關(guān)于3D電視工程技術(shù)及其未來趨勢的思考

劉鳳軍+楊巖鵬

摘 要 3D電視工程技術(shù)是在高清電視技術(shù)之后發(fā)展起來的新技術(shù)，是指三維立體影像電視。由于人的雙眼在觀察物體的時(shí)候會存在略微的差異，所以在對距離不同的物體進(jìn)行辨別時(shí)就會產(chǎn)生立體視覺。3D電視工程技術(shù)的應(yīng)用，已經(jīng)將電視行業(yè)推向一個(gè)新的發(fā)展階段，必然會成為電視行業(yè)未來的主流發(fā)展趨勢。本文對3D電視工程技術(shù)進(jìn)行分析，并就其未來的發(fā)展趨勢進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞 3D電視工程技術(shù)；流程；未來趨勢

中圖分類號 G2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1674-6708（2017）193-0037-02

隨著3D電視工程技術(shù)在電視行業(yè)的應(yīng)用，以及3D顯示終端的普及，世界各國的3D電視頻道在短時(shí)間內(nèi)就達(dá)到幾十個(gè)。我國對3D技術(shù)的發(fā)展也十分關(guān)注，并在“十二五”規(guī)劃中提出要加大3D電視工程技術(shù)的研發(fā)力度，以提高3D電視的制播能力。

1 3D電視工程技術(shù)

1.1 3D編解碼技術(shù)

編解碼技術(shù)主要有以下幾種：

1）以單視點(diǎn)和深度圖為基礎(chǔ)的立體視頻編碼。在歐盟的ATTEST計(jì)劃中，首次提出以深度為基礎(chǔ)的3D電視。在傳統(tǒng)的立體視頻技術(shù)中，是以雙視點(diǎn)為基礎(chǔ)的，而在ATTEST計(jì)劃中，則將單視點(diǎn)和與之相對應(yīng)的深度信息進(jìn)行組合，成為3D視頻數(shù)據(jù)的表示格式。單視點(diǎn)和深度圖立體視頻編碼能夠與現(xiàn)有的2D廣播電視兼容，既可支持2D顯示，也可支持3D顯示。并且，在3D電視的立體重建過程中，需要進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)算，在此技術(shù)的作用下，可實(shí)現(xiàn)深度圖的傳輸，使其到達(dá)用戶終端，以簡化計(jì)算過程，從而有效的減少3D電視接收機(jī)的成本。

2）以立體多視點(diǎn)視頻和深度圖為基礎(chǔ)的立體視頻編碼技術(shù)。在ATTEST計(jì)劃中，由于無法將有遮擋情況的立體圖像進(jìn)行正確的重建，所以研究者提出一種新的系統(tǒng)框架，在編碼端將多視點(diǎn)視頻與對應(yīng)的深度圖進(jìn)行結(jié)合，將其進(jìn)行壓縮后，再通過用戶端將其進(jìn)行深度繪制，從而可以在重建后得到多個(gè)中間視點(diǎn)的圖像。

3）雙目立體視頻編解碼方案。在MPEG組織下的3DAV提出4種視頻編碼方案，都是以MPEG-4為基礎(chǔ)的，也就是以下4種方案：第一，在左視點(diǎn)和右視點(diǎn)都采用MPEG-4編碼，且編碼是獨(dú)立的；第二，在設(shè)計(jì)編碼方案時(shí)，要充分考慮左視點(diǎn)和右視點(diǎn)的相關(guān)性，但右視點(diǎn)視差預(yù)測過程中產(chǎn)生的殘差不需要考慮；第三，上述兩者都需要考慮；最后，將MPEG-4的時(shí)域分級利用起來進(jìn)行編碼。

1.2 3D傳輸存儲技術(shù)

3D傳輸存儲技術(shù)的傳輸方式主要有兩種，一種是廣播傳輸，一種是光盤網(wǎng)絡(luò)傳輸。在3D電視的播放過程中，需要大量的數(shù)據(jù)信息，其傳輸寬帶的容量要能夠達(dá)到2D視頻的2倍，所以3D技術(shù)是在現(xiàn)有的寬帶基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展的。因此，在電視行業(yè)的發(fā)展中，其主要傳輸方式為高清幀兼容3D，通過左右拼接的方式進(jìn)行傳輸。目前，主要的3D發(fā)行平臺包括廣播和藍(lán)光光盤，我國也在積極的研發(fā)3D光盤播放機(jī)，使之能夠支持立體視頻的播放。

1.3 3D內(nèi)容制作技術(shù)

3D內(nèi)容制作技術(shù)主要包括以下幾種：

1）3D拍攝技術(shù)。利用單機(jī)雙鏡頭攝像機(jī)、雙機(jī)雙鏡頭攝像機(jī)，根據(jù)雙目視差原理進(jìn)行3D拍攝。在采集3D圖像的過程中，不僅對攝像技術(shù)的要求比較高，對攝像設(shè)備的要求也比較高。單機(jī)雙鏡頭3D攝像機(jī)是以水平并列的方式，將兩個(gè)鏡頭和兩個(gè)攝像單元安裝在同一設(shè)備中，使其外觀和大小都與普通的攝像機(jī)接近，對圖像質(zhì)量要求不太高時(shí)就可采用這種攝像機(jī)拍攝。雙機(jī)雙鏡頭3D攝像機(jī)有兩種，一種是水平式的，用于拍攝距離較遠(yuǎn)的主體；一種是垂直式的，用于拍攝距離較近的主體。

