ITU-R INFORME BT 2088 SPANISH-2006 Stereoscopic television《立体电视》.pdf

1、 I. UIT-R BT.2088 1 INFORME UIT-R BT.2088 Televisin estereoscpica (2006) 1 Introduccin En una pantalla plana, los sistemas de imgenes estereoscpicas permiten tener una impresin de profundidad. Se han elaborado para cine, televisin y otras aplicaciones como la obtencin de imgenes mdicas. No hay que c

2、onfundirlos con la holografa, que necesita un lser y que, en general, no es compatible con las tecnologas actuales de cine o televisin. La tecnologa para la formacin de imgenes estereoscpicas fijas existe prcticamente desde el invento de la fotografa, a mediados del siglo XIX. En cuanto a las imgene

3、s en movimiento, su explotacin comercial se remonta a los aos 50. Los documentos del UIT-R en curso sobre televisin estereoscpica comprenden una Cuestin en vigor y una nueva Cuestin en proceso de aprobacin, dos Informes y dos Recomendaciones, a saber: Cuestin UIT-R 88/6 Evaluacin subjetiva de las im

4、genes de televisin estereoscpica. Informe UIT-R BT.312 Constitucin de un sistema de televisin estereoscpica (ltima versin: 1990). En este Informe se describe brevemente una serie de tcnicas para la reproduccin de imgenes estereoscpicas, se enumeran los requisitos necesarios para la elaboracin de sis

5、temas prcticos de televisin estereoscpica as como documentos anteriores del CCIR sobre el tema y se facilita adems una breve bibliografa. Informe UIT-R BT.2017 Perfil multivisin MPEG-2 para televisin estereoscpica. En este Informe figura la Enmienda 3 a la norma de codificacin de vdeo MPEG-2 (Recome

6、ndacin UIT-T H.262/Norma ISO/CEI 13818-2), ratificada en 1996, que permite la codificacin de imgenes estereoscpicas. Recomendacin UIT-R BT.1198 Televisin estereoscpica basada en dos seales de canal de ojo derecho y ojo izquierdo (1995). En esta Recomendacin se facilita una breve lista de requisitos

7、(slo una pgina) de compatibilidad entre seales monoscpicas y estereoscpicas de radiodifusin, y se hace concretamente referencia a la visualizacin autoestereoscpica en uno de sus considerando. Recomendacin UIT BT.1438 Evaluacin subjetiva de las imgenes de televisin estereoscpica (a partir de la Cuest

8、in UIT-R 88/6 del mismo nombre, anteriormente Cuestin UIT-R 234/11). En esta Recomendacin se examinan los siguientes temas: factores y mtodos de evaluacin, condiciones de visualizacin, cribado visual de observadores y materiales de prueba, tanto estticos como en movimiento. 2 I. UIT-R BT.2088 Ha lle

9、gado el momento de examinar nuevamente el tema de la formacin de imgenes estereoscpicas, por diversos motivos: Los avances tecnolgicos en materia de difusin de imgenes ha dado lugar a la creacin de grandes pantallas planas a precios cada vez ms asequibles. Estas pantallas proporcionan una plataforma

10、 ideal para diversos sistemas de imgenes estereoscpicas. La tecnologa aplicada a las computadoras personales ha fomentado la fabricacin de gafas con obturadores LCD para juegos informticos, que son ahora econmicas y fciles de adquirir. La llegada de la radiodifusin digital ha favorecido una mayor fl

11、exibilidad en los formatos de codificacin de imgenes. Gracias a esta flexibilidad se pueden obtener imgenes estereoscpicas de una gran compatibilidad monoscpica, contrariamente a las imgenes estereoscpicas codificadas con tcnicas analgicas en las que se observan generalmente perturbaciones (desdobla

12、miento de la imagen, parpadeo o efectos marioneta) y presentan una compatibilidad monoscpica limitada. Gracias a la evolucin alcanzada en la formacin de imgenes por computadora, se pueden obtener en este momento imgenes estereoscpicas de sntesis sumamente detalladas casi con tanta facilidad como img

