3D元年即将来到 3D电视全攻略大放送

3D电视全攻略一：一个新视代的来临

    编按：3D电视是近来消费性电子产业热烈讨论的话题，这个新技术究竟前景如何、有没有成为杀手级应用的机会？在以下的「3D电视全攻略」特别报导中，EETimes美国版资深编辑Rick Merritt将一一为你解答对3D电视的所有疑惑。

    消费性电子产业现在正透过立体3D眼镜看未来，但左眼虽看到了电视与多媒体产品新商机，右眼却看到一连串仍待克服的技术问题。

    于是在刚落幕的2010年国际消费性电子展(CES)上可看到一个有趣现象：当一般参观者挤在厂商摊位透过3D电视观看震撼人心的立体视讯同时，技术人员则涌进3D电视相关研讨会场试图厘清该领域不兼容规格与未完成标准的议题。

    厂商积极推动3D电视的理由很充分。根据DisplaySearch估计，在经历09年1%的衰退后，全球电视出货量在2010年将恢复6%的成长；不过全球电视出货金额却缩水10%，主因是产品平均销售价格下跌了9%。而这也是平面电视转机潮开始以来首见的价格下滑。

    同时，制片商发现电影光盘销售量在09年下跌了13%之多，虽然在线内容营收有成长，却不足以弥补损失。于是两年来，由梦工厂动画公司 (DreamWorks Animation)执行长Jeffrey Katzenberg领军的一群制片业者，想靠着将3D电影院体验送到一般家庭来开辟新财源。

    而在2010年的CES，广播电视业者以及系统厂商也赶上了3D热潮；几乎每家电视大厂都表示将在6月或更早以前推出3D电视，并纷纷在豪华的展场摊位示范自家3D电视。

    “每个人都在飙速抢进3D领域，因为我们深信3D将会让消费性电子产业回春；”Panasonic北美分公司执行长Eisuke Tsuyuzaki表示：“我们将本届CES视为分水岭，所以第一代产品可能还是有一些问题。”一旦参与这个新产业的厂商越来越多，其愿景也会茁壮。

    Tsuyuzak表示，3D电视不是一个新功能，而是一个新平台：这不只是与消费性电子产业相关，甚至会为健康照护与工程等领域带来新应用。实际上，已有厂商计划推出消费性3D数字相机/数字摄影机，最快五年内就会问世。

    “YouTube现在已经可以支持3D视讯，提供更多乐趣；”LG Electronics先进技术资深副总裁Nandhu Nandhakumar表示：“3D浪潮如雪球般越滚越大，我认为其发展速度已经让很多人都感到吃惊。”

    根据一项以2,000位美国成年人为对象的网络调查显示，有三分之一的受访者表示他们已经看过3D电影，而且有八成表示非常享受；受访者中也有四分之一的人表示他们会想在三年内购买3D电视，预算在1,000美元以内。

    虽然电视制造商并没有在CES上宣布3D电视产品价格，但估计应该会是传统电视机的三倍或更多；LG于2009年8月在韩国上市的3D电视一台卖3,000美元，Toshiba计划在美国开卖的Cell TV则可能要价1万美元。

    “3D电视将会是显示器市场中的凯迪拉克；”消费性电子协会(CEA)研究总监Shawn DuBravac形容；他并指出，在CES会场上所看到的3D电视展品，最小的尺寸是46寸。

3D电视全攻略二：这是个活生生的新科技

    3D电视全攻略Part II：这是个活生生的新科技

    无论接受度如何，3D电视还是来了；首先是蓝光光盘协会(Blu-ray Disk Association)已经在去年12月中旬完成了一套高画质3D光盘标准，因此3D内容光盘片可以与3D电视一起销售。不过梦工厂的Katzenberg还在CES的记者会上，亲手将《怪兽大战外星人(Monsters vs. Aliens)》动画电影的3D蓝光光盘版本交给三星北美分公司(Samsung North America)总裁。

    在今年，系统厂商将会随着3D电视问世推出新一代支持3D的蓝光光驱；这些设备将符合自有格式与最新的1.4版HDMI接口，能以Full HD分辨率传递3D内容。其他内容供货商与广播电视业者，包括British Sky Broadcasting、DirecTv、Discovery Channel与ESPN也表示，他们将在2010年开始提供3D视讯服务。

