В рубрику "Оборудование и технологии" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
Сергей Клоуда
Менеджер проектов ЗАО “Тринити Солюшнс”
Сетевой оператор, запуская 3D-вещание, должен определиться с технологией его организации и выделить частотный канал или полосу в своей сети.
Также проблема заключается в том, что некоторые 3D-телеканалы, вещающие только в этом формате, недоступны зрителям с привычными 2D-телевизорами. В ином случае, когда оператор должен одновременно осуществлять трансляцию телеканала и в 3D, и в обычной 2D-версии, это влечет за собой дополнительные расходы как на приобретение оборудования, так и по части частот или полосы пропускания в случае IP-вещания. Эти проблемы требуют от оператора вещания в своей сети нескольких версий одного канала – 3D и 2D, что еще больше нагружает сеть.
Предлагаемая ГК “Тринити” совместно с партнерами технология 3D-вещания 2D+Depth позволяет значительно уменьшить влияние вышеперечисленных факторов. Она позволит обеспечить совместимость с любыми стандартами абонентских 3D-устройств отображения, поддержку многоракурсного видео для безочковых дисплеев, одновременное использование этого же потока для имеющихся обычных 2D-телевизоров и абонентских приставок, а также экономию полосы пропускания от 30 до 70%!
Существует несколько технологий объемной визуализации. Далее в статье стереоскопическое видео мы будем обозначать S3D (бинокулярное), многоракурсное видео – M3D.
Следует для начала заметить, что термин 3D часто используется для обозначения всего спектра объемных технологий показа. По мнению многих специалистов, видеоматериал, содержащий два канала (один для левого, другой для правого глаза) правильно называть стереоскопическим (нежели 3D). Для просмотра такого видео зритель должен надеть специальные очки. Многоракурсное 3D-видео содержит ряд каналов (обычно от 8–9) и позволяет использовать технологии показа, не требующие от зрителя применения очков для просмотра. Многоракурсное видео позволяет осматривать объекты изображения с разных сторон (в некотором диапазоне).
В настоящее время наиболее широкое распространение получили 3D-телевизоры и дисплеи, использующие очки для просмотра S3D-видео. “Очковые” телевизоры и дисплеи используют очки двух типов: очки шторного типа (shutter glasses) и очки с пассивной поляризацией (линейной или циркулярной). При этом на экране демонстрируются кадры для правого и левого глаз в чересстрочном формате.
После приема и декодирования, перед выводом на S3D-телевизор, видео форматируется следующими способами:
Существует проблема совместимости технологий S3D на устройствах отображения различных производителей. Некоторые 3D-дисплеи и телевизоры способны принять и правильно трактовать несколько форматов. Зритель должен лишь переключить телевизор в режим, соответствующий формату входного видео. Далее S3D-телевизор самостоятельно управляет показом объемного изображения.
Не все форматы представления S3D-видео одинаково удобны для компрессии и передачи. В частности, “шахматная доска” сжимается сложнее. Поэтому форматирование сигнала рациональнее осуществлять уже на приемной стороне, непосредственно перед выводом на телевизор.
Многие мировые киностудии уже стали снимать новые фильмы в формате стереопары, то есть сразу двумя камерами. Такая съемка позволяет демонстрировать стереоскопические фильмы в кинотеатрах и на мониторах, работающих с использованием поляризационной технологии.
В настоящее время распространены три способа трансляции S3D-каналов:
1. Передача двух каналов видео с уменьшением горизонтального разрешения. В этом случае в один кадр HD-разрешения шириной 1920 пкс записываются оба кадра (side-by-side). При этом разрешение каждого канала по горизонтали становится равным 960 пкс. Достоинство этого формата в том, что для S3D-трансляций можно использовать существующие HD-каналы. Кроме того, при правильной подготовке исходного видеоматериала синхронизация каналов обеспечивается автоматически, а для декодирования потока на приемном конце не требуется более высоких ресурсов. Принять и вывести на 3D-телевизор такой сигнал может любая телевизионная приставка, поддерживающая HD-разрешение. Недостаток способа – в уменьшении разрешения и в том, что такой видеопоток некомфортно (хотя и возможно) смотреть на телевизионном приемнике, не оснащенном 3D-очками.
2. Трансляция каналов для левого и правого глаза отдельными каналами. Такое вещание также может быть обеспечено существующей инфраструктурой цифровых HD-трансляций. Для синхронизации каналов используются специальные метки времени, присутствующие в каждом потоке. Такая схема обеспечивает полное разрешение изображения, однако требует для передачи и декодирования удвоенных ресурсов. Уменьшить количество передаваемых данных за счет межканального сжатия нет возможности. Достоинством данного подхода является то, что любой из каналов может быть просмотрен, как обычный 2D-канал.
