2010初，3D電影《阿凡達(dá)》各國(guó)熱映，為觀眾帶來了前所未有的視覺體驗(yàn)，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(guó)天空體育頻道在英超比賽中也首次使用了3D技術(shù)對(duì)比賽進(jìn)行電視直播。而2010年南非世界杯更是有25場(chǎng)比賽進(jìn)行了3D直播，國(guó)際足聯(lián)宣稱：這是世界杯歷史上前所未有的轉(zhuǎn)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(yàn)到前所未有的生動(dòng)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(yuǎn)近，產(chǎn)生立體的視覺。“3D技術(shù)”簡(jiǎn)單的說就是虛擬三維技術(shù)，它是利用計(jì)算機(jī)的運(yùn)算達(dá)到視覺、聽覺等方面立體效果的一種技術(shù)，從圖像學(xué)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(jié)目制作的原理，南非世界杯的3D直播技術(shù)，3D電視在我國(guó)的收視現(xiàn)狀及3D電視的未來展望等幾個(gè)方面對(duì)3D立體電視技術(shù)進(jìn)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(tái)并列安置的電影攝影機(jī)，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(shí)，將兩條電影影片分別裝入左、右電影放映機(jī)，并在放映鏡頭前分別裝置兩個(gè)偏振軸互成90度的偏振鏡。兩臺(tái)放映機(jī)需同步運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)將畫面投放在金屬銀幕上，形成左像右像雙影。當(dāng)觀眾戴上特制的偏光眼鏡時(shí)，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(wǎng)膜上，由大腦神經(jīng)產(chǎn)生三維立體的視覺效果，展現(xiàn)出一幅幅連貫的立體畫面，使觀眾感到景物撲面而來、或進(jìn)入銀幕深凹處，產(chǎn)生強(qiáng)烈的“身臨其境”感。
二. 3D電影制作與3D電視節(jié)目制作的差別
3D電視節(jié)目制作與3D電影制作的基本原理類似，但實(shí)現(xiàn)過程中有很大的差別。3D電影需要大量時(shí)間進(jìn)行后期制作，3D專題片等節(jié)目制作流程與3D電影相似，但以體育等直播節(jié)目為代表的3D電視節(jié)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(shí)沒有時(shí)間校正3D支架；其次電影拍攝時(shí)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(jī)信號(hào)的傳輸、攝像機(jī)控制、Tally、通話、監(jiān)控等問題及3D影像的實(shí)時(shí)處理、切換、顯示、記錄，3D字幕的處理
三. 3D電視節(jié)目制作的技術(shù)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(shí)現(xiàn)三維立體視頻制作，主要是通過正負(fù)視差的效果，產(chǎn)生一個(gè)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(wǎng)膜上的物像存在一定程度的水平差異。在觀察立體視標(biāo)的時(shí)候，兩只眼由于相距約65mm，所以會(huì)從不同角度觀察，左眼看到視標(biāo)的左側(cè)部分多一些，右眼看到右側(cè)的部分多一些。這種在雙眼視網(wǎng)膜結(jié)像出現(xiàn)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(xiàn)象，所產(chǎn)生的主要是水平視差即是產(chǎn)生立體視覺的生理基礎(chǔ)。
通過立體顯示設(shè)備再現(xiàn)真實(shí)圖景時(shí)，雙眼視覺圖像中視差的大小決定它們?cè)谝暰W(wǎng)膜上成像時(shí)位差的大小，從而決定了對(duì)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(fù)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(fù)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(jié)目拍攝、制作流程及特點(diǎn)
3D電視信號(hào)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(jié)目制作流程圖
主要有如下幾個(gè)特點(diǎn)：
(1)用兩臺(tái)攝像機(jī)模擬左右眼不同視角拍攝兩個(gè)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(shí)，可使電影觀眾產(chǎn)生疲勞。
(2)人眼相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)焦距定焦鏡頭，而實(shí)際的電視鏡頭焦距是可變的。
