3D电视制播系统平台开发与控制研究

来源:用户上传      作者: 李淑华

　　 [摘 要] 3D电视制播系统理念最早在上世纪二十年代就已经提出，但鉴于技术等方面因素限制一直未能实现。随着时代的发展，科技的进步，制作3D电视的技术逐渐成熟。本文分别从信号采集、编辑、存储以及监看等方面对3D电视制播系统平台加以阐述。
　　 [关键词] 3D电视制播系统 开发 控制 信号采集
　　3D television production and broadcasting platform and Control System
　　Abstract: 3D television production and broadcasting system concept first in the twenties had been proposed, but in view of technical limitations and other factors has not been realized. With the development, technological advances, making 3D TV technology maturity. In this paper, from signal acquisition, editing, storage and monitoring system in terms of 3D TV broadcasting system platform to articulate.
　　Keywords: 3D television production and broadcasting systems, development, control, signal acquisition
　　
　　1.前言
　　3D电视凭借其颠覆原有收看方式的特性被看作是平板市场的崭新增长方式，而3D节目产业链运行首次通过验证，无疑从侧面折射出政府对整个3D产业的支持。政策方面的利好，对于3D电视的发展无疑是一个好消息。技术瓶颈的逐渐突破，3D降价潮的屡屡掀起，都有利于3D市场的发展。但片源、内容以及用户接受度方面的困境仍在，发展之路仍然漫长。据3D电视有广义和狭义之分，广义上的3D电视涵盖3D摄像、信号编辑、电视节目、频道以及显示设备等一系列的技术和设备，而狭义的3D电视专指其中某一方面。人体左右眼之间有一定距离，这样，左眼与右眼所生成的图像不可能完全一致，大脑在对这两种图像进行处理时会有深度感，3D电视便在此特性基础之上，借助特定技术实现3D视觉图像。作为电视产业先锋，约翰・布莱德早在上世纪二十年代便提出3D电视理念，但鉴于技术等因素的限制，一直未能实现。随着科技水平的不断进步，制作播出3D电视的技术日益成熟，一系列的3D电视及影视作品相继被推出，3D电视再次进入人们的视线。
　　2.3D电视制播系统
　　2.1开发难点
　　现阶段3D电视在节目信号采集、制作、播出、信号传输及接收方面还面临一系列问题：第一，从信号数据量上看，3D电视是2D电视的两倍，因此，3D电视制播系统，特别是高清系统，需要满足3D信号对于数据量以及码率的高要求；第二，3D电视基本原理就是利用人眼左右眼形成的图像的视差，因此，3D电视制播系统务必确保两个信号的同步性，从而提供高质量画质；第三，出于成本考虑，要尽可能的对现有2D电视设备、信号发送及接收设备予以充分有效的利用，也就是说，3D电视制播系统需要对现有2D电视信号具有兼容性。
　　2.2开发与控制
　　2.2.1信号采集
　　（1）选择信号采集及录制设备。演播室及现场图像的拍摄要选择双镜头专用摄像机设备，高清图像信号及辅助信号同步生成，并且是未经过压缩处理的，之后借助HD-SDI线缆将所生成的双信号传输到录制设备。如果是外来信号，首先需要借助专用信号解调器以及解码器对其进行还原，进而得到立体图像，再向录制设备传输。3D信号的录制需要使用专用设备或两台高清录制设备同步进行，采集到的数据流利用光纤实现存储；（2）选择格式及确定码率。在选择格式时，需要对编辑可行性及便捷性进行全面考虑，同时为提高编辑效率需要确保所生成的是多码率文件。3D电视信号中左右眼信号最低应达到目前高清系统所广泛采取的码率。在对3D节目制作质量要求较高的情况下，需要将信号码率予以相应的上调；除此之外，为确保节目制作效率以及用途等方面要求的实现，采集系统所生成的文件不能局限于一种码流。