2） 3D內(nèi)容制作。3D制作的內(nèi)容主要包括字母、Logo、后期及包裝等的處理。2D內(nèi)容制作中的這些內(nèi)容無法適用于3D內(nèi)容制作。

3）2D轉(zhuǎn)3D技術(shù)。主要是將平面視頻中隱含的3D信息利用起來，實(shí)現(xiàn)拍攝場景中3D空間坐標(biāo)與位置關(guān)系的恢復(fù)。可利用以及其學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)、鑒別信息與對象分割的全自動(dòng)2D轉(zhuǎn)3D等技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。

2 3D電視工程技術(shù)的未來趨勢

2.1 在電視行業(yè)中的發(fā)展趨勢

在沒有對3D技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化前，3D技術(shù)可分為兩種，一種是3D直播傳技術(shù)，一種是3D終端顯示技術(shù)。目前，3D電視工程技術(shù)在制作、播放和傳輸方面還存在一些待改進(jìn)的地方，但在未來的幾年內(nèi)基本都能得到完善。3D技術(shù)未來的發(fā)展與其終端顯示技術(shù)有關(guān)，裸眼3D技術(shù)會成為其未來的發(fā)展趨勢。在3D電視工程技術(shù)未來的發(fā)展中，能夠通過對技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化降低裸眼3D電視機(jī)的成本，提高雙眼圖像的清晰度，使其能夠達(dá)到高清全寬帶的像素水平，從而使觀看區(qū)能夠與普通電視接近。在這樣的條件下，用戶既可躺著看電視，也可坐著看電視，所以裸眼3D電視在將來會取代高清電視，成為電視行業(yè)的主流。而未來的3D技術(shù)還會在裸眼3D的基礎(chǔ)上有更好的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)多視點(diǎn)自動(dòng)成像和全息立體顯示，而其未來的用戶主要為數(shù)字影院或者電視觀眾。

2.2 3D電視廣播的推行

2012年1月，公共3D電視頻道進(jìn)行聯(lián)合試播，標(biāo)志著我國的廣播電視已經(jīng)進(jìn)入全新的發(fā)展階段。3D電視工程技術(shù)的進(jìn)步，能夠引導(dǎo)市場消費(fèi)潮流，促進(jìn)3D產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。深圳的廣播電視集團(tuán)所儲存的3D片源比較多，并購置有一些3D制作設(shè)備，其中的2套常規(guī)欄目將被轉(zhuǎn)化為3D套排，每天的3D節(jié)目產(chǎn)量為半個(gè)小時(shí)。由于傳統(tǒng)的頻道是通過廣告盈利的，但3D頻道如果要通過廣告盈利就比較困難。在未來的一段時(shí)間內(nèi)，觀看3D電視的觀眾數(shù)量會比較少，且觀看成本會比較高，因此需要開播3D付費(fèi)頻道。

2.3 3D與4K技術(shù)的融合

4K技術(shù)已經(jīng)成為電視行業(yè)發(fā)展的一個(gè)新的熱點(diǎn)，將3D技術(shù)與4K技術(shù)進(jìn)行融合，可推動(dòng)3D技術(shù)的發(fā)展，增強(qiáng)3D技術(shù)的效果。如果通過4K終端觀看現(xiàn)有幀兼容視頻編碼技術(shù)的3D電視節(jié)目，能夠?qū)⑵淝逦忍嵘礁咔鍫顟B(tài)，并且4K技術(shù)能夠逐步的實(shí)現(xiàn)裸眼電視的觀看。同時(shí)，圖像采集設(shè)備的升級也將4K作為指標(biāo)，3D拍攝會逐步過渡到4K。目前，在3D電視的拍攝過程中，所選取的運(yùn)動(dòng)鏡頭不能太多，拍攝快速運(yùn)動(dòng)鏡頭的難度更大，快速的切換圖像會降低觀看的舒適度。

隨著拍攝圖像向4K指標(biāo)升級，舒適度降低的情況能夠得到有效的控制，從而提高3D畫面的舒適度。目前，許多電視產(chǎn)品都能夠同時(shí)具備3D和4K性能，這也能促進(jìn)3D技術(shù)的推廣，并在未來得到普及。3D技術(shù)除與4K技術(shù)融合外，還會逐漸的滲透到其他領(lǐng)域。比如，3D技術(shù)與智能技術(shù)的結(jié)合，智能電視會成為3D技術(shù)的重要應(yīng)用平臺。在電視節(jié)目觀眾需求逐漸多元化的條件下，3D電視終端在未來的設(shè)計(jì)中也會更加多元化，電視節(jié)目的制作和編排也會相應(yīng)的作出調(diào)整。

3 結(jié)論

綜上所述，3D電視工程技術(shù)主要包括3D編解碼、傳輸存儲、內(nèi)容制作等技術(shù)，在3D技術(shù)的影響下，電視節(jié)目圖像會更加高清。而3D電視工程技術(shù)在未來的發(fā)展中，還會與4K技術(shù)、智能技術(shù)等相結(jié)合，從而推動(dòng)3D技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)電視行業(yè)更好更快的發(fā)展。

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