§6.6 立体电视

6.6.1 立体视觉

立体电视与立体电影的原理大体相同，它也是利用人眼的立体视觉特性来产生立体图象的。人眼的立体视觉特性是立体电视与立体电影的共同基础。

人类在观看周围世界时，不仅能看到物体的宽度和高度，而且能知道它们的深度，能判断物体之间或观看者与物体之间的距离。这种三维视觉特性产生的主要原因是：人们通常总是双目同时观看物体，而由于两只眼睛视轴的间距（约65mm），左眼和右眼在看一定距离的物体时，所接收到的视觉图象是不同的，因而大脑通过眼球的运动、调整，综合了这两幅图象的信息，产生立体感。在单用左眼和右眼观看物体时，所产生的图象移位感觉就叫视差。

左眼和右眼最小的图象位移感觉值是用视觉深度阈值d 来表示的，如图6.6-1所示：

d ＝

和各为P点与Q点至左、右眼之间的夹角。经实验测定d ＝。d 值再小，人眼就失去视差感觉。这就是为什么人们在看远处景物时，不易判断物体前后位置，缺乏立体感的原因，所以说人的立体视觉是有限度的。由图6.6-1可得下式：

d ＝＝（弧度）

a为两眼的视轴间距，D为视距，D D为视距深度辨别阈。当d ＝，视觉间距a＝65mm时，算出的眼睛正前方有视差感的距离为0.67公里。即在没有任何工具下，人眼可看到立体物体的最远距离不超过一公里。

由经验得知，人的立体视觉还不是绝对靠视差。一只眼睛的人同样能判断物体深度和距离，但他们主要是靠光线明暗，物体的相对尺寸、清晰程序、运动速度等等来进行判断的，例如，只有一只眼睛的人在观看物体获得立体感的过程中，往往是通过：把头稍稍偏侧一下，来获得2个或2个以上位置的图象信息存储于头脑。即使头不偏，但因为背景中不同距离和层次的物体的运动，如人走动，汽车飞驶，树木摇晃、流水……也会获得两个或两个以上位置的图象信息。把眼球视线凝视于一点或一小区域后，利用眼睛上下左右转动来对物体上下、左右、前后扫描观察，以便使物体能在眼球运动、肌肉做功过程中，获得多幅稍有差别的物体图象信息。通过长期以来所积累的观察事物的经验进行判断等就足可获得立体感。

从而可见，两只眼睛观察观看同一物体的视觉信号，可以获得立体感；而用一个眼睛对同一物体从两个稍有差别的观察点来获得图象信息，也能使人获得立体感。

6.6.2 实现立体电视的方式

根据人眼的立体视觉的特性，实现立体电视的方式也对应为两大类：一类是利用两眼的视差特性，使一对视差信号的两幅图象同时出现在屏幕上，让两眼分别观看这两幅图象来获得立体感觉。第二类是利用一只眼睛也能获得立体感的特性，将一对视差信号的两幅图象先后轮流地出现在屏幕上，从而获得感觉。

一、第一类立体电视

利用两眼的视差特性实现立体电视的方式有：滤色法，分光法或分屏幕法，柱面光栅法，偏振光法，遮光法，全息电视法等。虽然方式各异，但其基本出发点相同，而且做法大体相似：在发送端用两台摄象机，模拟人的左、右两眼进行摄象，产生一对视差图象信号，编码成一路信号进行传送。接收端解码成两路信号，在屏幕上同时显示两幅图象。由人的两眼分别观看，从而获得立体感。

下面仅举两例进行说明。

1、偏光双路制

偏光双路制是由两台普通的摄象机，并列摄象，并分两路进行信号传送，在接收端用两个显象管分别显示两路视差图象信号。由于这两路信号在摄制时，镜头前装有互为正交的两个偏振镜，所以在观看时只要也载上一副互为正交的偏振眼镜以后，就可以使左右两眼分别只看到左右摄象机摄取的图象视差信息了。由于采用两个显象管，所以其结构较为特殊。见图6.6-2，两个显象管被放置成互为垂直，图象依靠一种半透明的镀膜反射玻璃进行图象合成，这样即可使观看者的双眼通过偏光眼睛分别观看两个显象管的图象了。这种制式的电原理图可见图6.6-3。它的缺点是要占用两个传送信息（或电缆），因此该系统工作时的信号带宽，一般比单路传送图象的普通电视要宽一倍。又由于它要用两个显象管和两套显示设备，并需要专门的镀膜玻璃和观看时用偏光眼镜，所以结构较复杂，只能满足于实验和闭路电视系统。[Page]

2、混合编码方式

这是一种能与现存彩色电视制式相兼容的方案。它采用左、右两部分稍稍分开的摄象机同时进行拍摄，并使两部摄象机的信号保持同步。其视频输出分解为、、和R右、G右、E右，并将、G右、E右三路信号进行混合编码，形成PAL制彩色电视信号然后发送出动，因此，接收端仍然使用普遍电视机进行接收。在信号传送过程中仍然可以沿用现有广播电视设备进行处理、存储、特技制作以及传输和接收显示。观看时只需戴上红色和青色的滤色眼镜，便可以收看到立体的彩色图象了。

混合编码方式彩色立体电视的基本原理是：取左路摄象机的R信号（其中包含了左路图象的几何信息和红色色度信息），再取右路摄象机的G、B信号（包含了右路图象的几何信息和绿色、蓝色色度信息），然后对两路的R、G、B信号进行混合编码，形成PAL制彩色立体全电视信号。这种方式适用于现有广播电视系统，并且满足了立体电视与现有广播电视系统兼容的需要。当观察戴上红色和青色的滤光镜时，左眼看到的是由左路摄象机来的几何信息和红色色度信息，右眼看到的是由右路摄象机来的几何信息和绿色、蓝色色度信息。左、右两幅来自左、右不同两个角度的几何信息在大脑视觉神经中构成立体几何图象，类似于人两眼同时观看时在大脑中形成的立体图象。来自左眼的红色信息的右眼的绿色、蓝色信息在大脑视觉神经中恢复成景物色彩，从而形成完整的彩色立体图象。

滤色眼镜的选用：

1.镜片玻璃选用高透射率的光学玻璃。

2.左眼为红色滤色镜，右眼为青色滤色镜（绿色＋蓝色）

3.镜架采用封闭式，以便消除背景光在镜片上造成的光干扰影响。

二、第二类立体电视

1982年美国南卡罗来纳大学根据一只眼睛也能获得立体感的特性，提出一种新型的立体电视制式。在发送端也是利用两部摄象机获得一对视差图象信号，用一条信道以适当速带率顺序地交替传送。在接收端使这一对视差信号所形成的两幅图象，按发送端传送的顺序，先后轮流地出现在屏幕上，人眼就能看到立体彩色图象。这种制式，在接收端不需要附加任何装置，用普通彩色电视机就可以看到立体彩色图象。为了实现这种立体电视，只需要在电视台进行必要的改造和添置若干装置，与千家万户的电视机无关。看来这是一种很有发展前途的新体制。

各种立体电视体制都有各自的优缺点，它们与人们理想的立体电视制式有着一定的距离。到目前为止，人们还没有找到或者确定某种最好的方式，来实现立体电视。有关这方面的工作正处于研究之中，不过可以预言，实现立体彩色电视已为期不远了，这个光荣而又艰巨的任何，将由我们青年一代的科技工作者来完成。