——由PMPEG-2向H.264的过渡将成为标准化的关键(下)
如果采取side-by-side技术的最简单配置,则压缩后的左、右水平影像分辨率都将比原始影像降低一半(图4)。因这种压缩原则上是不可逆的,所以在解压缩显示时影像品质不可避免地会大幅劣化。最近,为抑制这种劣化而产生了不少自主规格。一位电视公司人士便指出,“最近,因3D电视的压缩/解压技术差异,其画质也与2007年左右最支持3D影像的电视机大不相同”。
图4 side-by-side压缩/解压缩技术多为各自的规范
因数据的压缩/解压缩技术的差异,会导致side-by-side在3D影像分辨率、传输路径的噪声耐性、数据的处理量以及兼容性上出现显著差异。
在数种自主规格之中,最具代表性是RealD格式、SENSIO 3D和MT。三种规格均未公布详情,但已知它们是有不同之处的。即因影像的压缩方式不同,其SENSIO 3D与其他方法间的兼容性令人担心。
具体来说,SENSIO 3D分别对左、右原始影像以棋盘格式取样压缩(注2)。解压时则基于无损像素插值补充丢失像素(图4b)。据Sensio表示,该技术利用了人眼上对于对角线方向分辨率下降不敏感的事实,以及因留有无损像素而保留有高频分量,从而能进行更精密的插值。Sensio行销暨通讯总监Esther Hotter说道,“解压缩影像当然分辨率会下降,但人眼几乎感觉不到。”解压缩时的处理也很小,因而使用美国Xilinx公司较便宜的Spartan-3系列FPGA就足够了。
另一方面,RealD和MT的格式则未采纳这种用于电视播放的对角线方向的分辨率降低a方法。NHK Media Technology业务开发中心负责数字开发的部长寺田茂解释道:“影像的对角线方向有时会产生锯齿现象。”日本NHK的放送技术研究所过去曾开发出一种与Sensio技术的概念相近,在对角线方向会丢失信息的“猎鹰”(Falcon)技术,但因克服不了锯齿状边缘问题而放弃。之后该便转而开发了目前的MT方式。对此,Sensio则反驳道:“SENSIO 3D没有这样的问题,我们已经在数场体育赛事中实际验证过。”
主导权之争将持续
目前,除了例外的Vizio,多数主要电视制造商都使用RealD格式。对此,Sensio的Hotter充满自信:“我们有信心得到VIZIO以外的主要电视制造商对我们3D影像品质的高度评价。欲在VOD服务上可与蓝光光碟相抗衡的业者已对我们的方式表示了兴趣。”两方式的主导权之争看来还将持续。而RealD公司关于side-by-side重要部分的美国专利于2011年8月到期,似会成为乱源。
当然,电视机制造商有可能同时支持这两种方式。事实上,日本的Hyundai IT公司已经签署了同时采用RealD格式和SENSIO 3D的协议。已经采用RealD格式的日本制造商中,也有准备追加采用SENSIO 3D的传闻。
各方式的开发者都承认:“要使3D影像品质达到最高,压缩和解压最好采用相同方式”(NHK Media Technology的寺田)。但采用不同的方法,多也能得到并不逊色的影像。据称,用MT格式压缩的影像,也可以RealD格式解压缩。
目前不明朗的是SENSIO 3D和其他方法组合使用时的情况。相关各方意见也不统一。一家日本电视台担心,会在兼容性上发生严重问题。然而,2009年已上市了以Xpol 3D方式显示影像的商用显示器的JVC Kenwood Holdings表示,“我们虽未开始采用SENSIO 3D,但采用该技术压缩的影像在我们的显示器上解压缩,所呈现出的仍然是3D影像。虽然有一些细微差别,但一般人会看不出来。”
用2个数据串流实现高分辨率
side-by-side并不是播放/发送3D影像的唯一方式。如果没有与现有基于MPEG-2播放的画面相容性限制,则有好几种能在完全不牺牲分辨率的情况下传送更为自然的3D影像。其中之一,就是双串流方法(图5)。
图5 旨在更高分辨率3D播放的双串流方法
图中展示了双串流播放的原理,目前业界正在探讨同时传输多个数据流。韩国预计在 2010 年10 月启动3D电视播放,届时将把MPEG-2 和H.264 数据并入地面数字微波的同一频道(a)。MVC和Sensio 的SENSIO则使用双串流(b)。而日本独立行政法人情报通信研究机构(NICT)正在构思一种称为“深度播放”(depth broadcasting) 的方式,其可对2D播放的数据经由网络添加深度信息(c)。
这是一种将左、右影像分多个通道传输,而在电视上对其重新组合和显示的方法。韩国将率先采用这项新技术。KCC计划2010年10月起在部分地区开始试播,届时将在数字微波6MHz频带一并传送左边以MPEG-2编码,右边以H.264编码的影像。
这样做,既可保留与2D播放的兼容性,又可使3D电视播放成为可能。因右影像编码使用压缩效率较高的H.264,使得在采用side-by-side技术压缩时分辨率会降至一半以下的情况得以改变,从而能以更高的分辨率传输影像。
ITU/IEC MPEG在2008年提出的H.264/MVC视讯规范标准,也采用了多串流的理念。不仅可发送3D影像,还可单纯发送多个影像串流,制定的标准设想用于在电视机上切换观赏。这种方式的第二个串流,是以左右影像的差分数据传送取代完整的右方影像传送,此方法可节省约25%的带宽(注3)。
注3:关注此点的蓝光光碟协会自2009年底已采用了H.264/MVC作为蓝光光碟写入时的压缩方式。参与ITU标准化工作的日本东京工业大学通讯暨整合系统副教授藤井俊彰表示,“我们对这种出乎意料的应用方式感到很惊讶。”
标准化朝向H.264
由于3D播放标准尚混沌未明,其标准化方向也无法确定。各国政府相关标准组织和3D@Home等业界团体,可能会制定side-by-side标准(注4)。而在播放领域拥有强大影响力的国际标准组织如ITU,实际上却未理睬side-by-side,转而在推进基于H.264的标准化。H.264已作为取代MPEG-2(注5)的新编码技术在世界各地开始获得2D播放的采用。其在技术上也有优势:即可实现MPEG-2和side-by-side无法提供的分辨率更高因而更为自然的3D影像播放。这些就是希望对基于H.264的3D播放实现标准化的背景。
注4:2010年2月底,日本总务省(Ministry of Internal Affairs and Communications)对其赋予了3D播放标准化优先项目的地位,今后将展开具体讨论。
注5:日本的SKY Perfect JSAT和Actvilla公司已在高清影像的发送上采用了H.264格式。不过,即使开始采用H.264,SKY Perfect JSAT因“此次,着重了沿用现有的调谐器设备”,在H.264格式下虽采用side-by-side技术,但Actvilla则未公布其发送左右影像的技术细节。
目前,MPEG技术令H.264/MVC得到了进一步发展。新的3D播放标准在制定之中(注6)。新标准的最大目的在于解决相同影像因屏幕尺寸不同而导致的深度感不同的课题。具体而言,就是将左右影像分离前的立体影像完整地传送给电视机,而使电视机具有可自己选择适当视点影像的能力。其技术课题是,如何在较小的带宽上传递多视点的影像。
注6:2010年秋季之后将实施呼吁各厂商将提出具体的实现方案的“Call for Proposal”活动。
目前看来,3D影像的发展还将持续。而在技术的不断演进中,要在业界实现3D播放方式统一的道路似仍很严峻。
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