梅劍平：3D電視技術體系與發展規劃

　　11月22日，由中國有線、中廣傳播、南方傳媒、友好網聯盟主辦的，中廣互聯獨家承辦的廣電行業趨勢年會暨投融資論壇(CBIT2011)進入第二天。本屆年會的主題是“聚合改變電視，互動引領未來”。中央電視臺技術管理辦公室——梅劍平博士作了題為“3D電視技術體系與發展規劃”的主題報告。

　　中央電視臺技術管理辦公室梅劍平博士

　　以下為演講實錄：

　　大家上午好!感謝組委會提供這么一個機會，有幸在這里和廣電的各位同仁分享一下3D電視準備的有關情況，以及對3D電視將來發展的一些看法和觀點。今年10月，廣電總局決定在2012年元旦開播3D實驗頻道，2012年春節將轉入正式播出。

　　這個決定應該說標志著中國3D電視的大幕正式拉開了，3D電視從技術上講，它應該是繼黑白電視、彩色電視和高清電視之后，廣播電視的又一場革命，是我們廣播電視行業自身發展的又一場革命，是視頻技術領域一次具有劃時代意義的飛躍。

　　應該說，這幾年廣電討論比較多的是如何面對互聯網的競爭和由此引發的新媒體的沖擊，這是我們現在感同身受的地方。3D電視的出現是提升廣播電視服務，鞏固電視市場增強競爭力的一個重要手段，也就是說電視本身能夠提升自己的競爭力，增加我們的服務目前內容和品質，增強廣播電視競爭力的一個重要手段。

　　這一次3D實驗頻道，它的節目集合了國內六家主要的電視臺，因為3D電視目前在國內還是一個非常新鮮的事物，同時對于3D節目的制作和傳播，我們還有很多需要掌握和探索的地方。所以，未來開播這個頻道，在廣電總局的協調之下，一共集合了國內六家重要電視臺共同制作頻道節目，初次每天首播的節不是4小時30分，重播兩次，每天一共播出13小時30分。這4小時30分的節目分別由中央電視臺、北京電視臺、上海電視臺每個臺承擔一小時的電視節目，天津電視臺、深圳電視臺、江蘇電視總太分別承擔每天半小時的制作，合起來是4小時30分。這里可以看到，3D電視的節目拍攝制作還是非常有挑戰性的工作。

　　在國際上將3D電視認為是后高清電視發展的方向，也是別樣的高清，高清之后廣播電視將向何處發展，目前國際上一個主流的觀點，它是3D電視，當然還有超高清等其它的技術，還有背屏，目前比較主流的看法，標清、高清之后廣播電視下一代發展方向就是3D電視電視。在這個觀點的基礎之上，對于未來3D電視質量方面應該不低于高清電視的質量。

　　因此，根據這樣一種發展階段的考量，廣電總局根據高清電視演播室的要求，規定此次我們的3D試驗頻道節目、采集、制作用現有的高清的格式，，1920×1080 50i，演播室采用4：2：的采樣方式，頻道采用16：9的全高清，演播室的信號記錄、傳輸用的是雙路HD SDI格式，或者在演播室內形成左右拼的單路HD SDI，在演播室里進行存儲和傳送。

　　五個地方臺和央視分別制作了3D節目，地方臺制作的3D節目要通過骨干網傳送到中央電視臺，由央視統一進行頻道編排。在節目上傳的時候，地方臺先按Side By Side國際上左右雙拼的方式，還有左右盤拼接的方式，但Side by Side國際上流行的拼接方式，上傳的時候會把兩個左右路拼接成一個視頻，通過H.264方式進行壓縮進入骨干網，傳送到中央電視臺，中央電視臺按照編播的計劃放到頻道播出，最后的播出在央視。3D電視在央視播出之后，它的傳輸，從目前國際上的發展階段來看，中國的3D電視和國際上應該說處于同等的發展水平，因為國際上3D電視目前的發展狀況基本上也是在遵循著利用已有的數字電視傳輸活動和益友用戶數字電視接受終端(機頂盒)來發展現在的3D電視業務。這是國際上美國和歐洲大部分3D電視播出當中都采用的方式，這種方式的好處無疑是利用現有的數字傳輸系統和接收終端快速發展3D電視業務。

