3D電視

3D電視（3DTV）是通過采用諸如立體顯示、多視圖顯示、2D加深度或任何其他形式的3D顯示等技術(shù)向觀看者傳達深度感知的電視。大多數(shù)現(xiàn)代3D電視機使用主動快門3D系統(tǒng)或偏振3D系統(tǒng)，有些是自動立體的，無需眼鏡。截至2017年，制造商不再提供大多數(shù)3D電視機和服務。

歷史

立體鏡由查爾斯惠斯通爵士于1838年首次發(fā)明。當以立體方式觀看兩張圖片時，它們會被大腦組合以產(chǎn)生3D深度感知。立體鏡由Louis Jules Duboscq改進，展示于1851年在世界博覽會上一幅維多利亞女王的名畫上。1855年發(fā)明了電影放映機。1890年代后期，英國電影先驅(qū)威廉弗里斯格林申請了一項3D電影制作專利。1915年6月10日，前愛迪生工作室首席導演Edwin S. Porter和William E. Waddell在紐約市的阿斯特劇院向觀眾展示了紅綠色浮雕的測試，1922年，第一部公開的3D電影《愛的力量》上映。

1928年8月10日，John Logie Baird在其位于倫敦Long Acre 133號的公司所在地首次展示了立體3D電視。Baird開創(chuàng)了各種使用機電和陰極射線管技術(shù)的3D電視系統(tǒng)。1950年代，當電視開始流行時，許多3D電影在美國上映。第一部這樣的電影是來自United Artists的Bwana Devil，它于1952年在美國各地上映。一年后，即1953年，出現(xiàn)了同樣采用立體聲的3D電影《House of Wax》。阿爾弗雷德·希區(qū)柯克（Alfred Hitchcock）以3D形式制作了他的電影Dial M for Murder，但為了最大化利潤，這部電影以2D形式發(fā)行，因為并非所有電影院都能夠放映3D電影。1946年，蘇聯(lián)也開發(fā)了3D電影，Robinzon Kruzo是其第一部全長3D電影。人們對觀看3D電影很興奮，但由于質(zhì)量差而被推遲。正因為如此，他們的人氣迅速下降。在1970年代和1980年代，隨著第13部分星期五（1982年）和《大白鯊3-D》（1983年）的發(fā)行，還有一次嘗試使3D電影更加主流化。

松下電器（現(xiàn)為松下）在1970年代后期開發(fā)了采用主動快門3D系統(tǒng)的3D電視。他們在1981年推出了電視，同時將該技術(shù)用于第一款立體視頻游戲，世嘉的街機游戲SubRoc-3D（1982）。3D電影放映在整個2000年代變得越來越流行，最終在2009年12月和2010年1月以3D放映的成功實現(xiàn)了《阿凡達》。

盡管3D電影普遍受到公眾的歡迎，但3D電視直到CES 2010貿(mào)易展之后才流行起來，當時主要制造商開始銷售全系列的3D電視，繼《阿凡達》的成功之后。此后不久，索尼和松下向公眾發(fā)布了消費類和專業(yè)3D攝像機。這些使用了兩個鏡片，每只眼睛一個。根據(jù)DisplaySearch的數(shù)據(jù)，2012年3D電視出貨量總計4145萬臺，而2011年為24.14臺，2010年為2.26臺。2013年末，3D電視觀眾的數(shù)量開始下降，到2016年，3D電視的發(fā)展僅限于少數(shù)高端機型。3D電視的生產(chǎn)于2016年結(jié)束。

技術(shù)

有幾種技術(shù)可以制作和顯示3D運動圖像。以下是一些已開發(fā)的著名3D電影系統(tǒng)中采用的一些技術(shù)細節(jié)和方法。

隨著時間的推移，3D電視的未來也在不斷涌現(xiàn)。隨著對3D電視需求的增加，諸如WindowWalls（壁掛式顯示器）和可見光通信等新技術(shù)正在被應用到3D電視中。三星LCD業(yè)務副總裁斯科特·伯爾尼鮑姆（Scott Birnbaum）表示，在電視體育節(jié)目的推動下，未來幾年對3D電視的需求將猛增（但這并沒有發(fā)生）。由于可見光通信等新技術(shù)允許這種情況發(fā)生，人們可能能夠直接在電視上獲取信息，因為LED燈通過高頻閃爍來傳輸信息。

展示技術(shù)

基本要求是顯示分別對左眼和右眼進行過濾的偏移圖像。已經(jīng)使用了兩種策略來實現(xiàn)這一點：讓觀看者戴上眼鏡來過濾每只眼睛的單獨偏移圖像，或者讓光源將圖像定向分裂到觀看者的眼睛中（不需要眼鏡）。用于將立體圖像對投影到觀看者的常見3D顯示技術(shù)包括：

（一）帶濾鏡/鏡頭：

（1）Anaglyph 3D–帶有無源濾色器；

（2）偏振3D系統(tǒng)–帶有無源偏振濾光片；

（3）主動式快門3D系統(tǒng)–帶主動式快門；

（4）頭戴式顯示器–每只眼睛前面都有一個單獨的顯示器，鏡片主要用于放松眼睛的焦點；

（二）無鏡頭：自動立體顯示器，有時在商業(yè)上稱為Auto 3D。

（三）其他

在CEATEC 2011展會上，日立發(fā)布了裸眼3D投影系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用一組24個投影儀、鏡頭和半透明半反射鏡來疊加3D圖像，水平視角為60度，垂直視角為30度。除了日立，索尼也在研究類似的技術(shù)。

