CN101102520A - 一种数字立体电视系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于数字广播电视系统领域，特别是涉及一种与现行的数字广播电视系统兼容的数字立体电视系统。该系统由同步装置控制的两台并行放置的普通数字摄像机各自按照普通图像摄录方式记录输出；并分别按普通图像的视频码流方式编码、复用、调制在各自的频道上发送；终端接收装置由双高频调谐装置接收并保持同步调谐，频率差值与发送端保持一致；接收来的两路信息按各自频道独自解调、解复用、解码恢复发送端的两路视频码流；并将其在图像合成模块中合成输出；根据需要可以合成多种立体电视图像输出或选择普通电视图像输出。发送端所有设备及采用的传输频道和传送的图像与现行数字广播电视系统完全相同。

Description

一种数字立体电视系统

技术领域

本发明属于数字电视系统领域，尤其是涉及一种与现行的数字广播电视摄录、播放、传输、接收、显示系统兼容的数字立体电视播放系统。

背景技术

立体电视是伴随着立体视觉技术和电视技术的进步而发展的。电视技术是20世纪初出现的，可以说实用的电视技术一出现，人们就开始着手研制立体电视了。但由于受到技术上和新材料及制作工艺上的限制，立体电视长期以来一直没有太大的发展。然而，人们对立体电视的需求与研究却从来没有停止过。随着科学技术的快速发展，电视技术从模拟黑白电视、彩色电视向数字彩色高清电视、立体电视方向得到了飞跃发展。伴随着人们生活水平的提高以及数字电视的推广普及，人们对立体电视的需求必将越来越迫切。

早期黑白电视时代，立体电视由两部摄影机拍摄影像，然后用偏光眼镜观察。彩色电视技术实用后，简单的彩色滤光镜分像的立体成像技术应用于立体电视技术中。上世纪末，出现了安全轻便、低压高速的液晶眼镜以及头盔式的激光投影立体电视系统，时分立体电视摄像机随着CCD技术的进步而研制实用；缺点是不能同广播电视系统相兼容，同时昂贵的售价又限制了其推广应用。虽然美国一些公司、国内一些单位也先后推出了兼容现行广播电视系统的时分立体电视系统，但缺点是存在闪烁，图像亮度和清晰度较低，同时另一个严重问题是缺少可以兼容播放的立体图像片源。另外陆续出现的变焦镜立体电视技术；“Multiplayers”立体电视技术；“Pulfrich Phenomenon”立体电视技术；球状显象管内设置旋转屏立体电视技术；频谱压缩编入depth信息法立体电视技术；静止全息图像传递实验技术等数十项立体电视技术目前无一能发展成为实用的立体电视技术。

随着近年来计算机图像处理技术和数字电视技术的迅猛发展，国内外基于数字电视技术的立体电视图像处理应用研究得以广泛的开展。在欧洲，成立了专门委员会研究基于MPEG2的数字立体图像压缩编码技术，在国内国家广电总局发布了《广播影视科技“十五”计划和2010年远景规划》，其中提到了中国数字电视发展的进程并制定了向数字化过渡的时间表，加快了我国数字电视的推广进程。随着数字电视技术的发展与成熟，产品生产成本大幅度下降，数字电视机顶盒与数字电视机正在得到推广普及。这为我国在数字电视平台上开展数字立体电视技术的研究与推广应用打下了坚实与广阔的基础。

数字电视(Digital TV)是从节目的采集、编辑制作到信号的发送、传播和接收全部采用数字技术处理的全新数字电视广播系统。其图像质量可以达到电视演播室的质量水平和胶片质量水平，图像水平清晰度达到500线以上。

按图像清晰度分类，数字电视包括数字高清晰度电视(HDTV)、数字标准清晰度电视(SDTV)和数字普通清晰度电视(LDTV)三种。HDTV的图像水平清晰度大于800线，图象质量可达到或接近35mm宽银幕电影的水平；SDTV的图像水平清晰度大于500线，主要是对应现有电视的分辨率量级，其图象质量为演播室水平；LDTV的图像水平清晰度为200-300线，主要是对应现有VCD的分辨率量级。

