2010初，3D电影《阿凡达》各国热映，为观众带来了前所未有的视觉体验，狂热的“3D”热潮席卷全球。之后不仅3D电影蜂拥而至，1月31日，英国天空体育频道在英超比赛中也首次使用了3D技术对比赛进行电视直播。而2010年南非世界杯更是有25场比赛进行了3D直播，国际足联宣称：这是世界杯历史上前所未有的转播革命。看着心爱的球星眼花缭乱地盘带、过人、传球、射门，如此贴近的接触，观众从足球比赛中体验到前所未有的生动和激情。
所谓“3D”是three-dimensional的缩写，就是三维立体图形。由于人的双眼观察物体的角度略有差异，因此能够辨别物体远近，产生立体的视觉。“3D技术”简单的说就是虚拟三维技术，它是利用计算机的运算达到视觉、听觉等方面立体效果的一种技术，从图像学的角度来看三维不再是平面，而改为立体的。
本文将从3D电视节目制作的原理，南非世界杯的3D直播技术，3D电视在我国的收视现状及3D电视的未来展望等几个方面对3D立体电视技术进行详尽的介绍。
一. 3D立体电影制作原理
3D立体电影的制作有多种形式，其中较为广泛采用的是偏光眼镜法。它以人眼观察景物的方法，利用两台并列安置的电影摄影机，分别代表人的左、右眼，同步拍摄出两条略带水平视差的电影画面。放映时，将两条电影影片分别装入左、右电影放映机，并在放映镜头前分别装置两个偏振轴互成90度的偏振镜。两台放映机需同步运转，同时将画面投放在金属银幕上，形成左像右像双影。当观众戴上特制的偏光眼镜时，由于左、右两片偏光镜的偏振轴互相垂直，并与放映镜头前的偏振轴相一致，致使观众的左眼只能看到左像、右眼只能看到右像。通过双眼汇聚功能将左、右像叠和在视网膜上，由大脑神经产生三维立体的视觉效果，展现出一幅幅连贯的立体画面，使观众感到景物扑面而来、或进入银幕深凹处，产生强烈的“身临其境”感。
二. 3D电影制作与3D电视节目制作的差别
3D电视节目制作与3D电影制作的基本原理类似，但实现过程中有很大的差别。3D电影需要大量时间进行后期制作，3D专题片等节目制作流程与3D电影相似，但以体育等直播节目为代表的3D电视节目制作流程与3D电影完全不同。首先电视直播没有后期制作流程，拍摄时没有时间校正3D支架；其次电影拍摄时主要使用定焦镜头，电视体育直播大量使用大倍率变焦镜头；再者，由于家庭电视显示屏幕小于影院银幕，电视3D画面的立体深度（视差）与电影不同；此外，3D电视直播还需要解决双机信号的传输、摄像机控制、Tally、通话、监控等问题及3D影像的实时处理、切换、显示、记录，3D字幕的处理
三. 3D电视节目制作的技术原理
1.基本原理
3D立体电视同样也是利用双眼视觉差别实现三维立体视频制作，主要是通过正负视差的效果，产生一个三维立体空间。
视差指由于正常的瞳孔距离和注视角度不同，造成左右眼视网膜上的物像存在一定程度的水平差异。在观察立体视标的时候，两只眼由于相距约65mm，所以会从不同角度观察，左眼看到视标的左侧部分多一些，右眼看到右侧的部分多一些。这种在双眼视网膜结像出现微小的水平像位差，称为双眼视差，它反映了客观景物的深度。视差常用角度单位表示，视差是属于深度信息的客观物理现象，所产生的主要是水平视差即是产生立体视觉的生理基础。
通过立体显示设备再现真实图景时，双眼视觉图像中视差的大小决定它们在视网膜上成像时位差的大小，从而决定了对物体深度的感觉程度。“视差”是立体视觉中的重要因素，可分为“正视差”与“负视差”。
图1 正视差：物体看起来在屏幕后面(左眼看到
的投影图像在屏幕上偏左，右眼看到的投影图
像在屏幕上偏右。)
图2 负视差：物体看起来在屏幕前方(左眼看到
的投影图像在屏幕上偏右，右眼看到的投影图
像在屏幕上偏左。)
