2012年5月4日 星期五

全球3D播放標準由PMPEG-2向H.264的過渡將成為標準化的關鍵

side-by-side壓縮/解壓縮技術多為各自的規範因數據的壓縮/解壓縮技術的差異,會導致side-by-side在3D影像解析度、傳輸路徑的噪音耐性、數據的處理量以及相容性上出現顯著差異。
 
 
如果採取side-by-side技術的最簡單配置,則壓縮後的左、右水準影像解析度都將比原始影像降低一半(圖 4)。因這種壓縮原則上是不可逆的,所以在解壓縮顯示時影像品質不可避免地會大幅劣化。最近,為抑制這種劣化而產生了不少自主規格。一位電視公司人士便指 出,“最近,因3D電視的壓縮/解壓技術差異,其畫質也與2007年左右最支援3D影像的電視機大不相同”。
在數種自主規格之中,最具代表性是RealD格式、SENSIO 3D和MT。三種規格均未公佈詳情,但已知它們是有不同之處的。即因影像的壓縮方式不同,其SENSIO 3D與其他方法間的相容性令人擔心。

   具體來說,SENSIO 3D分別對左、右原始影像以棋盤格式取樣壓縮(注2)。解壓時則基於無損畫素插值補充遺失畫素(圖4b)。據Sensio表示,該技術利用了人眼上對於對 角線方向解析度下降不敏感的事實,以及因留有無損畫素而保留有高分頻量,從而能進行更精密的插值。Sensio行銷暨通訊總監Esther Hotter說道,“解壓縮影像當然解析度會下降,但人眼幾乎感覺不到。”解壓縮時的處理也很小,因而使用美國Xilinx公司較便宜的Spartan- 3系列FPGA就足夠了。

  另一方面,RealD和MT的格式則未採納這種用於電視播放的對角線方向的解析度降低a方法。NHK Media Technology業務開發中心負責數字開發的部長寺田茂解釋道:“影像的對角線方向有時會產生鋸齒現象。”日本NHK的放送技術研究所過去曾開發出一 種與Sensio技術的概念相近,在對角線方向會遺失資訊的“獵鷹”(Falcon)技術,但因克服不了鋸齒狀邊緣問題而放棄。之後該便轉而開發了目前的 MT方式。對此,Sensio則反駁道:“SENSIO 3D沒有這樣的問題,我們已經在數場體育賽事中實際驗證過。”

主導權之爭將持續

   目前,除了例外的Vizio,多數主要電視製造商都使用RealD格式。對此,Sensio的Hotter充滿自信:“我們有信心得到VIZIO以外的 主要電視製造商對我們3D影像品質的高度評價。欲在VOD服務上可與藍光光碟相抗衡的業者已對我們的方式錶示了興趣。”兩方式的主導權之爭看來還將持續。 而RealD公司關於side-by-side重要部分的美國專利於2011年8月到期,似會成為亂源。

  當然,電視機製造商有可能同時支援這兩種方式。事實上,日本的Hyundai IT公司已經簽署了同時採用RealD格式和SENSIO 3D的協議。已經採用RealD格式的日本製造商中,也有準備追加採用SENSIO 3D的傳聞。

  各方式的開發者都承認:“要使3D影像品質達到最高,壓縮和解壓最好採用相同方式”(NHK Media Technology的寺田)。但採用不同的方法,多也能得到並不遜色的影像。據稱,用MT格式壓縮的影像,也可以RealD格式解壓縮。

   目前不明朗的是SENSIO 3D和其他方法組合使用時的情況。相關各方意見也不統一。一家日本電視臺擔心,會在相容性上發生嚴重問題。然而,2009年已上市了以Xpol 3D方式顯示影像的商用顯示器的JVC Kenwood Holdings表示,“我們雖未開始採用SENSIO 3D,但採用該技術壓縮的影像在我們的顯示器上解壓縮,所呈現出的仍然是3D影像。雖然有一些細微差別,但一般人會看不出來。”

