从3D电视设备看相关技术发展现状

姜 斌

（中央电视台（新址），北京 100020）

从3D电视设备看相关技术发展现状

姜 斌

（中央电视台（新址），北京 100020）

结合BIRTV 2010展会的代表性产品，简单介绍与3D电视节目制作相关的设备与技术亮点。

3D电视；高清摄录一体机；监视器；存储器

伴随着3D大片的火热上映和消费者对视觉感官要求的不断提升，3D电视制作成为近两年业界的热点话题。在BIRTV 2010展会中，三网融合应用，3D影视制作、传输、放映技术，3G无线高清影音技术等最新的技术及应用点成为各家厂商参展的热点。目前，3D电视技术尚处于探索阶段，还不能作为电视制作技术的主要手段，本文仅就3D电视技术中具有代表性产品的特点，简析3D电视技术及设备的发展现状。

1 3D电视技术特点

“3D技术”简单地说就是虚拟三维技术，它是利用计算机的运算达到视觉、听觉等方面立体效果的一种技术，从图像学的角度来看，三维不再是平面，而是立体的。3D电视信号的采集、图像的处理、切换、合成等主要流程如图1所示。

3D电视技术主要有如下几个特点：

（1）用2台摄像机模拟左右眼不同视角拍摄两个画面。

人类双眼间距平均约为65 mm，电影立体图像的视差范围一般为2%左右，立体电视图像的视差范围一般为3%左右，电影制作的画面在电视上看没问题，但立体效果有些弱化，而电视制作的画面在影院放映时，会使电影观众产生疲劳。

（2）人眼相当于标准焦距定焦镜头，而实际的电视镜头焦距是可变的。

在镜头等效焦距（视角）相当于人眼焦距（视角），左、右眼摄像机镜头光轴间距与人眼间距相同时，拍摄的画面与人类正常的立体视觉相同。镜头等效焦距与人眼焦距不同时相当于人眼的间距发生了变化，短焦距（广角）时相当于人眼等效间距加大，应增大摄像机间距；长焦距（远摄）时相当于人眼等效间距缩小，应缩小摄像机间距。

（3）拍摄距离不同时摄像机间距需要调整。

拍摄远距离景物时为加强立体效果应加大间距，拍摄近距离景物时缩小间距。

（4）需要不同的立体深度感时摄像机间距需要调整。

图1 3D电视节目制作流程图

需要增大3D立体深度感时加大间距，减小立体感时缩小间距。改变摄像机间距只是改变景物立体感，物体并不变大或变小，只是变近或变远。

此外，和2D系统相比，3D系统有两个大的不同：一个是增加了3D层，3D层是将两个2D摄像机组成的3D摄像机讯道拍摄过来的信号进行处理，进行精细的3D调整，处理各种3D参数，以期获得良好的3D效果，这一层好比原来虚拟演播室的虚拟设备对摄像机信号进行再处理；另一个就是物理带宽的变化，由于3D源信号是由左右眼双码流信号构成，双码流信号的处理可以通过3G Single Link 或Dual Link来实现，总之都可以获得1.5G×2的带宽。当然，还有很多和2D的其他不同，但从系统的角度，这两点是变化最大的。

2 3D电视技术设备

2.1 高清摄录一体机

（1）“双镜头”使3D效果更理想

目前的3D拍摄主要有2种方式：双机立体支架拍摄和双镜头一体式摄录。双机立体支架的拍摄方式必须将两台摄像机调整到同样的感光度和颜色反应，否则拍摄出来的3D效果会使人眼合成造成困难；而双镜头一体式摄录的优势在于，摄像机在出厂时就已经保证了感光元件在感光度和颜色上严格一致，双镜头也完全遵从了60 mm ～ 70 mm的人眼距离，水平和垂直方向也严格保证了一致，聚焦面的调整只需要简单地操作摄像机面板当中的汇聚环就可以完成，双镜头在变焦、光圈、聚焦上都是用同一系统，保证了良好的一致性，记录时由于使用了内同步，使得记录的信号也能够达到完全一致。松下公司的AG-3DA1MC是一款紧凑型的3D双镜头全高清摄录一体机。它的镜头、机头和记录单元集成一体，更加小型和便携，使得3D制作拍摄更加理想。AG-3DA1MC使用了双镜头、双感光元件、汇聚点调整、双记录单元等新技术。