13、enes monoscpicas. 2 Visin estereoscpica y paralaje Los sistemas de imgenes estereoscpicas utilizan dos imgenes, una sola presentada a cada ojo. A fin de lograr un paralaje correcto, estas imgenes deben captarse desde posiciones separadas por una distancia similar a la separacin de los ojos (unos 65

14、mm), o distancia interocular. La diferencia de perspectiva desde las dos posiciones permite percibir la profundidad cuando el cerebro compara ambas imgenes presentadas separadamente al ojo derecho y al ojo izquierdo. La estrecha separacin de los puntos de captacin de la imagen plantea ciertas dificu

15、ltades en cmaras y lentes. En algunos casos, esto limita las posibles combinaciones de apertura y longitud focal. Aunque se pueden utilizar espejos para resolver en cierta medida este problema, por ahora es imposible efectuar la posproduccin de imgenes estereoscpicas para modificar su paralaje. Corr

16、esponde pues tanto al diseador de la cmara como a su operador tener en cuenta los efectos del paralaje en todo momento. En la produccin de imgenes 3D se vara a menudo el paralaje para obtener efectos especiales. Con el paralaje convencional, la imagen estereoscpica aparece detrs de la pantalla. Sin

17、embargo, se puede invertir el paralaje intercambiando las imgenes izquierda y derecha para que la imagen aparezca delante de la pantalla, con las consiguientes distorsiones de la imagen. Se puede tambin acentuar el paralaje variando la distancia entre las lentes para aumentar o reducir la aparente p

18、rofundidad. El paralaje plantea problemas cuando se trata de imgenes en primer plano puesto que la longitud focal puede ser comparable a la distancia interocular, o incluso ms corta, lo cual puede producir efectos desagradables debido a la poca profundidad de campo y/o superposicin insuficiente entr

19、e la imagen captada por el ojo izquierdo y la captada por el ojo derecho y/o los grandes ngulos formados por el objeto observado y los puntos de captacin de la imagen. Para resolver este problema, se puede deformar deliberadamente el paralaje reduciendo en la cmara la distancia entre las lentes. Es

20、posible tambin desviar los trayectos pticos para aumentar la superposicin de imgenes. Esta tcnica se suele utilizar en estereomicroscopa. Dado que el paralaje no slo facilita informaciones de profundidad sino tambin con respecto a la amplitud, un efecto colateral de esta I. UIT-R BT.2088 3 distorsin

21、 del paralaje consiste en que se otorga a la imagen una amplitud poco realista, ya que parece mucho ms grande de lo que es en realidad. Este mtodo permite obtener efectos especiales, que el cerebro puede compensar porque sabe que est utilizando un sistema de visualizacin artificial. 3 Compatibilidad

22、 Aspectos generales Del mismo modo que es conveniente que el vdeo en color sea compatible con el vdeo monocromtico, tambin lo es que el vdeo estereoscpico sea compatible con el vdeo monoscpico convencional. La mayora de los primeros sistemas de vdeo estereoscpico no eran verdaderamente compatibles c

23、on los sistemas de vdeo convencional y, por ese motivo, las imgenes eran borrosas y/o parpadeaban cuando se visualizaban en una pantalla normal. Este problema se examina con mayor detalle en cada tcnica estereoscpica. 4 Tcnicas y tecnologas para la visualizacin de imgenes La estereoscopa se conoce d

24、esde hace ms de un siglo y su origen se remonta a los trabajos de Wheatstone y Brewster sobre formacin de imgenes estticas en los aos 1830. Debido a que las principales tecnologas de imgenes en movimiento estereoscpicas suponan la separacin de imgenes por color, los sistemas de imgenes animadas este