　　經過近十年的發展，有線電視在大多數城鎮已經普及，數字有線電視系統已經覆蓋大多數城鎮地區，數字機頂盒終端將近一個億，其中有不少已經升級為高清機頂盒，比如北京歌華據說已經有200萬。這都是我們國家3D頻道快速普及和推廣的重要基礎?；趪H上的經驗和我們國家現實情況考量，所以我們3D試驗頻道播出的時候也采用左右兩路告罄圖象各自抽去二分之一象素，然后并成一路圖象進行播出。

　　根據國際電聯ITU的定義，左右雙拼的方式，把左右兩路拼接成一路高清視頻的3D電視傳輸方式被稱為幀兼容的3D方式，國際上幀兼容的方式是SbS(Side by Side)，或者OaU(Overand Under)和Tab(Topand Bottom)和IS(Interleaved Side)，我們采用Side by Side，3D試驗頻道通過衛星覆蓋全國，面向全國有線數字前端傳輸，傳輸過程中采用加密傳輸方式，到有線網之后要解開，目前根據廣電總局的定義，3D電視推廣初期入戶的時候是一個公共免費頻道。3D電視試驗頻道的視頻壓縮編碼是H.264，總碼率為16Mbps，這個碼率比較高，因為在初期為了保證視頻的質量，使觀眾能夠得到一個較好的質量欣賞，采用相對比較高的碼率。音頻編碼還是用的現在的電視信號編碼方式。3D電視壓縮編碼今后還將在主管部門的統一安排下去開發和試驗我們國家自主知識產權的編碼標準。

　　試驗頻道的3D頻道通過各個有線網數字電視系統傳送到觀眾家庭，在前端實際上是作為一個標準的業務業務Service加入到現在的數字電視系統中，和現在地方整轉的100多個標清和高清的頻道附庸在一起，作為整個業務加入到整個數字平臺上。觀眾在家里面采用現在已有的高清電視節目就可以解碼現在的3D電視，但如果沒有，就可以買一個或者網絡公司配發一個高清的解碼器。因為標清解不了個3D頻道，因為3D視頻的質量是高清的。解碼之后機頂盒將向電視機輸出一個Side by Side格式的，左右雙拼的電視節目信號，觀眾需要更換一臺3D電視機，現在的2D電視機看不了，新的3D電視機可以把Side by Side視頻信號重新分解為左右兩路3D視頻，通過快門式或者偏振式的3D顯示技術讓觀眾觀看到3D圖象。以上是3D頻道技術的主要規范。

　　對于3D電視，我們目前剛剛拉開發展的序幕，現在還在發展的初期，對3D電視需要長期的發展，對它的發展和我們將在發展中面臨的問題，需要做哪些工作，在頻道籌備過程中以及最近這兩年我們對3D技術的跟蹤調研過程中得出這樣一些體會，也很高興今天有這樣的機會和大家進行討論和分享。

　　根據廣電總局的“十二五”規劃，“十二五”期間我們國家將開播10個3D頻道，其中發展目標包括制定我們國家的3D標準，以及整體提高3D電視的直播能力，使3D電視的存儲能力和播發能力具有較高的水平。達到這樣的水平，我們需要一系列的技術攻關和技術經驗，需要廣電同仁一起去努力。

　　大家都熟悉3D電視發展到今天，很大程度上得益于電影《阿凡達》，它點燃了全球3D影視的激情，包括我們國家在內，到目前為止，據有關部門的統計，能播放3D電影的大屏已經在4000—5000塊，而且每個月都在有所增加。而我們即將開播的3D試驗頻道過程中，我們發現電視和電影還是有很多不同的。

