3D格式扫盲及支持格式表

  • 2011年10月10日
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所属分类:软件测试
摘要

立体3D是利用人们两眼视觉差别和光学折射原理在一个平面内使人们可直接看到一幅三维立体图 ,画中事物既可以凸出于画面之外,也可以深藏其中,活灵活现,栩栩如生,给人们以很强的视觉冲击力。它与平面图像有着本质的区别,平面图像反映了物体上下、左右二维关系,人们看到的平面图也有立体感。这主要是运用光影、虚实、明暗对比来体现的,而真正的立体画是模拟人眼看世界的原理,利用光学折射制作出来,它可以使眼睛感观上看到物体的上下、左右、前后三维关系。

在立体3D应用中,3D电影是目前最为主流、普及程度最高的娱乐方式。立体3D做为一种正在发展中的技术,尚未统一的标准常常使得用户感到迷惑,究竟哪种格式更好?对设备的要求是什么?本文将针对3D电影的格式、设备要求等方面进行一次全面说明,解开种种疑惑。

立体3D是利用人们两眼视觉差别和光学折射原理在一个平面内使人们可直接看到一幅三维立体图 ,画中事物既可以凸出于画面之外,也可以深藏其中,活灵活现,栩栩如生,给人们以很强的视觉冲击力。它与平面图像有着本质的区别,平面图像反映了物体上下、左右二维关系,人们看到的平面图也有立体感。这主要是运用光影、虚实、明暗对比来体现的,而真正的立体画是模拟人眼看世界的原理,利用光学折射制作出来,它可以使眼睛感观上看到物体的上下、左右、前后三维关系。

除了电影院中放映的3D电影之外,我们还可以通过3D电视机、3D投影、3D显示器、PC、蓝光播放机等设备来播放3D电影,而我们常常听到不闪式、快门式、红蓝式3D,以及左右、上下、棋盘等3D影片格式,这些东西到底是什么意思呢?接下来的内容将对这些概念一一进行说明。

立体显示技术详解

我们所常提到的不闪式、快门式和红蓝3D,是指显示设备的3D显示方式。我们知道,要令人能感受到画面的立体感,需要令人的左右双眼看到两幅不同的图像。也就是说,如何让两只眼镜看到不同图像是关键。不同的3D技术,就是以此区分。

分色法:色差式3D技术

色差式3D技术,英文为Anaglyphic 3D,配合使用的是被动式红-蓝(或者红-绿、红-青)滤色3D眼镜。这种技术历史最为悠久,成像原理简单,实现成本相当低廉,眼镜成本仅为几块钱,但是3D画面效果也是最差的。色差式3D先由旋转的滤光轮分出光谱信息,使用不同颜色的滤光片进行画面滤光,使得一个图片能产生出两幅图像,人的每只眼睛都看见不同的图像。这样的方法容易使画面边缘产生偏色。

色差式3D的设备成本要求很低,硬件方面仅需一副红蓝眼镜即可观看,对显示器没有特殊要求,通过软件转换即可实现。不过这种方案的缺点也很明显:很容易产生偏色。这主要是由于来自不同画面中的颜色是有区别的,并不保证能被眼镜完全过滤掉红和蓝,过滤不完全就会导致画面有重影,很难达到完美的效果。

分光法:偏光式3D技术

偏光式3D技术也叫偏振式3D技术,英文为Polarization 3D,配合使用的是被动式偏光眼镜,由于画面不会出现闪烁因此俗称为“不闪式”3D。偏光式3D技术的图像效果比色差式好,而且眼镜成本也不算太高,目前比较多电影院采用的也是该类技术,不过对显示设备的亮度要求较高。

偏光式3D是利用光线有“振动方向”的原理来分解原始图像的,先通过把图像分为垂直向偏振光和水平向偏振光两组画面,然后3D眼镜左右分别采用不同偏振方向的偏光镜片,这样人的左右眼就能接收两组画面,再经过大脑合成立体影像。

偏光式3D的优势包括:画面无闪烁,眼镜重量轻。但是它也有缺点,一个就是观看角度要求,由于它产生立体感得原理就是利用光的折射角度,因此当角度偏离时,就会产生画面重影。而第二个主要缺点就是图像分辨率的降低。由于目前大部分主流偏光式3D显示器/电视机都是采取将原有图像分离的方式处理,因此它的清晰度必定会减半。

分时法:主动快门式3D技术

主动快门式3D技术,英文为Active Shutter 3D,配合主动式快门3D眼镜使用。这种3D技术在电视和投影机上面应用得最为广泛,资源相对较多,而且图像效果出色,受到很多厂商推崇和采用,不过其匹配的3D眼镜价格较高。

