立體電視技術及其發展現狀

趙 軍

立體電視技術及其發展現狀

趙 軍

（作者單位：山東長島縣電視臺）

立體電視技術是一項新型技術，出現很早，發展很快，但是一直有些未突破的技術瓶頸，需要相關人員共同努力。立體電視技術能夠帶給人們超贊的視覺享受，使人們的視覺迎來前所未有的視覺沖擊效果。本文介紹立體電視的發展歷程、立體電視技術及立體電視存在的不足和發展趨勢，使讀者對立體電視技術有全面了解，未來立體電視技術會發展得更好。

立體電視；立體電視技術；發展現狀

電視機是20世紀出現的新型技術產品，但已經對當今世界產生了巨大影響，成為了有力的信息傳播工具，且在家電產品中占有很大市場份額。當前，電視機產品更新換新速度很快，相繼出現了投影、背投、液晶及等離子等技術類型的電視機產品。但是這些類型的視頻顯示技術基本停留在二維畫面顯示階段，真正能夠顯示三維畫面的電視產品在市場上很難見到。世界電子學會預測，21世紀電視機畫面顯示技術將會向著壁型化、投影化、雙向化和有線化方向發展，其中電視機畫面顯示立體化技術將會成為一項重要研究內容。值得注意的是，21世紀研究的立體化技術將不停留在佩戴立體眼鏡這一較低的層次，研究的是可以實現自動立體顯示的電視節目立體觀看技術。從立體電視技術的研究來看，其實現了從依靠視覺假象向真正立體電視技術的轉變，圖像可以隨著觀察者觀察角度的不同而發生變化，最終使觀察者從任何角度觀看電視畫面都是立體的。

1　立體電視技術發展概況

在立體視覺技術和電視技術的基礎上，立體電視技術開始逐漸發展起來。從一定程度上來講，立體成像及顯示技術的發展歷史就是立體視覺技術的發展歷史，并且其的出現要遠早于電視技術。

早在16世紀，人們就開始思考如何借助一定的方法觀看圖像來產生立體效果，當時的做法是用不同的顏色繪制一些存在規律差異的圖像來滿足左右眼的立體視覺需求，最后通過濾光鏡觀察來實現立體觀察效果。

17世紀末18世紀初研制出了新型產品立體鏡，該產品可以為每只眼鏡觀察圖像提供單獨的視覺通道，使圖像在眼鏡中呈現出的立體效果更強，這是一種非常有效的立體成像方法，至今還依然作為觀察立體圖像的有效手段。

19世紀初有些科學家就開始嘗試研究獨立獲取立體畫面的方法，企圖不借助輔助裝置就使人們得到立體視覺效果，但是沒有成功。到了19世紀末人們又開始嘗試二維畫面的立體顯示效果，但較之前有所創新，想借助于電影技術表現運動的立體視覺圖像，這種立體電影技術至今仍在沿用。

20世紀初出現了電視技術，此時人們就開始著手研究立體電視技術，在研究立體電視技術的過程中，一些之前被用來觀察靜態圖像及電影圖像的立體顯示方法都被應用于其中。

我國在2000年第一個實時立體顯示系統研制成功，借助無線紅外眼鏡，觀看普通的VCD播放畫面就可以獲得立體效果較強的畫面。該顯示系統的優點是能將二維圖像實時轉換成三維圖像，但從技術層面來講，依然停留在畫面轉換層次，還需要借助于光學或者信號處理方法。

21世紀，業界加快了新型立體攝像機和立體顯示裝置的研制進程。新型立體攝像機的研究集合了多種技術，如計算機、測控及圖像處理技術，該種攝像機的突出特點是具有雙攝像頭，且在拍攝過程尊重人的視覺觀察規律。新研制的立體攝像機采用光學技術，且顯示裝置可以分時或者是同時輸入左右圖像，這樣人的雙眼就可以得到左右圖像形成的正確視差投射，實現不用佩戴眼鏡就可以在屏幕上獲取立體圖像的效果。

