突破裸眼3D各个瓶颈:如何实现手机3D拍摄?

2011-07-05 19:59:01来源: 国际商情网
  时间进入火热的夏季,电子卖场或网店的各种裸眼3D移动终端也随之火热起来。爱国者的裸眼3D电影本、裸眼3D月光宝盒、佳的美P83、纽曼的D40、爱普泰克的裸眼3D视频DV,以及凤凰的裸眼3D数码相机PH-C1和3D电影本PH-M1等等走入消费者的视线,也打开了消费者的钱包。

  在以上各种大屏播放器与拍摄相机火热的同时,国际品牌的手机也在今夏推出多款最新的裸眼3D手机,HTC EVO 3D和夏普006SH是最新推出的裸眼3D手机,相比以前的老款具有更高分辨率、更大屏并更加炫酷,掀起全球手机业不小的浪花,“夏普已经先后发布了5款裸眼3D手机,国内发布2款(8158U/8168U),LG发布一款,HTC也发布了两款。”深圳市维尚视界立体显示技术公司(3DVstar)总经理杨亚军对昌旭说道,“年底前将会有国内品牌的手机上市,到时国内与海外品牌加起来,裸眼3D手机将出现十款以上。”

  3DVstar是何公司?也许是过份低调的原因,很少人知道它。其实,以上提到的国内这几款裸眼3D播放器与裸眼3D拍摄机都是采用该公司的整体方案与3D显示屏模组,而他们也正在与超过十家手机设计公司或手机品牌厂商合作,“手机设计公司中已有龙旗,鼎为,华勤,合兴基业,锐嘉科,安可信等超过十家公司采用我们的裸眼3D技术授权,已立项在设计裸眼3D手机,还有几家品牌厂商不方便透露名字。今年内这些公司中肯定有上市的裸眼3D手机产品。”杨亚军非常肯定的表示。

  他解释,目前业界在针对中小屏的、个人观看的裸眼3D技术上不断取得突破,整个生态环境正在形成,在HTC、夏普和LG等品牌的带动下,今年将会有更多的裸眼3D手机上市。“并且,据我们和一些3D玩家分析,苹果近来申请的各种专利中发现不少是与3D视频相关的专利,我们猜测苹果正在为裸眼3D产品布局,很有可能再给大家一个震撼。”杨亚军对昌旭分析道。不过,虽然个人观看的裸眼技术已成功,但裸眼3D的大屏幕、多人观看还存在很大技术挑战,下面将有分析解释,3DVstar也在进行这方面研究。

  在这一波全球裸眼3D潮流中,3DVstar起步不算晚,他们从2008年开始研究裸眼3D技术,至目前已成功研发出可商用的裸眼3D全套方案,提供从裸眼3D显示屏模组(2-20寸),到菜单/UI设计,2D/3D转换的全套软硬件方案,去年5月集团下还成立一个专业的3D网站——名为“立体中国”,已可提供海量的3D视频内容。“目前,立体中国上已有超过14万专业用户或玩家,很多内容都是他们上传上去的,每天的在线网友达一万多。并且,这半年来用户/玩家的数量爆涨,表示大家对3D的热度也在迅速上升。”杨亚军表示。

  除技术外,3D内容是裸眼3D终端能否被用户迅速接受的一个很重要因素,“立体中国”是3DVstar的一个重要尝试。然而,目前以上几家国际品牌的3D播放器还不能互通,用户也只能看手机内置的3D内容。3DVstar正在研究,可能会推出通用的3D视频播放器,将来内容就可以共享了,国际国内的3D手机都可以观看“立体中国”上的海量内容。

  裸眼3D对很多人来讲都还是一个神秘的技术,实现方式多种多样,技术流派也不少,3DVstar提供的是一种什么样的技术?还有哪些技术是大家正在挑战的?下面让杨亚军为我们揭开裸眼3D的神秘面纱吧!

