隨著數(shù)字技術(shù)的應用，某些影視作品的特殊場景經(jīng)過數(shù)字技術(shù)的錄音合成(比如數(shù)字麗音)，觀眾可得到一種身臨其境的現(xiàn)場感，相比較而言，各類電視接收畫面的清晰度雖說也有了大幅度的提高，但視頻技術(shù)產(chǎn)品仍停留在二維畫面，很少見到三維畫面產(chǎn)品。立體電視技術(shù)是現(xiàn)代電視技術(shù)進入21世紀后“立體化”、“高清晰度化”、“數(shù)字化”3大發(fā)展方向之一，本文討論立體電視技術(shù)及其進展情況。
1 立體電視技術(shù)原理
立體電視又稱為三維電視(3D TV)，準確的術(shù)語應該是“Stereoscopies Television”，它與現(xiàn)行電視的主要區(qū)別是，現(xiàn)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，立體電視與立體電影的原理大體相同，它也是利用人眼的立體視覺特性來產(chǎn)生立體圖像的。
人眼的立體視覺特性是立體電視與立體電影的共同基礎。人類在觀看周圍世界時，不僅能看到物體的寬度和高度，而且能知道它們的深度，能判斷物體之間或觀看者與物體之間的距離。這種三維視覺特性產(chǎn)生的主要原因是：人們通?？偸请p目同時觀看物體，而由于兩只眼睛視軸的間距(約65 mm)，左眼和右眼在看一定距離的物體時，所接收到的視覺圖像是不同的，因而大腦通過眼球的運動、調(diào)整，綜合了這兩幅圖像的信息，產(chǎn)生立體感。在單用左眼和右眼觀看物體時，所產(chǎn)生的圖像移位感覺就叫視差。理論分析可知，在沒有任何工具的情況下，人眼可看到立體物體的最遠距離不超過1 km。由經(jīng)驗得知，人的立體視覺還不是絕對靠視差，一只眼睛的人同樣能判斷物體深度和距離，他們主要是靠光線明暗、物體的相對尺寸、清晰程度、運動速度等來進行判斷的，把眼球視線凝視于一點或一小區(qū)域后，利用眼睛上下左右轉(zhuǎn)動來對物體上下、左右、前后掃描觀察，以便使物體能在眼球運動、肌肉做功過程中，獲得多幅稍有差別的物體圖像信息，通過長期以來所積累的觀察事物的經(jīng)驗進行判斷等就足可獲得立體感，由此可見，兩只眼睛觀察觀看同一物體的視覺信號，可以獲得立體感，而用一個眼睛對同一物體從兩個稍有差別的觀察點來獲得圖像信息，也能使人獲得立體感。
立體攝像機具有兩個鏡頭和兩個攝像器件，用來代替人的兩只眼睛攝取圖像，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(diào)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(jié)目，必須采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(jié)目。立體電視的顯像端必須分別顯示左右兩個圖像，并確保左眼只能看見左眼圖像，右眼只能看見右眼圖像。
2 立體電視的實現(xiàn)方式
根據(jù)人眼的立體視覺的特性，實現(xiàn)立體電視的方式也對應為兩大類：一類是利用兩眼的視差特性，使一對視差信號的兩幅圖像同時出現(xiàn)在屏幕上，讓兩眼分別觀看這兩幅圖像來獲得立體感覺;第二類是利用一只眼睛也能獲得立體感的特性，將一對視差信號的兩幅圖像先后輪流地出現(xiàn)在屏幕上，從而獲得立體感覺。
2.1 第一類立體電視
第一類立體電視利用了人的兩眼的視差特性來實現(xiàn)立體電視，其方式主要有：色分法、光分法、時分法和全息電視法等。方式雖然各異，但其基本出發(fā)點相同，而且做法大體相似：在發(fā)送端用兩臺攝像機，模擬人的左、右兩眼進行攝像，產(chǎn)生一對視差圖像信號，編碼成一路信號進行傳送。接收端解碼成兩路信號，在屏幕上同時顯示兩幅圖像，由人的兩眼分別觀看，從而獲得立體感。
2.1.1 色分法
這種方法又叫補色法，在接收機熒屏上用互補的兩種顏色分別顯示出供左、右兩眼分看的圖像，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(nèi)傳送一套立體電視節(jié)目。
2.1.2 光分法
將用于供左、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。顯示器可用兩個顯像管組成，在每個熒光屏前加一塊只能透過一個方向偏振光的極化板，兩個熒光屏的夾角為90°，它們發(fā)出的偏振光通過與兩個熒光屏都成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屏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(zhì)量最好的一種方法，但觀看時不能歪頭。
2.1.3 時分法
時分法以一定速度輪換地傳送左右眼圖像，顯像端在一熒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，眼鏡用一個與發(fā)送端同步的開關控制，當左眼圖像出現(xiàn)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(xiàn)時，只有右眼的液晶透光，左右兩眼只能看見各自所需的圖像。
2.1.4 全息法
