「裸眼3D立體顯示器」最大的特質就是:不需要配帶3D眼鏡,就可以觀賞3D立體影像。這種特質非常適合應用在公共場所(Public Area)的大尺寸數位廣告機上,可以有效地吸引眾人的目光,以達到最佳化的廣告效果。近年來在資訊與光電展覽會場上已可以看到不少這類型的「3D數位廣告機」,其中有從國外進口(或向國外買技術來製造)的,也不乏有國內廠商自己研發的,但是它們的品質或有參差不齊,更看不到優質的3D內容展示,再加上缺乏標準規範,所以亂相叢生。這對於有心往「3D數位廣告機」發展的個人或廠商而言,會造成無所適從而浪費許多資源,平白走了許多冤枉路,甚是可惜!本文我擬將愛爾得公司所開發「3D數位廣告機」的實務經驗與大家分享,希望對於此產品有興趣的個人或業者有一個參考的依據。

  

1. 裸眼3D顯示技術:
由於「3D數位廣告機」是要設置在公共場所以吸引眾人的目光,所以顯示畫面必須要大而且要夠明亮。因此,在裸眼3D立體顯示技術的選擇上,我們自然會使用透光度最好的「光柵技術」(Lenticular Technology)而不會是「狹縫視差」(Parallax Barrier)技術。然而,使用高透光度的3D光柵鏡片,搭配在目前市面上各大廠牌的液晶面板上,極有可能會產生「干擾紋」(Moire),這對於3D立體影像的觀賞會有不舒服感。因此,除了3D光柵鏡片的光學設計與製作外,還必須要有能力解決這個惱人的「干擾紋」問題。目前愛爾得公司擁有解決這個「干擾紋」的技術,在不影響3D影像品質的前提下,搭配其專屬「RGB Sub-Pixel Mapping」的演算,可以將「干擾紋」完全消除。

2. 媒體播放器:
這必須根據所要播放的3D內容性質與規格,再來決定選擇什麼樣的媒體播放器。如果我們所要播放的只是已事先以RGB Sub-Pixel 合成好的3D靜態影像(Synthesized 3D Images),則可以選擇不會破壞3D影像格式的媒體播放器,再以「1:1」不縮放(No Scaling)的方式播出;但是,如果要播放的是已事先以RGB Sub-Pixel合成好的3D影片(Synthesized 3D Videos),則所要注意的因素較多。這個媒體播放器除了不可以破壞3D影像格式外,還必須考慮到播放的速率(Frame Rate)3D影像的品質。這裡牽涉到二個議題:(1)影像讀取速率 (2)影像處理速率。

 

(1)影像讀取速率:
如果以播放Full HD (1920x1080) 3D影片為例,為保持影像最高品質、在不壓縮影片、不破壞RGB Sub-Pixel合成影像格式的情況下,其每個畫面的影像大小約為6MB (=1920x1080x3),每秒30個畫面則約需180MB/秒的讀取速率,目前除了選擇SSD (Solid State Drive)外,沒有任何機械式硬碟有如此高速的讀取速率。

(2)影像處理速率:
除了使用SSD外,尚需考慮高效能的CPUGPU與播放軟體。以目前任何雙核CPU與獨立顯卡就可以組成高效能的硬體系統,再搭配免費的播放軟體如Media Player Classic來播放無壓縮的3D影片,應該是綽綽有餘了!

 


不過,這種無壓縮的3D影片,其30秒長度就要佔去約5GB的記憶體容量,對於需要依賴網路下載來更新3D影片的眾多數量「3D數位廣告機」而言,是相當高的門檻;況且對於相同3D節目內容、不同尺寸的「3D數位廣告機」就要準備不同3D影像格式的影片,是一項沉重的成本負擔。因此,是否有方法可以壓縮影像並兼顧品質且又可以以一個3D影片檔案在不同尺寸的「3D數位廣告機」播放 

「多宮格」(Multi-Tile) 3D影像格式
過去(10年前)曾經有廠商使用「多宮格」(Multi-Tile)3D影像格式,它是將各視角影像分別安置在不同的格子裡(如下圖係以9個視角的3D影像格式為例),如此便不會牽涉到破壞RGB Sub-Pixel合成影像格式問題而可以進行影像壓縮,然後再使用特殊的Media Player軟體來「即時」(Real-Time)將此「多宮格」的影像合成當下「3D數位廣告機」的格式並且以高速(30 fps)來播放;但是,為了要維持最佳的3D影像品質,其每個視角影像的解析度不宜太低;如以9個視角的3D影像格式為例,通常每個視角影像的解析度必須至少維持在640 x 360 Pixels (= 1920/3 x 1080/3)。雖然如此,其資料量還是很大(相當於Full HD的影片),而且由於其各視角影像之間的視差是固定的,所以在播放的過程中無法調整3D視差,以滿足不同尺寸、不同規格「3D數位廣告機」的實務需要。

 

2D+Depth3D影像格式
這是近年來,漸漸為市場所接受的一種3D影像格式,目前HDMI 1.4a也支援它。同樣地,因為它將2D影像與其Depth Map相鄰排列(如下圖),所以不會牽涉到破壞RGB Sub-Pixel合成影像格式問題而可以進行影像壓縮。
 