2.3D电视节目拍摄、制作流程及特点
3D电视信号的采集，图像的处理、切换、合成等主要流程如图3所示。
图3 3D电视节目制作流程图
主要有如下几个特点：
(1)用两台摄像机模拟左右眼不同视角拍摄两个画面。
人类双眼间距平均约为65mm，电影立体图像的视差范围一般为2%左右，立体电视图像的视差范围一般为3%左右，为电影制作的画面, 在电视看上没问题，但立体效果有些弱化，为电视制作的画面在影院放映时，可使电影观众产生疲劳。
(2)人眼相当于标准焦距定焦镜头，而实际的电视镜头焦距是可变的。
在镜头等效焦距（视角）相当于人眼焦距（视角），左、右眼摄像机镜头光轴间距与人眼间距相同时，拍摄的画面与人类正常的立体视觉相同。
镜头等效焦距与人眼焦距不同时相当于人眼的间距发生了变化，短焦距（广角）时相当于人眼等效间距加大，应增大摄像机间距；长焦距（远摄）时相当于人眼等效间距缩小，应缩小摄像机间距。
(3)拍摄距离不同时摄像机间距需要调整。
拍摄远距离景物时为加强立体效果应加大间距，拍摄近距离景物时缩小间距。
(4)需要不同的立体深度感时摄像机间距需要调整。
需要增大3D立体深度感时加大间距，减小立体感时缩小间距。改变摄像机间距只是改变景物立体感，物体并不变大或变小,只是变近或变远。
(5)混合等画面转换过渡可能会导致眼睛疲劳，三维立体图像应该在转换过程中在屏幕中心位置停留几帧。
(6)3D字幕叠加方法
按常规方法加入字幕将破坏三维立体效果，如果把字幕放在屏幕平面或后面，立体图像就会位于字幕前方但并不遮挡字幕，不能用零视差或正视差加入图形和字符。如图5：
图形和字符应该加在屏幕前方，字幕遮挡了图像，必须用负视差加入图形和字符，把字幕浮动到屏幕前方遮挡图像的位置。如图6：
3.3D支架
3D支架最重要的功能之一就是调整两台摄像机的间距，3D拍摄时每次更换镜头或调整镜头焦距后都需要重新调整摄像机间距，根据调整方式可以把3D支架分为以下几种类型：
基本型—采用机械的方式调整两台摄像机的间距、夹角、倾斜等，手动操作。
电动伺服型—采用马达驱动的方式调整上述参数，遥控操作。
以上两种3D支架拍摄过程中不能变焦，改变焦距后需调整摄像机间距至最佳3D效果，适合3D电影、纪录片、风光片拍摄，价格较低。
自动跟踪型—进行变焦操作时自动跟踪调整摄像机间距、校正各种误差，自动+遥控操作，适合直播，价格昂贵。
[Page]
基本型 + 实时3D处理器—摄像机间距固定，用数字处理技术自动调整跟踪镜头焦距实现镜头全程变焦操作，适合直播，成本适中。
4.3D直播电视节目的信号传输
在信号传输方面，南非世界杯的3D直播与普通直播一样主要是通过卫星来进行传输。这时3D双机信号的传输就面临着一个较为尴尬的情况，即以现有的技术手段，它只能与普通卫星传输一样利用同样的8M图像带宽、其他一些技术条件也相同。这就不可避免的造成了图像质量的偏差，通过3D传输的图像在满屏显示的时候，颗粒明显粗糙，画面不够理想。用通俗易懂的话概括就是：3D直播用视觉的立体感牺牲了图像的清晰度。
5.3D立体电视接收机原理简介
三维立体影像电视利用这个原理，把左右眼所看到的影像分离。3D液晶电视的立体显示效果，是通过在液晶面板上加上特殊的精密柱面透镜屏，将经过编码处理的3D视频影像独立送入人的左右眼，从而令用户无需借助立体眼镜即可裸眼体验立体感觉，同时能兼容2D画面。
四. 南非世界杯“3D”电视直播的特点
本届世界杯期间，国际足联与索尼公司全方位合作进行3D转播。在共计25场比赛中采用索尼的专业3D摄像机拍摄并实现3D转播。索尼共投入7组14台摄像机来完成3D拍摄。在内容编辑制作方面，将采用索尼的多图像处理器MPE-200，对两台摄像机拍摄的画面进行高速处理并对图像差异进行有效补偿，从而实现高品质的3D影像拍摄，实现高效率的3D内容制作，索尼开发的3D转播车也将首次进入世界杯。
