支持國家標(biāo)準(zhǔn) 3D電視從編解碼突圍

    隨著3D立體視像、三維數(shù)字建模及虛擬仿真、全息影像等技術(shù)不斷取得突破性進(jìn)展，3D立體技術(shù)和產(chǎn)品日臻完善，并且正在革命性地影響和改變著人們的溝通、工作和生活方式。3D立體技術(shù)不僅在工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，推動傳統(tǒng)信息化的升級，而且3D立體產(chǎn)品及應(yīng)用正悄悄地融入個人娛樂與數(shù)字家庭的諸多領(lǐng)域，如電影、電視、動畫、游戲、通信、攝影、攝像、購物、互聯(lián)網(wǎng)、洗印、掃描、投影等。3D立體消費(fèi)電子時代已經(jīng)開啟，同時必將對傳統(tǒng)生活形態(tài)產(chǎn)生巨大的影響，催生一條全新的產(chǎn)業(yè)鏈，帶來更為可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

    3D將催生新產(chǎn)業(yè)

    立體電視因其能提供從平面到立體的跨越，必將成為廣播電視技術(shù)下一次革命的方向，因此受到國內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)界的高度重視。

    電影《阿凡達(dá)》在全球的熱映，昭示數(shù)字文化創(chuàng)意及3D立體娛樂產(chǎn)業(yè)在拍攝、后期制作、播映等環(huán)節(jié)的技術(shù)、系統(tǒng)及方案等業(yè)務(wù)都已達(dá)到了歷史的新高度，而且這種專業(yè)級應(yīng)用將以迅猛之勢向消費(fèi)領(lǐng)域輻射。3D立體技術(shù)與產(chǎn)品在個人娛樂與數(shù)字家庭領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用與創(chuàng)新融合，不僅將給個人和家庭帶來更強(qiáng)烈的視覺沖擊，而且從根本上增強(qiáng)了臨場感覺、還原了現(xiàn)場形態(tài)，使受眾體驗到不同時空情境下的真實互動。3D立體產(chǎn)品更如雨后春筍般紛紛面世，3D電視、3D顯示器、3D筆記本、3DMP4、3D智能手機(jī)、3D游戲機(jī)、立體相機(jī)、立體攝像機(jī)、立體打印機(jī)、立體掃描儀、立體相框、家用立體投影儀等不斷走向市場、走進(jìn)家庭，也將以無可比擬的優(yōu)勢取代同類電子消費(fèi)類產(chǎn)品。

    這些年，隨著人們對視覺感受要求的提高，3D立體產(chǎn)品受到行業(yè)中人和普通消費(fèi)者的關(guān)注。

    根據(jù)市場研究公司DisplaySearch最新發(fā)表的《3D顯示器技術(shù)與市場預(yù)測分析專題報告》顯示，3D顯示器預(yù)計到2018年將成長到1.96億臺，銷售金額將達(dá)220億美元。其中，3D電視的出貨量將從2009年的20萬臺成長到2018年的6400萬臺，產(chǎn)值約為170億美元；3D液晶顯示器將從2009年的約4萬臺成長至2018年的1000萬臺；預(yù)計2018年將銷售1770萬臺3D筆記本電腦；而擁有3D功能的手機(jī)出貨量將達(dá)7100萬臺。

    編解碼技術(shù)尤為重要

    立體電視的發(fā)展主要依靠以下幾個方面技術(shù)的進(jìn)步：立體視頻采集、立體視頻編碼與傳輸，二維視頻到立體視頻的轉(zhuǎn)換技術(shù)，以及立體顯示技術(shù)。3D立體效果的原理在于同時呈現(xiàn)左右眼不同視角的畫面，3D視頻的內(nèi)容則來自于立體或多視角視頻，以及有著深度信息的單視角或多視角視頻，其中深度信息可以從深度攝影機(jī)采集或從單視角或多視角視頻中估計而得。就目前而言，具有深度信息的立體或多視角視頻由于得以呈現(xiàn)更多不同視角的畫面，因此是具有一定優(yōu)勢的可以選擇的立體視頻數(shù)據(jù)格式。

    在立體視頻系統(tǒng)部署中，視頻編解碼技術(shù)是一項非常關(guān)鍵的技術(shù)。數(shù)字音視頻編解碼是數(shù)字音視頻產(chǎn)業(yè)的共性基礎(chǔ)，具有巨大的產(chǎn)業(yè)需求，在廣播電視直播衛(wèi)星、高清晰度數(shù)字電視、高密度光盤產(chǎn)業(yè)、3G視頻通信、寬帶網(wǎng)絡(luò)流媒體、視頻會議與視頻監(jiān)控等方面具有重大產(chǎn)業(yè)機(jī)遇。