（2）多格式使制作效率更高

松下公司的AVCCAM系列高清摄像设备采用了先进的AVCHD压缩格式，具有色彩还原度高、码率压缩效率高等优点，良好的便携性和高性价比使其深受影视制作公司、教育机构等用户的喜爱。该系列的AG-HMC83MC为多格式摄录一体机，能够在SD/SDHC 卡上记录AVCHD 和DV格式。它配备300万像素的CMOS感光元件，并配合AVCHD格式支持高达24Mbps的码流，完成对全高清1 920×1 080信号的记录。文件化的DV信号，使得拍摄的标清DV信号直接进行浏览和编辑，无需上载过程。目前，同类的HDV设备均以磁带方式记录，AG-HMC83则提供以SD卡的直接记录方式，使得IT化的工作流程更加效率、更加便携。AVCHD的记录格式，提供2倍于MEPG2的编码效率，实现更低的码流，更好的图像质量。

（3）设计引入节能环保理念

索尼公司在高端影视制作领域有很多等经典产品，在HDCAM摄像机方面，特意针对中国市场量身打造了“中国型号”产品，如XDCAM EX系列，该系列针对政府机构、企事业单位、军队系统、教育机构、影视机构等行业用户新推出了首款肩扛式存储卡摄录一体机PMW-EX330，PMW-EX330采用了符合环保要求的设计，比索尼的传统高清摄录一体机降低了大约45%的功耗，并减少了二氧化碳的排放量。

另外，索尼公司在2010年发布的SRW-9000PL，首次在高清摄录一体机上面实现了35 mm全画幅的拍摄能力。普及型高清家族新发布了在电子取证应用、电子影像笔记如会议视频记录方面具有独到优势的专业便携式卡式摄像机型等。

2.2 高清远程摄像系统

高清远程控制摄像系统是松下公司推出的精巧型多功能高/标清视频系统产品，包括一体化高清摄像机AWHE50S/HMC、摄像机遥控器AW-RP50MC和小型化现场切换台AW-HS50MC。AW-HE50S/HMC一体化高清摄像机十分精巧，搭配最新研发的1/3英寸Full HD MOS成像器件，18倍光学变焦和10倍数字变焦，高性能云台。其最大的特点在于信噪比54 dB和最低照度3 lx；支持IP协议进行控制；AW-RP50MC通过IP和串行控制，可以实现对摄像机和云台系统的连接和操控，当使用以太网时，通过IP连接可控制最多100台云台摄像机单元，而且控制面板包含LCD菜单操作的全摄像机控制，设计更加人性化；AW-HS50MC小型切换台非常适宜现场切换，配有5路输入和3路输出，每一路输入均带有帧同步器和色彩校正功能，后两路输入带上变换功能，可实现高标清混合输入，画面分割器是标准配置功能，最多可实现10画面输出，另外还有13种划像模式，画中画及键功能。它集成帧同步器、色彩校正器和画面分割器等周边视频设备的功能于一身，大大降低了系统集成的成本。

2.3 3D演播室直播系统

索尼公司的3D演播室直播系统展现出该公司进行高质量3D节目制作的卓越能力。立体图像处理器MPE-200（即“3D魔箱”）和3D现场制作切换台MVS-8000X组建了大型3D演播室直播系统；HDC-P1、PMW-EX3、PMW-10MD等多个专业摄像机组成3D摄像机拍摄区，并可以与相关配件组成演播室系统。

MPE-200立体图像处理器曾参加2010年美国广播电视展览会（NAB SHOW）并备受瞩目，其超凡性能和便捷操作为3D的节目制作提供了创新的解决方案，在安装MPES-3D01立体图像处理软件后，它能帮助用户根据内置的波形监视功能来分析3D的图像，进行更精细的三维画面的调整，使3D摄像机支架的机械调整时间大为减少、3D视频拍摄的工作流程更加简单化。3D家族还新发布了大型3D现场制作切换台MVS-8000X，它也是世界上第一台支持3G单链路的制作切换台，在2D的720P和1080i 高清晰度制作与1080P/59.94 3Gbps 和3D立体节目制作之间架起了一座桥梁，应用这款切换台搭建起来的3D系统将摒弃以往的duallink的连接方式，使系统结构大为简化。同时还新推出了支持标清/高清多格式的中型切换台DFS-900M，性价比极高，可用于广电领域的现场直播以及其他领域的录播和后期制作等。

