3D立体成像显示技术.ppt
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1、3D立体成像显示技术,第一部分 3D立体成像显示技术,3D=three-dimensional=三维立体图形 原理:由于人的双眼观察物体的角度略有差异,能够辨别物体远近,产生立体的视觉。三维立体影像电视正是利用这个原理,把左右眼所看到的影像分离,从而产生立体感。,3D概念和原理,3D成像技术应用,3D游戏,3D电影,3D数字标牌,3D显示器,3D投影仪,3D笔记本,3D照相机,3D数码相框,第一、3D技术已经成为当下电影工业的一大热点,在好莱坞对 3D电影一再追捧之下,一向标榜文艺远离商业的戛纳电影节也调整口味,首选一部立体动画片飞屋环游记作为开幕影片;第二,WEB 3D技术正在成为互联网的宠
2、儿,谷歌、微软、网上世博会等纷纷涉足互联网三维立体的开发与应用;第三,立体电视、立体数码相框、立体数码相机、立体数码摄像机、立体 GPS等一大批消费电子产品粉墨登场;第四,美国电影电视工程师协会(SMPTE)也计划在 2009年内为通过电视、PC与手机屏幕来观看光盘、广播网络或互联网播放的 3D影视内容,制定出一项通用标准。4月 29日,美国总统奥巴马就职整整 100天,白宫通过提供他上任以来的 300张生活照,与百姓共同纪念这一特殊的日子。其中,几张奥巴马戴着 3D眼镜观看美国职业橄榄球联盟“超级碗”比赛的照片,成为 3D立体走入百姓消费者的最好见证。,3D产业发展迅速,更大的背景是电影的数
3、字化趋势迅速发展。Real D方式及Dolby方式两者均基于美国德州仪器(Texas Instruments)开发的“DLP技术”,为数字电影技术,要想支持3D,只要在数字化系统中增加一些装置即可。因此,推动数字化进程的电影院有相当大比率支持3D。杜比实验室的日本法人Dolby Japan表示,“采用我们的数字电影系统的全球电影院中,近半数已支持3D”。,3D技术发展的推动力,3D技术发展路线图,3D技术组织与成员,中国立体视像产业联盟(英文名为“China 3D Industry Association”(简称C3D),是由国内外从事技术、产品、网络、内容、服务和运营等立体视像相关产业的企事
4、业单位和机构等按照“自愿、平等、合作”的原则自发组织的互利共同体,是围绕立体视像产业链相关技术、产品、系统、解决方案、运营和服务开展研发、应用、标准化、产业化等工作的行业性、非赢利性企业联盟。中国立体视像产业联盟将致力于为立体视像产业搭建一个开放的发展平台,联盟将从全产业发展的高度,汇聚宽带网络、有线网络、无线网络以及4C融合等产业核心环节的重要企业,共同探讨构建立体视像的技术标准、产品方案、应用模式,推动立体视像的应用与市场拓展;同时,以契约关系为纽带,通过资源共享和创新要素的优化组合,围绕国家战略性产业的关键共性技术进行协同创新的利益共同体。中国立体视像产业联盟胜利召开三届会员大会,初步完
5、成自身建设,为更好服务中国3D产业,积极参与国际合作,打下了坚实的组织基础和法理依据。TCL集团董事长李东生先生出任会长,中国电子视像行业协会秘书长白为民女士出任常务副会长;联盟正式成立了“技术与标准”、“服务与内容”和“健康与引导”三大专业工作组,并按照项目工作制度,指导成立了“立体眼镜显示标准”、“立体显示器测量标准”、“互联网3D图型加速标准”、“广东国家数字家庭产业基地3D视像”、“北京3D影视及立体电视示范基地”等工作群组。并且,中国立体视像产业联盟针对当前全球各国传统行业积极应用3D信息技术,实现传统产业创新升级的大趋势,专门制定了中国“3D信息技术与传统行业融合创新”战略。该战略
