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浅析裸眼3D视频格式

- 2018-11-20 -

裸眼3D显示涉及的视频格式有:2D视频、双视3D视频、多视3D视频、V+D 3D视频等,每种格式都有不同的特点,本文试图对上述视频格式做简要分析。

 

1  2D视频

2D视频是基本视频格式,应用广泛,在2D/3D显示设备上皆可使用。在裸眼3D显示设备上,2D视频可有两种显示方式:(A)2D反走样增强显示,裸眼3D显示因为光栅的影响会降低2D显示图像质量,导致图像走样,可根据光栅光学特性进行反走样增强处理,以改善2D显示效果;(B)2D转3D显示,可使用2D转3D实时算法将2D视频转换为3D视频,以获得3D显示效果。由于2D转3D是高度“病态”问题,2D自动转3D的效果难以保证,甚至会导致严重的视觉健康舒适性问题;其次,从显示设备2D/3D按需显示的要求出发,2D视频应该选择2D显示方式;最后,从广告传媒、展览展示等行业应用的特点来看,2D自动转3D所获得的3D效果也难以满足这些行业应用的视觉效果要求。因此,在裸眼3D显示领域,2D视频应该优选2D反走样增强显示以获得好的2D显示效果,3D显示效果应该优选3D视频来获得。

图1  2D视频

 

2  双视3D视频

双视3D视频是3D影视行业的通用3D视频格式,可通过3D摄像机拍摄或CG制作,适用于眼镜式3D显示和裸眼3D显示。双视3D视频常见形式有帧封装(frame packing)、左右(side-by-side)、上下(top-bottom)等,蓝光3D电影通常使用帧封装格式,3D电视信号通常使用左右格式,裸眼3D显示优选左右格式,如图2所示。支持双视3D视频可实现各种3D实时显示,如3D直播、3D监控等。双视3D视频片源丰富,有大量的3D影视内容;此外,双视3D视频获取方式多样,可实拍可制作,技术相对成熟,成本相对多视3D视频也具有显著优势。因此裸眼3D显示设备必须支持双视3D视频,通过实时密集视点转换实现密集视点裸眼3D显示,获得良好的3D视觉效果,直接观看蓝光3D电影、央视3D频道、网络3D视频等。

图2  左右格式3D视频

 

3  多视3D视频

多视3D视频是裸眼3D显示领域的专用视频格式,如4视点、8视点、9视点3D视频,如图3所示。多视3D视频在裸眼3D显示的早期阶段发挥过重要作用,可直接应用于传统的多视点裸眼3D显示方式,获得较强的出屏效果,但其局限也非常明显,如分辨率多低,单视图分辨率与视点数成线性反比;其次视图数有限,反转区重影明显,观看舒适度较差,现已不作为裸眼3D显示的推荐视频格式。

图3  9视3D视频


4  V+D 3D视频

在上述视频格式外,裸眼3D显示领域不能回避的3D视频格式就是图像及深度3D视频(简称V+D 3D视频)。V+D 3D视频包含图像与深度信息,适合建模或制作的离线3D视频内容,如2D转3D、实拍双视点3D视频优化、3D动画等,如图4所示。理论上V+D 3D视频是裸眼3D显示的优选视频格式之一,但实际应用上又受到诸多限制:(A)V+D 3D视频迄今不能实拍,因此其来源受到限制;(B)V+D 3D视频包含深度信息,在编解码、传输、显示处理等各环节必须保持不变,现有相关视频芯片/设备/系统难以满足,应用受到明显限制,只能采用类似PC/一体机的专用软件系统来播放显示;(C)V+D 3D视频不适合眼镜式3D显示,难以得到影视内容行业的支持。

图4  V+D 3D视频


综上所述,裸眼3D显示设备至少应当支持2D视频和双视3D视频,以满足通用2D/3D视频显示的需要,使裸眼3D显示设备可直接观看2D/3D电影/电视/游戏/直播等,解决内容到设备的问题从而使裸眼3D显示设备真正具有实用性;从兼容的角度考虑,也可选择性地支持多视3D视频。至于V+D 3D视频,受制于现有显示系统,如电视/广告机显示方案,还难以实现视频信号处理的同时保持深度信息不变,难以得到产业链的广泛支持。


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