立體電視機

立體電視機

三維立體電視機,二維變比處理器5的三個輸入端分別接解碼電路4的紅色差、藍色差、亮度信號的三個輸出端,5的一個控制端接解碼電路4的同步信號輸出端,5的另一個控制端接掃描電路6的逆程脈衝輸出端,5的紅色差、藍色差、綠色差的三個輸出端分別接顯像管8的三個輸入端。看本電視機的人不需配戴專用眼鏡,在顯像管前也不需加裝特殊螢幕,只要與電視機之間的視角小於160°就能看到圖像清晰、保真、立體感強的電視圖像。

簡介

三維電視的視覺效果如同直播現場一樣逼真三維電視的視覺效果如同直播現場一樣逼真

立體電視機 又稱為三維電視(3D-YV)。準確的術語應該是“Stereoscopie Televison”。它與現行電視的主要區別是,現行電視只傳送一個平面的信息,而立體電視傳送的是物體的濃度信息。因為現行電視攝像機只有一個鏡頭,所以只能代替人的一隻眼睛攝取圖像信息。而人們在觀看物體時用兩隻眼睛同時攝取一個物體的圖像,兩隻眼睛攝取的圖像有一定視差。不同深度的物體在左右兩眼中形成圖像的視差不同,大腦可根據這種視差的區別反映出特體的深度和距離。

背景

當今社會是一個信息社會,網路的迅速發展帶來影像文化的時代,計算機,廣播電視,通訊,原來各自獨立的領域相互滲透相互融合,形成嶄新的技術:多媒體,電視將成為多媒體終端,並向著大螢幕,彩色高清晰,立體化發展。目前,5.1聲道杜比數字AC-3將人們聽覺感帶入身臨其境,更為真實自然的立體環繞世界,圖像的立體化將是人們進一步追求的視覺享受。

歷史發展

液晶電視液晶電視

事實上立體視覺技術在計算機遊戲上已經出現。最常見的是一些高檔遊戲,通過使用數位技術及光學技術產生的三維立體視覺效果已經有很強烈的真實感。計算機系統是數字系統,使用數位技術的立體視頻技術的定型產品已在計算機配件產品中出現:如3D鐳眼顯示卡等。

立體電視機立體電視機
立體電視機立體電視機

在中國國內對立體視頻技術的研實已有十幾年的歷史。1999年深圳高新技術交易會上,國內有4家單位進行視頻立體顯示技術的展示:天津三維枝末公司、天津長城電視機廠、中國科技開發院威海分院、深圳萬曆投資公司。目前國內有十幾家地方電視台播出使用這種技術的立體電視節日,北京電視台幾年前也曾播出過。國內還有不少地方用這種技術術影視廳。由於技術本身的局限,觀眾必須佩戴專用眼鏡觀看,限制了觀眾的自然感受。由於節目源作的成本較高,節目源少,再加上現有電視播出系統的場頻是50赫茲,使用普通電視觀看,頻閃造成畫面抖動,觀看不舒服,因此,這種立體電視的發展仍然十分困難。
美國研究機構的研究認為,就目前的立體顯示技術,視頻顯示在40赫茲以下形成頻閃,使節目不能觀看,80到100赫茲將好一些,達到140赫茲將是最理想的。在一個掌心大小的線路卡上由3個模組、兩個接轉插口、5個控制鈕和一個開關組成的轉換卡,連線在一台普通計算機的主體與顯示器之間,一個小小的發射管被固定在顯示器頂上,用一張普通的VCD碟片播放出的重影畫面,戴上無線紅外接受光閥眼鏡觀看,立刻就成為了一種具有強烈有體成的畫面。這種立體顯示系統能夠實時將現有信號源的二維圖像在顯示器上轉換成三維圖像在顯示器上轉換成三維圖像(偽三維)。它的最大特點就是對片源沒有特殊要求。 
從長遠,立體電視是一個發展方向,它的完全實現將是從攝像到接收完全建立在數位技術上的一個整體系統,那將是一場重大的革命。從技術上講,目前所見的立體影像效果還是在模擬系統中利用光學製作或數位訊號處理的辦法進行的各種畫面轉換。從目前視聽行業的發展現狀看,國際國內現階段視頻技術推進的重點還在提高清晰度上。目前全球數位電視節目的試播,畫面也仍然是二維的,三維畫面的真正實現應當還有相當長的路。立體電視也還沒有任何標準形成。從以往國內幾家從事立體顯示技術研究的情況看,一直存在著市場推廣困難的問題。

