引言
近年來,電影行業(yè)一直大力投資3D電影設備,以便能夠與私人家庭影院系統(tǒng)競爭。這些越來越尖端的家庭影院系統(tǒng)擁有大尺寸的全高清電視屏幕、Blu-ray光盤播放器和多聲道環(huán)繞聲音響,讓越來越多的消費者不再去專業(yè)電影院。
但是,毫無疑問,最終3D技術也將滲透到消費電子行業(yè)的家庭影院、游戲甚至是普通電視應用。
縱觀歷史,盡管曾數(shù)次嘗試將3D技術引進電影行業(yè),但都以失敗告終。不過,現(xiàn)在成功推出3D電影、3D游戲和3D電視的所有必要因素似乎都已具備。
1 3D的概念及其工作原理?
1.1 3D電視
3D的原理是通過為觀眾的左眼和右眼提供兩個輕微偏移的圖像來重建對真實生活的觀賞體驗,讓觀眾恍若親臨其境。這種技術稱為立體3D成像。這可以通過使用兩臺相距較近的攝像機錄制場景來實現(xiàn)。實際上,這兩臺攝像機并排安裝在一套設備上或使用組合的單外殼雙鏡頭攝像系統(tǒng)。
1.2 技術原理—使用偏光眼鏡的立體視法
現(xiàn)代化的高級方法是利用偏振現(xiàn)象分離左眼和右眼的圖像。
在這種情況下,兩個圖像將以相反的偏振同時或按順序重新產生于屏幕上。只需使用偏光眼鏡就可以再次分離混合的圖像。這種眼鏡為被動式眼鏡,其不需要電池,因此非常便宜。
可以使用兩種類型的偏光鏡:直線型和環(huán)線型。直線型偏光鏡要求觀眾的頭部完全保持水平,以避免無意識的混合左右圖像。環(huán)線型偏光鏡并不存在此種缺點技術原理—使用快門眼鏡的立體視法:
這種方法多用于最近的產品展示中,并且期望用于正在推出的幾乎所有消費3D電視產品中,該方法以恒定的速度按順序(依次)為左右眼顯示圖像,而不使用偏振。
快門眼鏡可交互顯示左右眼的圖像,因而可將其用于為相應的眼睛提供圖像。這種眼鏡為主動式眼鏡,即其需要電池,也需要與屏幕同步,以確保左右鏡片在正確的時間打開。因為快門眼鏡僅每隔一幀為每只眼睛提供一次圖像,所以有效的幀頻將是屏幕幀頻的一半。
為了確保圖像沒有閃爍,屏幕必須至少以100Hz(如歐洲)或120Hz(如美國)的幀頻運行,從而產生每只眼睛50Hz或60Hz的幀頻。實際上,準3DLCD屏幕甚至以該幀頻的兩倍(200/240Hz)運行,以確保可接受的3D性能。
2 3D與哪些應用有關
3D會給觀眾帶來非常逼真且完美的觀看體驗。與傳統(tǒng)的2D相比,它能令觀眾更加沉醉于節(jié)目素材中。因此,3D適合任何類型的節(jié)目素材,這些素材將受益于非凡的感官享受以及確如“身臨其境”般的幻覺。電影、體育、自然紀錄片都是佳例。另一方面,3D的附加價值將在談話節(jié)目或新聞廣播等素材中受到限制。
由于節(jié)目素材不同,人們觀看電視的方式也有所不同。在某些情況下,人們邊觀看電視,邊從事其他活動,例如準備食物、清理房間,甚至是與家人或朋友談話。這可被定性為“休閑觀看”。
當人們確實專注于所觀看的內容,以及所播內容是他們很可能從頭看到尾的電視節(jié)目時,他們就較專心地觀看電視。這可以稱為“事件觀看”。
3D觀看可能被限制為“事件觀看”的主要原因是其需戴上眼鏡方可獲得3D效果。人們不會愿意在屏幕和所參與的活動之間轉換注意力時戴上和摘下眼鏡。
在第一代3D電視產品的3D模式中感覺到的圖像亮度明顯比2D模式中的低。因此,在光線明亮的觀看環(huán)境中,3D觀看效果并不理想。該理由支持對3D“事件觀看”的關注。
在游戲方面,3D堪稱完美。游戲者已經(jīng)習慣了戴耳機(雙耳式耳機),所以眼鏡不是大問題。并且由于一個用戶/一個屏幕近距離游戲,所以甚至最新推出的自動立體3D屏幕(不需要眼鏡)已足夠使用,并且可能越來越流行。
3 3D電視需要什么?
