电视机课程设计1Word下载.docx

1、同时3D技术和3D电视的发展有很大空间和利润。对于未来的发展3D技术也会有着不可估量的作用。关键词：3D显示技术，3D电视， 光栅原理和3D技术， 波分式3D技术，裸眼3D， 眼镜式3D目 录1 绪论 11.1 课题描述 11.2 基本工作原理 12 立体视频图像的计算机处理与显示系统 32.1立体图像的计算机处理 32.2 3D眼睛显示系统 32.3 图像闪烁问题的处理 52.4 光栅原理和3D技术的结合 52.5 波分式3D系统和3D快门技术 63 3D电视 73.1蓝光3D 73.2 3D电视的发展前景 84 3D技术与3D电视的发展前景 94.1 发展困难 94.2 发展前景 9总 结

2、 10致 谢 11参考文献 121 绪论 1.1 课题描述本文将从目前市面上的3D显示技术出发,阐明3D显示的各种原理和优缺点同时介绍涉及关于3D输入和显示方面的知识。以及3D电视的应用。随着3D技术的发展，3D电影越来越多的被推向荧屏，3D电视技术也在迅猛发展，自从阿凡达上映以后，3D消费逐年升高。3D技术产品也层出不穷。带动了很多产业链的发展。 1.2 基本工作原理图 1立体视频图像的计算机处理与显示系统 3D指的是三维空间，相比二维空间3D画面更加立体逼真。让观众有身临其境的感觉。3D影像是因为眼睛产生“视觉位移”。人的两眼左右相隔大约6厘米，这意味着如果你看到一个物体，分别是左右两个视

3、点看到的，左眼看到的是物体左侧的图像，右眼看到的是物体的右侧图像。左右两个印象画面合起来就会产生立体的感觉。在大脑中产生具有立体纵深感的的画面。这是我们眼睛观察的3D立体画面。然而屏幕却是一个二维平面要实现3D显示的立体效果则要借助3D技术。3D成像的原理就是用两个摄像机模拟人眼观察事物的原理，拍摄两幅视角略有差异的画面，在播放的时候分别向人的两只眼睛进行输出，可以说实现3D拍摄并不难，难的是如何让人的两只眼睛分别只能观看到指定的画面。我们可以利用3D快门技术来完成。3D快门技术我们下面会有介绍。接下来我们介绍3D的显示示意图。 立体视频图像的计算机处理与显示系统是一套全新的立体视频图像显示处

4、理方案其原理框图如图1所示。本系统利用了人的双眼视差原理呈现立体视频图像，它用计算机控制立体电视信号中的左眼用视差图像和右眼用视差图像，使其在大屏幕显视器上进行分时交替显示，其交替显示的频率由计算机控制的大屏幕显示器的垂直扫描频率决定（一般设定为120HZ）并与大屏幕显示器的垂直扫描同步，即每收到一个垂直扫描同步脉冲就交替显示一次，观看者通过与大屏幕显示器的垂直扫描同步切换的遮光器就即可看到立体图像，在本系统是用无线遥控液晶眼镜（其外观图请见附录）来实现遮光切换的，无线遥控液晶眼镜实际上是一个光的开关，当大屏幕显示器上显示左眼用视差图像时，其左镜片透光而右镜片遮光；当大屏幕显示器上显示右眼用视

5、差图像时，其右镜片透光而左镜片遮光。 由以上对传统的立体电视方案的分析可知，时分制立体电视方案可与现行广播电视系统兼容，是最接近实用的立体电视方案，但由于现行的广播电视系统的场扫描频率为50HZ（PAL制）分时观看时每只眼睛每秒只能看到25场图像，远低于人眼的“临界闪烁频率（48HZ）”，因此在观看时立体图像时会产生严重的闪烁感，令人难以忍受。立体图像的闪烁问题是立体电视发展的最大障碍。2 立体视频图像的计算机处理与显示系统 2.1立体图像的计算机处理 三维计算机图形，是计算机和特殊三维软件帮助下创造出来的产品。 三角剖析图像，把物体的表示（例如球面的中点坐标和它的表面上的一个点所表示的球面）

