多角度全方位审视3D电视

引言

近年来，电影行业一直大力投资3D电影设备，以便能够与私人家庭影院系统竞争。这些越来越尖端的家庭影院系统拥有大尺寸的全高清电视屏幕、Blu-ray光盘播放器和多声道环绕声音响，让越来越多的消费者不再去专业电影院。

但是，毫无疑问，最终3D技术也将渗透到消费电子行业的家庭影院、游戏甚至是普通电视应用。

纵观历史，尽管曾数次尝试将3D技术引进电影行业，但都以失败告终。不过，现在成功推出3D电影、3D游戏和3D电视的所有必要因素似乎都已具备。

1 3D的概念及其工作原理?

1.1 3D电视

3D的原理是通过为观众的左眼和右眼提供两个轻微偏移的图像来重建对真实生活的观赏体验，让观众恍若亲临其境。这种技术称为立体3D成像。这可以通过使用两台相距较近的摄像机录制场景来实现。实际上，这两台摄像机并排安装在一套设备上或使用组合的单外壳双镜头摄像系统。

1.2 技术原理—使用偏光眼镜的立体视法

现代化的高级方法是利用偏振现象分离左眼和右眼的图像。

在这种情况下，两个图像将以相反的偏振同时或按顺序重新产生于屏幕上。只需使用偏光眼镜就可以再次分离混合的图像。这种眼镜为被动式眼镜，其不需要电池，因此非常便宜。

可以使用两种类型的偏光镜：直线型和环线型。直线型偏光镜要求观众的头部完全保持水平，以避免无意识的混合左右图像。环线型偏光镜并不存在此种缺点技术原理—使用快门眼镜的立体视法：

这种方法多用于最近的产品展示中，并且期望用于正在推出的几乎所有消费3D电视产品中，该方法以恒定的速度按顺序(依次)为左右眼显示图像，而不使用偏振。

快门眼镜可交互显示左右眼的图像，因而可将其用于为相应的眼睛提供图像。这种眼镜为主动式眼镜，即其需要电池，也需要与屏幕同步，以确保左右镜片在正确的时间打开。因为快门眼镜仅每隔一帧为每只眼睛提供一次图像，所以有效的帧频将是屏幕帧频的一半。

为了确保图像没有闪烁，屏幕必须至少以100Hz(如欧洲)或120Hz(如美国)的帧频运行，从而产生每只眼睛50Hz或60Hz的帧频。实际上，准3DLCD屏幕甚至以该帧频的两倍(200/240Hz)运行，以确保可接受的3D性能。

2 3D与哪些应用有关

3D会给观众带来非常逼真且完美的观看体验。与传统的2D相比，它能令观众更加沉醉于节目素材中。因此，3D适合任何类型的节目素材，这些素材将受益于非凡的感官享受以及确如“身临其境”般的幻觉。电影、体育、自然纪录片都是佳例。另一方面，3D的附加价值将在谈话节目或新闻广播等素材中受到限制。

由于节目素材不同，人们观看电视的方式也有所不同。在某些情况下，人们边观看电视，边从事其他活动，例如准备食物、清理房间，甚至是与家人或朋友谈话。这可被定性为“休闲观看”。

当人们确实专注于所观看的内容，以及所播内容是他们很可能从头看到尾的电视节目时，他们就较专心地观看电视。这可以称为“事件观看”。

3D观看可能被限制为“事件观看”的主要原因是其需戴上眼镜方可获得3D效果。人们不会愿意在屏幕和所参与的活动之间转换注意力时戴上和摘下眼镜。

在第一代3D电视产品的3D模式中感觉到的图像亮度明显比2D模式中的低。因此，在光线明亮的观看环境中，3D观看效果并不理想。该理由支持对3D“事件观看”的关注。

在游戏方面，3D堪称完美。游戏者已经习惯了戴耳机(双耳式耳机)，所以眼镜不是大问题。并且由于一个用户/一个屏幕近距离游戏，所以甚至最新推出的自动立体3D屏幕(不需要眼镜)已足够使用，并且可能越来越流行。

3 3D电视需要什么?

