立体电视技术及其发展现状

赵 军

立体电视技术及其发展现状

赵 军

（作者单位：山东长岛县电视台）

立体电视技术是一项新型技术，出现很早，发展很快，但是一直有些未突破的技术瓶颈，需要相关人员共同努力。立体电视技术能够带给人们超赞的视觉享受，使人们的视觉迎来前所未有的视觉冲击效果。本文介绍立体电视的发展历程、立体电视技术及立体电视存在的不足和发展趋势，使读者对立体电视技术有全面了解，未来立体电视技术会发展得更好。

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电视机是20世纪出现的新型技术产品，但已经对当今世界产生了巨大影响，成为了有力的信息传播工具，且在家电产品中占有很大市场份额。当前，电视机产品更新换新速度很快，相继出现了投影、背投、液晶及等离子等技术类型的电视机产品。但是这些类型的视频显示技术基本停留在二维画面显示阶段，真正能够显示三维画面的电视产品在市场上很难见到。世界电子学会预测，21世纪电视机画面显示技术将会向着壁型化、投影化、双向化和有线化方向发展，其中电视机画面显示立体化技术将会成为一项重要研究内容。值得注意的是，21世纪研究的立体化技术将不停留在佩戴立体眼镜这一较低的层次，研究的是可以实现自动立体显示的电视节目立体观看技术。从立体电视技术的研究来看，其实现了从依靠视觉假象向真正立体电视技术的转变，图像可以随着观察者观察角度的不同而发生变化，最终使观察者从任何角度观看电视画面都是立体的。

1　立体电视技术发展概况

在立体视觉技术和电视技术的基础上，立体电视技术开始逐渐发展起来。从一定程度上来讲，立体成像及显示技术的发展历史就是立体视觉技术的发展历史，并且其的出现要远早于电视技术。

早在16世纪，人们就开始思考如何借助一定的方法观看图像来产生立体效果，当时的做法是用不同的颜色绘制一些存在规律差异的图像来满足左右眼的立体视觉需求，最后通过滤光镜观察来实现立体观察效果。

17世纪末18世纪初研制出了新型产品立体镜，该产品可以为每只眼镜观察图像提供单独的视觉通道，使图像在眼镜中呈现出的立体效果更强，这是一种非常有效的立体成像方法，至今还依然作为观察立体图像的有效手段。

19世纪初有些科学家就开始尝试研究独立获取立体画面的方法，企图不借助辅助装置就使人们得到立体视觉效果，但是没有成功。到了19世纪末人们又开始尝试二维画面的立体显示效果，但较之前有所创新，想借助于电影技术表现运动的立体视觉图像，这种立体电影技术至今仍在沿用。

20世纪初出现了电视技术，此时人们就开始着手研究立体电视技术，在研究立体电视技术的过程中，一些之前被用来观察静态图像及电影图像的立体显示方法都被应用于其中。

我国在2000年第一个实时立体显示系统研制成功，借助无线红外眼镜，观看普通的VCD播放画面就可以获得立体效果较强的画面。该显示系统的优点是能将二维图像实时转换成三维图像，但从技术层面来讲，依然停留在画面转换层次，还需要借助于光学或者信号处理方法。

21世纪，业界加快了新型立体摄像机和立体显示装置的研制进程。新型立体摄像机的研究集合了多种技术，如计算机、测控及图像处理技术，该种摄像机的突出特点是具有双摄像头，且在拍摄过程尊重人的视觉观察规律。新研制的立体摄像机采用光学技术，且显示装置可以分时或者是同时输入左右图像，这样人的双眼就可以得到左右图像形成的正确视差投射，实现不用佩戴眼镜就可以在屏幕上获取立体图像的效果。

2003年，日本东京召开了3D联盟成立大会，其中与会企业三洋电机就展示了新型产品无眼镜模式下的立体图像显示器；同时，参展的还有索尼的立体图像拍摄和演播系统，上述两种参展产品的不足之处在于观看角度以及距离还受到限制。

