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裸眼3D产业链上下游发展分析

发布时间:2017-12-11  来源:立鼎产业研究网  点击量: 411 

一、裸眼3D内容制作情况分析

1、裸眼3D内容制作方式分析

——3D拍摄

3D拍摄可直接获取高质量的裸眼3D内容,通常对摄像设备和摄像技术要求较高,它是通过两台摄像机模拟人的眼睛,拍摄左眼和右眼的画面。目前两个摄像机的排列方式有两种,一种是水平并排的方式,另一种是垂直上下的方式。摄像机的间距通常与人的眼睛瞳距差不多,6065毫米,两摄像机的间距可以根据远景或近景进行调整[。拍摄中需要确保两个摄像机之间的亮度、焦距和光圈一致,这样拍摄得到的画面人眼看起来更舒适、自然。使用平行摄像机可以有效地避免几何畸变,垂直摄像机可以保证摄像机之间的距离在6065毫米,因而具有各自的优点。双摄像机拍摄由于直接拍摄得到左右眼图像,因而可获得高质量的3D图像,其缺点是如果在传输中不对3D内容压缩,则将占用2倍的带宽,带来传输带宽高的问题。

——2D3D技术

2D3D技术主要利用2D视频中隐含的3D信息(即深度信息),恢复出所拍摄场景的3D空间坐标与位置关系,进而生成左右两幅具有视差的画面,从20世纪90年代开始起步,到现在已经经过了约二十年的发展。该技术有望将人类娱乐历史上存留的大量2D视频影像转换成3D影像,那么众多的现存优秀2D作品也可以通过3D世界来呈现出来,从而以一种前所未有的方式让观众身临其境的回味经典。如1997年影片《泰坦尼克号》以在2012年重新以3D形式亮相大银幕,又获得了超过5亿的骄人票房成绩。经典影片又通过3D技术焕发出了新的生命力。

——计算机3D模型绘制

计算机3D模型绘制主要是利用计算机图形学技术,对真实场景进行抽象,重建场景的三维模型,并进行贴图、光源设计、纹理映射等绘制处理,再由大型计算机集群进行渲染。渲染一般包含转换与着色。着色是3D动画视频制作的最后环节,在这个环节中,要把正确的明暗分布、浓淡处理、纹理、特殊效果等加到计算机三维模型中,进而渲染得到细节生动逼真、外观鲜明绚丽的彩色图像。

这种3D内容制作方法可以制作出丰富多彩的3D内容,操作灵活,适用于3D游戏和动画等场合,该方法缺点是比较复杂且缺乏实时性。

——视图合成

视图合成是裸眼3D内容制作技术中合成多视点视频的关键技术。随着3D显示技术和3D电视系统的快速发展与普及,视图合成引擎已成为3D电视和任意视点电视中合成单视点或多视点视频的重要组成部分。目前视图合成引擎中采用的核心算法是基于深度图像绘制算法。DIBR算法以三维图像变换为基础,实现由一幅或多幅图像及其对应的深度图生成另一视点的图像的功能。采用DIBR算法的视图合成引擎只需要传输一路视频及对应的深度图便可得到立体图像对,从而可以减少传输带宽。应用DIBR算法可方便地生成多幅视图,且可根据需要任意调节,缺点是合成图像随视点数的增加,视图质量随之下降。

2、裸眼3D拍摄器材发展现状

深度摄像机(depth camera),它可以同时记录传统的2D视频和相应的深度信息,深度信息对应2D视频图像中的每一个像素点。与普通摄像机不同的是它增加了深度信息的获取,采集原理是通过不断发射光脉冲,光脉冲发射到被摄像物后发生反射,摄像机再接收反射回来的光脉冲,从而计算出像素点的深度信息。