25、reoscpicas no alcanzaron su desarrollo hasta despus de la 2 Guerra Mundial, cuando empez a difundirse la pelcula en color. Un cierto nmero de sistemas se ha presentado en el mercado para visualizar imgenes en movimiento estereoscpicas. La mayora de ellos, con excepcin en especial de los sistemas de

26、multiplexacin temporal y los sistemas que utilizan el efecto Pulfrich, ha sido elaborado a partir de tcnicas fotogrficas (imagen fija) estereoscpicas. Entre estas tcnicas pueden mencionarse el anaglifo cromtico, el anaglifo por polarizacin y el anaglifo integrado. 4.1 Pantallas separadas 4.1.1 Gafas

27、 3D Las imgenes formadas en el ojo izquierdo y el ojo derecho pueden ser visualizadas mediante minipantallas separadas que se insertan en una montura, como los cristales pticos de un par de gafas. Estos dispositivos se utilizaron en algunos de los primeros videojuegos de realidad virtual. Como este

28、tipo de gafas y las imgenes formadas se desplazan con el movimiento de la cabeza, causando un cierto desconcierto, y son de pequeo tamao, la resolucin es limitada. Esta tcnica no es verdaderamente adecuada para la visualizacin de imgenes en grupo. 4.1.2 Pantallas separadas y gafas prismticas Tambin

29、pueden utilizarse pantallas separadas a una cierta distancia a condicin de que los rayos luminosos recibidos por el ojo sean desviados de forma correcta, lo cual se consigue mediante gafas con espejos o prismas. Esta tcnica exige que el espectador mueva lo menos posible la cabeza, lo que puede causa

30、r gran fatiga. 4.2 Gafas anaglficas Las gafas anaglficas superponen dos imgenes que a continuacin separan para visualizarlas mediante un filtro ptico. 4 I. UIT-R BT.2088 4.2.1 Separacin por filtros de color (anaglifo cromtico) En las gafas anaglficas cromticas puede utilizarse cualquier tipo de comb

31、inacin de colores mutuamente excluyentes. Para lograr la reproduccin de todos los colores de la imagen nuevamente combinada en el cerebro, debe utilizarse un par de colores ojo izquierdo/ojo derecho complementarios (rojo/cian, verde/magenta o azul/amarillo). Se ha convenido en utilizar el par rojo/c

32、ian ya que esta combinacin tiene caractersticas simples de longitudes de onda paso bajo/paso alto. Aunque para la combinacin verde/magenta, es mejor la correspondencia de valores de luminancia (vase el Cuadro 1), la caracterstica eliminacin de banda/paso de banda necesaria es ms difcil de reproducir

33、 de forma precisa y coherente. CUADRO 1 Valores y relaciones de luminancia de colores complementarios utilizados para la representacin anaglfica (con colorimetra PAL/SECAM/NTSC/TVDE) Color 1 Color 2 Relacin de luminancia Rojo Cian Y = 0,299 Y = 0,701 2,34 Verde Magenta Y = 0,587 Y = 0,413 1,42 Azul

34、Amarillo Y = 0,114 Y = 0,886 7,77 Los filtros coloreados se utilizan en el momento en que se capta la imagen mediante dos cmaras separadas. A continuacin ambas imgenes se combinan y, para visualizarlas, se presentan como una sola imagen. Unas gafas con lentes de color rojo/cian separan luego las dos

35、 partes de la imagen en imgenes destinadas respectivamente al ojo izquierdo y al ojo derecho. El espectro de transmisin combinado de estos dos filtros se asemeja a la luz blanca. Se trata de la tecnologa estereoscpica ms barata y ms antigua para imgenes en movimiento y existe un nmero considerable d

36、e imgenes en este formato. Es un sistema de fcil aplicacin en cine y televisin aunque, debido a la informacin incompleta que cada ojo recibe sobre los colores, el realismo de las imgenes es reducido. De hecho, con este sistema cada ojo recibe slo una parte de los colores. Pero una de las ventajas de

