3D字幕专利技术分析

陈 斌（国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心，广州 510530）



3D字幕专利技术分析

陈 斌
（国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心，广州 510530）

摘 要：3D字幕技术主要涉及3D字幕视差调整、字幕视差数据的传输，本文结合相关专利文献对3D字幕技术进行简单的分析。

关键词：3D字幕；视差调整；索尼公司

1　3D字幕技术简介

字幕是电影中不可或缺的元素。3D电影中的字幕不同于传统2D电影的字幕，3D字幕本身具有一定的立体效果。3D字幕由字幕添加器在合适的立体深度位置叠加原有的3D视频内容从而生成具有3D效果的立体电影。3D字幕的立体效果由3D字幕视差决定。区别于传统的2D字幕技术，3D字幕技术主要涉及3D字幕的视差调整、3D字幕视差数据的传输。

有两种类型的字幕可以添加至视频中：对话字幕（subtitle）和屏幕字幕（caption）。一般而言，对话字幕适用于有听力的观众，屏幕字幕适用于耳聋的观众。对话字幕可以将对话翻译成不同语言，但是很少示出全部音频。例如，屏幕字幕示出音效（例如，“电话铃响”和“脚步声”），而对话字幕则不这样做。对于屏幕字幕，用户可以根据实际需要选择是否添加。

2　典型的3D字幕视差调整技术

作为3D电影或者3D视频中的附加信息或者辅助信息，在应用层面上，早期立体电影往往直接将字幕放置在立体图像的最前端，字幕始终漂浮在显示屏的前面，这样做的好处在于技术简单，然而面对立体效果不加考虑。随着人们对立体效果的要求不断提高以及计算机处理技术的提高，不断出现新的3D字幕视差调整的相关技术。下面结合相关专利文献分析了三种典型的3D字幕视差调整技术：

2.1将最大视差设置为字幕视差

为了适应不断变化的3D对象的视差以及不遮挡观众对3D对象的观赏，专利文献CN101653011A中提出了在与3D内容中最大深度值相同的水平处插入字幕，并进一步地公开了逐帧求取最大深度值以及多帧求取最大深度值两种思路，对于每一个对话字幕，在深度映射中深度值等于最大深度值处添加文本框。由此产生与3D内容相结合的文本，其中所述文本不阻碍3D内容中的3D效果并且在观看者观看时不产生视觉疲劳。

2.2基于声音数据调整字幕视差

为了增加字幕与视频内容的互动效果，提高字幕的显示效果，专利文献CN102111631A中基于接收的音频数据的音频音量级来自适应地修改3D字幕的视差，从而以更好的效果来显示3D字幕。通过预先存储音频音量级与字幕视差的对应关系值，使得当声音增大时，字幕更加突出地显示。与此同时，当声音大于一阈值时，还将字幕的图形数据相应地改变为降低了透明度的、红色的图形数据，使得以更好的效果显示3D字幕。

2.3以线性模型的方式传输字幕视差数据

针对逐帧改变字幕视差而产生的字幕视差数据量大的问题，专利文献CN102783159A通过线性模型来拟合字幕视差变化曲线，具体地，设计数据结构［帧间隔，斜率］，视差数据的序列将预定斜率假设为斜率变化的基准，在每一帧中使用视差数据，以确定闭合字幕显示的左、右眼视图的水平偏移，进而确定感知到的z轴位置。提供用于观众在3DTV环境中观看字幕的优化机制，避免视频对象可能会出现在字幕前方或者后方；减少用于传输视差数据的数据量，最小化对用于字幕服务的可用带宽的影响。

3　3D字幕相关专利的主要申请人

索尼公司的专利申请涉及3D字幕视差调整、字幕数据传输，在3D字幕技术领域占据了主导地位。索尼公司的申请号PCT/ JP2010/060579（20100622）提出在立体图像数据的接收侧，可以使用已经根据图像内的各个物体的远近感而被施加了视差调整的重叠信息，从而使得可以在重叠信息的显示中保持远近感的一致性。申请号WO2011US26291（20110225）提出通过接收由帧间隔与斜率变化的值组成的数据结构的视差数据，从而减少用于传输视差数据的数据量，最小化对用于字幕服务的可用带宽的影响。申请号PCT/ JP2011/071564（20110922）提出字幕的显示范围设置以及信息内容的设置，从而以最佳状态保持关于每个对象的透视的一致性。申请号PCT/JP2011/074368（20111021）提出使用具有用于发送用作3D字幕的管理信息的显示控制信息的数据单元的第二数据流和插入数据单元中的视差信息，从而在接收侧可以向已经叠加在左眼图像和右眼图像上的字幕单元施加适当的视差。

4　结语

3D字幕的相关专利文献主要涉及3D字幕视差调整以及视差数据的传输，本文结合相关专利文献分析了几种典型的3D字幕视差调整技术，这些技术旨在根据现有的计算机处理能力以及人们对于立体效果的追求而不断改进3D字幕的显示效果。索尼公司的专利申请涉及3D字幕视差调整、字幕数据传输，在3D字幕技术领域占据了主导地位。

参考文献：

［1］袁敏，赵剑，李伟华等.3D电视技术专利分析［J］.电视技术，2013，37（S2）.

［2］梁丽.3D字幕技术研究［J］.中国优秀硕士学位论文全文数据库（电子期刊）信息科技辑，2012（08）.

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.13.133