在普通的足球赛事电视直播中，通常要在球场的各个位置设置10个以上的摄像机位，而在转播最为规范和先进的德甲赛场，直播机位会达到17个，本届世界杯的赛场设置机位则将会达到20个左右。3D直播并不是要改变原有的普通或高清直播技术，而是要在一个直播机位上放置两台3D摄像机同时进行拍摄，这两台摄像机要模拟人的左右眼的不同视角来拍摄两个画面，在拍摄过程中镜头可实现全程变焦操作，自动校正各种误差。3D直播在整个球场不必设置20个机位，以本次南非世界杯为例，将用7机位14台摄像机来进行拍摄。
五. 南非世界杯的3D直播接收现状
收看3D赛事首先要有专业的转播机构，其次还要有专门的3D电视。不过，目前即使在经济较为发达的欧、美、日等地区，3D电视也仍然不够普及，不仅佩戴专门的眼镜才能收看，还要当地电视台的机顶盒可以适用3D信号。目前此类电视机主要产自日本，售价在2500英镑以上，价格比较昂贵，大多数的电视观众将无福在家中享受这场视觉盛宴。因此南非世界杯的25场3D直播赛事将仍主要在电影院中实现，在欧洲部分地区，前往3D影院观看世界杯直播的票价最高可达每场数十至上百欧元。
虽然中央电视台已购买了南非世界杯3D转播权，中国内地的影院也一度踌躇满志，势在必得，但由于种种原因，均在开赛前宣布放弃了3D转播世界杯比赛的尝试。而中央电视台体育频道负责人也证实，拥有两届世界杯转播权的央视将不会提供3D信号，“主要是技术上不过关，实际操作起来困难比较大。”
首先，接收3D信号一般有两种方法：卫星接收和有线电视网接收。根据国家相关规定，影院通常没有通过卫星接收电视节目的许可证。而通过有线接收，因为时间等原因，线路来不及铺设，相关技术设备也来不及安装调试，这个计划自然就无法完成。
其次，对于影院来说，添置转播设备要花14万到19万元，这些一次性的设备在世界杯结束后并不能继续得到利用，是得不偿失的举动。如此高的转播成本，也让各家影院纷纷望而却步。
再次，影院转播3D节目，国内并没有先例，质量究竟如何，很难预测。电影放映一时出现问题还能重放，现场转播就无法享受这种待遇了。试想，你喜爱的球星刚要射门，信号断了，该是一件多么尴尬和不爽的事。
六． 3D电视最新进展 为了将3D技术用于2010年英超直播，英国天空电视台从去年开始就尝试用3D技术制作了大量相关节目，包括足球、橄榄球和拳击赛事。据悉，天空电视台的机顶盒可以适用3D信号，用户则须有专门的3D电视机，且要戴专门的眼镜才能收看，天空电视台人士此前宣称，他们的最终目标是让观众在卧室中也能收看到3D节目。3D电视机也因此可能成为今年消费类电子产品欧美市场的主角。
同时，2010年，索尼与美国探索频道、IMAX合作，在美国开通每周7天、每天24小时不间断播出3D高清电视节目的3D频道，ESPN也将进行85场3D体育直播。
上海文广集团下属的交互电视频道在世博会期间进行3D立体节目的拍摄和转播试验，众多国内电视机厂家参与上海世博会期间的3D实验转播。
索尼、松下、三星、LG、TCL、海信、康佳等电视机制造商都发布了3D立体电视的研发计划，3D电视机商品已经上市，在日前举行的“2010年3D电视产业发展趋势论坛”上，几大中外彩电厂商均表示，3D电视上市以来销量不断看涨，仅苏宁电器每周销量就破150台，预计5年内将成为市场主流产品。
虽然中国球迷无缘本届南非世界杯的3D直播，但随着3D技术的不断发展，3D电视标准的规范。2013年25%的电视机都将采用3D技术，2014年巴西世界杯，中国球迷就能体会到3D带来的全新视听享受。B&P