　　首先在節目制作方面，電視無法像電影那樣可以花費大量的時間精心制作，少量的精品電視每天都在播出，即使在試驗階段，每天也要用4—5個小時，需要大量的制作時間，我們需要集合國內六家主要電視臺共同完成我們的制作，同時我們電視必須通過特定的傳輸活動傳送到千家萬戶，進入到家庭，而電影是觀眾到電影院專門的環境中觀看，這個問題和技術需要解決。目前我們對3D的認知需要很多方面去探索，包括幾個方面：

　　國際上目前3D電視的發展過程，其實國際上也就是在近一兩年，最主要的是在近一年之內開播的3D頻道。我們國家在2012年元旦開播，應該說站在國際領先的潮流上。目前國際上一共有25個3D電視頻道，分別有15個國家開播，主要是歐洲、美國，亞洲有日本和韓國對3D頻道走了一些前期的路。對這些頻道的內容進行統計，我們可以看到，歐洲的Sky、Canal和歐洲運營商對3D探索的佼佼者，這是3D電視國際上總體的總體分布情況。對這些頻道進行分析和統計，我們可以發現，與體育有關的或專門面向體育的3D頻道有12個，電視電影類的是4個，文化類包括風光、藝術這種專題是4個，其它是綜合類的，有11個。從重我們也可以看到，研究什么樣的節目形態適合于3D電視，這是3D電視發展的非常關鍵的一點，就是3D這種技術展現手段，它并不是適用于所有的節目形態，在某一些方面，它表現得沖擊感是比較強的，目前國際上的經驗表明，體育這一類是目前3D電視頻道開播最多的體育頻道對3D電視展播的最多，其次是風光片、紀錄片也是3D電視適合展現的內容，這是我們國家發展3D電視當中需要密切關注和探索的。目前3D節目拍攝，難題當然有很多，第一個難題是3D節目的拍攝，應該說這也是目前對于技術和經驗我們最匱乏，最急需的環節，也是影響我們現在3D節目質量的一個首要環節。具體來說，拍出有一定視差的3D節目很容易，但拍好很難，這需要精細的視察和試點，這里面包括技術、設備同時也包括大量的經驗國際上也對此理論進行分析研究，國際電聯定義為調節與聚焦之間的矛盾，也是3D特有的調節和聚焦矛盾，所以國際上存在3D效果和3D舒適性間的矛盾，這個矛盾具體展現在什么方面呢?對節目制作人員來講當然希望3D效果強烈，效果強，沖擊感強，但個效果強烈了，舒適度就差，國際上說半小時以上就會造成強烈的疲勞感，主要是視差過大，但舒適度提高，3D的沖擊感就會下降，怎么樣設計好視差，這是3D電視非常重要的方面，拍很容易，拍好了很難，而且這個過程中要避免視點的突變，一會兒在前，一會兒在后，避免視點的突變，使它我柔和的變化，這也是提高3D舒適度的重要因素，這是近兩年時間，經過大量3D拍攝，全球行業正在總結和摸索出來的規律，我們在前面的試驗過程中也開始深刻感受這個問題。

　　視頻的模式，雖然Side by Side雙拼方式雖然可以利用已有的電視傳輸系統和設備，但它是以犧牲一半圖象分辨率為代價的，國際上有一種過渡性的解決方案，3D電視是后時代的電視節目發展方向，應該在圖象質量分辨率上不低于高清，而我們現在用Side by Side方式換取了低成本快速發展的便利，但犧牲了一定的方面?，F在國際上把3D電視發展分為三代，這是經過眾多國家研究，大家形成比較一致的看法，一是兩視點3D電視，也就是我們目前看的3D電視，它在現實上被稱為平面的立體顯示，言下之意是通過把兩相屏幕通過視頻或偏振形式使觀眾形成一定的觀看效果，來實現3D電視的播報，這種技術，就是我們目前所處的技術發展階段，它是3D電視第一代。

　　第二代將是多視點的3D電視，這一代基本上就不再用裸眼3D，是多視點自動立體成像技術，兩年以后，多視點3D電視講成為可能，這種3D電視會是完全不同的體驗。和現在戴眼鏡的3D電視不可同日而語，這種3D電視發展是第二代。