按信号传输方式分类，数字电视可分为地面无线传输数字电视(地面数字电视)、卫星传输数字电视(卫星数字电视)、有线传输数字电视(有线数字电视)三类。

按照产品类型分类，数字电视可分为数字电视显示器、数字电视机顶盒和一体化数字电视接收机。

按显示屏幕幅型比分类，数字电视可分为4∶3幅型比和16∶9幅型比两种类型。

数字电视系统的几个关键技术首先是数字电视的信源编解码技术；其次是数字电视的复用系统；再次是数字电视的信道编解码及调制解调。图1为数字电视广播系统方框图：方框1为信源，可以是数字摄像机；方框2为信源编码，对视频、音频、数据进行压缩编码；方框3为复用器，将视频、音频、数据等各种媒体流按照一定的方法复用成一个节目的数据流，多个节目的数据流再复用成单一的数据流；方框4为信道编码，是为提高数字通信传输的可靠性而采取的措施；方框5为调制，方框6为接收机。图2为数字电视接收机方框图：接收机包括方框7调谐、方框8解调、方框9信道解码、方框10解复用、方框11解码、方框12显示格式转换及显示器等。

概括地说，立体电视技术发展至今形成两个发展方向，其一是在原有技术的基础上，依靠新材料、新工艺、新方法、新手段使其先进化、实用化、普及化，如前面提到的时分式立体电视系统在数字电视基础平台上将有很好的发展前景；其二是研制开发新型的立体电视系统，如动态全息立体图像显示系统，柱镜面立体显示屏幕系统以及采用振动图像的方法获得的自由立体电视图像的立体电视系统，但新系统离实用化还有相当距离。

目前，现有的立体电视系统实现方法都是先制作成立体节目带、盘，然后由电视台播放，这样给电视台带来的问题是：首先是播放立体节目没有立体电视标准可依，其次播出的立体片源十分有限，一旦开播电视台将受到立体节目源的制约；第三终端用户没有立体眼镜无法收看，立体频道受到立体眼镜数量的限制，影响该频道收视率；第四观众对该节目感兴趣时，不看立体节目也无法转换到普通节目观看。

基于上述现有立体电视系统的不足之处，本发明人设计了本发明“一种数字立体电视系统”。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足所要解决的技术问题是：提供一种可以解决以前在模拟电视技术平台上难以解决的广播电视普通、立体图像难以兼容记录、传输与播放难题的数字立体电视系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明一种数字立体电视系统由数字图像生成部分(信源)I、数字频道传输部分II、数字图像接收部分III、立体图像处理部分IV和立体图像显示部分V五大部分组成。图3为基本型数字立体电视广播系统方框图：方框1L为左信源；方框2L为左信源编码；方框3L为左复用器；方框4L为左信道编码；方框5L为左调制；方框1R为右信源；方框2R为右信源编码；方框3R为右复用器；方框4R为右信道编码；方框5R为右调制，方框13为同步控制器，方框6为接收机。图4为基本型数字立体电视接收机方框图：接收机包括方框7L左调谐；方框8L左解调；方框9L左信道解码；方框10L左解复用；方框11L左解码；方框7R右调谐；方框8R右解调；方框9R右信道解码；方框10R右解复用；方框11R右解码；方框14图像合成模块；方框12显示格式转换及显示器等。

该系统数字图像生成部分I(信源)由并行安放在支撑架上的两台普通数字摄像机1L，1R各自按照普通图像摄录方式将图像记录在各自的磁盘、磁带上或根据要求直接从输出端口按所需模式输出，这两台摄像机由同步控制器13控制同步操作，使其各种同步信号、光圈、变焦、录制同步工作；上述左右两路图像信源也可以用两台计算机动画(图形/图像)制作获得，其中一台用于普通动画(图形/图像)制作、编辑，形成左(右)路图像，另一台在左(右)路图像完成的基础上对其各部分图像的水平方向进行左右偏移，其偏移量大小值根据人眼视差原理设计确定，形成右(左)路图像。

该系统数字频道传输部分II由现有数字电视广播系统中的任意两个通道构成传输通道，标记为左(L)路图像和右(R)路图像的上述两路图像分别按普通图像的视频码流方式编码、复用、调制在各自的频道上按普通两路图像发送，其两个频道的调制频率按固定频率差设置，两路图像传输频道可以是现行的数字广播电视传输频道中的任意两路频道。

该系统数字图像终端接收装置III由双高频调谐7L，7R接收，两个高频调谐联动以保持同步调谐，频率选择差值永远与上述发送端所设置的频率差值保持一致；由高频调谐接收来的图像信息在接收装置中按各自频道独自解调、解复用、解码恢复发送端的两路独立的视频码流或恢复出所需要的两路视频模式输出。

该系统立体图像处理部分IV由图像合成模块14组成，图像合成模块将已经恢复成发送端的两路视频码流或所需要的两路视频模式输出图像按任意一路普通电视图像输出或两路合成立体电视图像输出，其输出的普通电视图像或立体电视图像显示效果(例如标清，高清，逐行/隔行，刷新频率等指标)可以由图像合成模块根据终端显示器特性设置；在输出立体图像的同时，该模块还输出红外控制信号，用于控制立体眼镜的开关，以保证立体眼镜与立体图像显示同步工作。

