3D电视漫谈

山东广电网络有限公司招远分公司 邢浩田

一、引言

3D电视已成为继高清电视之后又一个新的技术亮点与产业热点。3D影像技术的核心是通过特殊的技术手段，使观众可以看到立体的、有空间感的图像或视频，从而大大加强观众的临场感觉和身临其境的感觉。

二、3D电视的拍摄与制作

1.3D电视的拍摄

3D电视节目在拍摄上与高清电视节目有很大的区别，3D拍摄要根据不同场景、主题、物距随时调节两台摄像机间距、汇聚角，还需对两台摄影机及机架的参数、定位、对焦、变焦进行同步细调，才能确保左右眼画面匹配并呈现恰当的纵深效果。3D拍摄还要防止视差、视点冲突过多、视野不当，以避免造成观众疲劳、胀眼、眩晕等不当。

3D拍摄流程主要包括机位架设、光学及机械校正、信号同步、构图、视差光学调整、质量监控、误差数字校正、视差数字控制、信号记录等环节。拍摄时应尽量使用光学和机械调整合理地控制视差，视差控制要求大部分画面主体内容视差角小于1º，相当于屏幕左右眼视差小于高清电视画面水平方向的3%，约58个像素。对于拍摄端通过光学或机械调整未解决问题的节目，可经过误差数字校正和视差数字控制设备进行处理，然后送至记录设备。系统拍摄流程还应注意以几个方面：

⊙ 演播室拍摄3D电视节目的摄像机性能应不低于现有广播级高清摄像机，双路均应符合1920×1080/50i高清图像格式。

⊙ 3D摄像机位架设可比普通高清机位在高度上略低一些，这样可提供更好的3D电视节目效果（更广的水平视角和画面深度）。

⊙ 在拍摄过程中，应尽可能减少镜头快速横摇和变焦，尽可能避免使用长焦镜头。每个镜头最好包含前景和背景，这样可以更好地展现画面深度的层次，具有更好的3D效果。

⊙ 远距离机位应尽量采用间距比较大的水平支架，近距离及移动机位应尽量选用间距比较小的垂直支架或一体化3D摄像机。

⊙ 应尽可能使各机位的会聚平面保持一致。

⊙ 演播室对3D电视节目信号的记录、传输采用HDSDI双链接。

⊙ 为实现质量控制，可利用专用的3D信号处理设备提供的检测数据为参考，监控和调整摄像单元镜头光轴的间距、会聚角以调校视差，校准拍摄误差，进行合理的构图，避开超出视差的拍摄物。

2.3D电视的制作流程

（1）后期制作

3D电视后期制作流程主要包括素材采集、3D剪辑、3D效果调整、3D预览、音频/字幕/特效制作、成片输出等流程节点，为保证3D电视节目后期制作质量及效果，应采用双路高清方式进行信号采集、制作。在格式、码率的选择上，应采用与现有普通高清相同的标准。

3D节目后期制作除了需要对拍摄内容进行合理的衔接，还需要对不合格的3D节目画面进行修正，对字幕内容进行调整，以达到视觉安全和有较好的3D效果。在进行3D剪辑时，应注意镜头之间的衔接，避免会聚平面相差较大的镜头之间的直接切换，应避免不同镜头间的快速转换，并同步监看3D输出画面。后期制作中还需对节目的3D效果进行调整，使得3D效果达到最佳，包括视差调整和误差调整，可采用的手段有：

⊙ 通过后期调整图像的水平位置，等效实现调整摄像单元间距的视差效果。

⊙ 视差调整的范围应符合视差安全指标要求。

⊙ 应把主要节目内容的视差控制在舒适观看3D电视节目的区间内，为展现3D的视觉冲击力，少数短时间的镜头可超过舒适区间。

⊙ 应谨慎使用画幅的平移、放大、裁剪等后期视差调整手段，一般不要进行大范围的视差调整。画幅的放大将可能造成分辨率的损失，画幅的裁剪将可能导致边缘闪烁，同一图像中可能存在不同视差的多个物体，视差调整有可能造成视差混乱。