2003年，日本東京召開了3D聯盟成立大會，其中與會企業三洋電機就展示了新型產品無眼鏡模式下的立體圖像顯示器；同時，參展的還有索尼的立體圖像拍攝和演播系統，上述兩種參展產品的不足之處在于觀看角度以及距離還受到限制。

2　立體電視技術基本原理

人們通過眼鏡觀看視覺信號，兩只眼鏡可以獲得立體效果，一只眼睛同樣可以獲得，這里就出現了單目和雙目立體視覺的概念，對應起來，雙目立體視覺是立體電視的基礎，而單目立體視覺則更多地依靠經驗。

2.1雙目立體視覺

立體電視立體成像技術需要借助于人眼的立體視覺特性來實現。人們在看周圍物體時，高度、寬度、深度都是人們所能看到的。此外，人們還可以正確判斷出物體之間的距離。由于人的兩眼視軸之間存在間距，左右眼觀看物體收到的視覺圖像不相同，眼球的運動和調整就可以使大腦獲取兩幅不同的圖像信息，因而會產生立體感。用一只眼鏡來觀看物體，就會由于圖像移位而產生視差。視差可以恢復物體的深度信息，視差大，物體離透鏡的距離就會越近，反之，就會越遠，因此借助此原理研制的雙鏡頭攝像機才得以成功問世。

2.2立體電視的實現方式

立體電視使人們產生立體視覺的方法主要有兩種：第一種在電視屏幕上一對視差信號的兩幅圖像同時出現；第二種是以快于人類視覺暫留速度的速度輪流出現在屏幕上。這兩種方法都可以使人們在觀看兩幅圖像時獲得立體感。例如，立體電視技術和互補色立體分像電視技術都是借助于第一種方法來實現的；時分式立體電視技術則是借助于第二種方法來實現的。時分式立體電視技術的實現實際上是將左右兩只眼鏡的影響在電視屏幕上交替顯示，之后借助于一個同步快門觀看器，輪流交替遮蔽左右眼和顯示圖像，以快于人類視覺暫留的速度周而復始，人的大腦就會產生立體視覺。

3　立體電視目前的缺陷與發展方向

雖然立體電視技術給人們帶來了超贊的視覺享受，但也對人們的身體健康產生了一些不良影響。韓國三星公司曾經對由于觀看3D電視而出現的身體不適進行了詳細列舉，如視力下降、頭暈、視線模糊等不良后果，且對不同年齡段的人產生的不良影響程度不同，尤其兒童和青少年群體更為嚴重。除了對人們的視覺產生不良影響之外，韓國三星公司還聲稱收看3D電視還會使人們的身體產生運動障礙，影響人們的意識，而且可能會留下一些后遺癥。3D電視除了影響人們的身體健康之外，在顯示技術上還存在以下問題：分辨率低、畫面亮度和對比度低、畫面閃爍甚至出現抖動、顯示比較明顯的畫面主要在精深淺層、頭部移動時不會出現明顯視覺變化、裸視效果不理想、沒有明確的3D播出標準。

就目前來看，眼鏡式3D技術還依然占主導，佩戴3D眼鏡會給人們帶來很多麻煩，且佩戴時間過長還會損害眼鏡。從一定程度上來講，3D眼鏡技術僅是一個過渡階段，裸眼看3D電視才是未來發展方向。實現電視屏幕的直接3D成像技術才是未來發展的趨勢。

從長遠來看，立體電視的發展將會成為一場重大革命，其是建立在數字技術上的整體系統，能夠處理一個攝像到圖像接收的完整過程，這也是未來電視發展的一個必然趨勢。與傳統影視相比，立體電視的畫面效果表現的會更加逼真，由于在原有畫面的基礎上增加了一個維度，使觀眾與電視畫面的距離感增加，電視畫面景物在深度和厚度的渲染下，真實感和現實感也會大大增強。

4　結語

立體電視技術已經經過了很長一段時間的發展，在發展過程中經過了一次又一次的革新換代，發展現在主導的眼鏡式3D技術是不小的進步，但我們需要看其中存在的不足之處，需要繼續努力加以改進，未來的3D技術需要擺脫眼鏡的限制，當然這可能還需要很長一段時間的努力，只要我們堅持不懈，就一定可以取得可喜的成績。

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