主动快门式3D主要是通过提高画面的刷新率来实现3D效果的,通过把图像按帧一分为二,形成对应左眼和右眼的两组画面,连续交错显示出来,同时红外信号发射器将同步控制快门式3D眼镜的左右镜片开关,使左、右双眼能够在正确的时刻看到相应画面。这项技术能够保持画面的原始分辨率,很轻松地让用户享受到真正的全高清3D效果,而且不会造成画面亮度降低。

一般情况下,3D液晶电视屏幕刷新频率必须达到120Hz以上,也就是让左、右眼均接收到频率在60Hz以上的图像,才能保证用户看到连续而不闪烁的3D图像效果。

主动快门式技术的最大优势就是画质完全无损,同时可视角度好。不过它的缺点也不少:首先就是硬件成本,无论采取哪家的方案,显示器、眼镜等设备的价格都是目前家用3D设备中最昂贵的。另外,由快门式3D技术的原理决定,当周围有光源时,画面不可避免的出现闪烁。最后,快门式3D需要发射和接收器,直接增加了安装、设置和使用的复杂程度,而接收器通常置于眼镜上,因此重量不可避免的增加,增加了使用者的身体负担。

根据不同的3D技术,3D影片的格式也存在区别。我们经常听到诸如“上下格式”“左右格式”“交错式”等叫法。实际上,这些叫法中有些并不太准确,甚至容易产生一些误会和混淆,虽然3D影片的格式可以分为很多种,但是只要弄清楚了其中原理,就不难理解了,我们所说的上下、左右等格式,是指影片中每帧图像的样式,每帧图像采用不同的样式,主要目的是为了让不同的设备识别。

另外,在蓝光3D规范推出之前,市面上除了电影院中放映的3D影片之外,用于家庭播放的原生3D影片较少,因此不少3D电影都是通过软件转换、制作的,标准的不统一也造成了格式众多且混乱。因此不少格式已经很少见或者被淘汰。而现在,3D电影至少从片源格式上有了统一标准,原生影片也越来越多,按照传输的格式来看,常见的影片格式包括:

帧连续(Frame sequential)

帧连续的实质就是连续发送画面,比如60Hz的影片,就以120Hz的速度发送每帧图像,每帧交替显示出来,依次针对左/右眼接收,因此,设备不需对信号进行处理,只要能够接受相应频率的信号并播放即可实现。从它的原理中也可以看出,帧连续的传输方式是针对快门式眼镜的,也就是时分3D技术。

这项技术主要在DLP投影机以及PC上使用,而蓝光3D标准并没有将之纳入,这种格式的优势在于对播放设备、显示设备而言,都无需复杂的技术,一个能够输出,一个能够接受、播放即可。但是对相应的眼镜来说,成本就比较高了,也比较复杂,此外还需要发射器以同步显示设备和眼镜的快门开闭信号。

帧封装(Frame packing)

帧封装是3D蓝光的标准输出格式,也是HDMI1.4中要求必须具备支持的规格。它和帧连续有相似之处,但又有些区别。它的图像输出并没有加快帧率,依然是24Hz或60Hz,但是每帧图像中实际上包含了两幅画面,以按照上下顺序排列,(说到这里,你应该明白所谓“上下格式”的意思了吧。)例如原本1920x1080分辨率的画面,按照帧封装的方式将两幅画面合并为一帧,忽略中间的分隔标记,实际一帧图像的分辨率为1920x2160。图像信号传送到显示设备后,由显示设备负责识别画面并进行处理并播放。最终播放出的画面则可以为红蓝、偏振或快门式,这则取决于显示设备的功能。

并排格式(Side by side)

顾名思义,就是将两幅图像并排排列。左右格式的叫法,即是源于并排格式的实现原理。不过,并排格式也分为好几种。最初,为了在广播电视中传播3D信号,Side by Side诞生。它将两幅画面压进一帧画面中。为什么说是“压缩”呢?因为它将画面宽度缩减了一半,也就是说,原本1920x1080分辨率的图像变为960x1080。这样做的目的是为了节省传输带宽。因此播放终端在接受到信号后需要进行处理,将画面先拉伸一倍恢复正常比例,之后以交错的方式播放。

后来随着传输带宽的增加,Side by Side的传输方式也不必限制将图像压缩,反之将每帧图像变宽,将两幅全高清图像合并为一帧图像,和帧封装的方式非常类似。

棋盘式(Checkerboard)

