全面認知3D視頻――從技術(shù)概念到監測與測量

電視的發(fā)展有兩個(gè)很重要的趨勢：從標清到高清的高清化，分辨率會(huì )越來(lái)越高；實(shí)現立體視覺(jué)體念的3D技術(shù)。特別是3D技術(shù)，是將來(lái)很長(cháng)一段時(shí)間內電視技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要趨勢。
3D如果拍攝、制作精良，看起來(lái)會(huì )感覺(jué)非常好，現場(chǎng)感很強和畫(huà)面非常有沖擊力。有些3D電影是通過(guò)后期制作實(shí)現的，如果制作得不好還不如2D的電影，因為通過(guò)軟件把二維轉成三維，如果轉的時(shí)候沒(méi)有保證質(zhì)量，從觀(guān)看角度來(lái)說(shuō)效果不一定比2D好。因此，必須通過(guò)一些技術(shù)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(guò)范圍的話(huà)就會(huì )產(chǎn)生很不好的視覺(jué)感受，甚至看3D電影時(shí)間長(cháng)了會(huì )頭暈或者不舒服。拍攝和后期制作3D的電影電視的時(shí)候，如果沒(méi)有把握好視差或者景深，就會(huì )產(chǎn)生類(lèi)似的不適體驗，當然現在沒(méi)有很好的證據說(shuō)看了3D會(huì )有什么傷害，但會(huì )有不適的感覺(jué)。

最傳統的3D眼鏡看3D效果，如果不戴眼鏡就會(huì )產(chǎn)生很虛的畫(huà)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(huà)面，青的代表了右眼看到的畫(huà)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(jué)，3D畫(huà)面如果沒(méi)有做好給人的感覺(jué)會(huì )很差。大家在電影院看到的3D都不是紅跟青的眼鏡來(lái)看。家里的電視會(huì )有主動(dòng)式的3D眼鏡，通過(guò)隔行掃描，第一場(chǎng)傳的是左眼的畫(huà)面，第二場(chǎng)傳的是右眼的畫(huà)面，來(lái)了左眼相當于把右眼閉上，大家會(huì )獲得左眼的畫(huà)面，來(lái)了右眼會(huì )把左眼閉上，通過(guò)主動(dòng)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(jué)，現在市面上有比較多的3D電視。在電影院看到的，左眼通過(guò)水平、右眼通過(guò)垂直的把視頻畫(huà)面傳給大家，不管哪種方式，最基本的會(huì )有左眼和右眼兩個(gè)畫(huà)面，依據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(gè)畫(huà)面有一定的差距，人的雙眼解析畫(huà)面，通過(guò)人的視網(wǎng)膜的判斷，把左右眼獲得的信號通過(guò)大腦的解析形成立體的感覺(jué)，解析到它們之間位置的關(guān)系和立體的關(guān)系，最后出來(lái)的就是3D效果，這是人的眼睛通過(guò)感覺(jué)感知到3D的過(guò)程。原來(lái)有人提出一個(gè)問(wèn)題，如果閉上一只眼睛能不能感到3D的效果？事實(shí)上，圖像深度是需要兩只眼睛感知的，有些時(shí)候通過(guò)一只眼睛也可以感知到它的立體信息，這種信息通過(guò)2D會(huì )透露出距離，它會(huì )提供一些信息給我們，圖像顯露和掩蓋的部分，通過(guò)這個(gè)來(lái)判斷誰(shuí)在前面誰(shuí)在后面?？?D電影時(shí)常常有圖像往屏幕后面跑的效果，《里約大冒險》里面有幾個(gè)場(chǎng)景，鸚鵡學(xué)飛的時(shí)候它會(huì )往你這邊沖，那個(gè)效果不是經(jīng)常有的，那是通過(guò)后期制作專(zhuān)門(mén)做出來(lái)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，如果往外走出現的效果不是很能接受，大家在做3D效果的時(shí)候也要考慮到往外沖擊的畫(huà)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(guò)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(diǎn)看就是一片，看近景就比較能分得清，越遠的地方畫(huà)面會(huì )越小，通過(guò)這些信息都可以感知2D的深度。通過(guò)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(dòng)視差，坐在車(chē)上的時(shí)候，近的物體跟我們反方向，這些通過(guò)一只眼睛就可以感知到深度。通過(guò)兩只眼睛看這個(gè)物體的位置不一樣，這個(gè)必須通過(guò)兩只眼睛才能感覺(jué)得到，通過(guò)這些就可以很好地把立體距離感跟深度感知出來(lái)。

3D視頻拍攝
怎么樣還原到人能看到的東西？通過(guò)兩臺攝像機，以前通過(guò)一臺攝像機看到的是兩維的，通過(guò)兩臺攝像機模擬人的眼睛，拍左眼和右眼的畫(huà)面。目前兩個(gè)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，根據不同的系統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(shí)候可以根據近景或者遠景調整兩個(gè)攝像機之間的距離。很重要的問(wèn)題是確保兩個(gè)攝像機之間的光圈、焦距和亮度一致，否則拍出來(lái)的兩個(gè)畫(huà)面人眼看起來(lái)會(huì )有很多不適的感覺(jué)。當然現在很多攝像機都通過(guò)電纜機械自動(dòng)調節，但很難保證兩個(gè)完全一致?，F在有些研究，比如說(shuō)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(lái)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(jué)不會(huì )那么明顯。另一個(gè)問(wèn)題，運動(dòng)的物體要確認拍的時(shí)候左眼和右眼都有，如果運動(dòng)物體拍的時(shí)候左眼或右眼沒(méi)有，再合成的時(shí)候物體看起來(lái)就很奇怪了，疊加不上。一般來(lái)說(shuō)背景可以左右眼之間有差異，但運動(dòng)的物體要確保落在左右攝像機拍攝的區域之內。

另一種是垂直攝像機的擺放， 3D左眼信號直接進(jìn)入攝像機，右眼通過(guò)分光鏡分過(guò)來(lái)，分過(guò)來(lái)的時(shí)候是倒像的，需要利用旋轉電路把它翻過(guò)來(lái)，因為電路之間處理的不一樣，要確保拍的圖像時(shí)間一致，如果時(shí)間上差了一幀或者兩幀，最后出來(lái)的畫(huà)面就完全亂掉了。曾經(jīng)有一篇文章說(shuō)明了為什么要垂直的，因為水平的話(huà)由于兩個(gè)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(huì )有角度的問(wèn)題，到底是并行拍還是用擴散的方式來(lái)做？并行可以很好的保證水平方向，但是有一個(gè)問(wèn)題：人看東西一般來(lái)說(shuō)有匯聚點(diǎn)，如果前期并行拍，后期制作的時(shí)候可以匯聚，調整之間的畫(huà)面，匯聚會(huì )比較難，要算拍的位置跟攝像機的距離，需要把它定位到畫(huà)面是朝屏幕外還是朝里，會(huì )有很多的計算在里面，比較麻煩。