    由于立體電視被預(yù)測為將是繼高清電視之后的下一個市場趨勢，許多跨國公司、研究機(jī)構(gòu)以及國際標(biāo)準(zhǔn)化組織都開始著手3D視頻技術(shù)的研究工作。MPEG聯(lián)盟也在2007年7月成立了自由視點電視以及立體視頻的項目委員會。此委員會的宗旨在于發(fā)展出一套可讓使用者由任意角度來感受立體電視的視聽系統(tǒng)。而在MPEG中，深度的估計以及畫面的合成是兩個在自由視點電視中極關(guān)鍵的過程，因為目前產(chǎn)生任意角度畫面的方法是利用深度信息將原先的2D視頻做反投影到3D空間中，再從3D空間中投影至想要的視角。由于位移量與深度信息成反比，所以在畫面合成中所使用的深度信息可以從不同視角上畫面的位移量來估計。

    AVS的新機(jī)會

    新一代數(shù)字音視頻技術(shù)AVS標(biāo)準(zhǔn)為中國構(gòu)建“技術(shù)→專利→標(biāo)準(zhǔn)→芯片與軟件→整機(jī)與系統(tǒng)制造→數(shù)字媒體運(yùn)營與文化產(chǎn)業(yè)”的產(chǎn)業(yè)鏈條提供了難得機(jī)遇。AVS產(chǎn)品將主要用于：面向直播衛(wèi)星的AVS產(chǎn)業(yè)鏈，面向高清晰度電視的AVS產(chǎn)業(yè)鏈，面向新一代移動多媒體通信的AVS產(chǎn)業(yè)鏈。北京大學(xué)立體電視系統(tǒng)的研究為AVS標(biāo)準(zhǔn)提供了良好的基礎(chǔ)。

    當(dāng)前立體視頻的典型應(yīng)用模式是利用兩路有視差的普通平面視頻形成立體視頻，立體電視機(jī)等顯示產(chǎn)品控制將上述兩路視頻分別送入觀眾的左眼和右眼，人腦根據(jù)兩個視頻之間的視差產(chǎn)生立體感。

    在具體實現(xiàn)中，組合兩路平面視頻有多種方法，常見的有以下三種方案：

    雙拼高清模式：先將左右兩路高清視頻拼接成一路2D高清視頻(兩路視頻各降低一半分辨率，可以是左右拼接、上下拼接和場拼接等)，再按照正常的2D視頻進(jìn)行編碼，其碼率相當(dāng)于一路視頻(AVS編碼器針對這種雙拼視頻進(jìn)行優(yōu)化，碼率可以比常規(guī)平面視頻碼率更低)。

    全高清同播模式：兩路分別編碼，其碼率相當(dāng)于一路視頻碼率的兩倍。這種方案也不需要改變視頻標(biāo)準(zhǔn)，但是編碼復(fù)雜度、傳輸帶寬和解碼復(fù)雜度都提高一倍，需要重新設(shè)計新的編碼設(shè)備和解碼設(shè)備。

    全高清增強(qiáng)模式：一路(通常是左視)進(jìn)行獨立2D編碼，另一路參考已編碼的碼流，其碼率相當(dāng)于一路視頻碼率的約1.4～1.7倍左右。這種情況需要擴(kuò)展現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)，需要重新設(shè)計編碼器和解碼芯片，帶來的好處是能夠向前兼容(平面電視可以解碼獨立編碼)，編碼效率節(jié)省30%左右。AVS針對上述多種工作模式制定了相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，在北京大學(xué)播出的立體電視系統(tǒng)采用第一種工作模式。

    這套AVS的立體電視編解碼系統(tǒng)是由北京大學(xué)數(shù)字視頻編解碼技術(shù)國家工程實驗室開發(fā)成功的。這套系統(tǒng)今年4月初步開發(fā)完成后，在“2010年廣州科技活動周暨百名院士專家廣州行”進(jìn)行了首次演示，得到了科技部、廣東省和廣州市有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)及院士的高度評價，準(zhǔn)備采用這套系統(tǒng)在廣州亞運(yùn)會期間進(jìn)行立體電視播出。