这算是一种很古老的传输格式了,在棋盘式3D中,左眼和右眼的图像被交织,也就是每相隔一个像素,图像被用于左眼或右眼。和国际象棋期盼的方格很像,因此叫做棋盘式。最后由显示设备分离交织的图像,并依照顺序显示,最后的画面仅有一半解析度。虽然这种技术很老,投影机也并不支持,但是在过去几年中,这种格式的3D电视机却有不小的销量。因此,棋盘式至今仍被保留下来。

除了以上列出的之外,还有Top and bottom、Line by line等传输格式。

使用PC播放3D影片才会遇到这个问题,如果你用的是蓝光3D播放机或PlayStation3之类的机器播放则不需要进行设置之类的工作。而PC上的播放软件通常都支持常见的3D电影格式,并且可以输出到多种类型的显示设备,比如偏振式、红蓝式、快门式等等。例如PowerDVD 11就可以播放3D蓝光圆盘以及其他格式的3D电影。

首先我们使用Dual Link DVI线连接至120Hz 3D显示器,并设置显示器刷新率为120Hz,采用最佳分辨率(液晶显示器中最佳分辨率通常是最高分辨率,这台V3D241wm-LED的最佳分辨率为1920x1080)。

Power DVD 11中进行3D影片播放设置,片源和显示设备选择自动识别即可。3D播放必须使用全屏模式。

可以对3D效果进行设置

识别出分时120Hz 3D显示器

除此之外,如Stereoscopic Player这样的软件也可以支持3D影片播放、2D转换3D等功能,设置更为详细,包括左右眼看到画面的先后顺序、多屏观看方式等都能支持,在设备方面,NVIDIA和AMD的快门式3D技术以及3D电视机、投影仪等主流设备都能支持。

Stereoscopic Player可以对3D播放进行更详细的设定,

因此,在PC上观看3D电影并不难,因为片源和设备都不会阻碍你的观看,只是影响你的平添组建成本以及画面质量。

在了解了影片传输、显示原理和分类之后,我们现在再来看看3D影片的格式,就会觉的很清楚了。

俗称上下格式的影片,一种是完整版的帧封装方式,一种是半高的Top and bottom。左右格式的影片实际上事Side by side,同样分为全宽和半宽。实际上,左右和上下仅仅是排列方式不同,性质上是相同的。他们的画质也仅取决于单位帧中的图像是否缩减。

不同的技术效果会有所区别

而交错、隔行等方式无疑都会降低分辨率,导致图像质量下降。目前民用的偏振式3D注定会造成分辨率下降,而有些片源即是压缩格式存储,那么无论以何种方式放映,都会造成画质下降。

决定画质和效果的主要在于显示设备

色分方式就不必再多说了,这是一种最入门的3D实现方式,包括红蓝、红绿灯各种颜色。它仅仅是传送并放映已经处理好的2D图像,因此对软件、硬件的要求都和2D影片无异,仅需使用相应的眼镜即可观看。而其效果、稳定性也很差,不值得去尝试。

在一些电影院中,使用的是一种双投影方式实现3D电影播映,它采用的方式设备成本更加昂贵,但是效果却是最完美的。由于在家用环境下实现成本过高,就不做详细说明了。

实际上,由于目前从软件处理、硬件实现等各个环节上并没有完全统一的标准,因此片源格式并非很重要,只要是画质没有缩减就可以了。在具体实现环节之前,可以通过软件或硬件转换片源的传输方式,从而实现在不同类型的终端设备上播放立体3D影片,比如Stereoscopic player、PowerDVD等软件都具备相关功能,显示设备也会支持多种信号接受和播放。所以通常不必对影片格式有太多顾虑。真正关乎你视觉体验的是显示设备。

下面我主要的整理了一下3D测试的时候要检测支持的格式,主要分FRAMEPACK;SIDE_HALF;TOP⊥SIDE_FULL,我简单的整理了一些大概支持的格式,仅供参考。

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目前评论:6   其中:访客  6   博主  0

    • avatar AllenLupe18 1

      It is cool that we are able to receive the home loans and it opens completely new possibilities.

      • avatar 燕郊 4

        怎么扫我都是盲呀

        • avatar 电吉他品牌 4

          学习下!!!!

          • avatar 北京婚纱工作室 3

            是啊。言之有理

            • avatar 无线麦克风 1

              3D这方面的了解甚少啊

              • avatar 北京摄影 3

                感谢分享,增长了我的知识!!