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一种面向“后8K超高清电视”的完整3D电视系统

供稿人:李远东  供稿时间:2014-9-15   关键字:8K超高清电视  3D电视  
1、引言
按照日本总务省的最新规划,日本要在2014年正式商用4K超高清电视广播业务、在2016年正式商用8K超高清电视广播业务。目前,日本NHK广播放送技术研究所、NTT等在大力研究4K、8K超高清电视广播的现网传输(通过有线电视网、通信卫星、广播卫星、地面数字电视网、IPTV专网、Internet等)。与此同时,日本NHK广播放送技术研究所也正在研究“后8K超高清电视广播”——完整的3D电视系统(用户在观看时无须佩戴特制的眼镜。该系统的最大特点是用户在不同地方与角度所看到的3D空间影像是不同的,从而具有更强的临场感)。根据笔者此前的相关文章,这也是一种下一代3D电视系统。由于是最新的相关技术,下文先对其基本技术原理、发展现状、接下来的相关研究方向作简要介绍,以后再不断进行跟踪并介绍给大家。
2、基本技术原理
完整3D电视系统的基本技术原理如图1所示,主要由3D成像系统(投影仪、散光板)与微透镜阵列组成。其中,3D成像系统捕捉物体从各个方向所发出或反射的光线而形成元素图像,元素图像经过一个垂直排列的微透镜阵列的光学处理后,形成一个3D电视的裸眼观看区域。图2更直观地揭示了相关原理。
 
图1  完整3D显示系统的基本原理
 
图2  完整3D显示系统的原理
 
但是这是一个最基本的3D成像系统,不能用于“后8K超高清电视广播”,主要原因是完整3D电视系统中3D成像系统所形成的元素图像需由大量的光学数据组成,从而需要终端的显示屏具有极大量的像素(数目要超过8K超高清电视。按照ITU在2014年4月中旬所发布的最新技术报告ITU-R BT.2246-3,8K超高清电视的像素数要达到33177600),但是目前的现状确是现有显示设备达不到相关要求,这使得“后8K超高清电视”的图像质量无法在终端得到重现/还原。
3、首次改进:基于两个投影仪的完整3D电视系统
为解决上述问题,增加“后8K超高清电视”终端系统所还原的像素数,NHK广播放送技术研究所对图1所示的基本系统进行了改进,改进后的技术原理如图3所示,虽然其中在3D成像系统采用了两个投影仪并加入一个方向控制透镜,但基本原理还是不变,所以不再赘述。
图3  基于两个投影仪的完整3D显示系统
 
由图3可见,3D成像系统采用了两个投影仪后,可观看3D图像的区域被放大了,从而能使更多的人以不同的视角收看“后8K超高清电视”,而且区域被放大的程度决定于方向控制透镜对投影仪投影方向的调整。
 
NHK广播放送技术研究所基于上述原理制造了一个原型显示系统,其中的方向控制透镜采用的是Fresnel透镜,但发现当投射到某个倾斜方向的元素图像与透镜阵列中相应的透镜的位置不匹配时(哪怕是1个元素图像不匹配),就会产生所显示出的3D图像失真的现象。
4、再次改进:基于4个投影仪的完整3D电视系统
为解决改进系统中3D图像失真的问题,NHK广播放送技术研究所对图3所示的改进系统进行了再次改进,改进后的原型显示系统如图4所示,基本原理不变,相对于之前系统的最大特点是在3D成像系统中采用了4个投影仪,而且还另外研发了一种基于计算机3D图像处理的3D图像失真修复技术。该原型显示系统不会产生3D图像失真,而且相比之前的系统在水平方向与垂直方向分别扩大了约2.5倍与约两倍的3D电视裸眼观看区域。
图4  最新改进的完整3D显示系统
 
5、接下来的发展方向
对于面向“后8K超高清电视”的完整3D电视系统接下来的相关工作,NHK广播放送技术研究所将在提高完整3D图像的显示质量上进行攻关,并就像素数超过8K超高清电视广播需求的终端显示屏的这一前沿领域进行基础研究。
 
参考文献:
 
[1] 五十嵐徹. 政府部門の角度から見る日本超ハイビジョンテレビ放送の商用配置 [R]. 東京:総務省 , 2014.
[2] 日本NHK广播电视协会高级技术经理Kenichi Murayama. 超越未来广播技术[R]. 烟台:数字电视国家工程中心, 2014-06-23.
[3] 李远东. 全球3D电视标准制定进展及下一代3D电视的标准化情况[EB/OL]. [2014-08-31]. http://www.istis.sh.cn/list/list.aspx?id=8140.
[4] ITU-R. ITU-R BT.2246-3(The present state of ultra-high definition television)[R]. Geneva:1, 2014-04-15.
[5] 岡市直人. にもとづいて複数のプロジェクターの完全な3 D表示[J]. テレビ放送技術, 2014(57):22.
[6]岩館裕一. 3D画像技術の概観[J]. テレビ放送技術, 2014(57):13-16.
[7] 日浦, 三品, 新井, 等. インテグラル立体像のための宿泊施設の応答測定[C]. SPIE, 2014.
[8] 岡市, 日浦, 三浦, 等. 歪補償を用いたマルチプロジェクションシステムと一体の3D表示[C]. 映像情報メディア学会年次大会, 2013.
[9] 岡市, 山下, 三浦. 2つの撮像ユニットを用いたインテグラルイメージングのための撮像領域の拡大[J]. 映像情報学会技術報告, 2014(11):27-30.
[10] NHK. 2014/2015年NHK放送技術報告書[M]. NHK, 2014年8月.

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