3D电视技术指导意见(6).doc

附录1.2. 平行法平行法拍摄时左右眼摄像机的光轴平行不相交，所有被摄物在3D电视屏幕上都呈现负视差，距离摄像机越近视差越大。以会聚法来看光轴平行相当于会聚平面（假想屏幕）处于无限远的位置，因此平行法拍摄的结果是所有图像看起来都在屏幕前面，只是跳出的距离远近不一。平行法拍摄的立体感取决于摄像机的间距，间距越大负视差越大，观看者感觉被摄物跳出屏幕越远，距离观看者越近。图 附1-4：平行法原理示意图附录1.3. 方法比较会聚法与平行法3D拍摄各有优缺点。会聚法的优点是拍摄的会聚平面（假想屏幕）与显示的3D屏幕对应关系清晰明确，可以同时得到正、负视差的图像，在会聚平面前、后方的被摄物分别显示在屏幕的前、后方位置。会聚法的缺点是设置调整比较复杂，间距、会聚角都会影响视差，调整间距后为保持原来的会聚平面必须重新调整会聚角。此外，由于两台摄像机的光轴都向内侧倾斜，当会聚角过大时会出现比较明显的梯形失真。平行法的优点是设置调整比较简单，只有光轴间距影响视差。由于镜头光轴没有向内侧倾斜，不会产生会聚法特有的梯形失真。平行法的缺点是拍摄时只能产生负视差，所有被摄物看起来都在屏幕的前方，需要正视差也就是图像显示在屏幕后方的效果时，必须采用数字处理的方法通过调整左眼或右眼摄像机输出图像的偏移量来改变视差。附录1.4. 视差管理的三角计算用三角函数和比例可以计算出会聚法3D拍摄时摄像机光轴的间距： A = SdNN/(Z-N) （公式1）A是摄像机光轴间距(mm)，S是假想屏幕W与实际屏幕W的宽度比，dN是最大跳出时屏幕上的视差，N是从摄像机到最近拍摄物体的距离，Z是从摄像机到假想屏幕的距离。 公式1中，假想屏幕W与实际屏幕W的宽度比S的计算公式为：S=W/W（公式2）W是3D电视显示屏的实际宽度(mm)，W是假想屏幕宽度(mm)，因为假想屏幕就是会聚平面，假想屏幕宽度就是在会聚平面上摄像机拍摄场景的宽度，计算公式为W=2Ztan/2 （公式3）是摄像机镜头的视角（度），用镜头焦距计算视角的公式为： =2arctan(35/2/f)（公式4）f是镜头的35mm等效焦距，也就是相当于35mm照相机镜头的换算焦距。 公式1中，最大跳出时屏幕上的视差dN计算公式为：dN=NE/(Z-N) （公式5）N是图像跳出屏幕的最大容许值(mm)，E为瞳孔间距(mm)，Z是观看距离(mm)。 公式1中，从摄像机到假想屏幕（会聚平面）的距离Z的计算公式为：Z=(R+1)/(1/N+R/F) （公式6）R是跳出/远离的视差比，其计算公式为：R=dN/dF（公式7）dF是最大远离时的屏幕上的视差(mm)，其计算公式为：dF=FE/(Z+F) （公式8）F是图像远离屏幕的最大容许值(mm)，F是从摄像机到最远拍摄物体的距离(mm)。图 附1-5：间距计算示意图依据上述公式，只要把显示屏实际宽度W、观看距离Z、瞳孔间距E、镜头焦距f、图像跳出屏幕的最大容许值N、图像远离屏幕的最大容许值F、从摄像机到最近拍摄物体的距离N和从摄像机到最远拍摄物体的距离F这8个参数代入公式就可以计算出左右眼摄像机光轴的间距A。 