3D电视需要修改从录制和编辑设备到消费电子产品的整个节目供应链的结构。

3.1 节目制作

3D素材的制作并不简单。从摄影师到导演都需要全新的技术。难题是如何提供一种平衡的3D效果，而不过分夸大这种效果。

3.2 Blu-ray光盘

2009年12月，Blu-ray光盘标准得以修订，以便能够播放具有3D素材的特殊Blu-ray光盘。

这为电影行业开始制作3D电影字幕铺平了道路，对3D的成功非常关键。

Blu-ray光盘播放器3D还需要新的Blu-ray光盘播放器。

3.3 HDMI标准

还须为Blu-ray播放器和电视之间的HDMI连接定义特殊的传输格式。这些都基于HDMI1.4a标准而制定。但是，即使使用HDMI1.3，也可以支持某些3D传输格式。

3.4 广播

广播行业也致力于对3D加以运用，以在不久的将来通过使用特殊机顶盒的订阅服务和付费电视以及在稍后阶段，通过需要新3D兼容的数字接收器的普通广播，促进3D素材面向客户的传输。

3.5 电视中的视频处理

对于电视机而言，还需要技术变革。现有产品无法处理3D。已销售的电视机的改进解决方案在市场上无法使用，因为这需要全新的电视引擎(以及屏幕)。

需要对下一代型号实施必要的变革。即将更改视频机箱(图像处理引擎)，这对实现3D信号的输入和左右眼图像的分离及个别处理尤为必要。这些变革将涉及硬件和软件。

3.6 屏幕技术

显示器行业正致力于制作下一代LCD和准3D等离子显示器。这包括开发能够独立为每只眼睛传输左右眼图像的技术。这种技术的必要条件是最近为LCD(200/240Hz)和等离子(600Hz)推出的高帧频显示技术的实用性。

3.7 眼镜

目前，提供可接受的3D观看性能的唯一系统需要用户戴上特殊眼镜。为了避免改变屏幕的光学部分，大多数供消费者使用的准3D电视将使用主动式快门眼镜，这种眼镜使用某种形式的链接(例如红外线、蓝牙，甚至简单的电线)，从而实现与电视同步。

4 现在是否已有3D节目素材可用?

若要享受3D体验，画面素材需要以3D录制，或者使用“阿凡达”等电影中的动画场景，这必须用电脑以3D形式生成。这意味着，就像使用任何新音频或视频播放格式一样，必须在消费者愿意投资该技术前制作足够的节目素材。

预计在2011年会有大约200部电影和100个游戏。电影和游戏行业可以从中选择，然后以兼容的2D磁轨制作光盘，开始3D素材的渗透，而无需安装基本的BD播放器。

首先，在推出3D的前几年，3D素材传输的主要形式是Blu-ray光盘。原因是向客户提供3DBlu-ray光盘的基础设施已具备。所有的客户需求是一台准3DBD播放器和一台准3D电视。

4.1 可以像将旧电影转换为高清电影一样将旧电影转换为3D电影吗?

可以，但是这是一个复杂的过程，需要计算机的算法精密和广泛的手动编辑才能达到令人满意的结果。将2D电影转换为3D电影将花费很多时间，比将旧的黑白电影转换为彩色电影或者将胶片电影转换为Blu-ray电影所需要的时间多得多，而且结果还不尽人意。

4.2 广播行业

然而，广播行业也已表示了他们对这种新媒体的浓厚兴趣。为了将公共3D广播成为现实，还需要对广播行业这一领域做出巨大的投资，但却不会有任何明显的商业利润。和高清电视一样，因为需要在每秒钟传输两倍数量的图像，3D电视将再次增加所需的传输频谱。这还需要引进新的压缩和传输格式，并推出新的接收器装置。模拟到数字电视的转变已经表明这种过程非常慢。

因此，最初的3D广播将通过线缆和卫星操作员完成，因为他们拥有优势，能够以按观看付费或延长完整节目的形式对该内容收费。他们能够为其客户提供准3D的机顶盒(有时只是对现有机顶盒的软件进行升级)，这种机顶盒将连接客户的准3D电视，特别像BD播放器。

5 3D电视存在缺点吗?

