立体电视发展线路及相关标准化工作进展

    立体电视系统需要传输具有视差效果的立体视频信号。立体电视信号格式对接收终端、显示设备以及运营业务形式都会产生直接影响。图1是ITU-R对立体电视信号格式的划分，从中反映出了ITU-R对立体电视发展线路的判断。

    2.1立体电视代次划分

    立体电视系统会从佩戴眼镜观看一个视角的立体视频，发展到允许头部移动观看多个视角的立体视频，并最终演进为自然立体视频，即与我们日常视觉成像无异。根据立体电视系统所传输的视觉信息量的多少，观看者是否需要配戴眼镜等方面因素，ITU-R将立体电视系统分为三代，如图1横轴所示。

    第1代立体电视系统传输两路画面，分别用于左右眼的观看，所传输的视觉信息中只包含有一种视差效果。第1代系统基于stereoscopic显示技术，主要包括偏振光立体显示方式以及主动快门式显示方式。观看者需要配戴相应的眼镜，眼镜将显示设备显示的左右眼画面分离出来分别送入左右眼。

    第2代立体电视系统传输多个视角的多路画面，因此提供了多种视差效果。第2代系统基于autostereoscopic显示技术。该类显示技术通过视差屏障（parallex barrier）、透镜（lenticular lens）等机制将左右眼的画面分别传送到观看者的左右眼，无需观看者佩戴眼镜。由于第2代系统传输了多路画面，观看者变化观看角度时可以查看到物体后面的景象。

    第3代立体电视系统是全息影像系统。第3代系统基于object-wave recording (holography)等全息成像技术，目标是模拟实际场景的光场，因此观看者可以任意选择观看位置，并无需佩戴眼镜。相比前两代系统，全息系统提供了更贴近自然的观看方式。第3代系统还需要很长的时间去发展和完善。

    2.2立体电视系统兼容级别

    图1纵轴表明了ITU-R对立体电视系统兼容级别的考虑，即在多大程度上基于现有设备可以开展立体电视业务。

    兼容级别Level 1不需要观看者购买新的终端、显示等设备，只需添加一幅眼镜。由于此级别立体电视系统兼容现有高清显示设备，ITU-R将此级别称为HD Conventional Display Compatible（CDC）。兼容级别Level 2需要观看者购买新的显示设备，但不需要更换机顶盒等终端设备。传统机顶盒可以解码该级别立体电视信号意味着该级别立体电视信号的视频帧结构与传统2D电视视频帧结构兼容，因此ITU-R称此级别为Conventional HD Frame Compatible（CFC）。

    兼容级别Level 3和Level 4需要观看者购买新的终端以及新的显示设备。级别Level 3是Level 2的扩展，并兼容Level 2信号，因此ITU-R称此级别为Frame-Compatible Compatible（FCC）。级别Level 4兼容传统2D电视业务，因此ITU-R称该级别为Conventional HD Service Compatible（CSC）。

    2.3立体电视信号格式

    ITU-R给出了各级别立体电视系统信号格式的定义，如图1所示。本节对这些信号格式进行介绍。

    第1代Level 1级别立体电视信号是通过将左右眼两路画面进行基于互补色的滤光，并将滤光后的两路画面迭加为一路画面而形成的。在2D电视系统中，该级别信号可视为一路2D电视信号进行编码传输，因此采用传统机顶盒即可进行解码。该级别信号在传统显示设备上即可进行显示，观看者通过配戴互补色眼镜将左右眼画面分离出来，获得双目立体感。基于互补色滤光的立体图像质量不能得到保证，目前已较少采用。

    第1代Level 2级别立体电视信号是通过将左右眼两路画面进行下采样，之后合并为一路画面而形成的。主要合并方法包括，Side by Side（SbS）、Over and Under（OaU）、line/column interleave、checkerboard、Quincunx等。该级别信号可视为一路2D电视信号进行编码传输，但需要指明所采用的画面合并方法。传统机顶盒可对该级别信号进行解码，但需要新的显示设备将一路画面拆分为用于左右眼观看的两路画面并进行显示。由于两路画面进行了下采样，该级别立体电视相比全画幅高清晰度电视损失了频谱信息。

    第1代Level 3级别立体电视信号是在第1代Level 2信号的基础上迭加增强信号而形成。增强信号用于补全由于画面下采样所损失的频谱信息。该级别信号需采用新的机顶盒及显示设备进行解码显示，但该级别信号兼容第1代Level 2信号。H.264 Scalable Video Coding标准可作为该级别信号的信源编码方案。

    第1代Level 4级别立体电视信号是用于左右眼观看的具有视差效果的两路完整画面。该级别信号需采用新的机顶盒及显示设备进行解码显示，但兼容传统2D电视信号。传统机顶盒可以解码该级别信号的部分码流，获得两路画面中的一路。因此，该级别立体电视信号兼容传统2D电视业务。H.264 Multiview Video Coding标准可作为该级别信号的信源编码方案。

    第2代Level 4级别立体电视信号是多个视角的多路画面并附加相应的深度信息。该级别信号需采用新的机顶盒及显示设备进行解码显示。该类显示设备是多视点autostereoscopic显示设备。目前，MPEG正在着手制定该级别信号的信源编码标准。