用2個數據串流實現高解析度

  side-by-side並不是播放/發送3D影像的唯一方式。如果沒有與現有基於MPEG-2播放的畫面相容性限制,則有好幾種能在完全不犧牲解析度的情況下傳送更為自然的3D影像。其中之一,就是雙串流方法
 
 
 
 
 旨在更高解析度3D播放的雙串流方法圖 中展示了雙串流播放的原理,目前業界正在探討同時傳輸多個數據流。南韓預計在 2010 年10 月啟動3D電視播放,屆時將把MPEG-2 和H.264 數據併入地面數位微波的同一頻道(a)。MVC 和Sensio 的SENSIO則使用雙串流(b)。而日本獨立行政法人情報通信研究機構(NICT)正在構思一種稱為“深度播放”(depth broadcasting) 的方式,其可對2D播放的數據經由網路添加深度資訊(c)。
 
 
這是一種將左、右影像分多個通道傳輸,而在電視上對其重新組合和顯示的方法。南韓將率先採用這項新技術。KCC計劃2010年10月起在部分地區開始試播,屆時將在數位微波6MHz頻帶一併傳送左邊以MPEG-2編碼,右邊以H.264編碼的影像。

  這樣做,既可保留與2D播放的相容性,又可使3D電視播放成為可能。因右影像編碼使用壓縮效率較高的H.264,使得在採用side-by-side技術壓縮時解析度會降至一半以下的情況得以改變,從而能以更高的解析度傳輸影像。

   ITU/IEC MPEG在2008年提出的H.264/MVC視訊規範標準,也採用了多串流的理念。不僅可發送3D影像,還可單純發送多個影像串流,制定的標準設想用於 在電視機上切換觀賞。這種方式的第二個串流,是以左右影像的差分數據傳送取代完整的右方影像傳送,此方法可節省約25%的頻寬(注3)。

注3:關注此點的藍光光碟協會自2009年底已採用了H.264/MVC作為藍光光碟寫入時的壓縮方式。參與ITU標準化工作的日本東京工業大學通訊暨整合系統副教授藤井俊彰表示,“我們對這種出乎意料的應用方式感到很驚訝。”

標準化朝向H.264
由於3D播放標準尚混沌未明,其標準化方向也無法確定。各國政府相關標準組織和3D@Home等業界團體,可能會制 定side-by-side標準(注4)。而在播放領域擁有強大影響力的國際標準組織如ITU,實際上卻未理睬side-by-side,轉而在推進基於 H.264的標準化。H.264已作為取代MPEG-2(注5)的新編碼技術在世界各地開始獲得2D播放的採用。其在技術上也有優勢:即可實現MPEG- 2和side-by-side無法提供的解析度更高因而更為自然的3D影像播放。這些就是希望對基於H.264的3D播放實現標準化的背景。

注4:2010年2月底,日本總務省(Ministry of Internal Affairs and Communications)對其賦予了3D播放標準化優先項目的地位,今後將展開具體討論。

注 5:日本的SKY Perfect JSAT和Actvilla公司已在高畫質影像的發送上採用了H.264格式。不過,即使開始採用H.264,SKY Perfect JSAT因“此次,著重了沿用現有的調諧器設備”,在H.264格式下雖採用side-by-side技術,但Actvilla則未公佈其發送左右影像的 技術細節。

  目前,MPEG技術令H.264/MVC得到了進一步發展。新的3D播放標準在制定之中(注6)。新標準的最大目的在於 解決相同影像因螢幕尺寸不同而導致的深度感不同的課題。具體而言,就是將左右影像分離前的立體影像完整地傳送給電視機,而使電視機具有可自己選擇適當視點 影像的能力。其技術課題是,如何在較小的頻寬上傳遞多視點的影像。

注6:2010年秋季之後將實施呼籲各廠商將提出具體的實現方案的“Call for Proposal”活動。

  目前看來,3D影像的發展還將持續。而在技術的不斷演進中,要在業界實現3D播放方式統一的道路似仍很嚴峻。(全文完 記者 野澤 哲生)

■日文標題
世界で始まる3D放送業界標準巡る爭い激化

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