芻議無(wú)重影立體電視攝像技術(shù)

文丨付大志

（阜蒙縣廣播電視局，遼寧阜新123100）

雙目視差立體電視是根據(jù)兩臺(tái)攝像機(jī)模擬人的眼睛方式，從而實(shí)現(xiàn)拍攝，它作為當(dāng)今立體電視的主要載體，具有很強(qiáng)的立體感和真實(shí)感。在實(shí)際使用過(guò)程中，由于雙目立體電視視差系統(tǒng)中，攝像機(jī)光路相對(duì)獨(dú)立；當(dāng)系統(tǒng)平面呈現(xiàn)圖像重影時(shí)，根本與平面無(wú)法形成系統(tǒng)的雙向兼容的形式；同時(shí)由于傳輸線路較多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本花費(fèi)較高，在影響立體電視技術(shù)發(fā)展的同時(shí)，對(duì)推廣也造成了很大的影響。經(jīng)過(guò)實(shí)際調(diào)查顯示：雙目立體電視系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中，是可以消除的，通過(guò)科學(xué)的處理，在獲得比較清晰的立體無(wú)重影圖像時(shí)，和平面電視實(shí)現(xiàn)兼容處理。

1 無(wú)重影立體電視攝像原理

1.1 無(wú)重影立體電視成像原理

在實(shí)際攝像機(jī)拍攝中，攝像機(jī)鏡頭通過(guò)物鏡的對(duì)稱(chēng)光開(kāi)關(guān)，從而在同步信號(hào)的控制方進(jìn)行交替性工作。通過(guò)相關(guān)光路分析知道，不管光開(kāi)關(guān)設(shè)置在那種情況下場(chǎng)景都可以均勻的聚集在光靶上；根據(jù)焦點(diǎn)成像的原理，焦點(diǎn)成像位置不變；當(dāng)光開(kāi)關(guān)右閉左開(kāi)時(shí)，原點(diǎn)成像偏右，近點(diǎn)成像偏左；當(dāng)攝像機(jī)光開(kāi)關(guān)左閉右開(kāi)時(shí)，近點(diǎn)成像偏右，遠(yuǎn)點(diǎn)成像偏左；從而，得到雙目視差圖像。

當(dāng)視差圖像同時(shí)顯現(xiàn)于攝像機(jī)顯示器上時(shí)，通過(guò)良好的無(wú)重影平面圖像，讓不在攝像機(jī)焦平面的圖像產(chǎn)生重影，從而讓攝像圖像變得模糊不清。和普通平面電視一樣，在視差分離圖像中，通過(guò)具體的轉(zhuǎn)換方式，形成三維立體圖像。

1.2 無(wú)重影立體電視光開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)

在光開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)中，當(dāng)攝像機(jī)和中軸線光路分界線縱向重合時(shí)，相關(guān)支架的寬度會(huì)直接影響景深立體成像效果；在保障光開(kāi)關(guān)中軸線縱向分布時(shí)，通過(guò)光通路的通量滿足體系標(biāo)準(zhǔn)，讓攝像機(jī)聚焦物鏡始終和廣開(kāi)關(guān)直徑相等，如圖1所示：

圖1 無(wú)重影立體電視光開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖

1.3 無(wú)重影立體電視圖像效果和景深分析

在對(duì)稱(chēng)光開(kāi)關(guān)中，當(dāng)左右相距達(dá)到一定數(shù)值，通過(guò)立體電視深度以及視距，從而得到具體視差；當(dāng)視差和間距成正比時(shí)，視差和視距平方成反比關(guān)系。由于普通型攝像機(jī)物鏡直徑不大，在達(dá)到立體效果的同時(shí)，無(wú)重影立體電視攝像機(jī)聚焦物鏡以及對(duì)應(yīng)的光圈必須保持在六點(diǎn)五厘米左右；當(dāng)光圈和物鏡直徑增大時(shí)，攝像曝光量和景深變化。

當(dāng)立體電視鏡頭光路結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，合成的平面圖像和左右視差圖像在相比的過(guò)程中，形成的攝像機(jī)光圈發(fā)生變化；當(dāng)景深隨著鏡頭拍攝光圈值增大而增大時(shí)，聚焦物鏡光圈或者有效直徑隨著增大而減小，從而得到立體攝像機(jī)景深相關(guān)數(shù)據(jù)。當(dāng)左右眼視差達(dá)到圖像景深標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，獲得該立體電視記錄景深；當(dāng)左右視差形成圖像時(shí)，焦點(diǎn)形成清晰的像點(diǎn)，景深上其余點(diǎn)形成對(duì)應(yīng)光斑。通過(guò)景深分析可以知道，當(dāng)立體電視在顯示端進(jìn)行無(wú)重影視差圖像分離時(shí)，得到和視覺(jué)一樣的無(wú)重影立體景深；和普通視差立體電視不同的是，當(dāng)不需要無(wú)重影立體電視圖像分離時(shí)，立體電視主景以外的圖像重影控制在不能辨別的形態(tài)中；當(dāng)左右視差形成對(duì)應(yīng)的平面圖像進(jìn)行具體監(jiān)控拍攝時(shí)，從根本上保障平面圖像以及立體圖像對(duì)景深的具體要求。