6、，转换到一个（球面的）多边形表示的过程，称为剖分该步骤用于基于多边形的绘制，其中对象从象球面，圆锥面等等这样的抽象的表示，分解成为所谓网格，它是互相连接的三角形的网络。三角网格（而不是正方形等形状）比较流行，因为它们易于采用扫描线绘制进行绘制。 多边形表示不是所有绘制技术都必须的，而在这些情况下，从抽象表示到绘制出的场景的转换不包括剖分步骤。接下来绘制，渲染是从准备的场景创建实际的二维景象或动画的最后阶段。这可以和现实世界中在布景完成后的照相或摄制场景的过程相比。 用于诸如游戏或模拟程序这样的交互式媒体的绘制需要实时计算和显示，速度约为20到120帧每秒。非交互式媒体（譬如录象或电影），绘制的

7、慢得多。非实时绘制使得有限的计算能力得以放大以获得高质量的画面。复杂场景的单帧的绘制速度可能从几秒到一个小时或者更多。绘制完成的帧存贮在硬盘，然后可能转录到其它媒介，例如电影胶卷或者光盘。然后这些帧以高帧率播放，通常为24，25，或30帧每秒，以达成运动的假象。 最后的作品经常会需要达到真实感图形质量，要达到这个目的，很多不同和专门的绘制技术被发展出来。这些技术的范围包括相当非真实感的线框模型绘制技术，到基于多边形的绘制，到更高级的技术，例如：扫描线渲染、光线跟踪或者辐射着色。 2.2 3D眼睛显示系统3D电影眼镜主要有红蓝红青3D眼镜、偏振镜。红蓝红青3D眼镜，这种眼镜分很多颜色类型，比较多

8、见的是红蓝和红青的，这种颜色区别必须用于相对应颜色的3D图像，否则会效果很差乃至看不到效果。这种眼镜历史悠久，又因其廉价、实惠、几乎不存在维护费用，适用性好的特点，被早期3D电影或者3D网络电影较多采用。但因为光通量不足，显示画面往往较暗。无线遥控液晶眼镜的内部有一套红外线接收与控制电路，可以接收数字立体电视同步控制器发射的红外同步脉冲信号，从而可以使红外线遥控液晶眼镜的遮光切换与视差图像的交替显示相同步，于是可以保证左眼用图像只被左眼看到右眼用图像只被右眼看到，从而可以获得清晰稳定的立体视频图像。这是本系统的最基本的工作原理。偏振镜是电影院中常见的一种3D电影解决方案，所谓偏振，基本原理其实

9、和一些偏光的相机镜头或者太阳镜差不多。使用XY两个偏转方向，也就是通过眼镜上两个不同偏转方向的偏振镜片，让两只眼睛分别只能看到屏幕上叠加的纵向、横向图像中的一个，从而观看到立体效果。圆偏振是新一代的3D偏振技术，眼镜技术相比XY偏振那薄薄的塑料片要复杂许多；顾名思义，它的镜片偏振方式是圆形旋转的，一个向左旋转，一个向右旋转，这样两个不同方向的图像就会被区分开。使用2个相互垂直的偏振片，放映机是2台，播放经过偏振的相互垂直的图像，只有偏振方向和镜片偏振片方向相同才可以看到图片，效果最好，几乎完全还原，观看时必须坐直，如果镜片有歪斜将模糊（偏振角度变了），在阿凡达放映的时候，一些影院就使用了液晶快

10、门眼镜这种技术，3D影片播放时，屏幕上同偏振影片一样是两幅图像，但这两幅图像是交替快速闪烁的，A图出现则B图消失，B图出现A图则消失。同时液晶快门眼镜会按照影片所给的信号，对应相应的AB二图进行同步交替的镜片开关动作，实际的使用的时候图像和眼镜快门的闪烁开关会很快，人眼是感觉不到快门跳动的。据石景山万达国际影城的王经理介绍，这种技术效果虽然不错，但设备昂贵，且有一些使用限制，长时间观看会导致眼部疲劳，信号也容易受到干扰，还需要用电。（图2为红蓝红青眼睛，图3为偏振眼镜） 图2 红蓝眼镜 图3 偏振眼镜 2.3 图像闪烁问题的处理 系统成功的解决了立体图像闪烁问题，其技术实现手段是，将时分制立体