    “这是一个活生生的新科技，而我们有自信一切都能发展顺利；”ESPN技术执行副总裁Chuck Pagano表示，该公司计划在6月份开播数个立体3D频道，转播世界杯足球赛(World Cup)。不过这些广播业者到目前为止还没公布他们将采用那种3D视讯格式，不同业者可能会采用不同的方案；这让准备推广第一波3D电视产品的整个供应链急得跳脚。

    估计所有广播业者发送的讯号，将会与目前有线电视与机顶盒的内容”讯框兼容(frame compatible)”，但都需要经过转换。而芯片与系统制造商表示，他们可以透过在现有芯片内加入新韧体来处理这样的问题，不过在系统上市之前，需要三个月的时间以及视讯样本来进行新组件的开发。

    广播电视网络缺乏支持左右两眼Full ,1080p影像分辨率的带宽，因此恐怕无法传送透过市面上高阶电视机可看到的Full HD视讯；据了解，他们已经试过许多不同的方案，试图透过现有网络提供最好的3D视讯效果，包括以棋盘格、交叉线或是字段方式，并排或交错两道影像讯号。

    有线电视方案供货商CableLabs的消费性视讯技术副总裁David Broberg表示，影像传递的规则有很多，他们已经找出一个最好的上/下(over/under format)格式，正与电视制造商、数字内容供货商合作进行试验，以决定最后的版本，而目前进展顺利。该种上/下格式据说是免授权费的，不过卫星电视业者DirecTv与BskyB却打算采用并排(side-by-side)格式。

    RealD的技术是目前获得最多3D电影院采用的，该公司表示拥有并排格式技术的基本专利权；根据其在CES期间宣布的讯息，几乎所有的电视大厂都与该公司有技术授权合作，涵盖3D内容格式、3D 眼镜等等。那些厂商包括Samsung、Panasonic、Sony、Toshiba、JVC与DirecTv等。

    “已经有不少大厂对我们做过调查，确认我们拥有并排格式专利；”RealD总裁Josh Greer表示。市场研究机构Envisioneering Group的分析师Rick Doherty指出：”这是一场知识产权(IP)的战争。”几乎整个3D电视技术领域都在打IP战，不过到目前为止却没有相关专利联盟(patent pool)成立，这也可能会成为3D电视产业发展的一个弱点。

    “将会有一些在新技术出现时就会肆虐的专利蟑螂(patent trolls)作乱；”Mitsubishi Digital Electronics America产品开发总监David Naranjo担忧。

    而撇开技术授权问题不谈，市场接受度也是每个3D技术供货商考虑的重点，而RealD的气势在今年的CES上亦可见一斑。RealD自信已经建立了横扫3D 电视市场的足够动能，该公司全球消费性电子业务副总裁Koji Hase表示：”产业界应该已经看到，包括内容、传递与显示端，都已经在用我们的3D技术。”

    所以这是否代表能适用卫星、有线与地面广播电视的3D标准之诞生将遥遥无期？对此Hase认为，这不应该是由单一个委员会来做的决定，3D标准应该是一个产业共同接受的现存标准。 RealD的3D技术优势在于，它是适用所有种类显示技术的，无论是偏光3D眼镜或是主动快门式眼镜都支持；Hase指出，更重要的是，该技术能建立在现有的基础架构上。

    自去年六月，美国电影电视工程师协会(SMPTE)开始推动3D视讯格式的标准化，但有意见认为，标准应该是由市场来决定。

    而无论是用那一种格式，很多市场观察家指出，消费者都没有注意到广播3D视讯内容分辨率下降的问题。虽然芯片与系统工程师表示，他们能够利用一些增强技术来协助弥补这方面的缺陷，但广播业者还是希望能够拓展带宽并采用新的编译码格式，例如被视为是3D视讯优化解决方案的MVC (MPEG-4 multiview codec)；但这些都需要花费大量时间与金钱。

    BskyB产品设计总监Brian Lenz估计，现有的卫星电视机顶盒带宽可能得拓展两倍，才能支持60 frames/second的1,080p内容，而这恐怕接下来几年很难看到。CableLabs的Broberg则表示，市面上大部分有线电视机顶盒支持24 frames/second的1,080p内容，而多数可望在两年内升级到60 frames/second。

    在这方面地面广播业者则遭遇最多障碍，因为他们所拥有的带宽比卫星与有线电视业者小得多。不过，负责管理美国地面广播标准的ATSC，已经给3D视讯一些发展空间，因为该机构希望能在接下来两年，让行动广播技术上路。

