2010初，3D電影《阿凡達》各國熱映，為觀眾帶來了前所未有的視覺體驗，狂熱的“3D”熱潮席卷全球。之后不僅3D電影蜂擁而至，1月31日，英國天空體育頻道在英超比賽中也首次使用了3D技術對比賽進行電視直播。而2010年南非世界杯更是有25場比賽進行了3D直播，國際足聯宣稱：這是世界杯歷史上前所未有的轉播革命。看著心愛的球星眼花繚亂地盤帶、過人、傳球、射門，如此貼近的接觸，觀眾從足球比賽中體驗到前所未有的生動和激情。
所謂“3D”是three-dimensional的縮寫，就是三維立體圖形。由于人的雙眼觀察物體的角度略有差異，因此能夠辨別物體遠近，產生立體的視覺。“3D技術”簡單的說就是虛擬三維技術，它是利用計算機的運算達到視覺、聽覺等方面立體效果的一種技術，從圖像學的角度來看三維不再是平面，而改為立體的。
本文將從3D電視節目制作的原理，南非世界杯的3D直播技術，3D電視在我國的收視現狀及3D電視的未來展望等幾個方面對3D立體電視技術進行詳盡的介紹。
一. 3D立體電影制作原理
3D立體電影的制作有多種形式，其中較為廣泛采用的是偏光眼鏡法。它以人眼觀察景物的方法，利用兩臺并列安置的電影攝影機，分別代表人的左、右眼，同步拍攝出兩條略帶水平視差的電影畫面。放映時，將兩條電影影片分別裝入左、右電影放映機，并在放映鏡頭前分別裝置兩個偏振軸互成90度的偏振鏡。兩臺放映機需同步運轉，同時將畫面投放在金屬銀幕上，形成左像右像雙影。當觀眾戴上特制的偏光眼鏡時，由于左、右兩片偏光鏡的偏振軸互相垂直，并與放映鏡頭前的偏振軸相一致，致使觀眾的左眼只能看到左像、右眼只能看到右像。通過雙眼匯聚功能將左、右像疊和在視網膜上，由大腦神經產生三維立體的視覺效果，展現出一幅幅連貫的立體畫面，使觀眾感到景物撲面而來、或進入銀幕深凹處，產生強烈的“身臨其境”感。
二. 3D電影制作與3D電視節目制作的差別
3D電視節目制作與3D電影制作的基本原理類似，但實現過程中有很大的差別。3D電影需要大量時間進行后期制作，3D專題片等節目制作流程與3D電影相似，但以體育等直播節目為代表的3D電視節目制作流程與3D電影完全不同。首先電視直播沒有后期制作流程，拍攝時沒有時間校正3D支架；其次電影拍攝時主要使用定焦鏡頭，電視體育直播大量使用大倍率變焦鏡頭；再者，由于家庭電視顯示屏幕小于影院銀幕，電視3D畫面的立體深度（視差）與電影不同；此外，3D電視直播還需要解決雙機信號的傳輸、攝像機控制、Tally、通話、監控等問題及3D影像的實時處理、切換、顯示、記錄，3D字幕的處理
三. 3D電視節目制作的技術原理
1.基本原理
3D立體電視同樣也是利用雙眼視覺差別實現三維立體視頻制作，主要是通過正負視差的效果，產生一個三維立體空間。
視差指由于正常的瞳孔距離和注視角度不同，造成左右眼視網膜上的物像存在一定程度的水平差異。在觀察立體視標的時候，兩只眼由于相距約65mm，所以會從不同角度觀察，左眼看到視標的左側部分多一些，右眼看到右側的部分多一些。這種在雙眼視網膜結像出現微小的水平像位差，稱為雙眼視差，它反映了客觀景物的深度。視差常用角度單位表示，視差是屬于深度信息的客觀物理現象，所產生的主要是水平視差即是產生立體視覺的生理基礎。
通過立體顯示設備再現真實圖景時，雙眼視覺圖像中視差的大小決定它們在視網膜上成像時位差的大小，從而決定了對物體深度的感覺程度。“視差”是立體視覺中的重要因素，可分為“正視差”與“負視差”。
圖1 正視差：物體看起來在屏幕后面(左眼看到
的投影圖像在屏幕上偏左，右眼看到的投影圖
像在屏幕上偏右。)
圖2 負視差：物體看起來在屏幕前方(左眼看到
的投影圖像在屏幕上偏右，右眼看到的投影圖
像在屏幕上偏左。)
