3D显示技术、标准与应用
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前言

早在五千多年前的古埃及,人们就已经有了对3D成像技术的追求。考古发现当时的古埃及人通过对人物形象进行从头到脚两次90°转向的画法造型使人物具有立体、厚重的饱和感,以求达到人物形象的真实再现。文艺复兴时期绘画透视和雕塑艺术的研究与实践成果使得人们对三维成像技术的探索有了一个飞跃。进入20世纪40年代,人类便开始尝试在电影制作中进行两个画面立体成像的捕捉,并在50年代、70年代先后涌现出两次3D热潮,互补色立体分像电视技术和时分式立体电视技术被得到应用。由于受到制作放映技术方面的局限,观众在观影过程中经常出现头晕目眩等不适感觉,而当时3D电影的制作过程也较为复杂,所以这两次3D热潮持续的时间并不太长。

20世纪90年代至今,科技的发展使得液晶显示技术日趋成熟化,以液晶、等离子为代表的新一代显示设备陆续崭露头角,多数有关3D成像技术的研究也已集中到基于液晶平板显示器的裸眼自由立体显示技术上来,更人性化地为用户提供立体影像观赏服务。显示技术是人类接受外部信息的重要手段之一,3D显示技术能再现场景的三维信息,提供场景的更为全面、翔实的信息,在3D电视、3D摄录设备、3D数字电影、医学、军事等领域有着广泛的应用前景。近年,国内外企业纷纷推出3D电视、3D手机、3D打印等3D显示终端产品。3D显示技术广阔的应用前景已经引起了电子产业、标准化机构、高校以及科研机构的广泛关注。2010年初,3D电影《阿凡达》的热映掀起了视听产业3D化的热潮。

2011年7月,国家科技部发布的《国家“十二五”科学和技术发展规划》中的七大战略性新兴产业之一的“新一代信息技术”中明确包括了“掌握裸眼、非裸眼、真三维和全息等三维显示的节目源、发射、传输、接收、显示等集成技术”。

然而,目前关于3D显示的基础技术、标准,以及产业应用的书籍较少,本书比较系统地介绍了3D显示技术、标准与应用,重点阐述了3D显示基础理论、原理和关键技术。并以3D电视系统应用为例,介绍3D显示目前的发展和实现水平。本书还首次介绍了3D显示技术标准化国内外最新进展情况,内容新颖、翔实。本书的出版,必将在3D显示基础的宣传普及、理论探讨、方法研究以及标准化的对策应用等方面,对我国新型显示事业的发展具有一定借鉴意义。

全书分为七章。

第1章为绪论。回顾了3D显示技术的发展过程、3D显示技术的总体分类。并说明了3D显示技术和标准研究的意义。

第2章为3D产业概况。分析了3D显示的市场状况。分析了3D显示产业链布局及内容制作、编解码、传输与存储、显示等关键环节。

第3章介绍3D显示技术。系统论述了3D显示技术体系。描述了立体视觉形成原理、裸眼立体显示技术、真三维立体显示技术、全息立体显示技术、3D激光投影显示技术等的特点。并对3D显示技术发展趋势、3D后期制作、3D传输等进行了简要分析。

第4章是3D显示测试技术。介绍了图像失真评价理论方法和图像质量测试系统构成。根据研究的3D测试信号及测试系统,开展3D串扰测试研究。还分析了3D串扰测试、3D可视角测试方法等。

第5章介绍3D显示技术标准。对国内外3D显示技术标准进行了综述。提出了3D显示标准体系。重点对3D健康安全、3D舒适度标准进行了分析。

第6章介绍3D显示的应用。分析了3D显示的商业需求。阐述了3D节目拍摄、制作、存储、播出、和3D广播电视系统的构成。

第7章为3D显示技术的发展。对3D显示技术发展趋势进行了分析。

本书受到国家自然科学基金课题(No.61202266)、国家科技支撑计划课题(No.2012BAI23B07)、国家高技术研究发展计划课题(No.2012AA011706)、国家质检公益性行业科研专项(No.201110233)的资助。撰写过程中在本书的,范科峰博士撰写第1章、第2章和第5章,路程博士撰写第3章、第4章,张素兵博士撰写第6章和第7章。全书由范科峰、路程、张素兵统稿。

在本书的编辑、整理、校对和出版过程中,得到了工业和信息化部电子工业标准化研究院多位同志的大力协助,也得到了天津大学侯春萍教授、深圳TCL新技术公司陈光明高工、中国立体视像产业联盟唐斌秘书长等多位同行专家的指导和帮助。他们所付出的大量辛勤努力和工作,使得本书得以顺利出版,在此表示衷心感谢!

尽管本书编著人员做了较大的努力,但是由于编写时间紧、内容多、涉及面广,加之水平和经验所限,书中难免有疏漏和不妥之处,敬请同行专家和广大读者批评指正。

编著者

于工信部电子标准化科技园

2013年5月