單視圖顯示器一次只能投影一對立體。多視圖顯示器要么使用頭部跟蹤來根據(jù)視角改變視圖，要么為多個觀看者同時投影場景的多個獨立視圖（自動多視角）。可以使用2D-plus-depth格式動態(tài)創(chuàng)建這樣的多個視圖。

已經(jīng)描述了各種其他顯示技術(shù)，例如全息術(shù)、體積顯示和Pulfrich效應，這些技術(shù)在1993年的《時間維度醫(yī)生》、1997年的《來自太陽的3rd Rock》以及在2000年探索頻道的《鯊魚周》中都使用過。

3D眼鏡可能會降低圖像亮度。

生產(chǎn)技術(shù)

立體鏡是用于捕獲和傳送3D視頻的最廣泛接受的方法。它涉及在雙視圖設(shè)置中捕獲立體對，相機并排安裝，并以與人瞳孔之間相同的距離分開。如果我們想象在場景中沿著每只眼睛的視線依次投影一個物點；對于一個平面背景屏幕，我們可以使用簡單的代數(shù)在數(shù)學上描述這個點的位置。在直角坐標中，屏幕位于Y-Z平面上，Z軸向上，Y軸向右，觀察者沿X軸居中；我們發(fā)現(xiàn)屏幕坐標只是兩項之和。一個用于透視，另一個用于雙目移位。透視將物點的Z和Y坐標修改為D/（D-x）的因子，而雙目移位貢獻了s·x/（2·（D-x）的附加項（僅對Y坐標））），其中D是從標明系統(tǒng)原點到觀察者的距離（兩眼之間），s是眼睛間距（約7厘米），x是物點的真實x坐標。雙目移位對于左眼視圖是正的，而對于右眼視圖是負的。對于非常遠的物點，眼睛將沿著基本相同的視線看。對于非常近的物體，眼睛可能會過度“斜視”。然而，對于大部分視場中的場景，只要觀看者不太靠近屏幕并且左右圖像在屏幕上正確定位。數(shù)字技術(shù)在很大程度上消除了傳統(tǒng)立體電影時代普遍存在的不準確疊加問題。

多視圖捕獲使用多個攝像頭數(shù)組通過多個獨立的視頻流捕獲3D場景。捕捉場景光場的全光相機也可用于通過單個主鏡頭捕捉多個視圖。根據(jù)相機設(shè)置，生成的視圖可以顯示在多視圖顯示器上，也可以傳遞給進一步的圖像處理。

捕獲后，可以處理立體或多視圖圖像數(shù)據(jù)以提取每個視圖的2D和深度信息，從而有效地創(chuàng)建原始3D場景的獨立于設(shè)備的表示。這些數(shù)據(jù)可用于輔助視圖間圖像壓縮或為多個不同視角和屏幕尺寸生成立體對。

2D加深度處理甚至可用于從單個視圖重新創(chuàng)建3D場景，并將傳統(tǒng)電影和視頻材料轉(zhuǎn)換為3D外觀，但難以實現(xiàn)令人信服的效果，并且生成的圖像可能看起來像紙板縮影。

3D制作

以3D形式制作體育賽事直播等活動不同于用于2D廣播的方法。必須保持較高的技術(shù)標準，因為兩個攝像頭之間的任何顏色、對齊或焦點不匹配都可能破壞3D效果或使觀看者感到不適。一對立體攝像機的變焦鏡頭必須在其整個焦距范圍內(nèi)進行跟蹤。

向3D圖片添加圖形元素（例如記分牌、定時器或徽標）必須將合成元素放置在幀內(nèi)的適當深度，以便觀看者可以舒適地查看添加的元素以及主圖片。這需要更強大的計算機來計算圖形元素的正確外觀。例如，在美式足球轉(zhuǎn)播期間，在球場上顯示為投影黃線的混戰(zhàn)線需要大約一千倍于2D圖像的3D處理能力。

由于3D圖像實際上比2D廣播更具沉浸感，因此需要更少的攝像機角度之間的快速切換。3D National Football League廣播在攝像機之間切換的頻率約為2D廣播的五分之一。兩個不同視點之間的快速切換可能會讓觀看者感到不舒服，因此導演可能會延長過渡時間或提供介于兩個極端之間的中間深度的圖像，以“休息”觀看者的眼睛。如果攝像機處于低視角，則3D圖像最有效，模擬觀眾在活動中的存在；這可能會出現(xiàn)阻礙事件視圖的人員或結(jié)構(gòu)的問題。雖然需要較少的攝像機位置，但攝像機的總數(shù)量類似于2D廣播，因為每個位置需要兩個攝像機。

其他現(xiàn)場體育賽事還有其他影響制作的因素；例如，溜冰場由于其統(tǒng)一的外觀而幾乎沒有深度提示。