2.3D電視節目拍攝、制作流程及特點
3D電視信號的采集，圖像的處理、切換、合成等主要流程如圖3所示。
圖3 3D電視節目制作流程圖
主要有如下幾個特點：
(1)用兩臺攝像機模擬左右眼不同視角拍攝兩個畫面。
人類雙眼間距平均約為65mm，電影立體圖像的視差范圍一般為2%左右，立體電視圖像的視差范圍一般為3%左右，為電影制作的畫面, 在電視看上沒問題，但立體效果有些弱化，為電視制作的畫面在影院放映時，可使電影觀眾產生疲勞。
(2)人眼相當于標準焦距定焦鏡頭，而實際的電視鏡頭焦距是可變的。
在鏡頭等效焦距（視角）相當于人眼焦距（視角），左、右眼攝像機鏡頭光軸間距與人眼間距相同時，拍攝的畫面與人類正常的立體視覺相同。
鏡頭等效焦距與人眼焦距不同時相當于人眼的間距發生了變化，短焦距（廣角）時相當于人眼等效間距加大，應增大攝像機間距；長焦距（遠攝）時相當于人眼等效間距縮小，應縮小攝像機間距。
(3)拍攝距離不同時攝像機間距需要調整。
拍攝遠距離景物時為加強立體效果應加大間距，拍攝近距離景物時縮小間距。
(4)需要不同的立體深度感時攝像機間距需要調整。
需要增大3D立體深度感時加大間距，減小立體感時縮小間距。改變攝像機間距只是改變景物立體感，物體并不變大或變小,只是變近或變遠。
(5)混合等畫面轉換過渡可能會導致眼睛疲勞，三維立體圖像應該在轉換過程中在屏幕中心位置停留幾幀。
(6)3D字幕疊加方法
按常規方法加入字幕將破壞三維立體效果，如果把字幕放在屏幕平面或后面，立體圖像就會位于字幕前方但并不遮擋字幕，不能用零視差或正視差加入圖形和字符。如圖5：
圖形和字符應該加在屏幕前方，字幕遮擋了圖像，必須用負視差加入圖形和字符，把字幕浮動到屏幕前方遮擋圖像的位置。如圖6：
3.3D支架
3D支架最重要的功能之一就是調整兩臺攝像機的間距，3D拍攝時每次更換鏡頭或調整鏡頭焦距后都需要重新調整攝像機間距，根據調整方式可以把3D支架分為以下幾種類型：
基本型—采用機械的方式調整兩臺攝像機的間距、夾角、傾斜等，手動操作。
電動伺服型—采用馬達驅動的方式調整上述參數，遙控操作。
以上兩種3D支架拍攝過程中不能變焦，改變焦距后需調整攝像機間距至最佳3D效果，適合3D電影、紀錄片、風光片拍攝，價格較低。
自動跟蹤型—進行變焦操作時自動跟蹤調整攝像機間距、校正各種誤差，自動+遙控操作，適合直播，價格昂貴。 [Page]
基本型 + 實時3D處理器—攝像機間距固定，用數字處理技術自動調整跟蹤鏡頭焦距實現鏡頭全程變焦操作，適合直播，成本適中。
4.3D直播電視節目的信號傳輸
在信號傳輸方面，南非世界杯的3D直播與普通直播一樣主要是通過衛星來進行傳輸。這時3D雙機信號的傳輸就面臨著一個較為尷尬的情況，即以現有的技術手段，它只能與普通衛星傳輸一樣利用同樣的8M圖像帶寬、其他一些技術條件也相同。這就不可避免的造成了圖像質量的偏差，通過3D傳輸的圖像在滿屏顯示的時候，顆粒明顯粗糙，畫面不夠理想。用通俗易懂的話概括就是：3D直播用視覺的立體感犧牲了圖像的清晰度。
5.3D立體電視接收機原理簡介
三維立體影像電視利用這個原理，把左右眼所看到的影像分離。3D液晶電視的立體顯示效果，是通過在液晶面板上加上特殊的精密柱面透鏡屏，將經過編碼處理的3D視頻影像獨立送入人的左右眼，從而令用戶無需借助立體眼鏡即可裸眼體驗立體感覺，同時能兼容2D畫面。
四. 南非世界杯“3D”電視直播的特點
本屆世界杯期間，國際足聯與索尼公司全方位合作進行3D轉播。在共計25場比賽中采用索尼的專業3D攝像機拍攝并實現3D轉播。索尼共投入7組14臺攝像機來完成3D拍攝。在內容編輯制作方面，將采用索尼的多圖像處理器MPE-200，對兩臺攝像機拍攝的畫面進行高速處理并對圖像差異進行有效補償，從而實現高品質的3D影像拍攝，實現高效率的3D內容制作，索尼開發的3D轉播車也將首次進入世界杯。