3D电视存在一些缺点。部分是基本缺点，而随着时间的流逝，其他缺点则可以使用未来的全新技术解决。

5.1 对用户的影响

一般而言，3D是更加真实的体验。观众更沉醉于3D体验中，因而容易感到疲劳，尤其是在节目持续时间较长的时候。一些人甚至会在观看3D素材时患运动病，而一些人则会有头痛感。

但是，这些影响很罕见，且仅发生在少数人身上。

5.2 戴眼镜的需要

需要戴眼镜是今年和未来几年推出的3D技术所宣布的主要缺点。这将使3D电视观看无法成为与其他活动相结合的休闲活动。此原因将限制3D电视素材，使其成为人们要坐下才能观看的节目类型。

在同一房间里没有戴眼镜的人将不能在屏幕上看到清晰图像。电视将显示双图像，这样会令人心烦。对于在日常生活中就已戴眼镜的人们而言，在他们的普通眼镜上戴3D眼镜，会存在划伤两个眼镜的危险，而且也无法实现最佳效果。其还存在光学瑕疵，例如反射或失真。

在不久的将来推出的大多数产品中，这种眼镜将属于主动式眼镜且需使用电池供电并定期更换电池。因此，眼镜的重量将非常重，从而使长时间配戴成为不愉快的体验。

首先，客户已购买的设备品牌有独特的主动式眼镜。这意味着，如果朋友或家人拥有不同品牌的3D设备，就不可能使用他们带来的眼镜。不过，希望在未来几年内，该行业会使主动式快门眼镜的规格实现标准化。

主动式眼镜以简单的LCD技术为基础，这意味着其内含偏光镜。这又说明它们与LCD屏幕的水平对齐非常重要。过度倾斜头部(例如依靠在某人的一侧)将破坏3D效果，因为本来应该进入一只眼睛的图像也会进入另一只眼睛(串扰)，还会降低感觉到的图像亮度，因为偏光镜会阻挡来自LCD面板的部分偏振光。这种缺点在等离子屏幕上不会发生，因为等离子屏幕不发射偏振光。

5.3 串扰

3D电视中的串扰是本来应该进入左眼的图片与本来应该进入右眼的图片的重影相干扰的现象，反之亦然。对观众而言，这会造成不清晰的3D图像。

5.4 增加的能源消耗和降低的画面亮度

最后但并非最不重要的一点是，3D电视直接与目前降低电视能耗的举措相冲突，因为观众感觉到的画面亮度远远低于正常电视中的画面亮度。这将使客户有必要调高屏幕亮度，从而导致更高的能源消耗。因此，根据所使用的3D系统，电视在3D模式的能源消耗是正常2D模式下的2到4倍(在相同房间的亮度水平下进行比较)。

通常，这种缺点表示在白天明亮的房间条件下观看会对3D电视造成损害。这种现象的主要原因对使用眼镜的3D系统来说是基本原因。每个主动式快门眼镜的镜片有一半的时间都是关闭的。同样，每个被动式偏光眼镜的镜片也会将进入每只眼睛的光降低50%。实际眼镜的亮度损失甚至比50%更高。

亮度损失和增加的能源损耗的第二个原因是LCD屏幕的稳态式特性。该原因使左右图像串扰，这仅能通过使用能够降低屏幕光线输出的黑色帧插入和/或黑光扫描来避免。基于等离子的3D电视屏幕不存在此种缺点。