2　立体电视技术基本原理

人们通过眼镜观看视觉信号，两只眼镜可以获得立体效果，一只眼睛同样可以获得，这里就出现了单目和双目立体视觉的概念，对应起来，双目立体视觉是立体电视的基础，而单目立体视觉则更多地依靠经验。

2.1双目立体视觉

立体电视立体成像技术需要借助于人眼的立体视觉特性来实现。人们在看周围物体时，高度、宽度、深度都是人们所能看到的。此外，人们还可以正确判断出物体之间的距离。由于人的两眼视轴之间存在间距，左右眼观看物体收到的视觉图像不相同，眼球的运动和调整就可以使大脑获取两幅不同的图像信息，因而会产生立体感。用一只眼镜来观看物体，就会由于图像移位而产生视差。视差可以恢复物体的深度信息，视差大，物体离透镜的距离就会越近，反之，就会越远，因此借助此原理研制的双镜头摄像机才得以成功问世。

2.2立体电视的实现方式

立体电视使人们产生立体视觉的方法主要有两种：第一种在电视屏幕上一对视差信号的两幅图像同时出现；第二种是以快于人类视觉暂留速度的速度轮流出现在屏幕上。这两种方法都可以使人们在观看两幅图像时获得立体感。例如，立体电视技术和互补色立体分像电视技术都是借助于第一种方法来实现的；时分式立体电视技术则是借助于第二种方法来实现的。时分式立体电视技术的实现实际上是将左右两只眼镜的影响在电视屏幕上交替显示，之后借助于一个同步快门观看器，轮流交替遮蔽左右眼和显示图像，以快于人类视觉暂留的速度周而复始，人的大脑就会产生立体视觉。

3　立体电视目前的缺陷与发展方向

虽然立体电视技术给人们带来了超赞的视觉享受，但也对人们的身体健康产生了一些不良影响。韩国三星公司曾经对由于观看3D电视而出现的身体不适进行了详细列举，如视力下降、头晕、视线模糊等不良后果，且对不同年龄段的人产生的不良影响程度不同，尤其儿童和青少年群体更为严重。除了对人们的视觉产生不良影响之外，韩国三星公司还声称收看3D电视还会使人们的身体产生运动障碍，影响人们的意识，而且可能会留下一些后遗症。3D电视除了影响人们的身体健康之外，在显示技术上还存在以下问题：分辨率低、画面亮度和对比度低、画面闪烁甚至出现抖动、显示比较明显的画面主要在精深浅层、头部移动时不会出现明显视觉变化、裸视效果不理想、没有明确的3D播出标准。

就目前来看，眼镜式3D技术还依然占主导，佩戴3D眼镜会给人们带来很多麻烦，且佩戴时间过长还会损害眼镜。从一定程度上来讲，3D眼镜技术仅是一个过渡阶段，裸眼看3D电视才是未来发展方向。实现电视屏幕的直接3D成像技术才是未来发展的趋势。

从长远来看，立体电视的发展将会成为一场重大革命，其是建立在数字技术上的整体系统，能够处理一个摄像到图像接收的完整过程，这也是未来电视发展的一个必然趋势。与传统影视相比，立体电视的画面效果表现的会更加逼真，由于在原有画面的基础上增加了一个维度，使观众与电视画面的距离感增加，电视画面景物在深度和厚度的渲染下，真实感和现实感也会大大增强。

4　结语

立体电视技术已经经过了很长一段时间的发展，在发展过程中经过了一次又一次的革新换代，发展现在主导的眼镜式3D技术是不小的进步，但我们需要看其中存在的不足之处，需要继续努力加以改进，未来的3D技术需要摆脱眼镜的限制，当然这可能还需要很长一段时间的努力，只要我们坚持不懈，就一定可以取得可喜的成绩。

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