在普通的足球賽事電視直播中，通常要在球場的各個位置設置10個以上的攝像機位，而在轉播最為規范和先進的德甲賽場，直播機位會達到17個，本屆世界杯的賽場設置機位則將會達到20個左右。3D直播并不是要改變原有的普通或高清直播技術，而是要在一個直播機位上放置兩臺3D攝像機同時進行拍攝，這兩臺攝像機要模擬人的左右眼的不同視角來拍攝兩個畫面，在拍攝過程中鏡頭可實現全程變焦操作，自動校正各種誤差。3D直播在整個球場不必設置20個機位，以本次南非世界杯為例，將用7機位14臺攝像機來進行拍攝。
五. 南非世界杯的3D直播接收現狀
收看3D賽事首先要有專業的轉播機構，其次還要有專門的3D電視。不過，目前即使在經濟較為發達的歐、美、日等地區，3D電視也仍然不夠普及，不僅佩戴專門的眼鏡才能收看，還要當地電視臺的機頂盒可以適用3D信號。目前此類電視機主要產自日本，售價在2500英鎊以上，價格比較昂貴，大多數的電視觀眾將無福在家中享受這場視覺盛宴。因此南非世界杯的25場3D直播賽事將仍主要在電影院中實現，在歐洲部分地區，前往3D影院觀看世界杯直播的票價最高可達每場數十至上百歐元。
雖然中央電視臺已購買了南非世界杯3D轉播權，中國內地的影院也一度躊躇滿志，勢在必得，但由于種種原因，均在開賽前宣布放棄了3D轉播世界杯比賽的嘗試。而中央電視臺體育頻道負責人也證實，擁有兩屆世界杯轉播權的央視將不會提供3D信號，“主要是技術上不過關，實際操作起來困難比較大。”
首先，接收3D信號一般有兩種方法：衛星接收和有線電視網接收。根據國家相關規定，影院通常沒有通過衛星接收電視節目的許可證。而通過有線接收，因為時間等原因，線路來不及鋪設，相關技術設備也來不及安裝調試，這個計劃自然就無法完成。
其次，對于影院來說，添置轉播設備要花14萬到19萬元，這些一次性的設備在世界杯結束后并不能繼續得到利用，是得不償失的舉動。如此高的轉播成本，也讓各家影院紛紛望而卻步。
再次，影院轉播3D節目，國內并沒有先例，質量究竟如何，很難預測。電影放映一時出現問題還能重放，現場轉播就無法享受這種待遇了。試想，你喜愛的球星剛要射門，信號斷了，該是一件多么尷尬和不爽的事。
六． 3D電視最新進展
為了將3D技術用于2010年英超直播，英國天空電視臺從去年開始就嘗試用3D技術制作了大量相關節目，包括足球、橄欖球和拳擊賽事。據悉，天空電視臺的機頂盒可以適用3D信號，用戶則須有專門的3D電視機，且要戴專門的眼鏡才能收看，天空電視臺人士此前宣稱，他們的最終目標是讓觀眾在臥室中也能收看到3D節目。3D電視機也因此可能成為今年消費類電子產品歐美市場的主角。
同時，2010年，索尼與美國探索頻道、IMAX合作，在美國開通每周7天、每天24小時不間斷播出3D高清電視節目的3D頻道，ESPN也將進行85場3D體育直播。
上海文廣集團下屬的交互電視頻道在世博會期間進行3D立體節目的拍攝和轉播試驗，眾多國內電視機廠家參與上海世博會期間的3D實驗轉播。
索尼、松下、三星、LG、TCL、海信、康佳等電視機制造商都發布了3D立體電視的研發計劃，3D電視機商品已經上市，在日前舉行的“2010年3D電視產業發展趨勢論壇”上，幾大中外彩電廠商均表示，3D電視上市以來銷量不斷看漲，僅蘇寧電器每周銷量就破150臺，預計5年內將成為市場主流產品。
雖然中國球迷無緣本屆南非世界杯的3D直播，但隨著3D技術的不斷發展，3D電視標準的規范。2013年25%的電視機都將采用3D技術，2014年巴西世界杯，中國球迷就能體會到3D帶來的全新視聽享受。B&P