2.4 全流程解决方案

经过几年的快速发展，索尼XDCAM专业光盘已经成为了国内新记录介质的主流格式，并占有绝对的市场份额，以专业光盘为核心的摄、录、编、播、存、管的高效节目制作流程也逐渐成熟，在专业光盘、存储卡、硬盘等新记录介质市场阵营中，专业光盘是唯一能够提供端到端解决方案的格式。“XDCAM家族”新增了现场编辑工作站PDW-HR1的两个新功能选件（配音功能选件和S×S存储卡适配器选件），还增加了能够满足快速增长的视音频文件存储需要的专业光盘一体式存储系统，它在一个机箱内集成了视音频文件上下载、编目、归档、搜索及回迁等所有应用，能支持多达100个用户并发访问，无需复杂的系统集成即可轻松构架媒体资产系统。最新型的XDCAM工作站将为演播室、转播车甚至播出存储等诸多环节提供新的武器。此外，“XDCAM家族”还有线性对编、非线性编辑和第三方存储解决方案及复制系统。

2.5 监视器

在目前的专业监视器产品中，3D的监视器很少，只有JVC GD-463D 10U、ASTRO SM-3324和Panasonic BT-3DL2550MC 3款。JVC的监视器为46英寸，提供的HDMI的接口方式，不能支持双链路SDI的显示方式，也不支持对于支架式3D摄像机的图像调整功能，但价格与BT-3DL2550MC一样。ASTRO SM-3324的监视器为24英寸，与Panasonic 的BT-3DL2550MC一样都提供对双链路SDI的支持，都支持现有的3种3D显示方式，但是价格为BT-3DL2550MC的2倍。BT-3DL2550MC配备了多种功能和接口，为广播电视和专业应用提供了丰富的3D制作功能。该监视器是25.5英寸的3D LCD显示器，分辨率达到了全高清的标准。支架式3D摄像机在现场有众多的调整步骤，并且调整结果需要非常精确，该款监视器的图像调整功能可以对支架的偏差进行监看和修正，对于现场拍摄有很大的指导作用。

索尼公司在专业监视器方面推出了首款使用OLED（有机发光二极管）的专业视频监视器PVM-740，搭载有索尼独有的Super Top Emission™顶级OLED技术，具备7.4英寸高分辨率、优良的画面对比度和亮度，能再现纯正黑色，响应速度非常快，并有极好的低温操作特性。地适应多种现场制作应用，用户可以更加方便的管理，转存P2卡的内容。记录在P2卡中的AVC-Intra内容，能够以4倍速的效率复制到半导体SSD硬盘中。该款存储器还配备了USB和eSATA接口，能够快速地将素材从其中复制到外接的硬盘和电脑当中。一键化复制、单片段缩略图显示和片段到片段的复制，能够更加快速及方便地进行操作。AGMSU10MC对于文件化的P2制作工作流程提供了更加快速、高效以及可靠的工作方式。半导体技术的应用，实现了存储从磁带到无带化的革命，减少了耗材，降低了功耗，同时，企业还实现了无铅化生产，体现了企业的环保意识，对行业的长远发展具有积极意义。

不论是3D拍摄、后期制作还是现场观看体验，3D技术带来的视觉娱乐革命已经成功地吸引了大众的注意力。当硬件设备已经蓄势待发，当国内各大电视台纷纷开始将内容制作的触角伸向3D领域之际，这场由3D技术推动的新一代电视革命将会给广大的电视观众带来完美的立体视效盛宴。

2.6 存储器

P2技术应用半导体的便利性在现场编辑、文件转换和存储效率方面显示出了很大优势。P2卡推出6年来，容量不断上升，已达32 GB、64 GB，速度也不断提高。例如AGMSU10MC 移动存储单元，支持高达2TB的存储空间，紧凑、轻量、坚固和低功耗电池驱动的设计使得它能够完美

（编辑 张 淼）

Development of 3D Television Equipment Technology from the View of BIRTV

JIANG Bin
(China Central Television Station, Beijing 100020, China)

Combined with the representative productions in BIRTV 2010, the paper introduced the equipment and bright spot technique related to television program production.

3D television; HD video camera recorder; monitor; memory

10.3969/j.issn.1674-8239.2011.1.010

姜斌，中央电视台新台址建设办公室技术部工程师，长期从事大型转播车和演播室系统设计和节目制作。