全面認知3D視頻――從技術概念到監(jiān)測與測量

電視的發(fā)展有兩個很重要的趨勢：從標清到高清的高清化，分辨率會越來越高；實現(xiàn)立體視覺體念的3D技術。特別是3D技術，是將來很長一段時間內電視技術發(fā)展的一個重要趨勢。
3D如果拍攝、制作精良，看起來會感覺非常好，現(xiàn)場感很強和畫面非常有沖擊力。有些3D電影是通過后期制作實現(xiàn)的，如果制作得不好還不如2D的電影，因為通過軟件把二維轉成三維，如果轉的時候沒有保證質量，從觀看角度來說效果不一定比2D好。因此，必須通過一些技術手段確保制作的3D立體內容非常符合感官感受。

人眼怎樣感知3D？
3D很重要的效果就是立體感，因為左右眼之間的視差產(chǎn)生了所謂的3D效果，視差有一定的范圍，視差如果超過范圍的話就會產(chǎn)生很不好的視覺感受，甚至看3D電影時間長了會頭暈或者不舒服。拍攝和后期制作3D的電影電視的時候，如果沒有把握好視差或者景深，就會產(chǎn)生類似的不適體驗，當然現(xiàn)在沒有很好的證據(jù)說看了3D會有什么傷害，但會有不適的感覺。

最傳統(tǒng)的3D眼鏡看3D效果，如果不戴眼鏡就會產(chǎn)生很虛的畫面，青色在紅色的前面，或者紅的在青的前面，紅色代表了左眼看到的畫面，青的代表了右眼看到的畫面。正是因為它們在水平上有一定的位差和視差才導致有3D的感覺，3D畫面如果沒有做好給人的感覺會很差。大家在電影院看到的3D都不是紅跟青的眼鏡來看。家里的電視會有主動式的3D眼鏡，通過隔行掃描，第一場傳的是左眼的畫面，第二場傳的是右眼的畫面，來了左眼相當于把右眼閉上，大家會獲得左眼的畫面，來了右眼會把左眼閉上，通過主動式的眼鏡可以獲得左眼和右眼的圖像，最后到腦子里就是3D的感覺，現(xiàn)在市面上有比較多的3D電視。在電影院看到的，左眼通過水平、右眼通過垂直的把視頻畫面?zhèn)鹘o大家，不管哪種方式，最基本的會有左眼和右眼兩個畫面，依據(jù)是人眼睛瞳孔之間有一定的差距，左眼和右眼之間的距離是60-65毫米之間。

圖1：裸眼3D效果。

左眼和右眼看到兩個畫面有一定的差距，人的雙眼解析畫面，通過人的視網(wǎng)膜的判斷，把左右眼獲得的信號通過大腦的解析形成立體的感覺，解析到它們之間位置的關系和立體的關系，最后出來的就是3D效果，這是人的眼睛通過感覺感知到3D的過程。原來有人提出一個問題，如果閉上一只眼睛能不能感到3D的效果？事實上，圖像深度是需要兩只眼睛感知的，有些時候通過一只眼睛也可以感知到它的立體信息，這種信息通過2D會透露出距離，它會提供一些信息給我們，圖像顯露和掩蓋的部分，通過這個來判斷誰在前面誰在后面。看3D電影時常常有圖像往屏幕后面跑的效果，《里約大冒險》里面有幾個場景，鸚鵡學飛的時候它會往你這邊沖，那個效果不是經(jīng)常有的，那是通過后期制作專門做出來的。北京臺做了一些3D的試驗，得出一些經(jīng)驗，圖像往屏幕走接受比較容易，如果往外走出現(xiàn)的效果不是很能接受，大家在做3D效果的時候也要考慮到往外沖擊的畫面有一定的比例，即不能做的太多。

有些信息單只眼就可以感知出它的立體深度，我們可以通過明暗的變化去看3D的效果，包括紋理的變化。例如，花朵遠一點看就是一片，看近景就比較能分得清，越遠的地方畫面會越小，通過這些信息都可以感知2D的深度。通過物體的大小判斷或尺寸大小的變化我們也可以感知到2D的深度。運動視差，坐在車上的時候，近的物體跟我們反方向，這些通過一只眼睛就可以感知到深度。通過兩只眼睛看這個物體的位置不一樣，這個必須通過兩只眼睛才能感覺得到，通過這些就可以很好地把立體距離感跟深度感知出來。

3D視頻拍攝
怎么樣還原到人能看到的東西？通過兩臺攝像機，以前通過一臺攝像機看到的是兩維的，通過兩臺攝像機模擬人的眼睛，拍左眼和右眼的畫面。目前兩個攝像機的排列方式是兩種，一種是水平的并排，另一種是垂直上下的方式，根據(jù)不同的系統(tǒng)自己可以做一些試驗。到底哪種好，它們之間的距離一般跟人的眼睛瞳孔差不多，60-65毫米，拍的時候可以根據(jù)近景或者遠景調整兩個攝像機之間的距離。很重要的問題是確保兩個攝像機之間的光圈、焦距和亮度一致，否則拍出來的兩個畫面人眼看起來會有很多不適的感覺。當然現(xiàn)在很多攝像機都通過電纜機械自動調節(jié)，但很難保證兩個完全一致?，F(xiàn)在有些研究，比如說兩臺攝像機之間位移差多少可以接受，亮度差多少可以允許，這也是將來做3D測試測量的標準和主要的內容，還有雙眼垂直之間的差別和亮度的差別有多少對人的感覺不會那么明顯。另一個問題，運動的物體要確認拍的時候左眼和右眼都有，如果運動物體拍的時候左眼或右眼沒有，再合成的時候物體看起來就很奇怪了，疊加不上。一般來說背景可以左右眼之間有差異，但運動的物體要確保落在左右攝像機拍攝的區(qū)域之內。

另一種是垂直攝像機的擺放， 3D左眼信號直接進入攝像機，右眼通過分光鏡分過來，分過來的時候是倒像的，需要利用旋轉電路把它翻過來，因為電路之間處理的不一樣，要確保拍的圖像時間一致，如果時間上差了一幀或者兩幀，最后出來的畫面就完全亂掉了。曾經(jīng)有一篇文章說明了為什么要垂直的，因為水平的話由于兩個機器本身的尺寸太大，很難保證它們之間的距離是60-65毫米，因為機器比較寬，用垂直的方式可以很好的調整左右攝像機之間的間距。

攝像機水平和垂直都會有角度的問題，到底是并行拍還是用擴散的方式來做？并行可以很好的保證水平方向，但是有一個問題：人看東西一般來說有匯聚點，如果前期并行拍，后期制作的時候可以匯聚，調整之間的畫面，匯聚會比較難，要算拍的位置跟攝像機的距離，需要把它定位到畫面是朝屏幕外還是朝里，會有很多的計算在里面，比較麻煩。