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3D视频调校技术研究 寻找合适调校方法
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凭借显示技术方面的高速发展，3D显示已经全面进入家用市场，各大厂商最新推出的平板电视与家庭影院投影机几乎都带有3D显示功能，3D家用视频技术无疑是目前家庭影院的大热点。在今年的三月刊，我们就曾针对3D家庭影院投影机进行全面分析，从技术层面到各类机型逐一讲解当中的特性，受到了不少影音爱好者的青睐。3D立体显示技术与2D平面显示技术相比，要复杂许多。现在以主动式快门与被动式偏振技术为主流的3D显示解决方案并非最佳的3D显示实现方式，裸眼3D甚至全息3D才是立体显示技术未来发展的终极方向。不过，目前眼镜式的3D实现方式带来的立体感觉已经明显要优胜于以往任何一种立体解决方案，已经带给人带来相当真实的三维空间感，因此也获得相当高的认可度。8 _% s$ p | M) r' `
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以往我们都是从如何获得3D立体影像的角度来分析3D显示技术，而本期，笔者将探索3D视频领域中一个非常容易被人忽略的环节——3D视频调校技术，让更多的读者知道应如何最大程度地发挥3D显示设备的能力，真实还原立体影像。
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: L0 M |& e+ m2 d以主动式快门与被动式偏振眼镜技术为基础4 d0 T- _( D" S+ R. d) l% W0 H
简述主流3D家用显示解决方案9 S/ b- |7 a7 ?
关于3D显示设备画面应该如何校正，就需要先了解各种主流的3D显示设备的技术特点，从中获悉观看的最佳方法、搭配的投影幕与使用环境等方面，以展现最佳的立体效果。众所周知，最理想的3D显示解决方案是裸眼3D显示的方式。尽管近期已经有厂商推出裸眼3D方式的平板电视，但实际效果远远没达到理想，现阶段家用立体成像仍需依靠眼镜方式来实现。眼镜式立体影像实现的方式有很多种，主流的解决方案为主动式快门眼镜与被动式偏振眼镜两种。
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主动式快门眼镜式3D技术主要是利用液晶镜片不断开合的原理来切换左右眼的图像来形成立体影像，优势在于无需改变显示设备原本的核心显示与光路结构，只要加入相关的处理芯片就能实现，令显示设备能够切换显示左右眼的图像。主动式快门眼镜能够带来左右眼均为1080p的全高清三维影像，对于主动式3D投影系统来说，选择投影幕的时候并没有特殊要求，普通的白幕即可。缺点则包括画面会有闪烁感，容易出现左右眼图像串扰的问题，内置电源的快门式3D眼镜较为沉重，不利于佩戴并且成本较高。) U* t2 B$ `( K0 k) @" l" ?% x
被动式偏振眼镜式3D技术则是利用光的偏振特性令显示设备能切换左右眼的图像，再通过左右眼镜片不同的偏振光特性来接收。这种眼镜式3D解决方案的最大特点就是偏振式眼镜采用无源结构，重量非常轻，佩戴舒适度高，优势在于画面无闪烁、基本不会引发左右眼图像串扰问题，画面流畅自然，被动式3D眼镜制造成本低，价格便宜。而不足之处则包括单被动式偏振显示设备左右眼瞬间的立体图像分辨率理论上并没能达到1080p全高清的水平，若是被动式双投3D显示系统则没有这个问题。另外，针对被动式3D投影系统，选择投影幕的时候需要搭配带有偏振光特性的投影幕，例如电影院常见的银幕、带偏振光特性的白幕等。
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以上为主动式快门与被动式偏振3D的基本技术特点，由此可以发现两者之间的立体成像画面是有所不同的。不过，值得注意的是，随着两种技术的高速发展与成熟，两者之间的差异已越来越微，特别是高端机型相比较而言。主动式快门3D技术画面上最大的问题是闪烁以及左右眼图像之间的串扰，现在大部分厂商都通过提高画面刷新率或改变刷新方式来改善，与早期的机型相比，闪烁感已大大降低，而串扰问题尽管依然存在，但已基本上不会影响观看。: D7 E1 ?1 u( Q3 j0 x