该系统立体图像显示部分V由方框12显示器构成，根据上述合成方式终端显示器可以显示普通数字电视图像或显示数字立体电视图像；数字立体电视图像由图像合成模块14控制可以合成显示时分式数字立体电视图像也可以合成显示数字互补色立体电视图像，带上相应的(遥控液晶眼镜或互补色眼镜)立体眼镜便可以看到清晰、明亮的数字立体电视图像。当图像合成模块输出的是任意一路普通电视图像显示时，不用带立体眼镜直接观看普通电视图像；如果该普通图像在制作时是根据普氏(pulfrich phenomenon)原理用数码摄像机摄录或计算机制作生成的左右运动的图像时，戴上普氏立体眼镜能观看到普氏立体电视图像效果。

该系统发送端不直接合成立体图像，前端所有设备不做改动，其图像可以录制保留成普通图像，立体摄录所用设备及录制的图像与普通摄录设备与图像相同，大大节约资源。立体图像传输频道与现行数字广播电视传输频道相同。多种图像输出选择满足不同家庭不同收入水平收看需要，符合广播电视特点，有利于推广普及。

上述的终端接收装置中的图像合成模块14也可以独立制作成数字立体电视图像生成器，作为发送端设备配制使用，与两台数码摄像机/计算机连接，直接输出发送需要的数字立体电视图像；所生成的立体电视图像通过刻录设备可记录、存储在磁盘、磁带、光盘上。

目前实用化的立体电视系统都是双目立体电视系统，本发明采用双目时分式立体电视系统有利于与现有的广播电视系统兼容；与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.该数字立体电视系统同目前的数字电视广播系统相兼容；数字电视推广速度很快，兼容的数字立体电视系统也可以迅速推广应用；

2.该系统节目直接利用现有播放系统传输并利用现有的高清数字电视收看；立体图像稳定无闪烁；立体效果强烈、明显；

3.接收端制作成数字立体电视机顶盒，利用现有电视收看；系统整体成本费用低，性价比高；

4.电视台按普通节目播放，观众可以选择收看普通节目或立体节目，电视台无需专门申请专用的立体频道，只需自行将现有两路频道设置成关联，或通过建立企业/行业标准确定即可；

5.原有立体电影、立体电视的片源也可以兼容使用，节约了大量片源摄制费用，利于推广普及应用；

6.原有普通片源特别是计算机生成的动画、图形、图像，可以方便地根据视差进行编辑处理后获得右路图像。原有片源可作为左路图像。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为现有数字电视广播系统方框图；

图2为现有数字电视接收机方框图；

图3为基本型数字立体电视广播系统方框图；

图4为基本型数字立体电视接收机方框图；

图5为实用型数字立体电视广播系统方框图；

图6为实用型数字立体电视接收机方框图。

具体实施方式

参照图3至图6，本发明是这样实施的：

图3为基本型数字立体电视广播系统方框图：其中方框1L为左信源；方框2L为左信源编码；方框3L为左复用器；方框4L为左信道编码；方框5L为左调制；方框1R为右信源；方框2R为右信源编码；方框3R为右复用器；方框4R为右信道编码；方框5R为右调制，方框13为同步控制器，方框6为接收机。图4为基本型数字立体电视接收机方框图：接收机包括方框7L左调谐；方框8L左解调；方框9L左信道解码；方框10L左解复用；方框11L左解码；方框7R右调谐；方框8R右解调；方框9R右信道解码；方框10R右解复用；方框11R右解码；方框14图像合成模块；方框12显示格式转换及显示器等。

图5为实用型数字立体电视广播系统方框图：方框1L为左信源；方框2L为左信源编码；方框1R为右信源；方框2R为右信源编码；方框13为同步控制器；方框3为复用器；方框4为信道编码；方框5为调制。图6为实用型数字立体电视接收机方框图：包括方框7调谐；方框8解调；方框9信道解码；方框10解复用；方框11L左解码；方框11R右解码；方框14图像合成模块；方框12显示格式转换及显示器等。其中图5中左信源方框1L和右信源方框1R使用的是JVC-GY-DV550EC数码摄像机；同步控制器方框13使用的是HW-TBJ同步控制机；左信源编码方框2L和右信源编码方框2R使用的是V-SHINE EVENMPEG-2视音频编码器；方框3使用的是EVRM DVB复用器；信道编码方框4本例中省略；方框5为EVQM DVB-C QAM调制器。其中图6为基本型数字立体电视接收机方框图，包括方框7调谐器；方框8解调器；方框9本例中省略；方框10解复用器；方框11L和方框11R解码器；上述7，8，9，10，11各部分本例中采用的是两台HW-2011A型数字电视机顶盒；方框14图像合成模块采用的是HW-HCQ立体图像合成器；方框12显示器采用的是HISENSE-TF2902H电视机等设备。实用型数字立体电视系统技术要点是将左右两路图像分别压缩编码后进行各路节目复用后再复用成一路码流进行同频点调制发送。接收端只用一个调谐器就可以解调、解复用，再分路解码后由图像合成模块控制输出所需图像。该设计方案不但节省了一路复用器、调制器、解调器、解复用器等设备，而且大大简化了同步调谐程序，降低了生产成本，实用性强。