2 視差景深和曝光量的修正以及系統(tǒng)方案

2.1 視差圖像和曝光量景深的修正

在無(wú)重影立體電視攝像技術(shù)中，曝光量一般由立體電視的鏡頭透光率決定，通過(guò)快門(mén)加快的速度，進(jìn)行修正和轉(zhuǎn)換。在實(shí)際立體電視攝像中，攝像機(jī)通常由圓形的聚焦物鏡組成，人在立體視差中，由于左右方向的影響，沒(méi)有上下視差。通過(guò)利用無(wú)重影立體電視半個(gè)聚焦物鏡的特點(diǎn)，獲得左右視差圖像，在產(chǎn)生視差圖像的過(guò)程中，由于聚焦物鏡直徑方向不能達(dá)到相關(guān)要求，在左右和上下方向不對(duì)稱(chēng)的同時(shí)，組成視差圖像水平方向和垂直方向景深不對(duì)稱(chēng)。當(dāng)無(wú)重影立體電視添加相應(yīng)的水平開(kāi)口的擋光片時(shí)，或者對(duì)稱(chēng)光設(shè)計(jì)成對(duì)稱(chēng)分布，以及形成水平條狀的圓孔時(shí)，無(wú)重影立體電視不僅能滿足立體電視攝像光路要求，通過(guò)降低攝像鏡頭透光率，也有效修正轉(zhuǎn)換視差組成了水平圖像和垂直方向引起的景深變化。

2.2 無(wú)重影立體電視攝像系統(tǒng)方案

當(dāng)無(wú)重影立體電視攝像激光靶輸出的信號(hào)為視差信號(hào)時(shí)，根據(jù)立體電視攝像特點(diǎn)，將奇偶圖像轉(zhuǎn)換成兩條分開(kāi)的路，一條為偶場(chǎng)圖像序列的立體電視右眼視差圖像信號(hào)，另一條為奇場(chǎng)圖像序列形成的立體電視左眼視差圖像信號(hào)。通過(guò)系統(tǒng)安排以及電路特點(diǎn)，將兩條不同的信號(hào)輸入獨(dú)立的信道編碼以及信源系統(tǒng)。立體電視編碼規(guī)則根據(jù)數(shù)字電視的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，讓無(wú)重影立體電視和奇偶圖像數(shù)據(jù)以及復(fù)用打包數(shù)據(jù)，進(jìn)行對(duì)應(yīng)的調(diào)試傳輸以及數(shù)據(jù)記錄。

在無(wú)重影立體電視攝像系統(tǒng)中，數(shù)字立體電視接收設(shè)備通過(guò)數(shù)字信號(hào)調(diào)試，將不同的奇偶圖像信號(hào)分別傳輸給無(wú)重影立體電視的解碼電路，進(jìn)行信源、信道解碼；解碼完畢后，圖像數(shù)據(jù)通過(guò)奇偶場(chǎng)間距，將原有間置電路進(jìn)行序列圖像還原，在這個(gè)過(guò)程中，無(wú)重影立體電視顯示器擁有立體視差圖像畫(huà)面。

當(dāng)無(wú)重影立體電視顯示器通過(guò)偏離振光視差法形成對(duì)應(yīng)的圖像時(shí)，一般通過(guò)專(zhuān)用立體顯示屏的方式在數(shù)顯屏像點(diǎn)前添加對(duì)應(yīng)的起偏器；通過(guò)互補(bǔ)色分像的方式進(jìn)行無(wú)重影立體電視顯示，將立體電視柱面透鏡根據(jù)視差分離形成對(duì)應(yīng)的視差圖像，從而在不用眼鏡的環(huán)境下，方便立體電視立體圖像觀看。

3 結(jié)束語(yǔ)

無(wú)重影立體電視攝像技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中，具有良好的兼容性、立體感較強(qiáng)、傳輸容易、信源信息容量較少、成本低廉、電路簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，作為當(dāng)今電視攝像技術(shù)的新型技術(shù)，不僅可以推廣電視利用速度，同時(shí)對(duì)現(xiàn)代科技也有重要作用。因此在應(yīng)用中，我們必須結(jié)合國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，在結(jié)合自身問(wèn)題以及實(shí)際情況的同時(shí)，完善無(wú)重影立體電視攝像技術(shù)。

[1] 張德忠,賈正松,王志強(qiáng)等.無(wú)重影立體電視攝像技術(shù)的研究[J].電視技術(shù),2008,32(2):75-77.

[2] 張德忠.無(wú)重影立體電視攝像技術(shù)的研究[C].//第二屆立體圖象技術(shù)及其應(yīng)用(國(guó)際)研討會(huì)論文集.2007:134-138.

[3] 周艷蕾,章文輝,孫蕾等.立體電視技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及研究動(dòng)態(tài)[C].//第十二屆國(guó)際廣播電視技術(shù)討論會(huì)（ISBT 2007）.2007:184-189.

[4] 賈正松,張德忠.無(wú)重影立體圖像特點(diǎn)與應(yīng)用[J].電視技術(shù),2011,35(5):62-64.