在鏡頭等效焦距（視角）相當(dāng)于人眼焦距（視角），左、右眼攝像機(jī)鏡頭光軸間距與人眼間距相同時(shí)，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(shí)相當(dāng)于人眼的間距發(fā)生了變化，短焦距（廣角）時(shí)相當(dāng)于人眼等效間距加大，應(yīng)增大攝像機(jī)間距；長(zhǎng)焦距（遠(yuǎn)攝）時(shí)相當(dāng)于人眼等效間距縮小，應(yīng)縮小攝像機(jī)間距。
(3)拍攝距離不同時(shí)攝像機(jī)間距需要調(diào)整。
拍攝遠(yuǎn)距離景物時(shí)為加強(qiáng)立體效果應(yīng)加大間距，拍攝近距離景物時(shí)縮小間距。
(4)需要不同的立體深度感時(shí)攝像機(jī)間距需要調(diào)整。
需要增大3D立體深度感時(shí)加大間距，減小立體感時(shí)縮小間距。改變攝像機(jī)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(yuǎn)。
(5)混合等畫面轉(zhuǎn)換過渡可能會(huì)導(dǎo)致眼睛疲勞，三維立體圖像應(yīng)該在轉(zhuǎn)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(guī)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(huì)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(yīng)該加在屏幕前方，字幕遮擋了圖像，必須用負(fù)視差加入圖形和字符，把字幕浮動(dòng)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(diào)整兩臺(tái)攝像機(jī)的間距，3D拍攝時(shí)每次更換鏡頭或調(diào)整鏡頭焦距后都需要重新調(diào)整攝像機(jī)間距，根據(jù)調(diào)整方式可以把3D支架分為以下幾種類型：
基本型—采用機(jī)械的方式調(diào)整兩臺(tái)攝像機(jī)的間距、夾角、傾斜等，手動(dòng)操作。
電動(dòng)伺服型—采用馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的方式調(diào)整上述參數(shù)，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(diào)整攝像機(jī)間距至最佳3D效果，適合3D電影、紀(jì)錄片、風(fēng)光片拍攝，價(jià)格較低。
自動(dòng)跟蹤型—進(jìn)行變焦操作時(shí)自動(dòng)跟蹤調(diào)整攝像機(jī)間距、校正各種誤差，自動(dòng)+遙控操作，適合直播，價(jià)格昂貴。
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基本型 + 實(shí)時(shí)3D處理器—攝像機(jī)間距固定，用數(shù)字處理技術(shù)自動(dòng)調(diào)整跟蹤鏡頭焦距實(shí)現(xiàn)鏡頭全程變焦操作，適合直播，成本適中。
4.3D直播電視節(jié)目的信號(hào)傳輸
在信號(hào)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(wèi)星來進(jìn)行傳輸。這時(shí)3D雙機(jī)信號(hào)的傳輸就面臨著一個(gè)較為尷尬的情況，即以現(xiàn)有的技術(shù)手段，它只能與普通衛(wèi)星傳輸一樣利用同樣的8M圖像帶寬、其他一些技術(shù)條件也相同。這就不可避免的造成了圖像質(zhì)量的偏差，通過3D傳輸?shù)膱D像在滿屏顯示的時(shí)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(jī)原理簡(jiǎn)介
三維立體影像電視利用這個(gè)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(jīng)過編碼處理的3D視頻影像獨(dú)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(yàn)立體感覺，同時(shí)能兼容2D畫面。
四. 南非世界杯“3D”電視直播的特點(diǎn)
本屆世界杯期間，國(guó)際足聯(lián)與索尼公司全方位合作進(jìn)行3D轉(zhuǎn)播。在共計(jì)25場(chǎng)比賽中采用索尼的專業(yè)3D攝像機(jī)拍攝并實(shí)現(xiàn)3D轉(zhuǎn)播。索尼共投入7組14臺(tái)攝像機(jī)來完成3D拍攝。在內(nèi)容編輯制作方面，將采用索尼的多圖像處理器MPE-200，對(duì)兩臺(tái)攝像機(jī)拍攝的畫面進(jìn)行高速處理并對(duì)圖像差異進(jìn)行有效補(bǔ)償，從而實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)的3D影像拍攝，實(shí)現(xiàn)高效率的3D內(nèi)容制作，索尼開發(fā)的3D轉(zhuǎn)播車也將首次進(jìn)入世界杯。
