雜的系統集成即可輕松構架媒體資產系統。最新型的XDCAM工作站將為演播室、轉播車甚至播出存儲等諸多環節提供新的武器。此外，“XDCAM家族”還有線性對編、非線性編輯和第三方存儲解決方案及復制系統。

2.5 監視器

在目前的專業監視器產品中，3D的監視器很少，只有JVC GD-463D 10U、ASTRO SM-3324和Panasonic BT-3DL2550MC 3款。JVC的監視器為46英寸，提供的HDMI的接口方式，不能支持雙鏈路SDI的顯示方式，也不支持對于支架式3D攝像機的圖像調整功能，但價格與BT-3DL2550MC一樣。ASTRO SM-3324的監視器為24英寸，與Panasonic 的BT-3DL2550MC一樣都提供對雙鏈路SDI的支持，都支持現有的3種3D顯示方式，但是價格為BT-3DL2550MC的2倍。BT-3DL2550MC配備了多種功能和接口，為廣播電視和專業應用提供了豐富的3D制作功能。該監視器是25.5英寸的3D LCD顯示器，分辨率達到了全高清的標準。支架式3D攝像機在現場有眾多的調整步驟，并且調整結果需要非常精確，該款監視器的圖像調整功能可以對支架的偏差進行監看和修正，對于現場拍攝有很大的指導作用。

索尼公司在專業監視器方面推出了首款使用OLED（有機發光二極管）的專業視頻監視器PVM-740，搭載有索尼獨有的Super Top Emission?頂級OLED技術，具備7.4英寸高分辨率、優良的畫面對比度和亮度，能再現純正黑色，響應速度非常快，并有極好的低溫操作特性。地適應多種現場制作應用，用戶可以更加方便的管理，轉存P2卡的內容。記錄在P2卡中的AVC-Intra內容，能夠以4倍速的效率復制到半導體SSD硬盤中。該款存儲器還配備了USB和eSATA接口，能夠快速地將素材從其中復制到外接的硬盤和電腦當中。一鍵化復制、單片段縮略圖顯示和片段到片段的復制，能夠更加快速及方便地進行操作。AGMSU10MC對于文件化的P2制作工作流程提供了更加快速、高效以及可靠的工作方式。半導體技術的應用，實現了存儲從磁帶到無帶化的革命，減少了耗材，降低了功耗，同時，企業還實現了無鉛化生產，體現了企業的環保意識，對行業的長遠發展具有積極意義。

不論是3D拍攝、后期制作還是現場觀看體驗，3D技術帶來的視覺娛樂革命已經成功地吸引了大眾的注意力。當硬件設備已經蓄勢待發，當國內各大電視臺紛紛開始將內容制作的觸角伸向3D領域之際，這場由3D技術推動的新一代電視革命將會給廣大的電視觀眾帶來完美的立體視效盛宴。

2.6 存儲器

P2技術應用半導體的便利性在現場編輯、文件轉換和存儲效率方面顯示出了很大優勢。P2卡推出6年來，容量不斷上升，已達32 GB、64 GB，速度也不斷提高。例如AGMSU10MC 移動存儲單元，支持高達2TB的存儲空間，緊湊、輕量、堅固和低功耗電池驅動的設計使得它能夠完美

（編輯 張 淼）

Development of 3D Television Equipment Technology from the View of BIRTV

JIANG Bin
(China Central Television Station, Beijing 100020, China)

Combined with the representative productions in BIRTV 2010, the paper introduced the equipment and bright spot technique related to television program production.

3D television; HD video camera recorder; monitor; memory

10.3969/j.issn.1674-8239.2011.1.010

姜斌，中央電視臺新臺址建設辦公室技術部工程師，長期從事大型轉播車和演播室系統設計和節目制作。