⊙ 在后期制作阶段对前期拍摄中遗留的左右眼信号的光学、几何、电气误差，包括光轴误差、画面变焦匹配失调、色调匹配失调、画面的色彩、亮度差异等进行调整，对闪烁、畸变等各种3D瑕疵进行修饰，即通过使用数字处理技术在一定程度上进行误差校正。

（2） 画面过渡

为避免视觉疲劳，在3D电视节目系统拍摄和后期制作的画面过渡方式上，应采取如下策略：

⊙ 放慢画面之间的切换节奏，避免过于频繁的切换。

⊙ 尽量避免在切换过程中主体出现过大的视差变化，当需要从一个主体处在正视差位置的画面切换到另一个主体处于负视差位置的画面时，建议使用几帧主体处于会聚平面上的场景进行过渡。

⊙ 尽量避免前后衔接的景别落差过大。

⊙ 主要采用硬切换方式，兼用闪黑、渐隐等过度方式，慎用软叠、划像等过渡方式。

（3） 字幕和动画制作

在3D节目图像上叠加字幕、动画时，应注意遮挡关系等问题：

⊙ 叠加字幕和动画的空间位置应尽量避免视野冲突。

⊙ 对于长期叠加在画面上的角标、动画，建议适当飘出屏幕，但不宜处于3D节目图像最前面的位置，建议将其处理成半透明，以减轻其整个画面中对观众视觉的吸引力。

⊙ 唱词为画面的组成部分，建议不与画面的主体部分重叠。

三、3D电视播出和传输技术

1.3D电视传输技术

3D播出采用文件和信号两种方式进行输出，如图1所示。做好的3D电视节目通过录像机或者硬盘服务器双机同步播放，两路HD-SDI信号送达3D信号处理器，然后将两路视频接成一路“左右拚（Side By Side）”信号，通过一路HD-SDI接口输出，这样对传统电视播出系统改动较小，原系统硬件增加3D台标机、3D字幕机、3D信号处理器即可。我国3D试验频道输出多采用左右拼格式，并规定其视频压缩码流不低于15Mb/s，加上音频后总码流为16Mb/s。

图1 3D播出系统框图

2.3D电视传输技术

根据ITU-R对3D电视系统代次与级别的划分，目前国际上开播的3D电视频道普遍采用第一代Level2的技术体系，我国3D电视频道的技术体系也属于第一代Level2，能够利用现有HDTV传输和接收手段，包括信源编码、复用、信道传输、接收解码等，实现3D电视节目的传输和接收。

图2 3D电视传输系统与应用场景

如图2所示，3D电视音视频与高清电视音视频通过信源编码，与业务信息复用后，经广播传输信道到用户终端，具有立体显示设备（3D电视机）的用户可收看3D电视节目，具有高清显示设备（高清电视机）的用户只能收看高清电视节目，不能收看3D电视节目。对于我国3D电视试验频道，主要面向如下两类应用场景。

A类用户：以现有的HDTV机顶盒接收3D电视节目信号。现有的HDTV机顶盒可正确接收解码3D电视信号，但在未经软件升级的情况下，通常不能自动识别3D电视信号格式，用户需要手动切换3D电视机的的2D/3D显示模式，才能收看3D电视节目。现有HDTV机顶盒不支持EPG信息的3D显示，在观看3D电视节目时，如果坱需要查看节目菜单、节目列表等信息，需要手动切换3D电视机的到2D显示模式。

B类用户：以3D电视机顶盒接收3D电视节目信号。这里的3D电视机顶盒是指在现有HDTV机顶盒的基础上，增加3D电视描述符和视频3D深度范围描述符解析功能，采用HDMI 1.4a接口。3D电视机顶盒可正确接收解码3D电视信号，同时能够自动识别3D电视信号格式，并将信号格式信息传递给3D电视机，支持EPG信息的3D显示，支持3D电视机的2D/3D显示模式自动切换，用户不需要手动切换即可收看3D电视节目。

