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使用流媒体技术来传输3D视频时,通常要引入线性频谱来描述.频谱的最左端是计算机图形学中的视频合成技术,频谱的右端是各类实时图像的图形混合技术,即将深度信息同图像数据加以混合,生成3D场景的技术.像光场之类纯粹的3D视频技术,则位于频谱的最右端.通过这个频谱可以看出,其中涵盖的技术千差万别,所要求的通信环境也不一样.例如,图形信息并不需要大的传输带宽,但是其信息损失容忍度非常低.纯粹的图像数据对数据损失要求不是很高,但是却要求非常大的传输带宽.

由于3D视频的数据传输量非常大,因此需要高效的压缩算法.从传输的角度看,引入压缩算法会提高信息之间的相关性,并降低信息损失时的弹性.多视角压缩算法使用了视角间预测的方法,因此就会增加不同视角间的相关性.

目前用于2D视频的传输算法已经得到了深入研究,在3D视频传输时采用这些方法也较为适用.但是,用于3D视频的损失隐藏技术仍然需要进一步研究,另外一个需要研究的部分是3D视频的多视角显示相关性.因为观看者在收看时,会改变自己的观看角度,因此显示的视频也需要实时变化.否则,最终呈现的图像也会变得极不真实.同传统的2D图像传输技术不同,3D需要传输多个视角的画面,使得传输的数据量提高数倍.

刘宗凡:亦真亦幻的三维全息投影

2012年美国选举期间,CNN的竞选辩论节目是美国观众的焦点之一.CNN女主持JessicaYellin的全息三维影像出现在直播间里,与著名主持人WolfBlitzer面对面交谈.直播节目期间,Jessica本人却远在芝加哥.

对科幻迷来说,这个场景是不是似曾相识?不错,这就是1997年的科幻大片《星球大战》中的一幕:黑武士与西斯皇帝对话,西斯皇帝就是以三维全息影像的形式出现的.曾经的科幻电影中的一幕已经成为现实,这就是三维全息投影技术.从目前来看,这是可以预见的显示技术的最高标准.

在今年1月份的国际消费电子展(CES)上,也展出了一种三维全息投影技术,它是利用水蒸汽当屏幕来进行全息投影的.实际上,在美国、日本等多个国家,都已经有了完美的三维投影的实验室效果,多以空气、四面锥体的玻璃或其他透明材料作为光的反射介质.

三维全息投影也称虚拟成像技术,利用光的干涉和衍射原理,记录、再现真实物体的三维图像,人们无需配戴眼镜,就可以看到立体的虚拟影像.

实现三维全息投影第一步是拍摄过程,利用光的干涉原理记录物体光波信息.被拍摄物体在激光辐照下形成漫射式的物光束,另一部分激光作为参考光束射到全息底片上,和物光束叠加产生干涉,把物体光波上各点的位相和振幅转换成在空间上变化的强度,从而利用干涉条纹间的反差和间隔将物体光波的全部信息记录下来.记录着干涉条纹的底片经过显影、定影等处理程序后,便成为一张全息照片.

第二步是成像过程,利用光的衍射原理再现物体光波信息.全息照片就像一个复杂的光栅,在相关激光照射下,一张线性记录的正弦型全息图的衍射光波一般可给出两个象,即原始象和共轭象.再现的图像立体感强,具有真实的视觉效应.全息图的每一部分都记录了物体上各点的光信息,原则上它的每一部分都能再现原物的整个图像,通过多次曝光还可以在同一张底片上记录多个不同的图像,而且能互不干扰地分别显示出来.不同于平面银幕投影仅仅在二维表面通过透视、阴影等效果实现立体感,三维全息投影技术真正呈现的是3D影像,可以360度自由观看影像的不同侧面.

看起来全息投影技术与裸眼3D技术很相似,它们之间确实有联系,但也有很大区别.全息技术属于裸眼3D的广义范畴,裸眼3D不一定是全息技术.

多数情况下,我们说裸眼3D是狭义的定义,主要是与戴眼镜的快门3D技术和偏振光3D技术的区别.狭义的裸眼3D,对视角、距离都有一定范围的限制,而且,不管从什么视角和距离来看,看到的东西是完全一致的.

而全息投影的对象支持多角度观看,不同视角看到的内容都不一样,就像看真实物体一样.比如,我们在前面看到的是人脸,绕到后面看到的就是后脑勺.

2012年的春晚,我们可能忘记了哪些大腕出场.但场景的美轮美奂、逼真生动,给了我们非常强烈的震撼.例如,在萨顶顶演唱《万物生》时,我们可以看到花瓣的散落,极具立体效果,萨顶顶仿佛穿行于阿凡达一样美丽的星球,极具真实感.全息影像制造的虚幻景象让我们身临其境.该技术在此次春晚中被大量使用,主要是成功地营造氛围,配合升降机械组成的台型变化,利用电视镜头,延伸了舞台的纵深感和空间感,实现了以假乱真亦真亦幻的多维立体效果,给了我们一场视觉的盛宴.

邱元阳:从虚拟走向真实的3D打印

3D影像技术给了我们真假难辨的视觉享受,而近年出现的3D打印技术,已经可以将虚幻的影像变成实实在在的物体,这将极大地颠覆我们的想象.

简单来说,3D打印是运用粉末状金属或塑料等可黏合材料,通过一层又一层的多层打印方式,打印出立体模型.3D打印时,软件通过电脑辅助设计技术(CAD)完成一系列数字切片,并将这些切片的信息传送到3D打印机上,后者会将连续的薄型层面堆叠起来,直到一个固态物体成型.3D打印机与传统打印机最大的区别在于它使用的“墨水”是实实在在的原材料.

全国首家3D打印照相体验馆日前落户西安高新区,顾客等上两个小时,就能拿到一个立体版的自己.顾客可以将自己的全身外形扫描至计算机,随后3D彩色打印机就能打印出3D版的人像模型.尽管不是1∶1的比例,但人像的真实程度毫不逊色于蜡像馆中的蜡像,而且3D打印人像模型的制作时间大大少于过去的手工制作时间.

3D打印给了我们极大的想象空间.例如,我们使用食品原料,可以打印出各种食品;通过网络传送药品配方,在某些缺乏药品的地方方便地打印出来;可以打印机械零件,可以打印人体器官等3D打印无疑将成为下个十年最激动人心的发展之一.以后普通人也可以在家制造出各种物品,只有你想不到,没有做不到.

在2011年,3D打印曾经形势一片大好,打印食品、打印枪支,甚至打印出房屋,让人惊讶不已,似乎高科技的生活已经呈现在眼前了.然而,这其中很多都是噱头,大多还只处于实验阶段,根本没有推广应用的能力.3D打印技术本身也还有很多缺陷,如强度问题、精度问题、材料问题等都制约着大规模商用的可能.工业级的3D打印价格昂贵,生产企业对新产品的研发设计以及模型的更新速度很难跟上市场需求,也使得3D打印只是赢得一片叫好声,却缺乏市场.

但是,不管怎么说,3D打印在技术上已经实现,已经成为未来生产方式的一种可能.2012年,可用于器官移植的人造人体器官的3D打印已经实现,我们完全可以乐观地预想,3D技术带给我们的不仅是视觉的冲击,也是生活的便利.

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