    SMPTE工程副总裁、同时也是制片商Warner Brothers技术长的Wendy Aylsworth表示，光学媒介(光盘片)，是传递3D视讯的最佳方式，其次是有线电视与卫星电视，而地面广播则是最差的，因为所需克服的挑战也最多。

3D电视全攻略三：十年内摆脱不掉的眼镜

    3D电视全攻略Part III：十年内摆脱不掉的眼镜

    由于光盘片与广播讯号都有多种格式，也许第一批3D电视产品会需要用户先选好他们到底要看那一种3D内容。

    “有一天，3D电视机将可自动识别3D格式，但现在的用户还是必须在屏幕选单上选择正确的内容格式；”南加大电影艺术学院(University of Southern California's School of Cinematic Arts)附属的娱乐科技中心(Entertainment Technology Center) 3D研究项目经理Phil Lelyveld表示，但这并不是消费性市场会接受的状况，因此南加大正在开发自动化格式辨别的技术。

    同样的，CableLabs已经找到从HDMI 1.4撷取3D句柄的解决方案，并让目前大多数消费者家中的HDMI 1.2与1.3版本机顶盒也能支持该技术。此外该机构也协助说服HDMI Licensing释出其规格，好让上述解决方案可行。

    CableLabs呼吁电视制造商能参与该3D实验室的互操作性测试，以确保第一批系统能够运作顺利。”HDMI虽然非常够力，但还有其他许多技术选项；如果人们不采用该接口，一切仍无法进展顺利。”CableLabs的Broberg表示。

    与广播业者一样，各家电视机制造商采用不同的显示与眼镜技术来展示立体3D画面，于是举例来说，Toshiba牌3D电视所使用的3D眼镜就无法适用Samsung牌的电视。因此像是Panasonic等品牌大厂，就得在第一批3D电视用眼镜打上自家商标，除了避免混淆也宣示他们的专利技术主权。

    所有参与CES的顶尖大厂都展示了采用主动式快门(active shutter)眼镜的系统原型，而据说这是将全1,080p分辨率讯号传递到双眼的最佳解决方案。至于成本较低的、3D电影院使用的被动式偏光眼镜，只能传递每讯框540水平像素(horizontal pixels per frame)的讯号；不过还是有部分厂商在较低价或是用于运动酒吧等公共场合的3D电视产品采用这种眼镜。

    “我们必须让视讯源能都传递到这两种眼镜，而我们希望能公平对待它们；”CableLabs的Broberg表示：”这两种技术都有优点。”目前尚不清楚电视制造商各自会采用哪种显示技术，或者是将从何处取得。不过在CES上，大多数的主动是快门眼镜都带着RealD商标。

    无论喜不喜欢，使用者还是会需要一种眼镜来观看高画质内容，至少在接下来的十年之内；研究人员表示，如果要以裸眼方式来观看高画质的3D影像，至少需要分辨率比现有电视高四倍的显示器。对内容制作公司来说更是困难，那需要每部摄影机都配备至少8个镜头，甚至要一打以上，才能精确撷取不需要眼镜就能看到的3D画面。

    Technicolor在CES上展示了利用其插补式算法(interpolation algorithm)技术的所谓自动立体化(auto-stereoscopic) 3D电视。不过这种技术的视角相对较窄，约只有10度左右，因此观众如果稍微转头可能就会看到模糊影像。

    “那需要8K分辨率的屏幕才能完美呈现，因此可能还要10~15年的时间；”Technicolor参与该项目的研究人员Thierry Borel表示。

    不过好消息是，在CES期间的一项调查显示，消费者对3D眼镜的容忍度其实还是有的，虽约有三分之一的受访者在观赏3D电影前认为戴3D眼镜很烦，不过在看了电影之后，只剩下20%左右的人认为戴眼镜不舒服。

3D电视全攻略最终篇：航向未知的旅程

    各家标准团体都在积极赶上产业界疯3D的脚步，例如消费性电子产业协会(CEA)已经着手为主动式快门3D眼镜订定红外线信令标准，不过在第一批产品出货以前恐怕难以完成；RealD的Greer则表示，该公司并没有参与以上工作。

    目前在欧洲进行的数字视频广播研究项目(Digital Video Broadcasting Project)才刚刚展开，准备为立体3D电视订定标准；该项目的第一场DVB小组会议将在1月26日举行，将讨论一系列有关该技术的市场需求。

    BskyB资深技术人员David Daniels则表示，还有另一个小组将同时针对技术方面的需求进行讨论，包括视讯源规格、透过HDMI传递讯号，以及MVC等编译码规格；此外DVB小组会议也将探讨该如何在3D电视上显示2D图形与字幕。