在普通的足球賽事電視直播中，通常要在球場(chǎng)的各個(gè)位置設(shè)置10個(gè)以上的攝像機(jī)位，而在轉(zhuǎn)播最為規(guī)范和先進(jìn)的德甲賽場(chǎng)，直播機(jī)位會(huì)達(dá)到17個(gè)，本屆世界杯的賽場(chǎng)設(shè)置機(jī)位則將會(huì)達(dá)到20個(gè)左右。3D直播并不是要改變?cè)械钠胀ɑ蚋咔逯辈ゼ夹g(shù)，而是要在一個(gè)直播機(jī)位上放置兩臺(tái)3D攝像機(jī)同時(shí)進(jìn)行拍攝，這兩臺(tái)攝像機(jī)要模擬人的左右眼的不同視角來拍攝兩個(gè)畫面，在拍攝過程中鏡頭可實(shí)現(xiàn)全程變焦操作，自動(dòng)校正各種誤差。3D直播在整個(gè)球場(chǎng)不必設(shè)置20個(gè)機(jī)位，以本次南非世界杯為例，將用7機(jī)位14臺(tái)攝像機(jī)來進(jìn)行拍攝。
五. 南非世界杯的3D直播接收現(xiàn)狀
收看3D賽事首先要有專業(yè)的轉(zhuǎn)播機(jī)構(gòu)，其次還要有專門的3D電視。不過，目前即使在經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的歐、美、日等地區(qū)，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(dāng)?shù)仉娨暸_(tái)的機(jī)頂盒可以適用3D信號(hào)。目前此類電視機(jī)主要產(chǎn)自日本，售價(jià)在2500英鎊以上，價(jià)格比較昂貴，大多數(shù)的電視觀眾將無福在家中享受這場(chǎng)視覺盛宴。因此南非世界杯的25場(chǎng)3D直播賽事將仍主要在電影院中實(shí)現(xiàn)，在歐洲部分地區(qū)，前往3D影院觀看世界杯直播的票價(jià)最高可達(dá)每場(chǎng)數(shù)十至上百歐元。
雖然中央電視臺(tái)已購(gòu)買了南非世界杯3D轉(zhuǎn)播權(quán)，中國(guó)內(nèi)地的影院也一度躊躇滿志，勢(shì)在必得，但由于種種原因，均在開賽前宣布放棄了3D轉(zhuǎn)播世界杯比賽的嘗試。而中央電視臺(tái)體育頻道負(fù)責(zé)人也證實(shí)，擁有兩屆世界杯轉(zhuǎn)播權(quán)的央視將不會(huì)提供3D信號(hào)，“主要是技術(shù)上不過關(guān)，實(shí)際操作起來困難比較大。”
首先，接收3D信號(hào)一般有兩種方法：衛(wèi)星接收和有線電視網(wǎng)接收。根據(jù)國(guó)家相關(guān)規(guī)定，影院通常沒有通過衛(wèi)星接收電視節(jié)目的許可證。而通過有線接收，因?yàn)闀r(shí)間等原因，線路來不及鋪設(shè)，相關(guān)技術(shù)設(shè)備也來不及安裝調(diào)試，這個(gè)計(jì)劃自然就無法完成。
其次，對(duì)于影院來說，添置轉(zhuǎn)播設(shè)備要花14萬到19萬元，這些一次性的設(shè)備在世界杯結(jié)束后并不能繼續(xù)得到利用，是得不償失的舉動(dòng)。如此高的轉(zhuǎn)播成本，也讓各家影院紛紛望而卻步。
再次，影院轉(zhuǎn)播3D節(jié)目，國(guó)內(nèi)并沒有先例，質(zhì)量究竟如何，很難預(yù)測(cè)。電影放映一時(shí)出現(xiàn)問題還能重放，現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)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(hào)斷了，該是一件多么尷尬和不爽的事。
六． 3D電視最新進(jìn)展 為了將3D技術(shù)用于2010年英超直播，英國(guó)天空電視臺(tái)從去年開始就嘗試用3D技術(shù)制作了大量相關(guān)節(jié)目，包括足球、橄欖球和拳擊賽事。據(jù)悉，天空電視臺(tái)的機(jī)頂盒可以適用3D信號(hào)，用戶則須有專門的3D電視機(jī)，且要戴專門的眼鏡才能收看，天空電視臺(tái)人士此前宣稱，他們的最終目標(biāo)是讓觀眾在臥室中也能收看到3D節(jié)目。3D電視機(jī)也因此可能成為今年消費(fèi)類電子產(chǎn)品歐美市場(chǎng)的主角。
同時(shí)，2010年，索尼與美國(guó)探索頻道、IMAX合作，在美國(guó)開通每周7天、每天24小時(shí)不間斷播出3D高清電視節(jié)目的3D頻道，ESPN也將進(jìn)行85場(chǎng)3D體育直播。
上海文廣集團(tuán)下屬的交互電視頻道在世博會(huì)期間進(jìn)行3D立體節(jié)目的拍攝和轉(zhuǎn)播試驗(yàn)，眾多國(guó)內(nèi)電視機(jī)廠家參與上海世博會(huì)期間的3D實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)播。
索尼、松下、三星、LG、TCL、海信、康佳等電視機(jī)制造商都發(fā)布了3D立體電視的研發(fā)計(jì)劃，3D電視機(jī)商品已經(jīng)上市，在日前舉行的“2010年3D電視產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)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(tái)，預(yù)計(jì)5年內(nèi)將成為市場(chǎng)主流產(chǎn)品。
雖然中國(guó)球迷無緣本屆南非世界杯的3D直播，但隨著3D技術(shù)的不斷發(fā)展，3D電視標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范。2013年25%的電視機(jī)都將采用3D技術(shù)，2014年巴西世界杯，中國(guó)球迷就能體會(huì)到3D帶來的全新視聽享受。B&P