原理

TransCAIP系統利用一個由64個攝像機所組成的陣列來捕捉實況畫面TransCAIP系統利用一個由64個攝像機所組成的陣列來捕捉實況畫面

集成攝影顯示器的工作原理就是集成每一個攝像頭所捕獲的小圖像,然後將其轉換成一幅完整的三維圖像。這種顯示器的優點就是它既可以提供縱視差,也可以提供橫視差。其他的三維電視顯示器一般要么只能提供縱視差,要么只能提供橫視差。這種特殊的功能主要通過光場轉換方法來獲得,它可以讓觀眾根據各自的不同喜好控制視頻參數。只需要通過一套軟體,觀眾就可以控制顯示深度、可以選擇更小的視角來聚焦某一特定場景。此外,光場轉換技術並不要求圖像捕捉系統必須擁有大型或遠焦鏡頭。一些現有的圖像捕捉系統即可完成任務。

立體電視技術通過向你的兩隻眼睛投射不同的圖像,並鎖定你的兩隻眼睛到不同圖像上,從而呈現立體的圖像感受。實際上,有8個不同的圖像,研究人員在聽到早期試驗者反映頭暈和眼花後,增加了圖像的數量。Orange三維業務總監Philippe Delbary說:“我們都聽說過三維遊戲,但那其實不是三維的。只不過試圖增加景深而已。”

立體攝像機具有兩個鏡頭和兩個攝像器件,用來代替人的兩隻眼睛攝取圖像。兩個鏡頭之間的距離及其光軸之間的夾角和距離必須模仿人的兩個眼球動作,隨著拍攝物體的距離變化不斷進行調整,以使拍攝的兩個圖像的視差與人眼直接觀看的視差相同。

立體攝像機輸出的左右兩個圖像信號需用2個通路傳送到顯像端。一般不能簡單地用一個頻道傳送一套立體電視節目。必須採取頻帶壓縮或碼率壓縮等方法才能用普通電視頻道傳送立體電視節目。

顯像

拍攝三維立體畫面使用的兩台攝像機拍攝三維立體畫面使用的兩台攝像機

立體電視的顯像端必須分別顯示左右兩個圖像,並確保左眼只能看見左眼圖像,右眼只能看見右眼圖像。分開左右兩眼圖像的主要方法有以下幾種:

(1)色分法

這種方法又叫補色法,在接收機螢屏上用互補的兩種顏色分別顯示出供左、右兩眼鳳看的圖像。例如送到左眼的圖像只有品紅色;送到右眼的圖像只有綠色。觀看時要戴有色眼鏡,使左眼只能看見品紅色圖像,右眼只能看見綠色圖像,在大腦中融合成一個彩色立體圖像。用這類色分法傳送立體電視圖像信號時,可以在一個電視頻道內傳送一套立體電視節目。

(2)光分法

將用於供左、右兩眼觀看的圖像分別用偏振方向正交的兩個偏振光投射到人眼,觀看時戴上一副通透過偏振光的眼鏡,使兩眼分別看到各自所需的圖像。顯示器可用兩個業像管組成,在每個螢光屏前加一塊只能透過一個方向偏振光的極化板,兩個螢光屏的夾角為90°它們發出的偏振光通過與兩個螢光屏都成45°角的半反射鏡投射到觀看者的眼鏡上。或者在兩組電視投影管前分別加一塊極化板,用互相垂直的偏振光向同一個螢幕上投射出左右兩眼的圖像。這是戴眼鏡觀看方式中圖像質量最好的一種方法。但觀看時不能歪頭。

(3)時分法

時分法以一定速度輪換地傳送左右眼圖像,顯像端在一螢光屏上輪流顯示左右兩眼的圖像。觀看者需戴一副液晶眼鏡。眼鏡用一個與傳送端同步的開關控制,當左眼圖像出現時,左眼的液晶透光,右眼的液晶體不透光;相反,當右眼圖像出現時,只有右眼的液昌透光。左右兩眼只能看見各處所需的圖像。