（1）预处理。第一代Level2的3D视频信号的图像拼接方法包括左右拼接、上下拼接、行（列）交替拼接、棋盘方式拼接等，目前DVB规定了左右拼接和上下拼接两种，一般对于逐行扫描的视频，两种方式均适合，对于隔行扫描的视频，采用左右拼接比较适合，我国高清电视采用1920×1080/50i的格式，规定3D电视视频预处理采用左右拼接的方式，3D电视的伴音采用3D电视左路视频的伴音。

（2）视音频格式。高清帧兼容的3D电视系统充分利用了现有高清电视传输系统，采用左右拼接的图像格式，因此，规定3D电视视频的图像格式在分辨率、场频、幅型比、色度格式等参数上与现有的高清电视视频一致，3D电视音频与现有的HDTV音频格式相同。

（3）信源编码。高清帧兼容的3D电视视频为拼接视频，视频编码采用高清视频编码技术即可。规定视频编码采用H.264，HP@L4，一般高清视频采用H.264编码在10Mb/s码率下，可获得广播级的图像质量，3D电视的拼接视频比一般高清视频需要更高的压缩码率，为保证视频质量，同时考虑数字电视节目带宽的分配情况，码率不低于15Mb/s。视频编码也可采用AVS，码率不低于15Mb/s。

音频编码与现有高清电视一致，采用MPEG-1音频第2层或AC-3。

（4）业务信息。3D电视描述符与视频3D深度范围描述符，用于表示3D电视业务类型、3D电视组件类型、3D视频视差范围等信息。基于这些信息，3D电视机顶盒可支持3D电视机2D/3D显示模式的自动切换，可支持EPG信息的3D显示，同时不影响现有HDTV机顶盒接收3D电视节目。

（5）复用。采用MPEG-2系统层标准对3D电视节目码流进行复用。目前的MPEG-2系统层标准对PMT表中的AVC视频描述符进行了扩展，目前的H.264标准增加了帧拼接方式SEI信息，表示ES流中视频的3D拼接方式。

四、3D电视未来发展

我国的3D电视试验频道的开播，标志着我国广播电视发展迈入了新阶段，对推动3D技术进步，拉动3D产业链快速发展都具有不可估量的作用。当前，3D电视发展亟需制定一些必要的标准和规范，应加强3D电视质量的评测标准的研究，确保3D电视的制作、播出效果和质量。在3D电视频道的建设初期，难免会遇到一些困难，除了人才缺乏、内容缺乏之外，还有收看观众的数量也不足等问题，我国的3D电视行业今后在技术、内容及发展模式等多方面要借鉴内外的成功经验，需要把握好以下几个方面：

（1）3D板块内容的打造。“内容为王”，开展节目研发，做观众的眼睛，设计能够体现3D电视特色的内容。用3D镜头带给观众真实的视觉体验，又给观众带来超越真实的世界。无论在盛典、综艺、旅游、赛事、教育、时尚还是购物等内容方面，3D板块都有可以一显身手的表现空间。

（2）“低成本、高效率”的生产和储备。在目前3D电视起步的初期，对于实力有限的电视台，采用2D+3D兼容的制作模式，实现3D节目“低成本，高效率”的生产和储备应是可行的策略。

（3）强化战略合作。通过和网络运营商、相关硬件厂商等合作，开创共赢的局面。

（4）开发3D内容提供的产业蓝海。加强和网络、新媒体等的合作，通过为网络、新媒体等定制3D节目内容，打造内容联盟，开展联合制作业务，和动漫基地合作等建立3D产业基地。

（5）拓宽3D节目的播出渠道。积极探索有线电视、卫星接收、网络、IPTV、移动多媒体、CMMB、手机视频等发布渠道和合作模式，开发新的盈利模式。

五、结束语

从目前国内外3D发展的趋势来看，3D电视虽然不是今后电视发展的惟一方向，但可以是传统电视（2D）的一个重要补充。发展3D电视是拓展节目形式，丰富电视节目内容，更好地服务观众，开拓市场的一个重要手段。未来几年，我国3D电视从拍摄、制作、播出到传输，都将迎来技术上的飞速发展和节目的繁荣。■