11、视频信号做实时的数字化处理并送入计算机系统，利用DirectX编程在计算机显示卡的显示存储器中设置两个视频缓冲区，分别将这两个视频缓冲区命名为缓冲区A和缓冲区B，通过计算机指令将已经数字化的立体视频信号的奇数场图像信息（左眼用图像）写入A缓冲区，偶数场图像信息（右眼用图像）写入B缓冲区，然后，在利用DirectDraw所提供的控制显示存储器的函数，可以实现将A缓冲区内的左眼用图像信息与B缓冲区内的右眼用图像信息分时交替显示在大屏幕监视器上，交替显示的速度由显示器的垂直刷新率决定，并受垂直扫描同步信号的控制，这样，可以利用大屏幕显示器的具有较高垂直刷新率（场扫描频率）的特点，把计算机显示系统的垂

12、直刷新率设置在120HZ（远远高于电视系统50Hz的场扫描频率），这样在大屏幕监视器上每秒可显示出120幅图像，通过与大屏幕监视器的垂直扫描电路进行同步切换的无线遥控液晶眼镜观看所显示的图像时，每只眼睛每秒可以看到60幅图像，高于人眼的“临界闪烁频率（48Hz）”所以呈现出的立体图像是稳定无闪烁的，从而，彻底解决了传统的模拟立体显示系统所无法解决的闪烁问题。 2.4 光栅原理和3D技术的结合 观看光栅式3D显示系统时不需要配戴眼镜，裸眼就可以进行3D影像的观看。正是由于这个特点，光栅式3D技术引起了很多厂商的重视，技术和应用上也得到了很大的发展。 在具体的实现细节上，光栅式又细分为狭缝光栅式与

13、柱正如图4所示：狭缝光栅式的显示器件被划分为一些竖条，一部分竖条用于显示作图像，而另一部分竖条用于显示有图像，左右相互间隔。而在显示器件的前方则有一些柱状的狭缝光栅。这些光栅的作用在于能够允许左眼看到左图像，阻挡右眼看到左图像;同时光栅允许右眼看到右图像，阻挡左眼看到右图像; 而柱状透镜式与狭缝光栅式的区别在于将显示器件前的狭缝光栅替换为柱面透镜，如右图所示：显示器件同样被划分为竖条，一部分竖条用于显示作图像，而另一部分竖条用于显示有图像，左右相互间隔。利用显示器件前面的柱面透镜的折射作用，左图像的光线射向左眼位置，而有图像的光线射向有眼位置。左右两幅图像最终经过大脑的合成，最终呈现出一帧立体

14、图像。 光栅式的优点很明显：观看者不需要配戴眼镜;而其缺点跟优点同样的明显：观看者只能站在几个固定的角度才能出现立体效果现阶段的清晰度也非常低;工艺难度与成本都很高，尤其难以在大屏幕实现;而且无法与2D兼容。图4光栅示意图.图4 光栅式示意图 2.5 波分式3D系统和3D快门技术 波分式系统的组成与光分式非常类似如图5。节目的拍摄并无不同，只是当在设备上进行显示时，利用了光波波长特性。在光分式（偏振光）系统中，利用偏振光实现左图像与右图像的分离；左图像与右图像采用不同偏振方向的偏振光；而在波分式系统中，利用不同波长的光波进行分离：左图像采用某特定波长红光、绿光和蓝光；图5像采用不同于左图像的某

15、特定波长的红光、绿光和蓝光。 而观众所配戴眼镜的左右镜片都涂有不同的多个凃层。左镜片的涂层只允许左图像所采用的特定波长红光、绿光和蓝光通过；而右镜片的涂层恰恰相反，只允许右图像所采用的特定波长红光、绿光和蓝光通过；从而达到对左右图像进行分离的目的；左眼只能看到左图像，右眼只能看到右图像。左右两幅图像经过大脑的合成，最终呈现出一帧立体图像。快门式3D主要是通过提高画面的刷新率来实现3D效果的，通过把图像按帧一分为二，形成对应左眼和右眼的两组画面，连续交错显示出来，同时红外信号发射器将同步 3D电视控制快门式3D眼镜的左右镜片开关，使左、右双眼能够在正确的时刻看到相应画面。这项技术能够保持画面的原