(4)不戴眼鏡的方法

以上三種方法都需戴眼鏡觀看,容易引起眼睛疲勞,因此觀看時間不能過長。不戴眼鏡的方法不僅可以不戴眼鏡觀看立體電視,而且採用適當的信號編碼可以與現行電視系統兼容。但對觀看位置有很大限制。到目前為止,此種方法在技術上尚不完善,有待進一步研究開發。

分類

英國廣播公司播出的蘇格蘭隊在六國橄欖球錦標賽中擊敗英格蘭隊比賽的三維立體節目畫面英國廣播公司播出的蘇格蘭隊在六國橄欖球錦標賽中擊敗英格蘭隊比賽的三維立體節目畫面

立體電視可分為兩大類:
1、利用人眼的雙目視察原理,雙目各自獨立地接收來自同一場景,特定攝像點的左右圖像,從而獲得具有深度的立體圖像,即常說的立體電視.STV(Stereo Television)
2、三維電視,3DTV或HTV(Holotelevision),立體攝影技術是立體電視的先導,立體電視有窺視式,眼鏡式等多種。隨著積體電路的飛速發展,80年代.快速回響的液晶光閥(電光快門)的出現,使佩帶液晶快門眼鏡的時分式立體電視開始走向觀眾,時分式立體電視方式是由立體攝像機按奇偶場時間順序攝錄的圖像,按時間順序發射播放,人們通過液晶快門眼鏡同步接收左右場圖像而獲得逼真的立體圖像。1985日本筑波外國博覽會,松下公司首推時分式--液晶眼鏡立體電視樣機獲得成功,清華大學已研究出高透光率的新型液晶光閥眼鏡(85%)。另外立體電視還有偏光式,色差式,柱鏡式等多種,但都存在圖像閃爍,亮度偏暗的缺陷,或利用兩台接收機接受技術複雜而難以推廣。

障礙

三維電視技術展現了令人感受強烈的真三維效果。當然也不是完全的自然三維感受,如果攝像機在前景聚焦,背景就不可能清晰。只要習慣了這一點,三維電視的感受仍然卓越。

Orange都承認的一大障礙是三維節目源。現在只有兩部三維電影在攝製中,預計2009年公演,一部由卡梅倫(James Cameron)導演,而另一部則由史匹柏(Steven Spielberg)導演。兩部電影,無論將如何了不起,也是不能建立起一項電視新標準的。

木星研究公司(Jupiter Research)的歐洲數字家庭分析員Laurence Meyer認為這是三維電視發展的主要障礙。“發展足夠多的三維電視節目源是個長期過程。”Orange認為,在10年內,我們大家都會習慣觀看三維視頻,並會要求現有的電視和影片都升級成三維節目。Delbary說:“當人們發現了三維視頻的美妙之後,就不會再想看二維視頻了。”

在日本

日本試製出了使用三維照片來顯示立體影像的電視裝置日本試製出了使用三維照片來顯示立體影像的電視裝置

日本北海道大學研究生院信息科學研究科副教授坂本雄兒等試製出了使用三維照片來顯示立體影像的電視裝置。該裝置在技術尚未成熟的攝影、數據傳送及顯示裝置領域探索出了獨特的方法。有望將來得到實際套用、坂本等人把鏡子、透鏡和高精度液晶顯示板等零件通過電腦計算處理加以組合,製作出了前所未有的綜合性小型顯示裝置。他們還研製出了用普通數位相機組裝成的可從各個角度進行拍攝的攝影裝置、以及通過高速線路傳輸並壓縮數據的方式。
目前已經商品化了的大多數立體影像裝置是通過使左右眼看到的影像出現稍許角度差,造成“立體”的視覺錯覺效果。但該原理被認為存在觀看時間長會導致眼睛疲勞、畫面解析度理論上存在界限等缺點。
坂本等開發的顯示裝置使用的是長2厘米、寬4厘米的小型顯示板,如何增大畫面尺寸和降低成本是研究小組面對的難題。該裝置要投入實際套用可能還需10年時間.坂本表示:希望有一天能用它來製作立體的家庭影院或召開電視會議。

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