6、宣布,将积极响应国家“国民经济和社会信息化快速发展”总体战略,积极投身推进“3D信息化与传统行业升级的融合”,大力参与中央及各地政府重大的工业化和信息化项目。通过大力推进3D信息技术在传统行业的融合应用,协助促进传统行业由大变强,从而构筑中国3D技术及应用强国的地位。,中国立体视像产业联盟,3D显示技术优劣势,据美国消费电子协会(CEA)及南加利福尼亚大学娱乐及技术中心的一项联合调查显示,消费者对于3D立体视频的关注度正在日益增长。调查发现,在过去的12个月中,将近41%的北美观众都有在影院收看3D电影的经历,其中,40%的观众承认,同2D平面电影相比,他们更倾向于观看3D立体电影。此外,调查
7、还发现,16%的消费者对在家中收看3D电影或电视非常感兴趣,14%则对3D游戏更加青睐。超过半数被调查者称,必须佩戴专用眼镜和保持头部姿势不动来观看3D图像不会影响他们购买3D产品。,消费者日益关注3D技术,人类两只眼睛在方向定位上有 2英尺(65mm)的差距,大脑负责把这两个来自不同眼睛的图像结合起来,让我们能感知物体远近大小。制作 3D影视时,制作者们通过建立起立体摄影设备,以模仿人类的正常视觉。梦工厂立体摄影总监菲尔麦克纳利曾表示,“两个摄像头的距离越大,能观察到的物体的角度就越大。因此理论上,把两个摄像头位置分得越开,电影场景的三维效果越明显。”为了追求所谓的“立体特效”,很多工程技术
8、、拍摄制作等立体从业者正在违背人类“立体视觉(stereo vision)”这一基本原理,生产、制作出大量违反人性的技术产品和节目内容。由于人眼及人体生理是非常敏感的,任何违反人眼立体视觉原理的重现,都会引起人眼及身体的不适。,3D影像眩晕感成因,第二部分 3DTV技术现状及其发展,3DTV=Stereoscopie Televison=又称立体电视 它与现行电视的主要区别是,现行电视只传送一个平面的信息,而立体电视传送的是物体的深度信息。因为现行电视摄像机只有一个镜头,所以只能代替人的一只眼睛摄取图像信息。而人们在观看物体时用两只眼睛同时摄取一个物体的图像,两只眼睛摄取的图像有一定视差。不同
9、深度的物体在左右两眼中形成图像的视差不同,大脑可根据这种视差的区别反映出特体的深度和距离。3D液晶电视的立体显示效果,是通过在液晶面板上加上特殊的精密柱面透镜屏,将经过编码处理的3D视频影像独立送入人的左右眼,从而令用户无需借助立体眼镜即可裸眼体验立体感觉,同时能兼容2D画面。,3DTV 基本概念和原理,3DTV 市场容量预测,*Insight Media预估2010年3D液晶电视需求量,预估价格将会是现价的1/4;*LG公司预测全球3D电视需求量;*Screen Digest预测全球3D电视需求量;,内容制作商,服务提供商,产品制造商,技术和标准,终端消费者,1、3D电影数量不断增加,并在全
10、球热播;2、全球主要的3D电影制作公司表示将大力制作3D内容;3、3D内容防拷贝能力强;4、大力推动电视支持3D内容;,1、日本BS放送的BS数字电视频道“BS11”已于2007年12月启动;2、天空电视台试验了经由高清机顶盒向家庭电视机的3D节目分发;3、美国多家电视试播3D内容;,1、三星电子、LGDisplay、飞利浦、三菱、友达、奇美电子、华映等业者,均投入面板及3D显示终端等开发,并不断降本提升竞争力;,1、已成立多个标准化组织,开始制定统一标准;2、成立工作组,与家电厂家召开研讨会,推广3D电视技术;3、BD和3D传输方式的融合;4、高清电视技术发展推动3D的发展;,1、消费希望看
11、到3D视频和3D体验;2、游戏玩家对3D游戏需求;,3DTV 发展的驱动力,内容制作商,服务提供商,产品制造商,技术和标准,终端消费者,1、3D视频制作成本高;2、3D视频内容匮乏;3、3D视频贮存容量大;,1、现有网络带宽无法支持3D视频播放;2、部分媒体业者在升级至HD标准后,并不急着投入3D的研发,1、部分产品仍需要佩戴眼睛观看;2、终端显示产品价格太贵;3、裸眼3D电视超过距离太远和视觉角度,立体感就不太明显;,1、技术繁多、混乱,还不成熟;2、部分厂家倾向全息技术;3、2D与3D基础设备和格式兼容有待改进;4、3D影像内容、格式、压缩方式不统一;,1、大部分消费者对其认可度不高;2、