3D電視需要修改從錄制和編輯設備到消費電子產品的整個節(jié)目供應鏈的結構。
3.1 節(jié)目制作
3D素材的制作并不簡單。從攝影師到導演都需要全新的技術。難題是如何提供一種平衡的3D效果,而不過分夸大這種效果。
3.2 Blu-ray光盤
2009年12月,Blu-ray光盤標準得以修訂,以便能夠播放具有3D素材的特殊Blu-ray光盤。
這為電影行業(yè)開始制作3D電影字幕鋪平了道路,對3D的成功非常關鍵。
Blu-ray光盤播放器3D還需要新的Blu-ray光盤播放器。
3.3 HDMI標準
還須為Blu-ray播放器和電視之間的HDMI連接定義特殊的傳輸格式。這些都基于HDMI1.4a標準而制定。但是,即使使用HDMI1.3,也可以支持某些3D傳輸格式。
3.4 廣播
廣播行業(yè)也致力于對3D加以運用,以在不久的將來通過使用特殊機頂盒的訂閱服務和付費電視以及在稍后階段,通過需要新3D兼容的數(shù)字接收器的普通廣播,促進3D素材面向客戶的傳輸。
3.5 電視中的視頻處理
對于電視機而言,還需要技術變革?,F(xiàn)有產品無法處理3D。已銷售的電視機的改進解決方案在市場上無法使用,因為這需要全新的電視引擎(以及屏幕)。
需要對下一代型號實施必要的變革。即將更改視頻機箱(圖像處理引擎),這對實現(xiàn)3D信號的輸入和左右眼圖像的分離及個別處理尤為必要。這些變革將涉及硬件和軟件。
3.6 屏幕技術
顯示器行業(yè)正致力于制作下一代LCD和準3D等離子顯示器。這包括開發(fā)能夠獨立為每只眼睛傳輸左右眼圖像的技術。這種技術的必要條件是最近為LCD(200/240Hz)和等離子(600Hz)推出的高幀頻顯示技術的實用性。
3.7 眼鏡
目前,提供可接受的3D觀看性能的唯一系統(tǒng)需要用戶戴上特殊眼鏡。為了避免改變屏幕的光學部分,大多數(shù)供消費者使用的準3D電視將使用主動式快門眼鏡,這種眼鏡使用某種形式的鏈接(例如紅外線、藍牙,甚至簡單的電線),從而實現(xiàn)與電視同步。
4 現(xiàn)在是否已有3D節(jié)目素材可用?
若要享受3D體驗,畫面素材需要以3D錄制,或者使用“阿凡達”等電影中的動畫場景,這必須用電腦以3D形式生成。這意味著,就像使用任何新音頻或視頻播放格式一樣,必須在消費者愿意投資該技術前制作足夠的節(jié)目素材。
預計在2011年會有大約200部電影和100個游戲。電影和游戲行業(yè)可以從中選擇,然后以兼容的2D磁軌制作光盤,開始3D素材的滲透,而無需安裝基本的BD播放器。
首先,在推出3D的前幾年,3D素材傳輸?shù)闹饕问绞荁lu-ray光盤。原因是向客戶提供3DBlu-ray光盤的基礎設施已具備。所有的客戶需求是一臺準3DBD播放器和一臺準3D電視。
4.1 可以像將舊電影轉換為高清電影一樣將舊電影轉換為3D電影嗎?
可以,但是這是一個復雜的過程,需要計算機的算法精密和廣泛的手動編輯才能達到令人滿意的結果。將2D電影轉換為3D電影將花費很多時間,比將舊的黑白電影轉換為彩色電影或者將膠片電影轉換為Blu-ray電影所需要的時間多得多,而且結果還不盡人意。
4.2 廣播行業(yè)
然而,廣播行業(yè)也已表示了他們對這種新媒體的濃厚興趣。為了將公共3D廣播成為現(xiàn)實,還需要對廣播行業(yè)這一領域做出巨大的投資,但卻不會有任何明顯的商業(yè)利潤。和高清電視一樣,因為需要在每秒鐘傳輸兩倍數(shù)量的圖像,3D電視將再次增加所需的傳輸頻譜。這還需要引進新的壓縮和傳輸格式,并推出新的接收器裝置。模擬到數(shù)字電視的轉變已經(jīng)表明這種過程非常慢。
因此,最初的3D廣播將通過線纜和衛(wèi)星操作員完成,因為他們擁有優(yōu)勢,能夠以按觀看付費或延長完整節(jié)目的形式對該內容收費。他們能夠為其客戶提供準3D的機頂盒(有時只是對現(xiàn)有機頂盒的軟件進行升級),這種機頂盒將連接客戶的準3D電視,特別像BD播放器。
5 3D電視存在缺點嗎?