早在2005Philips就已在其42吋「3D數位廣告機」內建有「2D+Depth」硬體DIBR (Depth Image Based Rendering)晶片(3D IC);亦即只要由外面輸入「2D+Depth3D影像格式的靜態影像或動態影片,它就可以「即時」(Real-Time)將這些「2D+Depth」的影像顯示出其3D立體效果;不過,由於CPUGPU技術突飛猛進,當多核(Multi-Core)、多緒(Multi-Thread)CPUMulti-GPU被開發出來以後,我們就可以考慮直接以軟體透過CPUGPU的高速運算能力,來「即時」播放「2D+Depth3D影像格式,如此可以更有彈性、更多元化來發揮「3D數位廣告機」的功能。

目前愛爾得公司就開發了一款「即時」播放「2D+Depth3D影像格式的軟體(Auto3D Player PE),其以2D (960x540) + Depth (960x540)1920x540解析度可以支援到2K(1920x1080解析度)的「3D數位廣告機」,並以全畫面(Full Screen)、全速率(Full Frame Rate)直接播放「2D+Depth」的3D靜畫與3D影片,且可以維持最佳3D影像品質。在播放的過程中可以同時進行「跑馬燈」(Moving Message)字幕,還可以根據觀賞者的喜好來自由調整3D的深度與距離。另外,它可以支援多種影片壓縮格式如AVIMPEG2MPEG4WMVH.264、…等,其資料量可以壓縮至最小與最佳化(3分鐘1920x540的「2D+Depth」的影片,經過MPG2壓縮後,其檔案約為122MB,且可以保持相當高的畫質)。因此相同的3D內容,只要準備一個「2D+Depth3D影像格式,就可以放置在網路上以服務不同的3D平台,所以非常適用於區域網路(LAN)、網路雲端的即時(Real-Time)播放,對於大量散佈在不同設置地點、不同尺寸的「3D數位廣告機」的3D內容管理與維護可以發揮最大的效率。

 

3. 3D內容:
3D數位廣告機」的硬體技術其實已相當的成熟,製造成本也不算高,但是在市面上卻幾乎看不到它的蹤影,究其原因是缺乏高品質的3D廣告內容;也就是說,今天我們要推廣「3D數位廣告機」,其最重要的課題莫過於「如何提供高品質的3D內容」。當然,這裡所談到的3D內容係指「多視角3D立體影像」。

3D動畫」是目前最成熟,也是最多人使用來製作「多視角3D立體影像」的一種技術。由於它完全是在電腦的環境下模擬真實的攝影機來拍攝3D模型,所以可以天馬行空地來創作所要營造的3D場景與立體效果;不過並非所有的廣告片都適合以「3D動畫」來呈現,如果廣告片需要以實際拍攝人物、景物與場景來表現時,則必須要使用多台攝影機來進行「多視角3D立體影像」的拍攝與製作,這對於一般廣告製作公司將是一個高難度的任務,甚至於是不可能完成的任務(請參考本部落格另一篇文章-- 認識「多視角3D立體影像」),這也是為何市面上很少看到「3D數位廣告機」的原因。

確實!要以多台攝影機來進行「多視角3D立體影像」的拍攝與製作是存在相當高的難度與風險,就算是克服了總總困難,將「多視角3D立體影像」實際拍攝出來,其成本也不會太低!因此,就有人想試著以「2D3D」的技術將一般2D影像轉成「多視角3D立體影像」,以解決當下缺乏3D內容的窘境。從技術的角度來看,這是可行的;不過,由於大多數人所使用的「2D3D」技術太過於依賴電腦的「自動化」,所以轉出來的3D效果與品質就很難吸引人,也就失去使用「3D數位廣告機」的意義!

真正能夠製作出高品質3D效果的「2D3D」技術,以目前人類的技術水平,是不太可能可以完全以電腦自動轉出來的,所以必須仰賴人工「一格、一格」(Frame by Frame)製作出來,才有可能達到商業要求的3D品質;另外,目前二個(左、右)視角的3D內容製作已非常成熟了,其3D拍攝、製作工具也很容易取得,如果能夠將此二個視角轉成「多視角」的3D內容,也是一個不錯的選項;然而,問題還是卡在如何才能轉成高品質的「多視角」3D內容。有鑒於此,愛爾得公司乃累積十幾年的3D立體影像製作計經驗,自行開發一套專屬的「2D3D」與「2-ViewMulti-View」技術,以3D美學工藝再搭配其獨家的軟體處理與製作程序,就可以製作出栩栩如生的「多視角3D立體影像」,目前僅針對其「3D數位廣告機」的客戶提供服務。

4. 結語:

要發展「3D數位廣告機」的業務之前,請記住:務必要考慮到整體的解決方案,而不能只想到硬體的製造技術。必須先確定3D內容的取得來源,再根據客戶端3D內容的播放、維護與更新所可能產生的成本,再決定3D內容的格式與播放系統。

 

【補記】2017/11/26
近年來由於「裸眼3D顯示」的硬體技術與環境已非常成熟,價格也大幅地滑落,而且在中國大陸有國家「十三五計劃」的政策支持,所以在大陸已有相當多的廠商相繼投入發展;但是,普遍缺乏製作優質「多視點3D內容」的技術與經驗。所以,我應許多大陸廠商朋友的需求,錄製了一套「2D轉3D」的培訓教程。 這是一個以深度圖 (Depth Map)的製作為核心,「知識」與「經驗」並重的培訓教程,使用市面上容易取得的專業軟體(AEVegas Pro),一般美術人員就可以在最短的時間內,開始進行高品質「2D3D」的內容製作。以下是這個「2D轉3D」培訓教程的簡介,如果您有興趣,歡迎與我聯繫: jgwang@i-art.com.tw,謝謝!
 

 


 

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