12、不同年龄段的人,对3D要求也不同;3、为3D高清电视、立体眼睛、红外线发射器支付额外费用;4、长时间观看出现眩晕感;,3DTV 发展的困境,EUROPE,ASIA,N.AMERICA,S.AMERICA,OCEANIA,AFRICA,英国天空电视台将从2009年开始推出三维立体电视节目。同时,天空电视台表示卫星广播信号将以3D的模式转播2012伦敦奥运会,08年3月,MarkCuban、Landmark Theaters进行3D现场节目直播;NBA联盟、TNT电视台和Cinedigm公司宣布联合对09年NBA全明星周末进行3D化直播,09年2月,美国NFL橄榄球总决赛“超级碗”电视转播中首次播
13、放全3D立体广告;同月,美国NBC电视台推出电视剧Chuck立体版。,日本08年10月,奥林巴斯OVC和BS*数字电视的BS11频道将开始播放3D立体影像视频节目,同时该节目的宣传广告也以3D影像信号播出。,2009年1月,上海文广也进行了开通数字立体频道的尝试。在2009年大年初一,双面孟汉娜3D演唱会在上海外语频道(ICS)播出。,*日本BS采用了在面板上粘贴特殊偏光滤波器、该电视节目专用的韩国Hyundai IT公司造电视机,眼镜也采用了偏光滤波器。BS11频道每周6天、每天播放总计1小时左右的3D电视节目。2008年10月,开始播放借助3D影像制作的电视广告。,3D数字立体频道,DDD
14、公司自动2D-3D转换算法,随着电视厂家纷纷准备推出3D电视,一家名为Dynamic Digital Depth的公司表示其自动2D-3D转换算法可以帮助3D电视取代传统电视。其母公司DDD集团(加州圣塔莫尼卡)指出,仅仅几十部3D电影还不能促使谨慎的消费者购买一部专门的3D电视。通过给普通电视、PC游戏甚至用户的照片增加自动2D-3D转换,3D电视将最终取代普通电视。“在电视遥控器上加一个2D-3D转换按键,将让观众可以自动把现有的2D节目转换成3D节目 去年,DDD公司开始了与Altera公司的合作,将其TriDef Core算法嵌入到Altera的Arria-GX FPGA中,使其可以将
15、PCB子系统授权给主要电视制造商。该核心技术既能提供自动转换功能,还能以各种格式感应并现显示本地3D节目。目前DDD公司的子系统客户包括现代IT、夏普、三星和Wistron等电视厂家。TriDef Core算法让观众可以控制“焦点(point-of-focus)”和“深度”。用户可以通过调整焦点来决定电视突出显示3D图像的哪些部分,而深度控制则可以决定焦点和视觉中最远物体之间的距离。当用户转到本地3D视频内容时,DDD公司的算法可以感应到该内容并将之转换为3D格式显示在显示屏上。3D内容可以来自蓝光光盘、DVD、现场直播节目或PC游戏机。支持的显示屏包括视差障壁式、透镜式、偏光式和液晶立体眼镜
16、式显示屏。在高端液晶、数字投影仪和等离子电视等产品上,现代、三星和Wistron等厂家则采用Altera FPGA版本的DDD算法来自动转化成3D,并感应本地的3D节目,随后转换并显示出来。,3D立体电视相关技术,Reality Vision公司HAD显示技术,英国Reality Vision公司提出了HAD(Holographic Autostereoscopic Display)全息自动立体显示技术概念,该技术的重要一点是LCD显示系统里的背光源改成了HOE(Holographic Optical Element)全息光学单元。这一改变旨在使整个显示系统被分割成用于对应两只眼睛的两个相互平