全息法是一種采用全息攝像的三維立體電視技術(shù)，播放這種運用全息攝像技術(shù)制作的電視節(jié)目，一家人可以從各個角度看立體電視，甚至圍成一個圈看電視，想象一下電視畫面上的一個活靈活現(xiàn)的人物在屋子中間奔跑跳躍，那是多么令人激動的場面，這種技術(shù)尚處于研究階段。
2.2 第二類立體電視
1982年美國南卡羅來納大學根據(jù)一只眼睛也能獲得立體感的特性，提出一種新型的立體電視制式。在發(fā)送端也是利用兩部攝像機獲得一對視差圖像信號，用一條信道以適當速率順序地交替?zhèn)魉?。在接收端使這一對視差信號所形成的兩幅圖像，按發(fā)送端傳送的順序，先后輪流地出現(xiàn)在屏幕上，人眼就能看到立體彩色圖像。這種制式，在接收端不需要附加任何裝置，用普通彩色電視機就可以看到立體彩色圖像。為了實現(xiàn)這種立體電視，只需要在電視臺進行必要的改造和添置若干裝置，與千家萬戶的電視機無關，看來這是一種很有發(fā)展前途的新體制。
3 立體電視的發(fā)展現(xiàn)狀
德國國際電子公司(TEL CASTINTERNATION)托馬斯·侯亨賴先生發(fā)明了當今世界上最成功的全真立體電視技術(shù)，目前已在世界上50多個國家和地區(qū)得到了成功的推廣和運用，并帶來了巨大的商業(yè)利益。美國在第二類立體電視的研制方面走在了前面，我國對立體視頻技術(shù)的研究也已有20年的歷史，1999年在深圳高新技術(shù)交易會上，國內(nèi)有4家單位進行視頻立體顯示技術(shù)的展示：天津三維技術(shù)公司、天津長城電視機廠、中國科技開發(fā)院威海分院、深圳萬歷投資公司。這些廠家產(chǎn)品的主要技術(shù)原理是把用兩架攝像機在不同視角拍攝的圖像，存成上下兩幅顯示，再佩戴左右切換的液晶眼鏡觀看立體效果。目前國內(nèi)有十幾家地方電視臺播出使用這種技術(shù)的立體電視節(jié)目，北京電視臺幾年前也曾播出過，國內(nèi)還有不少地方將這種技術(shù)用于影視廳。
北京紫金全真立體影像科技發(fā)展有限公司從德國引進了全真立體電視技術(shù)這項高科技成果，并獲得中國獨家專利擁有權(quán)。全真立體電視技術(shù)克服了傳統(tǒng)雙機或多機拍攝方式畫面重影模糊的難題，可拍各種各樣題材的節(jié)目，與各種制式的電視技術(shù)完全兼容，可以直接上播出線，觀眾用現(xiàn)有的電視機加“紫金全真立體眼鏡”即可欣賞精彩的立體節(jié)目。用全真立體電視技術(shù)制作的節(jié)目具有很強的景深立體效果，畫面中景物富有層次與空間感，畫面透明、細膩，畫質(zhì)優(yōu)良。
4 立體電視存在的問題
由于技術(shù)本身的局限，觀眾必須佩戴專用眼鏡觀看節(jié)目，限制了觀眾的自然感受。由于節(jié)目制作的成本較高，節(jié)目源很少，而對已有普通片源的轉(zhuǎn)存加工又存在版權(quán)問題，再加上PAL制電視播出的場頻是50 Hz，使用普通電視機觀看，頻閃造成畫面抖動，使觀眾不舒服，目前這種立體電視在我國的發(fā)展仍然十分困難。
各種立體電視體制都有各自的優(yōu)缺點，它們與人們理想的立體電視制式有著一定的距離。到目前為止，人們還沒有找到或者確定某種最好的方式來實現(xiàn)立體電視。從目前視聽行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀看，現(xiàn)階段視頻技術(shù)推進的重點還在提高清晰度上。目前全球數(shù)字電視節(jié)目的試播，畫面也仍然是二維的，三維畫面的真正實現(xiàn)應當還有相當長的路，到目前立體電視也還沒有任何標準形成。從以往國內(nèi)幾家從事立體顯示技術(shù)研究的公司看，一直存在著市場推廣困難的問題，還沒有產(chǎn)生任何市場效應，這些因素在客觀上限制了立體電視技術(shù)的發(fā)展。
5 立體電視的發(fā)展方向
美國研究機構(gòu)認為，就目前的立體顯示技術(shù)，視頻顯示在40 Hz以下形成頻閃，使節(jié)目不能觀看，80~100 Hz將好一些，達到140 Hz將是最理想的，隨著100 Hz電視機的出現(xiàn)，頻閃問題將不復存在。國外出現(xiàn)了在一個掌心大小的線路卡上由3個模塊、2個接轉(zhuǎn)插口、5個控制鈕和1個開關組成的轉(zhuǎn)換卡，連接在一臺普通計算機的主機與顯示器之間，一個小小的發(fā)射管被固定在顯示器頂上，用一張普通的VCD碟片播放出重影畫面，戴上無線紅外眼鏡觀看，立刻就成為一種具有強烈立體感的畫面。這種立體顯示系統(tǒng)能夠?qū)崟r將現(xiàn)有信號源的二維圖像在顯示器上轉(zhuǎn)換成三維圖像，它的最大特點就是對片源沒有特殊要求，只要是通過光驅(qū)能夠播放的，通過互聯(lián)網(wǎng)下載的，通過電視卡接收的，都能在顯示器上實時立體觀看。
從長遠看，立體電視是一個發(fā)展方向，立體電視的實現(xiàn)將是繼數(shù)字電視后的又一場重大革命，它的完全實現(xiàn)將是從攝像到顯像完全建立在數(shù)字技術(shù)、計算機技術(shù)和網(wǎng)絡技術(shù)上的一個整體系統(tǒng)。
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