3、裸眼3D内容制作情况分析

3D片源的匮乏一直是限制3D显示发展的一个重要原因,为了能够提供足够多的立体内容和应用,人们研究出了多种方式,主要有3D拍摄、计算机3D模型绘制、2D3D技术及视图合成技术等。3D拍摄是指通过多个摄像机拍摄从而直接获取3D内容。计算机3D模型绘制,通常首先由设计人员使用专业软件在计算机上建立三维模型,再由大型计算机集群进行渲染。所谓渲染,包括着色和转换。目前用的最多的是3DS Max(由Discreet公司开发,后被Autodesk公司合并)和Maya,这两款软件是由Autodesk公司开发的著名的三维动画渲染和制作软件,另外,也有一些抠图软件能够让用户通过简单的操作把2D照片制作成立体照片。2D3D技术主要利用2D视频中的深度信息,找到各视点间的三维空间坐标与位置的关系,然后以一个2D视频视点为基础,通过绘制得到另一个视点。视图合成技术是指通过图像绘制算法,利用2D图像以及对应的深度图信息绘制得到多个视点图像。

4、裸眼3D内容制作趋势分析

201211日中国首个3D电视试验频道正式开播,引发了3D终端显示开发热潮,各大厂商相继推出了3D显示可行性解决方案和3D电视。随后3D终端产品如3D显示器、3D摄像机、3D投影、3D手机等陆续推出,3D设备也开始慢慢进入大众生活中。3D内容制作位于3D产业链前端,对3D产业的发展起着至关重要的作用,却一直处于不愠不火的状态,没有得到太大的进展。在3D电视产业中,单纯的硬件在竞争中的优势已不再明显,取而代之的是包括3D内容制作、传输、存储、播放及显示设备等的整条产业链的竞争。3D内容制作端的滞后已经严重影响了3D产业发展的平衡。因此,提高3D内容制作技术,制作高质量、丰富的3D内容对于立体显示的发展起着至关重要的作用。

二、裸眼3D软件市场发展状况

1、裸眼3D播放软件市场分析

目前,负责H.264标准制定的联合视频组(Joint VideoTeam, JVT)和欧洲的ATTEST项目已经推荐采用“V+D”的3D视频格式,HDMI(High Definition Multimedia Interface, 高清晰度多媒体接口)标准的最新版1.4也已支持“左视图+深度(Left + depth)”等3D视频格式。

传统的裸眼3D播放器采用8拼图的视频源传输方式,如本文第3.4节所述,8拼图的视频传输方式可以降低视频传输带宽,同时确保8幅视图同步传输,从而方便视频后处理。然而,这种8拼图合成图像在播放时,播放器需要将8个视点进行拆分,然后分别上采样至1080p,再进行视点融合得到立体合成图像,最后通过基于光栅的裸眼3D显示器播放,观看到3D效果。但这样带来的计算量是相当大的,且分辨率下降非常严重,一般播放器都采用了硬件或者其他加速手段。

因此,研究一种支持基于深度图像的3D视频实时播放的裸眼3D播放器就显得尤其重要。裸眼3D内容播放器的研究,可以为裸眼3D显示在广播网、互联网、多媒体显示及移动通信网的应用提供关键技术支持,使我国在裸眼立体显示领域研究跻身国际前沿,促进我国立体显示产业健康可持续发展,具有重要意义。

22D/3D转换软件市场分析

目前,2D3D技术有多种实现方式,大致有基于机器学习的2D3D技术、基于DIBR的全自动2D3D技术及基于关键帧跟踪的视频半自动2D3D技术等,可以对不同的视频场景、视频格式和视频分辨率进行立体化转换,其输出结果能支持多种3D显示设备。