　　第三代是基于“對象波”的3D電視，就是全息顯示技術，這個還需要很長的路要走，所以我們說的立體電視，這個立體是代表廣播電視行業，廣播電視技術相當長時間持續不斷發展的作品，這是新一代技術的發展階段。

　　國際電聯對3D電視發展的大概規劃。

　　(圖)左邊這一欄是第一代3D電視，右邊第二欄是第二代3D電視，現在國際上僅限于對第一代3D電視的研究。第一代的第二極是雙拼的所有幀兼容，第一代是業務兼容，2D的電視機可以看2D的，3D電視機可以解讀3D信息，解碼3D的圖象，它是更高的發展階段。幀兼容和業務兼容是兩大發展方向，這不是單純的技術研究，實際上是針對不同的電視運營商，電視臺那樣的制定的。對有線電視運營商機頂盒是發放的，是送的，當然希望利用已經提供的有線電視機頂盒在不干擾現有業務的情況下提供3D業務，所以幀兼容的3D技術比較適合這種需求，國外也比較喜歡這種方式。開路公共服務商，機頂盒和服務器都是自己買的，頻道內容表現是這樣的，統一頻道里提供2D和3D版兩種服務，這樣的情況下，業務兼容的3D技術比較適用這樣的需求。目前廣播電視服務商基本上是這兩大類，技術服務商和開路服務商，實際上是這兩技術，技術研究瞄準了這兩種運營服務。

　　這里涉及到我們的壓縮編碼技術，壓縮編碼是數字電視當中最關鍵的環節之一，它不僅關系到前端平臺，也直接關系到龐大的用戶接收終端的產業和業務發展方向，目前國際上MPEG組織剛剛制訂了面對3D電視編碼的MVC Profile，它是在264標準里擴展的一個子集，它可以在左右兩路視頻當中進行預測，進一步提供左右空間預測信息，分別能實現比兩路視頻分辨率更高的壓縮碼率。

　　MVC現在只是MPEG目前3D電視編碼的規范，更高級的3D+2D加分量，這個分量是由深度信息構成的，這是國際壓縮編碼下一步的發展方向，也正在進行研究，這個值得我們國家去跟蹤。

　　目前根據廣電總局的計劃，我們國家的自主知識產權的3D壓縮編碼標準也在積極的制定當中，因為這么多年做數字電視和高清電視，深刻感受到視頻壓縮編碼它不是一個孤立的技術，是一個系統性的技術，是持續性的技術發展問題。當我們回想一下做整體轉換剛開始的時候，只有標清業務的時候，我們用的技術安排，2005年以后，我們開始做高清的時候有兩種選擇MPEG和H.264，264開始出現，并逐漸成熟，目前我們的設備中基本看不到MPEG技術了，基本上國際上都采用264的技術，因為它的效率更高。我們做高清的時候3D出來了，MPEG組織是在264標準系列里增加了3D MPEG，而沒有在MPEG-2里，說一我們技術用MPEG-2，做不了3D。不管MPEG和264都不適合某一代電視的標準，一旦我們采用了某一個標準，就需要考慮走上這一路以后，后續所有的業務都必須在這個標準之上有持續發展的能力。這是基本考慮及時解決的問題。

　　在復用層我們需要補充若干規范，需要支持2D/3D混合業務和事件的協議，需要支持3D電視的EPG，EPG是基本的服務，3D的EPG是我們必須要考慮的問題，以及3D電視的字幕，所以我們不僅僅制作了一個有時差的圖象，作為一個業務提供給客戶，我們需要對于每一個新的技術和業務產生的一系列問題需要盡快地解決。針對這個問題，DVB組織再2010年7月頒發了DVB的技術需求，技術規范主要針對這個需求針對幀兼容模式制訂了一套PSI/SI的協議，我們國家協議已經出來了，SI擴充了對3D業務的模式，但目前我們所做的，包括國際上所做的只有面對幀兼容這種業務3D電視的描述，因為更高的3D電視更復雜的業務，目前還沒有開發出來，所以技術規范相對沒有做相應的適配。

