立體電視發(fā)展線路及相關標準化工作進展

    立體電視系統需要傳輸具有視差效果的立體視頻信號。立體電視信號格式對接收終端、顯示設備以及運營業(yè)務形式都會產生直接影響。圖1是ITU-R對立體電視信號格式的劃分，從中反映出了ITU-R對立體電視發(fā)展線路的判斷。

    2.1立體電視代次劃分

    立體電視系統會從佩戴眼鏡觀看一個視角的立體視頻，發(fā)展到允許頭部移動觀看多個視角的立體視頻，并最終演進為自然立體視頻，即與我們日常視覺成像無異。根據立體電視系統所傳輸的視覺信息量的多少，觀看者是否需要配戴眼鏡等方面因素，ITU-R將立體電視系統分為三代，如圖1橫軸所示。

    第1代立體電視系統傳輸兩路畫面，分別用于左右眼的觀看，所傳輸的視覺信息中只包含有一種視差效果。第1代系統基于stereoscopic顯示技術，主要包括偏振光立體顯示方式以及主動快門式顯示方式。觀看者需要配戴相應的眼鏡，眼鏡將顯示設備顯示的左右眼畫面分離出來分別送入左右眼。

    第2代立體電視系統傳輸多個視角的多路畫面，因此提供了多種視差效果。第2代系統基于autostereoscopic顯示技術。該類顯示技術通過視差屏障（parallex barrier）、透鏡（lenticular lens）等機制將左右眼的畫面分別傳送到觀看者的左右眼，無需觀看者佩戴眼鏡。由于第2代系統傳輸了多路畫面，觀看者變化觀看角度時可以查看到物體后面的景象。

    第3代立體電視系統是全息影像系統。第3代系統基于object-wave recording (holography)等全息成像技術，目標是模擬實際場景的光場，因此觀看者可以任意選擇觀看位置，并無需佩戴眼鏡。相比前兩代系統，全息系統提供了更貼近自然的觀看方式。第3代系統還需要很長的時間去發(fā)展和完善。

    2.2立體電視系統兼容級別

    圖1縱軸表明了ITU-R對立體電視系統兼容級別的考慮，即在多大程度上基于現有設備可以開展立體電視業(yè)務。

    兼容級別Level 1不需要觀看者購買新的終端、顯示等設備，只需添加一幅眼鏡。由于此級別立體電視系統兼容現有高清顯示設備，ITU-R將此級別稱為HD Conventional Display Compatible（CDC）。兼容級別Level 2需要觀看者購買新的顯示設備，但不需要更換機頂盒等終端設備。傳統機頂盒可以解碼該級別立體電視信號意味著該級別立體電視信號的視頻幀結構與傳統2D電視視頻幀結構兼容，因此ITU-R稱此級別為Conventional HD Frame Compatible（CFC）。

    兼容級別Level 3和Level 4需要觀看者購買新的終端以及新的顯示設備。級別Level 3是Level 2的擴展，并兼容Level 2信號，因此ITU-R稱此級別為Frame-Compatible Compatible（FCC）。級別Level 4兼容傳統2D電視業(yè)務，因此ITU-R稱該級別為Conventional HD Service Compatible（CSC）。

    2.3立體電視信號格式

    ITU-R給出了各級別立體電視系統信號格式的定義，如圖1所示。本節(jié)對這些信號格式進行介紹。

    第1代Level 1級別立體電視信號是通過將左右眼兩路畫面進行基于互補色的濾光，并將濾光后的兩路畫面迭加為一路畫面而形成的。在2D電視系統中，該級別信號可視為一路2D電視信號進行編碼傳輸，因此采用傳統機頂盒即可進行解碼。該級別信號在傳統顯示設備上即可進行顯示，觀看者通過配戴互補色眼鏡將左右眼畫面分離出來，獲得雙目立體感。基于互補色濾光的立體圖像質量不能得到保證，目前已較少采用。

    第1代Level 2級別立體電視信號是通過將左右眼兩路畫面進行下采樣，之后合并為一路畫面而形成的。主要合并方法包括，Side by Side（SbS）、Over and Under（OaU）、line/column interleave、checkerboard、Quincunx等。該級別信號可視為一路2D電視信號進行編碼傳輸，但需要指明所采用的畫面合并方法。傳統機頂盒可對該級別信號進行解碼，但需要新的顯示設備將一路畫面拆分為用于左右眼觀看的兩路畫面并進行顯示。由于兩路畫面進行了下采樣，該級別立體電視相比全畫幅高清晰度電視損失了頻譜信息。

    第1代Level 3級別立體電視信號是在第1代Level 2信號的基礎上迭加增強信號而形成。增強信號用于補全由于畫面下采樣所損失的頻譜信息。該級別信號需采用新的機頂盒及顯示設備進行解碼顯示，但該級別信號兼容第1代Level 2信號。H.264 Scalable Video Coding標準可作為該級別信號的信源編碼方案。

    第1代Level 4級別立體電視信號是用于左右眼觀看的具有視差效果的兩路完整畫面。該級別信號需采用新的機頂盒及顯示設備進行解碼顯示，但兼容傳統2D電視信號。傳統機頂盒可以解碼該級別信號的部分碼流，獲得兩路畫面中的一路。因此，該級別立體電視信號兼容傳統2D電視業(yè)務。H.264 Multiview Video Coding標準可作為該級別信號的信源編碼方案。

    第2代Level 4級別立體電視信號是多個視角的多路畫面并附加相應的深度信息。該級別信號需采用新的機頂盒及顯示設備進行解碼顯示。該類顯示設備是多視點autostereoscopic顯示設備。目前，MPEG正在著手制定該級別信號的信源編碼標準。