3. Еще один способ – увеличенная частота кадров. В этом случае в потоке вместо 25 кадров в секунду передается 50 кадров: 25 кадров для левого и 25 кадров для правого глаза в потоке чередуются. Это накладывает дополнительные требования на синхронизацию потоков при подготовке. Такой поток требует меньшей скорости передачи за счет использования механизмов межкадровой компрессии, в том числе и между правым и левым каналами. Однако к декодерам предъявляются дополнительные требования – поддержка более сложного профиля компрессии. Такую трансляцию также не посмотришь на обычном телевизоре.
За счет сравнительной простоты в телевизионных S3D-трансляциях чаще используется подход side-by-side.
Для показа объемного видео на автостереоскопических (безочковых) телевизорах и мониторах необходима серия изображений сцены с разных ракурсов.
Многоракурсная видеосъемка требует сложного оборудования: специальной камеры с большим количеством объективов либо ряда камер, обеспечивающих синхронную съемку.
Один из эффективных способов решения проблемы состоит в использовании формата 2D+Z. Любому обычному (2D) изображению можно сопоставить информацию об удаленности каждого пикселя от наблюдателя (Z-координату). Плоскость координат Z часто называют картой глубины.
При показе видео 2D+Z в 3D конвертируется необходимое количество кадров. Некоторые модели 3D-телевизоров сами выполняют такой расчет, другим моделям требуется предоставить девять (или другое количество) каналов 3D-видео.
Формат 2D+Z является продолжением концепции представления информации об изображении по компонентам. Как известно, и в аналоговом, и в цифровом телевидении изображение формируется из одной яркостной и двух цветовых составляющих. Добавление еще одного компонента, характеризующего объемность изображения, является вполне логичным развитием и хорошо согласуется с принципами совместимости. При трансляции видео, содержащего информацию об объеме изображения, дополнительные данные могут быть использованы теми устройствами визуализации, которые умеют их правильно интерпретировать, и игнорируются остальными.
Использование формата 2D+Z позволяет осуществить передачу стереоскопического видео с увеличением потока данных всего на 25–30% в случае полноразмерного HD, и уменьшение потока данных на 25–30% в случае половинного по горизонтали изображения. Таким образом, удовлетворяется требование приемлемого объема данных.
Формат MPEG-2 имеет дополнительный многоракурсный (multi-view) профиль, принятый в 1996 году и позволяющий кодировать и передавать изображения с двух и более камер. Спецификация формата MPEG-4, части 2, определяющая способ кодирования видеообъектов, позволяет стандартным способом передавать и обычное 2D-изображение и соответствующую ему карту глубины (Z). Аналогичные возможности есть и в MPEG-4, части 10 (AVC). Причем стандарты определяют возможность кодировать плоскость Z как дополнительные данные, которые могут быть проигнорированы устройствами, не ожидающими их появления. При этом наличие Z никак не повлияет на декодирование основного изображения. Форматы MPEG-2 и MPEG-4 (AVC) являются основными в цифровом телевидении, поэтому уже есть достаточная база для стандартной трансляции 3D-видеоданных. Надо отметить, что работа над стандартизацией продолжается, и принятие очередных дополнений предполагается в 2011 году. Использование стандартных профилей или адаптация под имеющийся у оператора спектр приемников позволяет использовать один и тот же транслирующийся поток как для старых ТВ и сет-топ-боксов без поддержки 3D, так и для новых абонентских приемников, поддерживающих любые 3D-технологии.
Для использования всех плюсов технологии 2D+Z, таких как уменьшение накладных расходов при трансляции потока и совместимость с различными стандартами отображения 2D и 3D в одном потоке, компания “Тринити” предлагает использовать кодеры Trinity XCoder 3D c применением технологий кодирования 2D+Z, разработанные в ГК “Элекард” и компании “Триаксесс”. В качестве абонентских приставок уже несколько лет на выставках демонстрируются 3D STB Elecard iTelec.
В статье использовались материалы А. Полякова, к.т.н., директора группы компаний Triaxes, автора технологии и программного обеспечения для создания стереоскопических изображений.
Опубликовано: Журнал "Broadcasting. Телевидение и радиовещание" #6, 2011
Посещений: 14118
Статьи по теме
Автор
| |||
В рубрику "Оборудование и технологии" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