3D電視存在一些缺點。部分是基本缺點,而隨著時間的流逝,其他缺點則可以使用未來的全新技術解決。
5.1 對用戶的影響
一般而言,3D是更加真實的體驗。觀眾更沉醉于3D體驗中,因而容易感到疲勞,尤其是在節(jié)目持續(xù)時間較長的時候。一些人甚至會在觀看3D素材時患運動病,而一些人則會有頭痛感。
但是,這些影響很罕見,且僅發(fā)生在少數(shù)人身上。
5.2 戴眼鏡的需要
需要戴眼鏡是今年和未來幾年推出的3D技術所宣布的主要缺點。這將使3D電視觀看無法成為與其他活動相結合的休閑活動。此原因將限制3D電視素材,使其成為人們要坐下才能觀看的節(jié)目類型。
在同一房間里沒有戴眼鏡的人將不能在屏幕上看到清晰圖像。電視將顯示雙圖像,這樣會令人心煩。對于在日常生活中就已戴眼鏡的人們而言,在他們的普通眼鏡上戴3D眼鏡,會存在劃傷兩個眼鏡的危險,而且也無法實現(xiàn)最佳效果。其還存在光學瑕疵,例如反射或失真。
在不久的將來推出的大多數(shù)產品中,這種眼鏡將屬于主動式眼鏡且需使用電池供電并定期更換電池。因此,眼鏡的重量將非常重,從而使長時間配戴成為不愉快的體驗。
首先,客戶已購買的設備品牌有獨特的主動式眼鏡。這意味著,如果朋友或家人擁有不同品牌的3D設備,就不可能使用他們帶來的眼鏡。不過,希望在未來幾年內,該行業(yè)會使主動式快門眼鏡的規(guī)格實現(xiàn)標準化。
主動式眼鏡以簡單的LCD技術為基礎,這意味著其內含偏光鏡。這又說明它們與LCD屏幕的水平對齊非常重要。過度傾斜頭部(例如依靠在某人的一側)將破壞3D效果,因為本來應該進入一只眼睛的圖像也會進入另一只眼睛(串擾),還會降低感覺到的圖像亮度,因為偏光鏡會阻擋來自LCD面板的部分偏振光。這種缺點在等離子屏幕上不會發(fā)生,因為等離子屏幕不發(fā)射偏振光。
5.3 串擾
3D電視中的串擾是本來應該進入左眼的圖片與本來應該進入右眼的圖片的重影相干擾的現(xiàn)象,反之亦然。對觀眾而言,這會造成不清晰的3D圖像。
5.4 增加的能源消耗和降低的畫面亮度
最后但并非最不重要的一點是,3D電視直接與目前降低電視能耗的舉措相沖突,因為觀眾感覺到的畫面亮度遠遠低于正常電視中的畫面亮度。這將使客戶有必要調高屏幕亮度,從而導致更高的能源消耗。因此,根據(jù)所使用的3D系統(tǒng),電視在3D模式的能源消耗是正常2D模式下的2到4倍(在相同房間的亮度水平下進行比較)。
通常,這種缺點表示在白天明亮的房間條件下觀看會對3D電視造成損害。這種現(xiàn)象的主要原因對使用眼鏡的3D系統(tǒng)來說是基本原因。每個主動式快門眼鏡的鏡片有一半的時間都是關閉的。同樣,每個被動式偏光眼鏡的鏡片也會將進入每只眼睛的光降低50%。實際眼鏡的亮度損失甚至比50%更高。
亮度損失和增加的能源損耗的第二個原因是LCD屏幕的穩(wěn)態(tài)式特性。該原因使左右圖像串擾,這僅能通過使用能夠降低屏幕光線輸出的黑色幀插入和/或黑光掃描來避免?;诘入x子的3D電視屏幕不存在此種缺點。