立體電視技術(shù)及其發(fā)展現(xiàn)狀

趙 軍

立體電視技術(shù)及其發(fā)展現(xiàn)狀

趙 軍

（作者單位：山東長島縣電視臺(tái)）

立體電視技術(shù)是一項(xiàng)新型技術(shù)，出現(xiàn)很早，發(fā)展很快，但是一直有些未突破的技術(shù)瓶頸，需要相關(guān)人員共同努力。立體電視技術(shù)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(fā)展歷程、立體電視技術(shù)及立體電視存在的不足和發(fā)展趨勢(shì)，使讀者對(duì)立體電視技術(shù)有全面了解，未來立體電視技術(shù)會(huì)發(fā)展得更好。

立體電視；立體電視技術(shù)；發(fā)展現(xiàn)狀

電視機(jī)是20世紀(jì)出現(xiàn)的新型技術(shù)產(chǎn)品，但已經(jīng)對(duì)當(dāng)今世界產(chǎn)生了巨大影響，成為了有力的信息傳播工具，且在家電產(chǎn)品中占有很大市場(chǎng)份額。當(dāng)前，電視機(jī)產(chǎn)品更新?lián)Q新速度很快，相繼出現(xiàn)了投影、背投、液晶及等離子等技術(shù)類型的電視機(jī)產(chǎn)品。但是這些類型的視頻顯示技術(shù)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(chǎn)品在市場(chǎng)上很難見到。世界電子學(xué)會(huì)預(yù)測(cè)，21世紀(jì)電視機(jī)畫面顯示技術(shù)將會(huì)向著壁型化、投影化、雙向化和有線化方向發(fā)展，其中電視機(jī)畫面顯示立體化技術(shù)將會(huì)成為一項(xiàng)重要研究內(nèi)容。值得注意的是，21世紀(jì)研究的立體化技術(shù)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)立體顯示的電視節(jié)目立體觀看技術(shù)。從立體電視技術(shù)的研究來看，其實(shí)現(xiàn)了從依靠視覺假象向真正立體電視技術(shù)的轉(zhuǎn)變，圖像可以隨著觀察者觀察角度的不同而發(fā)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(shù)發(fā)展概況

在立體視覺技術(shù)和電視技術(shù)的基礎(chǔ)上，立體電視技術(shù)開始逐漸發(fā)展起來。從一定程度上來講，立體成像及顯示技術(shù)的發(fā)展歷史就是立體視覺技術(shù)的發(fā)展歷史，并且其的出現(xiàn)要遠(yuǎn)早于電視技術(shù)。

早在16世紀(jì)，人們就開始思考如何借助一定的方法觀看圖像來產(chǎn)生立體效果，當(dāng)時(shí)的做法是用不同的顏色繪制一些存在規(guī)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(shí)現(xiàn)立體觀察效果。

17世紀(jì)末18世紀(jì)初研制出了新型產(chǎn)品立體鏡，該產(chǎn)品可以為每只眼鏡觀察圖像提供單獨(dú)的視覺通道，使圖像在眼鏡中呈現(xiàn)出的立體效果更強(qiáng)，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(jì)初有些科學(xué)家就開始嘗試研究獨(dú)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(jì)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(chuàng)新，想借助于電影技術(shù)表現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的立體視覺圖像，這種立體電影技術(shù)至今仍在沿用。

20世紀(jì)初出現(xiàn)了電視技術(shù)，此時(shí)人們就開始著手研究立體電視技術(shù)，在研究立體電視技術(shù)的過程中，一些之前被用來觀察靜態(tài)圖像及電影圖像的立體顯示方法都被應(yīng)用于其中。

我國在2000年第一個(gè)實(shí)時(shí)立體顯示系統(tǒng)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(qiáng)的畫面。該顯示系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是能將二維圖像實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換成三維圖像，但從技術(shù)層面來講，依然停留在畫面轉(zhuǎn)換層次，還需要借助于光學(xué)或者信號(hào)處理方法。

21世紀(jì)，業(yè)界加快了新型立體攝像機(jī)和立體顯示裝置的研制進(jìn)程。新型立體攝像機(jī)的研究集合了多種技術(shù)，如計(jì)算機(jī)、測(cè)控及圖像處理技術(shù)，該種攝像機(jī)的突出特點(diǎn)是具有雙攝像頭，且在拍攝過程尊重人的視覺觀察規(guī)律。新研制的立體攝像機(jī)采用光學(xué)技術(shù)，且顯示裝置可以分時(shí)或者是同時(shí)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(shí)現(xiàn)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(lián)盟成立大會(huì)，其中與會(huì)企業(yè)三洋電機(jī)就展示了新型產(chǎn)品無眼鏡模式下的立體圖像顯示器；同時(shí)，參展的還有索尼的立體圖像拍攝和演播系統(tǒng)，上述兩種參展產(chǎn)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(shù)基本原理