37、 este sistema es que para su aplicacin slo hace falta un proyector de cine o una pantalla de televisin, y como para el espectador la separacin de la imagen es pasiva, no se necesita ni energa elctrica, ni circuitos, ni sincronizacin, ni distribucin. 4.2.2 Anaglifo por polarizacin o vectgrafo Este pr

38、ocedimiento es similar al utilizado con los filtros de color pero, en este caso, la separacin de las imgenes se basa en la polarizacin de la luz a +45 para el ojo derecho y a 45 para el ojo izquierdo. Este sistema, patentado para la proyeccin de imgenes fijas antes de 1900 McKay, 1953, fue utilizado

39、 por primera vez en cine en los aos 50 por Arch Oboler y aplicado hasta 1990 en los cines IMAX. Como cada ojo recibe todo el espectro de una imagen, este sistema polarizado ofrece un realismo de las imgenes superior al obtenido por el sistema de filtros de color. Sin embargo, nunca tuvo gran difusin

40、 porque necesitaba proyectores especializados, con lo cual I. UIT-R BT.2088 5 resultaba poco econmico para un gran nmero de pequeas salas de cine. Con todo, si bien tiene la ventaja de ser pasivo, ya que slo necesita que el espectador lleve un par de gafas polarizadas, constituye una tcnica de difci

41、l aplicacin en un sistema de televisin. 4.2.3 Anaglifo lenticular integrado (autoestereoscopa) En el sistema de anaglifo lenticular, dos imgenes se presentan simultneamente en tiras verticales intercaladas. Un sistema lenticular de lentes cilndricas situado en la pantalla enfoca ambas imgenes en for

42、ma separada aproximadamente a una distancia interocular. Para obtener un efecto estereoscpico con este sistema, hay que colocar muy bien la cabeza. Como no se necesitan gafas especiales, se lo conoce como sistema autoestereoscpico. 4.3 Efecto Pulfrich Utilizando un par de gafas/anteojos con una lent

43、e coloreada (ojo izquierdo) y otra lente sin color (ojo derecho), este sistema se basa en el hecho de que el cerebro necesita ms tiempo para recibir la imagen oscura. El efecto se observa principalmente en imgenes que se desplazan horizontalmente, de izquierda a derecha en el caso descrito. El siste

44、ma tiene la ventaja de que es compatible con pantallas monocromticas, pero el inconveniente de que requiere un continuo movimiento horizontal en la imagen para crear el efecto de profundidad. No se conoce ninguna aplicacin comercial de este sistema. 4.4 Multiplexacin temporal Aplicando este procedim

45、iento se envan en forma secuencial las imgenes al ojo izquierdo y al ojo derecho. Estas imgenes son separadas para el espectador mediante gafas con obturadores alternos sincronizados, generalmente de tipo LCD. Utilizado desde 1990 en los cines IMAX, este sistema se utiliza tambin en los juegos infor

46、mticos y puede ser utilizado para la televisin. Esta tcnica, que puede producir imgenes con parpadeo debido a una velocidad de renovacin baja (12 imgenes/s para el cine tradicional y 12,5-15 imgenes/s para la televisin con exploracin entrelazada), funciona mucho mejor a velocidades de renovacin ms e

47、levadas con exploracin progresiva. 5 Codificacin digital de imgenes estereoscpicas y compatibilidad monoscpica En los sistemas de codificacin digital, la codificacin de una imagen diferente en cada trama de una imagen intercalada o en cada trama de una imagen con exploracin progresiva plantea proble

48、mas con respecto a la reduccin de datos. Como la imagen para el ojo derecho y la imagen para el ojo izquierdo pueden ser muy diferentes, en particular en las tomas de primer plano, la reduccin de datos debida a la codificacin de la diferencia entre las imgenes es notablemente menor. Una reconfiguracin de esos sistemas dividiendo la seal en dos subtrenes separados (ojo izquierdo y ojo derecho) permitir obtener una mayor eficacia. Esta configuracin, descrita en el Informe UIT-R BT.2017, se ha aadido a la norma de codificacin v