16、始分辨率，很轻松地让用户享受到真正的全高清3D效果，而且不会造成画面亮度降低。图5 波分式3D示意图3 3D电视 3.1蓝光3D蓝光作为一种新型的影音播放技术已经成型多年，但是目前在国内对于蓝光人们的普及远没有达到国外一些国家的认知水平。蓝光（Blu-ray）或称蓝光盘（Blu-rayDisc，缩写为BD）利用波长较短405nm的蓝色激光读取和写入数据，并因此而得名。而传统DVD需要光头发出红色激光波长为650nm来读取或写入数据，通常来说波长越短的激光，能够在单位面积上记录或读取更多的信息。蓝光3D 标准采用快门式3D 技术。如图6参考.图6 蓝光3D图片 3.2 3D电视的发展前景 3D电

17、视产业所面临的售价高昂、内容缺乏、标准不统一这三大问题仍然未得到解决，3D电视如何走进家庭是厂商们亟待攻破的难关。价格是消费者在购买彩电时的重要考虑因素。一般来说，同等尺寸的3D电视要比2D电视贵上千元。这种对比让不少消费者望3D而却步。另外，3D电视并不单纯是一个显示终端，它超越了电视机单品制造的范畴，是一条涵盖3D内容制作、传输、存储以及外接设备的产业链。其中，内容缺乏是3D电视前进途中的最大绊脚石。目前的3D片源主要是少量的电影及游戏。但是对于消费者而言，这些内容远远不能满足日常娱乐和生活需要。丰富3D电视的内容要从内容制作下手，但目前3D内容的拍摄成本较高，限制了其内容的扩充。4 3D

18、技术与3D电视的发展前景 4.1 发展困难 目前3D技术还不够成熟，现在已经推出的3D频道也受到很多制式的左右，有待于我们3D技术的提高和应用。材料限制和价格成本也存在很大的制约。只有核心技术提高大众化，真正3D电视才能真实的走到寻常百姓家。才能给人们生活质量带来极大的提高。 4.2 发展前景 目前消费者买回3D电视，主要还是以收看3D蓝光电影以及网络提供的3D电影片源为主，广播信号源方面暂时还比较欠缺，不过目前该项工作也已经在进展中了。为推动3D电视市场销量，由广电总局牵头，中央电视台、北京电视台、上海广播电视台、天津电视台、江苏广播电视总台、深圳广电集团6 家单位联合开办的中国首个3D 电

19、视试验频道花了2个月筹备期，于2012年元旦正式开播。目前的3D电视节目内容上暂时较为匮乏，服务品质也不稳定，以3D试验频道为例，原本1080i的清晰度的2D画面受到左右格式的限制，切换到3D模式时清晰度会再下降一半，与高清3D还有不小差距。但在规划本上，国内有线电视网络在未来的三年中会陆续增加到10个3D频道，内容供给上会有多元化趋势，品质上也会全面提升。 随着电脑技术的发展，3D技术的发展与应用已经走过了几十年的路程，经过不断地摸索，完善已经得到了巨大的突破，通过3D技术做出来的游戏、电影、大厦、汽车、手机都将成为大众生活的一部分。总 结 通过3D技术的学习让我对3D技术有了更深的了解，也

20、对3D电视的发展产生了很大的兴趣。而且对3D电视的发展有了更宽广的思路和见识。 3D技术在未来有很大的发展有很大的空间，而且还会渗透到各个领域。改变人们的生活方式，从而提高人们的生活质量。3D技术的发展不仅给人们带来全新的生活体验，同时也给我们创造了新的发展空间，让我们的才华有用武之地。 3D电视，能在人们疲劳的工作之后，带来很好的放松，这样才能让人们更好的投入到新的工作中去。致 谢 非常感谢老师对我们的指导，和同学的帮助，没有他们我也不会这么顺利的完成老师交给我的任务。而且从中学到的知识，让我受益良多。让我对电视机的原理学习和认识更进一步。 同时也让我清楚地认识到，只有积极动脑发明创造人们的生活才会充满乐趣，人们也才能享受到更加有趣的生活。参考文献1. 段永良.电视原理与应用M. 人民邮电出版社，2011. 2. 卢官明.数字电视原理M. 机械工业出版社，2009. 3. 杨宇.3D电视技术科研进展与展望J. 北京.图像图像技术研究与应用，2009。4. 余兆明.数字电视原理M. 西安.西安电子科技大学出版社.2009 5. 刘达.数字电视技术M. 北京.电子工业出版社.2007