公式5中图像从屏幕上最大跳出量的容许值N和公式8中图像远离屏幕的最大容许值F也可以用视差角求出，其计算公式为 N= dN Z/E+dN（公式9）F=dN Z/E-dN （公式10）dN的计算公式为：dN =2Z(tanN/2 - tanS/2) （公式11）N是跳出点的会聚角(度)，S是屏幕上的会聚角，N和S的计算公式分别为：N=S +D/60 （公式12）S =2arctan E/2Z （公式13）公式12中，D是视差角（即相对视差，单位：分） 加上公式9至13后，计算摄像机光轴间距需要显示屏实际宽度W、观看距离Z、瞳孔间距E、视差角D、镜头焦距f、从摄像机到最近拍摄物体的距离N和从摄像机到最远拍摄物体的距离F共7个参数。拍摄3D电视时，在这7个参数中，显示屏实际宽度W、观看距离Z、瞳孔间距E和视差角D一般都是相对确定的，因此实际计算时只需要镜头焦距f、从摄像机到最近拍摄物体的距离N以及从摄像机到最远拍摄物体的距离F这3个参数就可以计算出间距了。 例如，假设3D电视显示屏的实际宽度W为1,150mm，观看距离Z为2,000mm（相当于52英寸电视机的观看条件），瞳孔间距E为60mm，视差角D为50分，镜头35mm等效焦距f为50mm，从摄像机到最近拍摄物体的距离N为1,000mm，从摄像机到最远拍摄物体的距离F为8,000mm，根据上述公式就可以计算出摄像机光轴间距A为40mm，反过来可以说在上述条件下间距A设置为40mm时就可以把视差角控制在50分左右（小于1度）。 实际拍摄时一般是把这些公式制作成简单易用的工具如Excel表格或iPhone的应用软件（/jp/app/3d-st/ id354845971?mt=8）安装在电脑或手机上，只要输入各项参数就可以计算出需要的间距，完成拍摄阶段的视差管理。 从上述计算公式可以看到，3D拍摄时被摄物距离摄像机越远间距越大，距离越近间距越小；镜头焦距越短（视角越大）间距越大，焦距越长（视角越小）间距越小。由于实际拍摄时的情况千变万化，为了把每个镜头的视差都控制在合适的范围内就需要经常调整摄像机间距和会聚角。对于非直播的电视制作来说这虽然很麻烦但仍能操作，但对于电视直播来说就非常困难了。因为即使摄像机机位和被拍摄的对象都是固定的，只要改变了镜头焦距就需要重新调整间距和会聚角才能把视差控制在合理的范围内。需要说明的是，3D拍摄是一种实践性极强的工作，根据公式计算出的数据设置摄像机间距可以把拍摄的3D图像视差控制在安全、舒适的范围内，但并不能保证拍摄出漂亮、有魅力的3D，最终检验3D图像质量的还是观看者的主观评价。附录2 视频预处理过程3D电视视频预处理包括左右拼接和上下拼接等方式。左右拼接过程如图附2-1所示。首先对同一时刻的左路和右路视频帧进行下采样，得到半水平分辨率左路和右路视频帧，并将其水平并列拼接为一帧，其中下采样后的左路视频帧位于下采样后的右路视频帧的左侧。图附2-1 按左右拼接方式预处理形成左右拼接3D电视视频帧的过程由左右拼接3D电视视频重构3D电视左路和右路视频的过程如图附2-2所示。首先对左右拼接3D电视视频帧进行分拆、重排，得到半水平分辨率左路和右路视频帧，之后分别进行上变换处理，重构形成全分辨率左路和右路视频帧。 图附2-2 由左右拼接3D电视视频帧重构3D电视左路和右路视频帧的过程上下拼接过程如图附2-3所示。首先对同一时刻的左路和右路视频帧进行下采样，得到半垂直分辨率左路和右路视频帧，并将其垂直上下拼接为一帧，其中下采样后的左路视频帧位于下采样后的右路视频帧的上方。图附2-3 按上下拼接方式预处理形成上下拼接3D电视视频帧的过程由