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1、3D电视技术指导意见解读 及跟进研究 董文辉 广播电视规划院,2012年3月19日,目录,3D电视的分级及模式 3D电视技术指导意见解读 3D电视的主观评价和客观测试 其他相关工作跟进,一、3D电视的分级及模式,在过去几十年里，已经出现了若干种技术各异的3D电视 在定义3D电视的分级结构时，跳出3D技术本身，而从其应用环境来考察,3D电视技术分级结构,ITU-R BT.2160-1 由于目前的技术发展阶段限制，表中关于分级的特征和标准只是基于第一代3D电视的，对第2代、第3代如何划分级别，当前标准还未提及,兼容级,第2级：常规高清帧兼容（Conventional HD Frame Compat
2、ible，简称CFC） 左右路高清视频帧拼接为一帧高清视频帧 用2D高清机顶盒解码,左眼,右眼,Side-by-Side,Top-and-Bottom,或,兼容级,第3级：“帧兼容”兼容（Frame-Compatible Compatible，简称FCC） 增强信号用于提供帧兼容损失的视频信息，把左右两路视频的分辨率升至高清质量 机顶盒能够解码增强信号,左眼,右眼,增强信号,+,Side-by-Side,兼容级,第4级：常规高清业务兼容（Conventional HD Service Compatible，简称CSC） 高清视频 + 视间预测信号 机顶盒能够从视差信号中解码生成第二路视频,左眼
3、,左眼,右眼,视间预测信号,+,3D电视模式,第一代/第1级：兼容普通电视机和机顶盒 第一代/第2级：需要支持3D的电视机，但兼容普通的高清机顶盒 第一代/第3级：两路均可为完整高清 第一代/第4级：兼容高清电视业务 第二代/第4级：多视点自由立体显示,二、3D电视技术指导意见解读,规定了3D电视节目在拍摄、制作和播出等方面需要关注的技术内容，用以指导各单位制作和播出3D电视图像和声音，并为3D电视节目的制、播、存、管等提供技术性指导 主要内容：1、术语、定义；2、3D电视制播链路；3、拍摄制作视觉安全准则和质量控制；4、节目拍摄；5、后期制作；6、节目存储；7、节目播出；8、3D拍摄方法和视
4、频预处理过程等,1、我国3D电视试播采用的技术,3D电视在前期拍摄会涉及到立体摄像机、立体拍摄支架、同步记录等；节目制作涉及到双路3D信号的同步切换、双码流同步记录和双路编辑等；播出涉及到立体监看、切换等；3D信号的监测需要立体监视器、3D视觉安全性检查等,2、拍摄制作视觉安全准则和质量控制,必须对3D电视的拍摄、制作进行图像质量管理，从而制作出相对安全、舒适的3D电视节目 图像质量管理包括视差管理、误差控制和视野冲突控制。基本原则包括： 准确计算视差，进行有效的视差管理 尽可能减少双路拍摄的图像匹配误差 避免左右眼的视野冲突,3、3D电视图像质量,3D电视图像质量的衡量需要充分考虑不同代和级
5、特征 针对第一代左右拼接方式的3D电视系统，从采集、制作、传输到终端显示，传递的内容与普通高清电视无本质区别，但3D电视的图像质量，不仅包括左右两个单眼图像的质量，还包括左右眼图像的匹配程度、视差范围以及画面过渡等,（1）采集环节的质量,在3D电视采集环节，影响图像质量的因素主要包括：视差（包括：正视差、负视差）、误差（包括：几何误差、电气误差和光学误差）以及视野冲突（包括：边框效应、画面切换的空间跳跃、遮挡关系矛盾以及焦点平面与会聚平面矛盾）等,（1）采集环节的质量,几何误差,（1）采集环节的质量,边框效应,（1）采集环节的质量,视差要控制。尽量别超过舒适体验，更不可超过安全指标 误差要限制
6、。两摄像单元电气特性一致、参数调整一致、支架调整、镜头匹配、焦点平面一致、聚焦匹配等 视野冲突要避免。,（1）采集环节的质量,边框效应的处理,（1）采集环节的质量,焦点平面与会聚平面矛盾,（2）制作环节的质量,3D电视节目的制作环节中对图像质量的影响因素主要有：视野冲突（画面切换的空间跳跃、图文叠加的遮挡关系矛盾、焦点平面与会聚平面矛盾 ）、视频压缩编码、左右眼图像的拼接以及3D图像的视觉安全性调整 在左右眼图像的拼接中，视频帧下采样会损失图像的一部分频谱信息，因此会降低图像质量。另外，下采样时，左右眼图像的采样方式是否相同（奇数列或偶数列），对3D电视的立体效果也会有一定的影响,（2）制作环
7、节的质量,画面切换的空间跳跃,（2）制作环节的质量,图文叠加的遮挡关系矛盾处理,（3）传输环节的质量,3D电视的传输环节中，对图像质量影响最大的因素是压缩编码，不同的编码算法和编码参数设置，图像的损伤大小有所不同。其次，信道误码也会影响观看质量,（4）终端显示环节的质量,终端显示是唯一一个与用户直接相关的环节。在该环节中，影响3D电视图像质量的主要因素有：3D显示器类型、屏幕尺寸、显示性能和3D眼镜性能 当今市面上的主流3D显示器通常采用时分快门或偏振式技术。由于技术原理的差异，这两种技术在图像清晰度、色彩、可视角以及观看舒适度等方面存在各自的优缺点，3D电视图像质量也有一定的差异 一般来说，