人們通過眼鏡觀看視覺信號(hào)，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(xiàn)了單目和雙目立體視覺的概念，對(duì)應(yīng)起來，雙目立體視覺是立體電視的基礎(chǔ)，而單目立體視覺則更多地依靠經(jīng)驗(yàn)。

2.1雙目立體視覺

立體電視立體成像技術(shù)需要借助于人眼的立體視覺特性來實(shí)現(xiàn)。人們?cè)诳粗車矬w時(shí)，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(yùn)動(dòng)和調(diào)整就可以使大腦獲取兩幅不同的圖像信息，因而會(huì)產(chǎn)生立體感。用一只眼鏡來觀看物體，就會(huì)由于圖像移位而產(chǎn)生視差。視差可以恢復(fù)物體的深度信息，視差大，物體離透鏡的距離就會(huì)越近，反之，就會(huì)越遠(yuǎn)，因此借助此原理研制的雙鏡頭攝像機(jī)才得以成功問世。

2.2立體電視的實(shí)現(xiàn)方式

立體電視使人們產(chǎn)生立體視覺的方法主要有兩種：第一種在電視屏幕上一對(duì)視差信號(hào)的兩幅圖像同時(shí)出現(xiàn)；第二種是以快于人類視覺暫留速度的速度輪流出現(xiàn)在屏幕上。這兩種方法都可以使人們?cè)谟^看兩幅圖像時(shí)獲得立體感。例如，立體電視技術(shù)和互補(bǔ)色立體分像電視技術(shù)都是借助于第一種方法來實(shí)現(xiàn)的；時(shí)分式立體電視技術(shù)則是借助于第二種方法來實(shí)現(xiàn)的。時(shí)分式立體電視技術(shù)的實(shí)現(xiàn)實(shí)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(gè)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(fù)始，人的大腦就會(huì)產(chǎn)生立體視覺。

3　立體電視目前的缺陷與發(fā)展方向

雖然立體電視技術(shù)給人們帶來了超贊的視覺享受，但也對(duì)人們的身體健康產(chǎn)生了一些不良影響。韓國三星公司曾經(jīng)對(duì)由于觀看3D電視而出現(xiàn)的身體不適進(jìn)行了詳細(xì)列舉，如視力下降、頭暈、視線模糊等不良后果，且對(duì)不同年齡段的人產(chǎn)生的不良影響程度不同，尤其兒童和青少年群體更為嚴(yán)重。除了對(duì)人們的視覺產(chǎn)生不良影響之外，韓國三星公司還聲稱收看3D電視還會(huì)使人們的身體產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)障礙，影響人們的意識(shí)，而且可能會(huì)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(shù)上還存在以下問題：分辨率低、畫面亮度和對(duì)比度低、畫面閃爍甚至出現(xiàn)抖動(dòng)、顯示比較明顯的畫面主要在精深淺層、頭部移動(dòng)時(shí)不會(huì)出現(xiàn)明顯視覺變化、裸視效果不理想、沒有明確的3D播出標(biāo)準(zhǔn)。

就目前來看，眼鏡式3D技術(shù)還依然占主導(dǎo)，佩戴3D眼鏡會(huì)給人們帶來很多麻煩，且佩戴時(shí)間過長還會(huì)損害眼鏡。從一定程度上來講，3D眼鏡技術(shù)僅是一個(gè)過渡階段，裸眼看3D電視才是未來發(fā)展方向。實(shí)現(xiàn)電視屏幕的直接3D成像技術(shù)才是未來發(fā)展的趨勢(shì)。

從長遠(yuǎn)來看，立體電視的發(fā)展將會(huì)成為一場(chǎng)重大革命，其是建立在數(shù)字技術(shù)上的整體系統(tǒng)，能夠處理一個(gè)攝像到圖像接收的完整過程，這也是未來電視發(fā)展的一個(gè)必然趨勢(shì)。與傳統(tǒng)影視相比，立體電視的畫面效果表現(xiàn)的會(huì)更加逼真，由于在原有畫面的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)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(shí)感和現(xiàn)實(shí)感也會(huì)大大增強(qiáng)。

4　結(jié)語

立體電視技術(shù)已經(jīng)經(jīng)過了很長一段時(shí)間的發(fā)展，在發(fā)展過程中經(jīng)過了一次又一次的革新?lián)Q代，發(fā)展現(xiàn)在主導(dǎo)的眼鏡式3D技術(shù)是不小的進(jìn)步，但我們需要看其中存在的不足之處，需要繼續(xù)努力加以改進(jìn)，未來的3D技術(shù)需要擺脫眼鏡的限制，當(dāng)然這可能還需要很長一段時(shí)間的努力，只要我們堅(jiān)持不懈，就一定可以取得可喜的成績。

[1]王元慶.立體電視技術(shù)體系與研究現(xiàn)狀[J].信息技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化,2010(9).

[2]徐鵬.淺析3D電視技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用[J].中國有線電視,2015(4).

[3]唐丹,胡曉東.3D電視技術(shù)與發(fā)展探討[J].廣播電視信息,2012(5).