立体电视的技术与服务分析

胡晓东

（湖北荆州视信网络公司，湖北 荆州 434000）

0 引言

立体电视是利用人的双眼各自独立地接收来自同一场景的特定摄像点的左右图像，左眼看偏左的图像，右眼看偏右的图像，形成对同一场景的视觉差异（工程上称为双目视差），使大脑得到图像的深度信息，产生立体视觉效果。立体电视具有图像的深度性、逼真性，在影视娱乐、远程教学、医疗诊断、战场仿真、科学研究等领域应用前景广泛，因此对其进行技术与服务的研究意义重大。

1 立体电视的制播

1.1 立体电视的摄制

如图1所示，将2台立体摄像机（3D摄像机R和3D摄像机L）间距调整为6.5 cm，与正常成年人相当。3D盒用来改变2台摄像机镜头的夹角，以模拟人眼焦点的改变，使镜头推拉时的图像能跟上人眼焦点的转移，以免使终端观看者发生头晕现象。MVS-8000G切换台通过改变字幕在“三维”空间Z轴位置产生立体字幕。其输出为2个HD-SDI码流。录像机采用Sony HDCAM-SR系列。

图1 立体电视摄制示意图

立体电视的摄像比普通平面电视复杂得多。在实际应用中应避免出现多视差的情况，因物体飞出太远时将使观众双眼向较外侧转动，易造成视觉疲劳。因此要严格控制拍摄景物近景和远景极限值，拍摄角度和构图要计算好。与此同时还要进行2台摄像机参数的反复调整与修正。为此，相关厂家已开发了一体式立体摄像机，大大减少了拍摄时间和难度。该类摄像机的拍摄流程为：1）调整2个镜头的水平值。2）调整聚焦、颜色和变焦。

1.2 立体电视信号的处理

如图2所示，将来自切换台的双路HD-SDI信号送入编码器进行压缩、编码，输出ASI信号。该信号经调制后进入传输信道（有线网、卫星网、地面无线网）。

图2 立体电视信号的处理示意图

播放立体电视节目需要的数据量比普通（高清）电视节目大，通常带宽为普通节目的2倍。对目前有线、卫星甚至无线服务而言，要传输立体节目就必须牺牲画面质量。可行的办法是将分辨力降低一半，清晰度减半。另外一种办法是所谓1.3倍带宽法，即用1倍带宽传输视频信息，用0.3倍带宽传输摄像机预测的深度信息。

1.3 立体电视的多信道传输

立体电视是新事物，其在多信道（如有线电视）中传输是较为经济的业务推广手段。2010年底，支持AVS标准的立体电视编码器样机问世，这使得立体电视在有线网中经济传输成为可能。笔者建议中国立体电视在有线网中的传输模式如图3所示。

图3 立体电视在有线电视系统中的混合传输示意图

如图3所示，（一套）立体电视信号（分R，L共2路）采用AVS编码调制上变频为规划的有线电视RF频道后与原MPEG-2编码调制混合信号进行再混合后在有线网中传输。立体电视接收采用支持AVS解码解调的专用机顶盒收看，其他节目仍用原机顶盒收看。

1.4 立体电视的显示

通常立体电视图像正常显示的充要条件是：1）正常工作的支持立体电视成像的显示设备。2）一定的立体图像光学辅助装置。笔者将两者之和定义为立体电视终端。主要研究辅助装置，有以下几种：

1）被动色差式。观众欲观看立体图像必须佩戴滤色立体眼镜。

2）被动偏光式。须佩戴偏光眼镜。

3）主动快门式。须佩戴相应的眼镜。

4）障栅式。在液晶显示器工艺制造上使用开关液晶层和偏振膜制造一系列方向为90°的垂直条纹。

5）柱状透镜式。在液晶显示屏前加一层柱状透镜。

6

）指向光源式。给原液晶显示屏配2组LED。

几种辅助装置的比较为：被动色差式具有成本低的优点，易使画面边缘产生偏色，显示效果是6种装置中最差的；被动偏光式成本不太高，但对显示设备（器件）的要求较高，其显示效果虽比被动色差式好，但看起来不太真实，部分人群观看时易感到疲倦；主动快门式能保持画面的原始分辨力，而且亮度不降低，但该装置（配套眼镜）价格很贵，目前市场价约为500元/副；障栅式与LCD工艺兼容，具有量产和成本优势，但显示画面亮度低，分辨力随播出图像的增加反而降低；柱状透镜式的优点是不影响亮度，但分辨力与障栅式相仿；指向光源式具有分辨力高、透光性强、不影响原显示器件的设计架构等优势，但其仍处于开发阶段，未有成熟产品问世。

以上分析表明，主动快门（眼镜）式在“十二五”初期将是主流产品。实际上，“十一五”末期该装置已得到广泛的应用，索尼、松下、三星、创维等厂家推出的立体电视是以主动快门式眼镜配合观看。但笔者以为，为大力推广立体电视，指向光源式因不须佩戴眼镜，又具有一定的基本技术参数和设计优势，应为研究和发展的方向。

2 立体电视的发展

根据经验，制作一部立体动画片的投资为在普通片上追加30%的费用，而制作一部真人实景的节目理论上需追加1倍的投资，而鉴于创造力、熟练度等隐形成本，实际投资将进一步增大。因此实现立体电视的普及可能会列入下一个五年计划（“十三五”规划）。

即使这样，多家电视运营机构都在进行立体电视的播出。2007年美国国家地理频道试播了立体电视节目；2009年TNT电视台对NBA进行周末立体电视直播；日本BS11频道通过BSD卫星开设“焕然一新”立体节目和立体广告；英国SKY电视台成功试验了经由高清机顶盒向家庭电视机的立体节目分发，据透露，其将在2012年奥运会上通过卫星直播奥运节目，观众可在家中观看。

立体电视对电视机而言是一个新功能，但其发展涉及到（双通道）立体电视的制作、播出、传输和传播（运营）等各个环节，是一项革命。笔者以为，立体电视的发展应从以下几个方面考虑：

1）尽快组织制定立体电视标准。中国相关部门（组织）要尽快制定立体电视行业标准或国标，包括摄、录、编、播、终端显示和监测，有效地抑制立体电视图像对用户造成的不良生理影响。

2）建立立体电视制作基地。鉴于目前立体电视节目制作成本高、人才匮乏、经验不足等情况，可考虑集中有实力的电视台、影视制作机构组建立体电视制作联盟，在此基础上建立制作基地，以优势资源制作高性价比的立体电视节目。

3）实现内容生产与终端销售的战略合作。在三网融合形式下，可以借鉴互联网电视的发展模式，将立体电视终端与节目进行捆绑销售。

3 基于互动的立体电视考虑

理论上说，立体电视无论是制作与显示成本、传输带宽都是前所未有的，是一项高端服务。从现有的传输方式来看，有线网的传输应该是首选，而服务的对象是高端用户。笔者认为“十二五”期间发展基于点播方式的立体电视是上策。这是因为：1）点播具有（一套）节目跳跃观看与分割观看（一次看其中一部分）的属性，可有效地避开立体电视观看疲劳所带来的负面影响。2）将立体电视节目集中于点播板块中，可充分显示立体视频特有的震撼力、艺术魅力和特殊功能，如“精彩射门集锦”、“江山如画风景呈现”、“三维楼市盘点”等。在未来一段时间，互动立体电视将是有线电视运营商应对三网融合，提升竞争力的高端业务之一。

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