裸眼3D播放的几种技术流派比较

  目前裸眼3D显示已经发布或披露的有以下几种:

  1.视差屏障式(视障式):通过在液晶显示表面一定高度设置光线障碍方式使左右眼看到对应的画面

  

  2.柱镜式(棱镜式):通过凸透镜原理将左右画面折射至左右眼

  

  3.指向背光式:通过将TFT背光源配合画面以交替显示的方式使左右画面显示至左右眼

  4.双液晶显示:通过双层液晶不同指向光线方向实现左右眼画面

  目前已经上市的裸眼3D产品主要以视障式为主,视障式优点是电子可控,可开关使3D/2D切换时对2D显示没有影响,可控制能用于横屏竖屏显示切换,局部3D显示等,缺点是横向分辨率下降一半(3D下单眼),亮度有一定损失,个别展示和发布的有柱镜式,优点是对流明没有损失,缺点是分辨率也是横向下降一半(3D下单眼),而且由于不可开关和控制,所以柱镜多用于大面板,大面板观看距离比较远,不容易看到柱镜对2D图像造成的影响,其他技术目前还都没有形成产品,都是因为技术和成本的原因,短期不可能商用。

  我们采用的技术(夏普也是)是基于视障式技术而经过优化的,优化主要改善的是亮度损失降低、可视距离增加(看原理示意你就明白可视距离理论上不够),优化的实现方法鉴于保密的原因为暂时不做描述,总之用视障式实现并不复杂,但是优化却是有难度的。

2D内容转3D播放,3D观累了一键回2D

  由于目前3D内容仍少,所以2D转3D成为必要功能。目前有两种技术实现,一种是前期人工干预制作,一种是实时处理。目前主要以前者为主,后者全球还没有一家公司能做得好。前期人工干预制作基本就是人工将画面景深赋值,将原画面加工产生另一视角画面,实时技术实际应该叫2D视频3D播放技术,是在2D视频解码后利用视频画面移动的特点,由于移动是画面不同景深物体移动量是不同的,播放时根据多帧缓存画面简单处理衍生另一视角画面。不过,这样的效果是无法和3D拍摄的画面、人工转制的3D画面的效果比较,具体体现在比如:物体本身的形状无法还原,景深逻辑一定几率是错误的等等,这样的3D效果会让大多人长时间产生眩晕等不适,所以我们将此技术对外称为“准3D”,内部称为“伪3D”。

  此外,很多人担心长期观看3D视频会导致不适,其实,这大可不必担心,由于双眼在不断的景深变化时也在不断调整焦距,对保护视力、预防近视都是有益的,而且我们在不想看3D时可以一键切换至2D播放。由于我们3D/2D切换时,普通产品视频解码和刷新都能达到每秒20帧以上,所以我们切换时只需1/20秒以内,客户可以无缝切换,感受画面立体和平面显示变化。

  我们3D/2D切换主要应用于真3D内容,所以技术处理很简单,将2个画面丢掉其中一个,显示一个单画面、关掉3D视障就成为普通2D了。普通产品视频解码和刷新都能达到每秒20帧以上,所以我们切换时只需1/20秒就不是什么技术难度了。

多人裸眼观看的技术壁垒:双目转多目

  在前面我介绍各种技术方式将左右眼画面隔离显示从而达到立体显示的效果,但是这样的实现只能满足单人观看,其他人观看是需要调节自己双眼到合适位置才能看到正确图像,要实现多人观看就要使用多目画面。所以,目前能够实现多人观看的裸眼大屏电视都是播放的广告节目,通过特定的多摄相机拍摄的多目画面。

  然而,目前全球3D制作现状是为了院线和TV观看,拍摄时一个机位2个镜头,我们不可能改变目前这种双目视频采集方式,因此,双目转多目图像的技术成为目前业界在攻克的一个重要瓶颈。我们相信全球很多公司都在研发,我们只是其中一家。相比2D转3D实时技术,双目转多目从理论上是完全可以做到真3D而不是伪3D效果,由于要产生第三个以上的视角画面,那实际是根据已有的2目图像进行同帧比对、多帧移动比对产生景深系数,根据景深系数将其中一幅画面的赋值产生相邻新视角画面。

  讲起来原理并不难理解,但是实际上要将画面变化和物理类别各种水平视差现象拆分为很多种情况,这些情况又能让软件可以判断,每种情况软件所做的事情又有区别,所以我们搞了一年多了,只能说有部分进展。考虑到转换运算量和效率,我们的目标是争取在未来2年内实现人工不用干预可以后台制作,最后再考虑实时转换,总之双目转多目技术是决定裸眼3D在家用TV上商用的最后一个技术壁垒。

如何在手机上实现3D拍摄?