　　2.2.2信号编辑
　　3D电视信号编辑系统在组网形式上采取的是双网、双码流结构。在节目信号分辨率方面，高清电视信号要远远高于标清电视信号；此外，由于3D电视信号是由左眼信号和右眼信号所组成的，因此，在信号的码率方面，3D电视也远远高于2D电视。对于这一问题，借助FC SAN网络便可以有效加以解决。为确保越来越多的3D电视信号编辑需求得到充分满足，要在目前的有卡工作站基础之上建设用于编辑信号码率较低的无卡工作站，并利用以太网实现连接。3D电视信号有左眼和右眼两个信号构成，信号码率大于2D信号，而景致一样且同步，所以在进行信号编辑是，只需针对左眼信号进行。EDL表在3D非编工作站中生成，以此表为依据，可以得到经过编辑处理的3D电视信号。一方面，3D电视信号编辑需求可以得到充分满足，另一方面，可以在一定程度上降低传输宽带的占用率，从而促进系统整体稳定性的逐步提升。在卡工作站可以实时预览3D电视信号，在无卡工作站只能对2D电视信号进行实时预览。3D非编有卡工作站是由左眼信号和右眼信号组成的，3D电视立体信号可以在3D监视器中予以完整显示；3D快编工作站属于有卡工作站，其3D信号源可以从地面、卫星或者是3D摄像机等设备中直接获取并进行编辑处理。在进行编辑预览时，只有左眼信号会在软件中显示出来，除此之外，还可以将3D立体信号完整的显示出来。
　　2.2.3存储
　　3D电视信号不管是信号码率还是数据量都较大，这就对信号存储系统提出更高要求，以便信号存储、读取以及写入等要求得到切实满足，因此，本系统选择FC存储矩阵。在对3D编辑3D电视信号只需针对左眼信号进行，在3D编辑站产生EDL表，据此得到经过编辑的原始码率信号，并将其存储在FC存储矩阵当中。
　　2.2.4监看
　　实时监看3D电视信号的目的是确保3D电视节目的制作及播出质量。3D电视信号与常见的2D电视信号在进行监看时存在一定区别，一方面，需要借助示波器针针对左眼信号和右眼信号进行有针对性的波形监视，另一方面，要针对原始码率电视信号实施3D监看。3D电视信号制作及播出过程的监看模式为：借助于HD-SDI接口线缆分别将左眼信号及右眼信号传输到3D编码器当中，再通过HDMI实现与3D监视器的连接以便实施监看。在3D电视播出系统中，会对3D素材实施转换，得到左眼信号和深度信号，再借助3D解码器实施还原，从而得到左眼信号及有眼信号，传输到3D监视器；最后，将一路低码率的MPEG-2 TS流传输到3D监视器实施最后监看。
　　2.2.5信号播出
　　为了保证当前2D电视信号传输系统及接收系统可以兼容3D电视播出信号，首先，需要通过播出工作站对3D节目素材进行转换，得到左眼信号及深度信号；之后，利用左眼信号及右眼信号可以计算出深度信号；最后，分别将左眼信号和计算出的深度信号传送到编码器以便编码。
　　在播出过程中，立体图像模式的高清3D电视信号码率为两路高清2D电视信号之和。当利用立体图像播放3D电视信号时，用户现有的2D设备无法实现与3D电视信号的兼容。采取“2D＋深度信号”的播放模式，一方面可以有效降低宽带占用率，另一方面，2D与3D可以实现较好的兼容。3D电视信号中的左眼信号借助编码器实施编码，深度信号经过压缩处理之后附加到TS流中。
　　3.结语
　　新闻的发展和高清化建设改造的必要性电视台新闻业务的不断发展，新闻节目的时效性、节目制作的多样化、节目来源的多渠道性、素材共享的及时性等问题越来越受到大家的重视。高清电视是广播电视技术进步的必然趋势。随着我国电视节目数字化工程的不断推进。
　　当前全球范围内3D电视内容产生模式中，具有主流地位的有双摄像机拍摄模式以及2D摄像机加深度参考摄像机模式两种。笔者主要从从信号采集、编辑、存储以及监看等方面阐述了3D电视制播系统平台开发与控制。
　　参 考 文 献
　　[1]邓小霖,王阿明.电视制播设备配置要点.内蒙古广播与电视技术,2005年 第04期
　　[2]杨旭乾,吴峥.初探3D电视制播系统.影视制作,2010年 第09期
　　[3]吕德刚.浅析电视制播系统中的存储及存储管理技术.科技信息(科学教研),2008年 第25期
　　[4]牛睿,侯少卿,宫鸣宪.IT网络技术与电视制播系统的融合.现代电视技术,2010年 第10期
　　[5]王钊.电视节目制播全网络化系统构建思想与实践要点.现代电视技术,2011年 第05期

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