被动式偏振3D技术在画质上的问题包括两个方面，一是单被动式偏振显示设备，主要是指被动式偏振3D电视，所表现出来的画面精度并没有主动式快门系统的出色。不少国内外视频领域的资深研究人员都指出，被动式偏振式3D电视只能在同一时间获取540条垂直扫描线，即使在大脑中组合成立体影像也无法达到1080p的全高清立体影像，相对于主动式快门眼镜显示方式存在一定差距。不过，在实际观看过程中，被动式偏振3D电视表现出来的画面精度远胜于540p的标清影像，只是稍逊于主动式快门3D电视。/ E: q* W, k7 y- p) }, I" O; e O0 N! e
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主动式快门显示方式存在的最大问题在于闪烁，现在主要的解决方法是提升画面的刷新率或改变刷新方式来实现
% }- [+ P4 k$ H* c, s4 A) y* V, { 其二是针对被动式偏振投影系统受到偏振式光学成像的限制，投影幕方面只能选择带偏振光特性的银幕或特制幕，这类幕布不同于普通的白幕，很容易出现太阳效应，也就是画面中心的亮度最高，其他位置亮度明显降低，换言之画面的可视角度也较窄，离轴画面的质量较差。这个问题对于显示面积本身就较小的被动式偏振平板电视影响较大，而对投影系统则较小，毕竟在家用环境下观看区域并不大。+ u! m! U* m2 T! P8 Z/ n5 |
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被动式偏振投影系统对于投影幕的选择有一定限制，需要带有偏振光特性的银幕或特制幕) k2 R' k) m! d: n
由于这两种3D解决方案属于眼镜的实现方式，都会存在光损耗的问题，尤其是一般的单机式3D投影系统，实际的输出亮度恐怕只剩下原来亮度的20%～30%，严重影响了整个观感。因此，若然你要获得优秀的3D大画面投影效果，就需要选择双机式3D投影系统。8 h' P7 M% H: h: B, @8 f
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; W5 _) s& s" P; f* O/ [通过改善眼镜的透光率来增强整个画面能量感是有效的解决方法
8 E* b7 F$ ~1 G& Z, V( q( | 要解决单机式3D投影系统以上所述的这个问题，一方面可以通过增加显示设备的亮度来实现。因为绝大部分的投影机厂商在研发及推出新一代机型的时候，都刻意将投影机的亮度标准指标提升了20%以上。另外一方面，还可以通过改善光传输效率来实现，其中最重要的是提升眼镜的透光率。可是，目前只有少部分厂商关注到这个问题，例如Mitsubishi(三菱)就改良了主动式快门3D眼镜中液晶镜片的类型，通过更短的液晶开合时间，提升了眼镜的透光率。不过，从目前各个厂家最新推出的多款家庭影院投影机来看，3D画面的能量感仍然不足，因此，这也说明了在画面调校过程中不能简单地照搬2D画面的调校标准与方法，必须选择3D视频调校的相关手段与准则。
* c. y( y2 c. W7 }3 a# a9 f/ A 在进行深入分析3D视频调校技术之前，让我们一起思考以下两个问题：+ n! t2 i; w% U& t$ R% N
1. 普通非3D的平板电视与家庭影院投影机能否通过外置的处理器实现3D显示功能？
! ^ r) P% n7 l/ Q3 ]/ D6 w 2. 采用主动式快门3D技术的显示设备能够变换成被动式偏振的3D机型吗？. W ]8 k) d }. W
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2 W L" e4 i3 s5 ~* q 这两个问题都是目前家用3D显示领域的热门话题。第一个问题针对的是3D显示普及性方面。第二个问题则是探索如何获得更佳的3D显示效果。! ^, r# _% }. z