8、大屏幕能够增强观看的临场感和真实感，且可减弱边框效应,（4）终端显示环节的质量,3D显示器的显示性能指显示器本身的亮度、对比度、色温、白平衡、Gamma、均匀性、运动拖尾等指标，这些指标不仅会影响左眼和右眼图像的单路图像显示质量，同时也可能影响立体效果 理想情况下，时分快门式3D眼镜和偏振式3D眼镜都需要将屏幕上的左右眼画面准确送到观看者的左右眼。但如果3D眼镜的分光效果不理想，会导致左右眼图像串扰。另外，3D眼镜的左右两镜片光学性能若存在差异，可能导致左右眼图像匹配不协调。对于时分快门式3D眼镜，眼镜与显示器屏幕之间如果同步有误差，也会导致3D图像质量下降,系统各环节的影响因素,3D电视系统
9、各环节应根据广电总局科技司发布的3D电视技术指导意见 第一部分：节目制作播出进行质量控制，以保证图像的视觉安全性,三、3D电视的主观评价和客观测试,主观评价 客观测试 3D电视质量评测探索,1、3D电视的主观评价,3D电视的主观评价要素可分为一般要素和特殊要素两部分 一般要素指与普通2D电视评价相同的要素，包括：清晰度、色彩重现、运动表现、总体质量、锐度等 特殊要素指3D电视特有的要素，包括：深度清晰度、深度运动、木偶效应、卡片效应等,3D电视各环节主观评价要素,对于不同的考察对象，可以选择不同的评价要素,评价方法,ITU-R BT.1438 和BT.500中的主观评价方法可用来评估3D电视系
10、统的图像质量、清晰度和深度等。在有参考图像可用的情况下，例如显示系统的比较、压缩系统的质量评估等，可以采用双刺激连续质量标度方法或者双刺激损伤标度法。如果没有参考图像，则可采用单刺激法,观看条件,3D电视主观评价的观看条件应考虑3D显示器所特有的两个主要因素：显示器边框效应、聚焦与会聚的矛盾 在屏幕尺寸方面应考虑摄像机参数（摄像机间距、会聚角、镜头焦距）、系统分辨率和显示器边框效应 观看3D电视时，人眼的焦点固定在电视屏幕上。根据ITU R BT.1438提供的数据表明，观看最佳位置对应的屈光度为0.3D，对应的观看距离为3.3米,评价员,3D电视评价员除了应该有正常的视力外，还应该有正常的立
11、体感。为了检查评价员的立体视觉，应采用一些特定的素材进行测试 双眼融像：是否存在左右眼抑制、复视等 粗略的立体视：是否具备粗略的立体视能力 精密的立体视：是否具备精密的立体视能力 动态立体视：是否具有动态立体视能力 双眼视力：双眼视力水平 水平斜视：是否有水平斜视 垂直斜视：是否有垂直斜视 不等像视：是否有不等像视 旋转隐斜：是否有旋转隐斜,评价素材,3D电视评素材主要包括立体视觉测试素材和自然图像素材 立体视觉测试素材是根据人类视觉系统特性制作的特殊素材，用于测试观看者的立体感，包括：双眼融像、粗略的立体视、精密的立体视、动态立体视、双眼视力、水平斜视、垂直斜视、不等像视和旋转隐斜等 自然图
12、像素材包括静止图片素材和活动图像序列两种，主要用于3D电视设备和系统的研发、评估测试和维护等,2、3D电视客观测试,国内外对3D电视的客观测试还没有统一的标准，根据我们的研究和测试经验，3D电视的客观测试，应在普通高清电视客观测试的基础上，增加一些3D电视特有的测试项目 3D电视图像视差测量 3D视频通道特性测试 3D图像质量客观测试 3D显示设备性能测试,3D电视图像视差测量,根据广电总局科技司发布的3D电视技术指导意见 第一部分：节目制作播出的意见，为保证3D电视节目的观看视觉安全性，大部分时间内的画面主体内容视差角应小于1度，相当于在屏幕上的左右眼成像间距小于高清电视画面水平方向的3%，
13、所以应该对3D电视图像的视差范围进行测量，包括3D电视各环节对视差的调整情况以及最终节目成片中的视差变化范围,3D视频通道特性测试,3D电视的视频通道包括双路HD-SDI和左右拼接两种形式，测量时信号以双路HD-SDI形式送入，经被测通道后，再以双路HD-SDI形式输出到视频分析仪进行测量，主要指标包括：输出幅度偏差、幅频特性、非线性失真、亮色时延差、矢量、闪电等,3D图像质量客观测试,3D图像质量客观测试是采用普通高清电视的图像质量分析仪，分别对3D电视系统中编解码后的左眼和右眼单路图像质量进行测试，以衡量两路图像的压缩损伤，主要测试指标包括：PQR、DMOS和PSNR,3D显示设备性能测试
14、,3D显示设备性能测试用于考察显示设备的图像显示特性，主要测试指标包括：3D亮度、3D对比度、色域、左右眼亮度差,3、3D电视质量评测探索,南非世界杯高清立体电视转播系统解码设备测试 广州亚运会3D电视试验系统研究测试 裸眼立体电视研究测试 3D电视舒适度研究测试 中央电视台3D电视后期制作系统测试 3D电视系统编解码研究测试,四、其他相关跟进工作,规划院已开展工作 科研项目 标准项目 评测项目,四、其他相关跟进工作,下一步重点 3D电视系列标准的制定 3D电视视频编码算法研究 3D电视设备和系统的评估 3D电视对人体健康的影响 未来3D电视技术的研究,董文辉 国家广电总局广播电视规划院中心所 13910963983,谢谢！,