3、裸眼3D内容制作软件市场分析

用于3D建模的软件主要有3D MAXAutodesk® Maya等,常见的3D后期处理软件主要有Adobe premiereNukeFusionSmoke等。

三、裸眼3D视频内容传输现状分析

1、裸眼3D视频编码技术发展

目前3D视频格式可分为双目立体格式、视频+深度图(video plus depth, V+D)、多路视频+深度(multiview video plusdepth, MVD)以及分层深度视频(layered depthvideo, LDV)。针对双目立体视频,MPEG组织于2001年底开展了3DAV(three-dimensionalaudio video)的探索性工作,提出了4种基于MPEG-4的立体视频编码方案[;对于“V+D”格式,它与现存的2D广播向下兼容,最新的高清晰度多媒体接口(High Definition Multimedia Interface, HDMI)1.4标准和DisplayPort标准已经支持这种3D视频格式;对于MVD格式,多年来MPEG组织广泛征集多视点视频编码(multi-view video coding, MVC)编码方法,其中来自德国HHI,日本NTTKDDIFujitsuNagoya大学,韩国STMicroelectronicsSejong大学以及美国三菱电子研究实验室等公司和研究机构的MVC方法性能表现较好。目前,H.264 MVC作为信源编码标准已被蓝光3D标准所采用。

2、裸眼3D视频传输技术发展

裸眼3D传输方式主要包括网盘、光盘及广播等。一般3D电视节目的传输带宽是普通2D视频的两倍,因而3D电视需要更高的传输带宽。针对目前有线电视和卫星服务的传输带宽,若传输3D视频则需要牺牲画面质量,通常的做法是将分辨率降低一半,导致最终接收的视频图像清晰度降低一半。索尼公司推出了一种新的传输方式,采用两路传输3D视频信息,一路传输预测的深度信息,另一路则传输视频信息,该传输方式只占1.3倍带宽。

目前,蓝光光盘是除广播外另一种主要的3D发行平台,美国好莱坞制片厂近年来尤其青睐3D版影片的发行,因而都在努力的规划和研究3D版影片在蓝光光盘上的发行。我国高清光盘产业联盟(CBHD)也在积极研发蓝光光盘播放机以支持3D视频的播放。

四、裸眼3D显示行业现状分析

1、裸眼3D显示产品上游分析

裸眼3D显示存在的难题是如何裸眼3D显示面临的内容制作和播放问题。裸眼3D片源匮乏一直是3D显示技术及裸眼3D显示技术推广中面临的最大瓶颈,裸眼3D内容的丰富性将直接决定裸眼3D显示普及的速度,而裸眼3D内容播放器的研究是裸眼3D显示技术走向大众化、普及化的关键。所以解决上述科学问题是裸眼3D显示走向实用化的关键。

在未来,视频内容制作团队将会更多的满足观众的体验需求,以更加立体有冲击力的形式重塑内容输出。与此同时,线下影院、电视电脑手机等终端显示设备,也将被倒逼升级改革,一旦它们不支持裸眼3D,则可能面临着对用户“失控”、直至全部流失。以此类推,这种危险还广泛存在于以平台、流量和社交为特征的虚拟经济中,因为消费体验在这一领域很容易被无限的放大,并且被给予了最大限度的实现可能。

2、商用大尺寸裸眼3D显示产品市场分析

商用大尺寸裸眼3D显示设备以20寸以上的为主,常见的有21.5, 24, 32, 42, 46, 47, 55, 6570, 82等英寸,近期还开始出现裸眼3D拼接屏,兼具技术和产品开发能力的主流厂商有3DVStar、长虹、荷兰PHLIPS/DEMENCO、法国 ALIOSCOPY等。

3、家用小尺寸裸眼3D显示产品市场分析

个人用中小尺寸裸眼3D产品以20寸以下为主,目前市场上有裸眼3D手机、裸眼3D数码相框、裸眼3D电影本、裸眼3D平板电脑、裸眼3D笔记本电脑、裸眼3D一体机等,有7810.115.617英寸,曾批量出售终端产品的厂商有台湾HTC、日本夏普、日本东芝、韩国LG、美国 MASTERIMAGE、中国佳的美、中国爱国者、中国沃飞等。

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