关于3D电视工程技术及其未来趋势的思考

刘凤军+杨岩鹏

摘 要 3D电视工程技术是在高清电视技术之后发展起来的新技术，是指三维立体影像电视。由于人的双眼在观察物体的时候会存在略微的差异，所以在对距离不同的物体进行辨别时就会产生立体视觉。3D电视工程技术的应用，已经将电视行业推向一个新的发展阶段，必然会成为电视行业未来的主流发展趋势。本文对3D电视工程技术进行分析，并就其未来的发展趋势进行探讨。

关键词 3D电视工程技术；流程；未来趋势

中图分类号 G2 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2017）193-0037-02

随着3D电视工程技术在电视行业的应用，以及3D显示终端的普及，世界各国的3D电视频道在短时间内就达到几十个。我国对3D技术的发展也十分关注，并在“十二五”规划中提出要加大3D电视工程技术的研发力度，以提高3D电视的制播能力。

1 3D电视工程技术

1.1 3D编解码技术

编解码技术主要有以下几种：

1）以单视点和深度图为基础的立体视频编码。在欧盟的ATTEST计划中，首次提出以深度为基础的3D电视。在传统的立体视频技术中，是以双视点为基础的，而在ATTEST计划中，则将单视点和与之相对应的深度信息进行组合，成为3D视频数据的表示格式。单视点和深度图立体视频编码能够与现有的2D广播电视兼容，既可支持2D显示，也可支持3D显示。并且，在3D电视的立体重建过程中，需要进行复杂的运算，在此技术的作用下，可实现深度图的传输，使其到达用户终端，以简化计算过程，从而有效的减少3D电视接收机的成本。

2）以立体多视点视频和深度图为基础的立体视频编码技术。在ATTEST计划中，由于无法将有遮挡情况的立体图像进行正确的重建，所以研究者提出一种新的系统框架，在编码端将多视点视频与对应的深度图进行结合，将其进行压缩后，再通过用户端将其进行深度绘制，从而可以在重建后得到多个中间视点的图像。

3）双目立体视频编解码方案。在MPEG组织下的3DAV提出4种视频编码方案，都是以MPEG-4为基础的，也就是以下4种方案：第一，在左视点和右视点都采用MPEG-4编码，且编码是独立的；第二，在设计编码方案时，要充分考虑左视点和右视点的相关性，但右视点视差预测过程中产生的残差不需要考虑；第三，上述两者都需要考虑；最后，将MPEG-4的时域分级利用起来进行编码。

1.2 3D传输存储技术

3D传输存储技术的传输方式主要有两种，一种是广播传输，一种是光盘网络传输。在3D电视的播放过程中，需要大量的数据信息，其传输宽带的容量要能够达到2D视频的2倍，所以3D技术是在现有的宽带基础上进行扩展的。因此，在电视行业的发展中，其主要传输方式为高清帧兼容3D，通过左右拼接的方式进行传输。目前，主要的3D发行平台包括广播和蓝光光盘，我国也在积极的研发3D光盘播放机，使之能够支持立体视频的播放。

1.3 3D内容制作技术

3D内容制作技术主要包括以下几种：

1）3D拍摄技术。利用单机双镜头摄像机、双机双镜头摄像机，根据双目视差原理进行3D拍摄。在采集3D图像的过程中，不仅对摄像技术的要求比较高，对摄像设备的要求也比较高。单机双镜头3D摄像机是以水平并列的方式，将两个镜头和两个摄像单元安装在同一设备中，使其外观和大小都与普通的摄像机接近，对图像质量要求不太高时就可采用这种摄像机拍摄。双机双镜头3D摄像机有两种，一种是水平式的，用于拍摄距离较远的主体；一种是垂直式的，用于拍摄距离较近的主体。

2） 3D内容制作。3D制作的内容主要包括字母、Logo、后期及包装等的处理。2D内容制作中的这些内容无法适用于3D内容制作。

3）2D转3D技术。主要是将平面视频中隐含的3D信息利用起来，实现拍摄场景中3D空间坐标与位置关系的恢复。可利用以及其学习为基础、鉴别信息与对象分割的全自动2D转3D等技术来实现。

2 3D电视工程技术的未来趋势

2.1 在电视行业中的发展趋势

在没有对3D技术进行优化前，3D技术可分为两种，一种是3D直播传技术，一种是3D终端显示技术。目前，3D电视工程技术在制作、播放和传输方面还存在一些待改进的地方，但在未来的几年内基本都能得到完善。3D技术未来的发展与其终端显示技术有关，裸眼3D技术会成为其未来的发展趋势。在3D电视工程技术未来的发展中，能够通过对技术进行优化降低裸眼3D电视机的成本，提高双眼图像的清晰度，使其能够达到高清全宽带的像素水平，从而使观看区能够与普通电视接近。在这样的条件下，用户既可躺着看电视，也可坐着看电视，所以裸眼3D电视在将来会取代高清电视，成为电视行业的主流。而未来的3D技术还会在裸眼3D的基础上有更好的发展，实现多视点自动成像和全息立体显示，而其未来的用户主要为数字影院或者电视观众。

2.2 3D电视广播的推行

2012年1月，公共3D电视频道进行联合试播，标志着我国的广播电视已经进入全新的发展阶段。3D电视工程技术的进步，能够引导市场消费潮流，促进3D产业链的发展。深圳的广播电视集团所储存的3D片源比较多，并购置有一些3D制作设备，其中的2套常规栏目将被转化为3D套排，每天的3D节目产量为半个小时。由于传统的频道是通过广告盈利的，但3D频道如果要通过广告盈利就比较困难。在未来的一段时间内，观看3D电视的观众数量会比较少，且观看成本会比较高，因此需要开播3D付费频道。

2.3 3D与4K技术的融合

4K技术已经成为电视行业发展的一个新的热点，将3D技术与4K技术进行融合，可推动3D技术的发展，增强3D技术的效果。如果通过4K终端观看现有帧兼容视频编码技术的3D电视节目，能够将其清晰度提升到高清状态，并且4K技术能够逐步的实现裸眼电视的观看。同时，图像采集设备的升级也将4K作为指标，3D拍摄会逐步过渡到4K。目前，在3D电视的拍摄过程中，所选取的运动镜头不能太多，拍摄快速运动镜头的难度更大，快速的切换图像会降低观看的舒适度。

随着拍摄图像向4K指标升级，舒适度降低的情况能够得到有效的控制，从而提高3D画面的舒适度。目前，许多电视产品都能够同时具备3D和4K性能，这也能促进3D技术的推广，并在未来得到普及。3D技术除与4K技术融合外，还会逐渐的渗透到其他领域。比如，3D技术与智能技术的结合，智能电视会成为3D技术的重要应用平台。在电视节目观众需求逐渐多元化的条件下，3D电视终端在未来的设计中也会更加多元化，电视节目的制作和编排也会相应的作出调整。

3 结论

综上所述，3D电视工程技术主要包括3D编解码、传输存储、内容制作等技术，在3D技术的影响下，电视节目图像会更加高清。而3D电视工程技术在未来的发展中，还会与4K技术、智能技术等相结合，从而推动3D技术的发展，促进电视行业更好更快的发展。

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