    Sony的Hays表示，在众多展示3D电视产品的厂商中，有人就能把菜单所显示的内容做得非常雅致，但有的却让人看了头痛。而因此有部份厂商将目前2D与3D画面缺乏转换接口的状况，视为一个商机。

    一位来自Motorola机顶盒业务部门的代表指出，该公司已经开发出一种专利技术，能解决3D电视字幕的问题；而立体3D摄影机厂商3ality Digital Systems则表示，目前该公司正在与一家新创公司合作，开发3D导航软件。

    另一个热门的技术是实时性的2D/3D画面转换，包括Toshiba、Samsung等厂商都表示，在一开始3D内容有限的情况下，他们的3D电视产品将提供上述的特别功能；两家公司也都声称自家产品将采用具备独特算法的专利处理器。

    目前Toshiba所采用的是与IBM共同研发的8核心Cell处理器，该公司强调其所谓的转换画面是提供有限的立体3D内容，也就是在可能的情况下于屏幕后提供少许画面深度，但在屏幕之前则不会有深度效果。

    不过立体动画师与其他竞争电视厂商则对该技术提出抨击；”我们也考虑过2D与3D画面的转换，但一旦你看过实际的3D内容，就会很容易发现转换后的视讯画面分解之处，因此我们决定坚持以3D型态制作内容的原则。”LG.的Nandhakumar表示。

    “这是个非常非常困难的工作，而且我没看过效果好的(2D转3D)版本；”人称“3D队长(Captain 3-D)的梦工厂Phil McNally表示：”是不是有足够的信息让计算机判别画面是在屏幕前方或后方，也是个问题。”

    3ality执行长Steve Schklair目前正在开发一项立体3D画面撷取服务，并表示该技术已经在一场足球赛上进行过试验，转换后的视讯则是显示在体育场的大屏幕上，不过效果并不好：”才3分钟不到现场观众就嘘声大作，当效果关闭，全场观众喝采。”

    “这实在是需要艺术家之手才能完成的工作；”Sony的Hays表示：”我知道每个人都想要在3D风潮中崭露头角，但仍有一些人会失败。”

    未知的3D艺术与科学

    在立体3D领域，内容制作公司与广播业者各有在艺术方面的挑战；”当你一大早醒来睁开眼就会看到3D，但在现实世界并没有剪接、淡出(dissolves) 或是特写等效果，因此我们需要一种语言来处理这些；”Hays强调，包括Steven Spielberg与Peter Jackson等大导也还在学习。

    Sony成立了一个专责机构研究3D内容制作技术，Hays表示：”目前在3D领域还没有太多具备足够知识的专业人士，我们希望能够很快改变这样的情况。”

    Electronic Arts的资深艺术总监Habib Zargarpour则表示，该公司正在制作3D版本的《极速快感(Need for Speed)》游戏；Nvidia在三年前就于学术会议上展示过该款游戏的自动转换版本，但效果不佳。他指出：”我们用了不少障眼法，但往往突然就会遇到窘境。”

    3ality的立体动画师Ted Kenney则表示，立体3D内容需要以必目前的体育节目更简约的方式来制作：”通常一场美式足球赛会配备27部摄影机来造势，不过3D电视是要让现场气势展现在画面上，因此我认为需要放慢剪接的速度。”

    Kenney认为，3D摄影机的使用技巧需要经验累积的培养；因此摄影师应该整个球季都坐在同一个位置上摄取镜头：”现在Fox与ESPN频道用了太多绘图效果以及太多镜头。”ETC的Lelyveld则认为，将会有全新一代的3D摄影师学习如何进行立体影像的拍摄。

    “有一天这将像现今的电影艺术，成为一个独立的学门；”Lelyveld也希望，能够有以公共卫生角度出发的研究，探讨观看立体3D画面对民众的视力究竟会不会有影响：”目前这些讨论都只是研讨会上的话题，而且也没有实际证据。”

    Lelyveld并指出，全球可能有4%左右的人是无法看到3D效果的，而有不少批评3D视讯风潮的部落客，也被证实是因为他们不能看到3D视讯效果。

    到了明年的CES就可知道，产业界一窝蜂的3D电视究竟是不是能够成功，而在今年可以确定的是，各家厂商已经投入3D这条路，尽管包括芯片制造商、系统厂商、广播网络与内容制作厂商都面临巨大挑战，他们仍满怀希望。