1.4 3D显示技术的挑战

3D显示系统及相关技术主要包括3D视频采集与处理、编码与传输、描述与显示三个方面。这三个方面需要面对的同一个问题就是海量数据的处理。在3D显示方面，还需要解决视觉健康、标准体系等问题。

1.3D内容的获取

3D显示产业的健康发展需要更多的内容支持，以及内容和技术的互动。3D内容的制作很复杂、成本高。目前，3D内容的素材分为四种：摄像机素材、计算生成素材、2D转3D、电影。

3D显示需要处理的视频图像的数据量是普通平面显示的几倍，甚至几十倍，给3D图像的获取、存储、传输和显示提出了巨大的挑战。一般，3D视频的存储与传输需要采用图像编码技术。因此，在带宽有限的信道中，如何提高视频信号的编码效率，是3D显示技术发展必须面对的挑战。多视点3D显示的摄像机素材，由于需要多台摄像装置同时拍摄，无论是立体图像实景拍摄还是虚拟场景的生成，图像获取环节的难度都很大，甚至难以实现。计算生成素材不受摄像装置的限制，常用于不需要动漫、科幻等影视题材，制作成本可控。为了有效利用现成的海量2D内容，2D转3D是高效的3D内容获取技术，制作成本低。

2．海量数据的处理

在多视点3D显示方式中，为了能让多用户同时观看到3D图像，通常采用同屏显示三幅以上图像的办法。一般采用9幅图像，甚至采用30幅图像以达到±16°的视差连续的视角，或者采用60幅图像以达到更加连续的立体视角。实现自然的3D显示效果所需的像素数，对应的是每一幅视差图像拥有相当于1920像素×1080像素分辨率，不同的3D显示技术对显示屏上的像素数的要求不同。如表1-2所示，水平视差型多视点3D显示所需的像素数在8.3～33.2M，分辨率为8K4K的显示屏才能满足这个像素数的要求；对于水平视差型光场3D显示，所需的像素数在103.7M以上，分辨率为16K8K的显示屏才能满足这个像素数的要求。所以，显示屏像素的精细化发展是3D显示（立体化）的重要产业支撑。

表1-2 自然3D显示的指标

像素数越大，3D显示需要的视频图像信息量越大。由于采用多幅图像同时传输，虽然经过压缩，但视频数据量依然很大，所以需要过大的信道带宽。多视点立体视频图像压缩难度大，在图像采集端难以做到实时编码，在图像接收端也难以做到实时解码。

3．视觉健康

长时间观看3D显示节目有可能导致一系列不适症状，包括视力下降、视线模糊、眼睛干涩、眼睛疼痛、头痛、头晕、乏力、恶心、方位感知障碍等。尤其对儿童和青少年比对成年人的危害更大。解决视觉健康问题，一方面需要通过3D显示技术的进步以获取更自然的3D显示效果，另一方面还要对3D显示技术的舒适度及其对人体视觉健康的影响做一个系统性的评估研究。无论是从产业化的角度，还是从理论研究价值的角度，对3D显示技术导致的视觉疲劳研究及相关安全标准的探索都很有必要。

4．标准

3D显示涉及3D数据和内容格式、3D信号的编解码和传送方式、3D接收显示等多个产业环节。所以，推动3D显示产业需要多领域行业标准管理部门的协同努力。根据实现3D显示方法的不同，形成了种类繁多的3D显示技术。这些技术的融合与发展，需要产学研各领域工作者在推进产业发展的过程中，实现3D显示技术的标准化。

3D显示的标准体系总体上可以按照基础类、产品类、测试类三类标准进行划分。其中，基础类标准包含术语、立体内容制作技术要求、传输编码等。产品类标准涵盖3D数字电视、3D摄像机等3D设备的参数规格，以及包含3D眼镜的参数要求，显示设备的健康和安全要求等。测试类标准包含产品测试方法及3D电视画质主观评价和客观评价方法，以及3D眼镜测试方法。