17、行的子单元,从而为显示影像产生立体效果奠定了基础。深圳泛彩溢实业公司董事长、理学博士范诚和他的研发团队已研发出“彩色真三维全息投影显示系统”,攻克了传统全息再现影像难以彩色化的历史难题。同时实现了该项目技术的第一代原理演示样机。,3D立体电视相关技术,DVI公司MLD多层显示技术,新西兰的DVI(Deep Video Imaging)公司开发的是MLD(Multi-Layer Display)多层显示技术,该技术通过多层LCD 的前后排列,分别显示前景与后景,利用前后景明暗反差与产生的深度感以及结合景物的相对关系来形成立体影像效果。2003年,该公司已展示了由其合作伙伴LG/Philips公司
18、加工的15英寸3D样机。随后在2009年CES上,三星、索尼、松下、三菱和LG几大世界著名公司都展出了他们最新样式的3D电视机。飞利浦也在其荷兰的公司展示了清晰度据称比传统高清电视还要高4倍的56英寸3D高清显示屏。,3D立体电视相关技术,三维影像的显示方式是使用XPAND主动式眼镜的场序方式。其原理是以帧为单位交替显示左眼用和右眼用影像,同时利用液晶快门交替关闭右眼和左眼的视野。通过这种方式可以使左右眼看到不同影像。使用被动眼镜的方式无法避免像素下降的问题,而使用主动眼镜能够在不减少像素的情况下显示三维影像。但亮度仅为通常二维影像的1/4。影像数据方面,右眼用、左眼用均为19201080像素
19、、60fps的隔行扫描影像。影像数据存储在50GB的蓝光光盘介质中。影像压缩格式为MPEG-4 AVC/H.264。双通道影像的存储格式、数据传输速度等详情没有透露。在播放三维影像时,蓝光影碟机对双通道影像同时进行解码。“最新的蓝光影碟机拥有同时播放两个HDTV影像的Picture in Picture功能。此次试制的影碟机直接沿用了蓝光影碟机的UniPhier LSI”。解码后的双通道影像通过HDMI线传送至PDP电视。“因为需要传送两个通道的1080/60i数据,所以数据传输速度几乎与1080/60p影像相同。1条HDMI线即可顺利完成传输”。此次试制的PDP电视新安装了双通道I-P转换电
20、路以及显示120fps影像所需的驱动电路。因此能够把60fps隔行扫描影像转换为60fps逐行扫描影像,组合为120fps影像进行显示。“该技术在响应速度快的PDP电视上具有优势”。但是,此次的三维影像显示技术在原理上也可以应用于拥有高速响应特性的液晶电视。,3D影像显示方式(PDP+BD),3D立体电视相关技术,蓝光光盘3D成像技术(一),图:蓝光光盘3D成像技术两种方案,3D立体电视相关技术,第一种方案,能够将图像质量的劣化减至最小,并可支持其它3D显示技术,但其缺点是这种存储媒体不能在现有的蓝光播放器上播放。第二种方案虽然能够在现有的蓝光播放器上使用,但其分辨率很低,这是因为现有的蓝光播
21、放器只有1个频道,为了能在1个频道上播放左、右眼用的图像,就必须减少像素,因此左眼和右眼图像分别都只能利用一半的像素。实现第二种方案所需的技术开发工作也正在进行,且完全独立于BDA。目前有两种备选技术:红蓝立体(anaglyphs)技术与Dolby技术。红蓝立体技术利用红色滤光片和蓝色滤光片使色彩呈现多维立体效果,已经有较长的历史。2008年发行的一些3D电影(如地心游记)就采用了具有该技术的蓝光光盘。但是,人们对这种技术的评价不高,因为长时间观看眼睛容易疲劳。在本届CES上,杜比实验室公司首次展示了一项可以大幅改善3D画质的新技术。该技术采用类似棋盘格状的矩阵对左眼像素和右眼像素进行组合,使
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- 立体 成像 显示 技术
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