　　3D電視的顯示。大家都知道，現在商場里3D電視機已經越來越多，根據3D電視產業聯盟統計，目前大概市場上2011年三分之一的平板電視是3D，支持3D顯示的等離子或液晶演示，這個比例還會逐漸地提高，因為現在新開發的型號大多數都是支持3D顯示的平板電視了。目前3D顯示，因為這是我們3D電視在家庭環境下觀看最后一個重要的環節。主要是快門式和偏振式兩種方式，這兩種方式都需要佩戴專門的眼鏡，應該說它還處于我們第一代3D電視的發展階段。

　　當然，大家可能也見到一些裸眼特別是多視點裸眼的顯示技術，它主要是成本比較高，向家庭普及比較困難，達到自由觀看的多視點，在技術上還有一個成熟的過程。對于我們現在所常見的快門式和偏振式業內有不少爭議，甚至國際上電視機制造業分為兩大陣營，各有各的說法，各有各的優缺點，當然爭議也比較大，分歧也不小?？扉T式的出現的比較早，快門式的3D電視陣營是以韓國三星為代表，偏振式是稍后出現的，也是以韓國另外一個電視巨頭LG為旗幟的，所以韓國兩大電視屏的技術領先制造商分別引領了快門式和偏振式目前國際上的兩大陣營。這個3D電視對我們3D電視呈現效果，顯示3D電視顯示質量和觀眾的需求有什么優缺點，可以說各有優缺點。

　　裸眼3D電視觀看亮度比較高，缺點是比較重，而且需要電池，我們知道電池需要更換，電池總會用光的，而且成像原理不是左右顯示的，是輪流顯示的，所以當我們使用50i的方式容易產生閃爍感的，60i的好一點，但不管怎么樣是輪流顯示。偏振是后來顯示的3D顯示技術，它眼鏡很輕，無閃爍，戴下來觀眾眼睛不會那么難受，它的問題是損失一定的亮度，這是業內目前對3D顯示技術流行的看法，有優缺點，但最大的差別不在這兒，我們在3D頻道的準備和試驗過程中，認為兩者的差距在于另外一方面。

　　我們在電視臺播出的時候，目前主要考慮到傳輸系統和顯示情況采用Side by Side傳輸方式，主要是在水平方面，把左右兩路視頻率掉的方式，呈現180×960的顯示方式，可以看到左右分辨率都是180×960，顯示圖象會損失一半。而偏振式3D顯示原理是將奇數行圖象送給左眼，偶數行圖象送給右眼，垂直方向的圖象象素減少一半，市紀委540×1920，用一半換取左右兩眼同時顯示。當電視臺以Side by Side方式播出3D電視節目的時候，到觀眾家里，如果他買了3D偏振式電視機，在偏振式電視機顯示的時候，播出的時候減少了一半，解碼垂直的時候又減少了一半，最后觀眾觀看的是540×960，連標清都達不到，標清最高還可以達到576，所以高清觀看的圖象是540×960，比標清都低的圖象。

　　當然快門式的還是1080×960，還是實際的。垂直分辨率觀眾視頻的損傷和對圖象的觀看敏感度更大一些。Side by Side播出的3D電視對偏振式的電視機是非常不利的，當然，也有人說用上下的方式播出3D電視，對快門式和偏振式都一樣，這樣我們播出的實際垂直分辨率是540，和我們當時576的標清比。因為最早使用Side by Side的方式是快門式的3D電視，不是偏振式的，這個問題不明顯，現在偏振式的3D電視，因為眼鏡輕便，用戶越來越多，這個問題就越來越嚴重，這是我們下面要去探討和考慮的問題。

　　我們的業務是通過現在的網絡數字電視系統發布的，我們現在網絡數字電視系統都有100、200個2D/3D業務，現在它只是眾多標清、高清的業務，一個Service，需要觀眾在頻道間自由地切換，比如從2D的頻道切換到3D的頻道，或者從3D的頻道切換回來，這是機頂盒的遙控器可以自由地切換，不受影響。這個看似簡單，但做的過程中我們發現牽涉到好幾個環節，相當復雜，就這么一點要求，都是我們3D電視發展過程中，從網絡電視臺、機頂盒、電視機三四個環節，這實際要求我們機頂盒和電視機在2D業務中直接識別3D業務。去年完成了。