尽管近两年平板电视与家庭影院投影机厂商都在不断推出全新的3D机型，但依然有大部分用户还在使用不支持3D显示的机型。如果更换为全新的3D设备，将是一笔不少的花费，导致了这些用户的犹豫不决，直接拖延了整个3D显示家用市场普及的步伐。* s9 z( P0 D: i
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现在已经出现专门的3D视频处理器使得传统2D的显示设备支持3D立体显示! b" N1 u9 N; d3 r
于是，大家就提出了第一个问题：“普通非3D的平板电视与家庭影院投影机能否通过外置的处理器实现3D显示功能？”而答案是肯定的。事实上这个问题类似于早期的高端三枪式CRT投影机能否通过外置转换器支持HDMI接口的问题。在前面已经介绍过主动式快门3D无需改变显示设备的核心显示结构，只需加入视频处理器就能实现。如今，国外已经有不少专门研发视频处理器的厂商(如3DNOW与HDfury)推出的3D视频处理器就充分利用了主动式快门3D技术的特点，由3D视频处理器来接收各种不同信号源输出的3D信号，包括主流的蓝光3D播放机以及3D电视广播，进而控制显示设备的显示方式以匹配附带的主动式快门眼镜的刷新频率，最终让用户看到3D影像。这种3D视频处理器基本上能够支持所有的2D设备，而且在3D眼镜同步方面还采用了覆盖面最广的RF射频方式，当然也兼容普通的IR红外方式，意味着用户可以使用不同类型的3D眼镜。
4 A/ ~0 \2 H4 L$ [ 既然可以让非3D的设备支持立体显示，那么能不能让主动式快门3D显示的设备变成被动式偏振的形式以彻底消除闪烁的问题，同时也通过佩戴更加舒适、光损耗更低的被动式偏振眼镜获得更佳观感？这就是上面所提及的第二个问题。事实上，由于主动式快门3D平板电视本身制造技术的限制，是不可能利用外置的转换器将其切换成被动式偏振平板电视的。不过主动式快门3D结构的家庭影院投影机就可以通过外置的主动式偏振器转换成单一被动式偏振的显示形式。% W0 p6 {2 h9 Q4 {& J
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Volfoni带来的SmartCrystal Pro被动式偏振处理器，能够将DLP 3D的主动式快门3D投影机转换为被动式偏振的机型$ w1 a8 e# l& C- F& v( w& X
这种转换方式源自于专业电影院，将切换左右眼画面的工作由主动式快门眼镜转移到放置在镜头前方的主动式偏振控制器，为每只眼睛的画面加上不同的偏振特性，最后通过无源偏振眼镜观看到立体影像。Volfoni作为全球知名的民用或专业3D解决方案的法国提供商，所带来的SmartCrystal Pro就是一款能够将DLP 3D家庭影院投影机转换为被动式偏振方式的外置处理器。实际的工作方式正如上述所提及的，能够支持最高5000流明输出亮度的主动式快门投影机，基本上覆盖主流的机型，实用性非常高，只需搭配银幕或带偏振光特性的幕布以及被动式偏振眼镜就可实现。值得一提的是，对于采用LCoS或LCD技术的3D家庭影院投影机，Volfoni也将会在日后推出针对性的被动式偏振转换方案。不过，这种转换方案经过国外一部分玩家实际测量后发现，实际所得的画面亮度表现相比转换前使用主动式快门眼镜还要低一些，因此必须选用输出亮度较高的投影机方可获得理想的画面能量感。1 X/ `# V- Z2 B! Z. G
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$ K' Y4 T5 E/ g6 W 通过上述的讨论与分析，不难发现影响整个立体画面质感的基本原因在于3D眼镜，因此在3D视频调校的过程中往往需要将调试重点放置在3D眼镜之上，而不仅仅是投影机本身。& [7 D& O5 y5 H5 [
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发表于 2006-8-10 21:45:00