以上所述，仅是本发明一种数字立体电视系统的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，凡是依据本发明的技术实质对上面实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1、一种数字立体电视系统，其由数字图像生成部分、数字频道传输部分、数字图像接收部分、立体图像处理部分和立体图像显示部分五大部分组成，该系统由并行安放在支撑架上的两台普通数字摄像机各自按照普通图像摄录方式将图像记录在各自的磁盘、磁带上或根据要求直接从摄像机输出端口按所需模式输出，这两台普通数字摄像机由同步装置控制操作，使其各种同步信号、光圈、变焦、录制同步工作；上述标记为左路图像和右路图像的两路图像分别按普通图像的视频码流方式编码、复用、调制在各自的频道上按普通两路图像发送，其两个频道的调制频率按固定频率差设置；终端接收装置由双高频调谐装置接收，两个高频调谐装置联动以保持同步调谐，频率选择差值与上述发送端所设置的频率差值保持一致；由高频调谐接收来的图像信息在接收装置中按各自频道独自解调、解复用、解码恢复发送端的两路独立的视频码流或恢复出所需要的两路视频模式输出；将已经恢复成发送端的两路视频码流或所需要的两路视频模式输出图像通过图像合成模块可以按任意一路普通电视图像输出或两路合成立体电视图像输出；根据上述合成方式的终端显示器可以显示普通数字电视图像或显示数字立体电视图像；观看者带上相应的立体眼镜便可以看到数字立体电视图像。

2、根据权利要求1所述的一种数字立体电视系统，其特征在于所述的两路图像传输频道采用的是现行的数字广播电视传输频道中的任意两路频道。

3、根据权利要求1所述的一种数字立体电视系统，其特征在于所述的两路图像传输频道可以选择在同一频点内的两路频道进行复用和同频点调制发送，其终端接收装置中就可以采用单个高频调谐器进行接收并解复用后再分离成两路信号分别到各自的解码电路处理后输出到图像合成模块中进行处理。

4、根据权利要求1所述的一种数字立体电视系统，其特征在于所述的终端接收装置中的图像合成模块输出的普通电视图像或立体电视图像显示效果(例如标清，高清，逐行/隔行，刷新频率等指标)可以根据终端显示器特性由图像合成模块设置。

5、根据权利要求1所述的一种数字立体电视系统，其特征在于所述的立体图像由图像合成模块控制可以合成显示时分式数字立体电视图像也可以合成显示数字互补色立体电视图像，带上相应的(遥控液晶眼镜或互补色眼镜)立体眼镜观看。

6、根据权利要求1所述的一种数字立体电视系统，其特征在于所述的图像合成模块输出的是任意一路普通电视图像显示时，不用带立体眼镜直接观看普通电视图像；仅当该普通图像在制作时是根据普氏(pulfrich phenomenon)原理用数码摄像机摄录或计算机制作生成的左右运动的图像时，戴上普氏立体眼镜能观看到普氏立体电视图像效果。

7、根据权利要求1所述的一种数字立体电视系统，其特征在于所述的发送端左右两路图像生成也可以用两台计算机动画(图形/图像)制作获得，其中一台用于普通动画(图形/图像)制作、编辑，形成左(右)路图像，另一台在左(右)路图像完成的基础上对其各部分图像的水平方向进行左右偏移，其偏移量大小值根据人眼视差原理设计确定，形成右(左)路图像。

8、根据权利要求1所述的一种数字立体电视系统，其特征在于所述的终端接收装置中的图像合成模块可以独立制作成数字立体电视图像生成器，作为发送端设备附件配置使用，与两台数码摄像机/计算机连接，直接合成输出需要的数字立体电视图像；所生成的立体电视图像通过刻录设备可记录、存储在磁盘、磁带、光盘上。

Images