　　國際上HDMI組織，大家知道這是現在比較流行的高清機頂盒，包括藍光播放機到高清電視機之間的接口，大部分3D電視機接口和藍光電視機都采用這樣的接口，這個國際組織為3D電視解碼顯示設備之間的互聯制定了一個HDMI1.4規范，以前HDMI接口有1.0、1.1、1.3規范。我們調查了一下，目前國內市場支持1.4接口的3D電視機在10%，目前各地高清機頂盒還沒有一個支持1.4的解碼，也就是說在電視機和機頂盒的互聯上，我們目前還沒有符合國際專門為3D制作接口標準的接口和通路。

　　對于我們剛才所談到的，對觀眾自由選擇切換意味著什么?說明前端PSI/SI系統需發出3D業務識別符，這在廣電3D技術派皮書中擴展了一個描述符，補充道我們現在發生的SI系統里，并且能伴隨3D業務播出，所有有線電視前端要做這個事兒。同時機頂盒軟件要升級，要能識別這個用戶和業務類型，原來沒有這個3D業務，機頂盒里不知道有這么一個3D業務，機頂盒需要識別這個業務，這需要軟件升級。識別完之后還需要通過HDMI1.4接口和視頻解碼一起通知3D電視機，3D電視機才能根據機頂盒傳送過來的指令知道這是一個2D業務還是3D業務，然后切換顯示模式。所以這么一個簡簡單單的業務，涉及到我們從網絡公司到電視臺、機頂盒、電視機等上下游一系列的產業環節，目前總局已經把規范做出來，大家需要對SI系統升級，電視機升級，同時還要考慮我們的接口升級，升級到1.4，所以我們用戶不得不用遙控器選擇電視2D或3D，當3D頻道會到2D頻道的時候要進行同樣的操作，機頂盒操作一遍，電視機再切換一遍模式。這是3D電視的發展，我們開播了，已經開始，這是從電視臺到電視機上下游大家還有諸多的工作需要去做。

　　關于3D電視的主觀評價與客觀測試方法，這是我們衡量節目制作、傳輸乃至于顯示的重要標準，如果沒有這樣的標準，電視臺一直到電視機依據什么樣的標準測試你的產品或節目?可不可以?達不達到播出的質量?目前這個標準我們正在研究，在國際上也沒有完成，這對于規范3D電視健康，3D電視健康現在是非常重要的研究領域，保證3D電視觀看建設重要的依據，目前國際電聯有一個標準，但還不完善。之所以是比較復雜的，那是因為3D圖像或2D圖像相比，它的評價方法還是有很大區別的，因為對3D的觀看，比如2D的馬賽克我們可以分辨地評價出圖像，而3D即使沒有馬賽克和噪音，觀眾依然覺得觀看不舒適，這從人員和素材上都出現了2D電視時代完全不同的新的問題和新的要求。這是2D電視評估沒有碰到的問題，主要包括深度分辨率、深度運動，2D時代沒有，3D世代友深度分辨率和深度運動，木偶效應等，目前我們研究院也在研究。

　　總之，3D電視是一個新的廣播電視的發展時代，但是目前應該說我們還是處在非常非常初期的發展階段，這個頻道不開播，我們想的問題很簡單，甚至讓觀眾自由選擇切換，我們沒有想到這個問題這么復雜，開播了我們會發現有很多的問題需要我們攻克，但這是一個好事兒，讓我們認清現狀，大大加快3D電視的發展水平和發展步伐，在技術、標準、經驗各個方面，我們將會加快我們的積累和完善的過程。當然，這一切都需要整個國內我們廣電行業共同努力。

　　今天在這里非常有幸和我們分享我們3D電視籌備和發展的一些感受和看法。謝謝大家!