  消费者除了希望看到精彩的3D大片外,也希望能看到自己拍摄的3D内容,我们认为人们对于自己的3D内容更感兴趣,并会乐于与人分享。所以3D拍摄也是一个重要的应用。

  在手机上实现3D拍摄并不复杂,由于普通手机平台的摄像头数据总线只有一路,技术点就在于怎么将2路视频数据交给系统进行编码处理,我们利用我们一颗芯片将2个摄像头采集的数据进行结合,使数据以普通方式经过总线,系统编码压缩后形成的就是3D视频了。

  如前所述,爱普泰克的裸眼3D视频DV,以及凤凰的裸眼3D相机,主要部分都是采用了我们的方案。

CMMB上将开通3D视频频道

  我们正在与有关部门和公司研讨在CMMB上开通3D频道的可能性,其中一个重要的挑战是希望现有的CMMB播放器在收到3D频道时,能还原成为2D播放,这样就不会影响现有的用户体验。

  在技术上来看,CMMB实现3D频道实际是没有任何问题了,由于开通3D频道时视频压缩标准以我们3DV的封装格式就可以做到原有CMMB设备只识别2D部分数据,以正常2D显示,加密的3D图像部分仅会在新的3D CMMB设备上解码,相信以后也会有其他技术可以实现这个效果。

  我们目前已在与几个省的CMMB运营商尝试这个3D视频频道,这将会给CMMB带来一个新的卖点。

裸眼3D显示模组的成本与良率

  目前市场上的主流裸眼3D采用了夏普的二层LCD屏的方式,我们也是二层屏方式,但是成本要低很多。

  3DVstar的液晶模组是结合了视障技术和柱镜技术的基,础经过几年的研发和实验,技术上做了很多的演进,主要体现在几个方面:

  1.我们帮客户设计的产品并没有颠覆客户的使用习惯,产品上包括UI菜单都是可以在2D/3D之间无缝切换的,比如3D电影观看中不舒适可以切换至2D观看。

  2.由于夏普自身的优势,他们采用的2D显示玻璃是根据3D需要而独立设计的,成本较高。3DVstar经过长时间的研发,已经可以根据我们的2D玻璃或者客户指定的2D玻璃设计光线干涉部分,所以对客户来说,原来的2D模组继续使用,3D又保证了效果,成本也有较大优势。我们以采用台湾和大陆面板厂商的玻璃为主。

  3.从08年我们设计出QVGA的第一款产品至今,我们已经可以提供的产品从2寸~10.2寸(可以定制更大),分辨率从320x240到1280x800一系列产品,已经帮助客户从手机、数码相机、摄像机、数码相框、PMP、MID等产品上实现3D功能,客户无需为了3D付出很大的风险。

  此外,针对目前市场上有宣传帖膜的方式提供3D功能,这只是增加了一种趣味性,并不科学。他们是在传统TFT或其他显示屏上叠加光线干涉电子光,由于这个技术对对位精度要求达到±0.0025mm,否则将影响可视距离及范围,市面已经出现的薄膜式裸眼3D配件是无法应用在产品设计中的,是为增加产品趣味性而存在的,千万不要混为一谈。

  根据量产一年多的经验积累(我们首次实现量产是2010年5月22),我们对产品提高直通率和良品率已经做了多次技术革新,由于影响原因主要是精度要求很高,对设备和工艺制程要求很多,人工干预很少,在传统的液晶生产领域很少用到这样的要求,所以我们光设备的更改都已经进行5次,2010年首次量产的时候已经都使用的3代设备,目前投入使用最新的是6代设备,已经将直通率和损耗控制在比较稳定和比较满意的水平了。

关键字:裸眼3D  3D手机  3D拍摄  裸眼

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/afdz/2011/0705/article_3838.html
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