Phần trước đã chỉ ra rằng cần phải có nhiều thành phần để hỗ trợ một dịch vụ quảng bá thương mại từ đầu cuối đến đầu cuối sẵn sàng hoặc trở nên sẵn sàng. Do vậy, các bên liên quan đã nhận thấy cơ hội quan trọng của thị trường ở thời điểm này. CEA thống kê rằng hơn 25% các TV được bán trong năm 2013 sẽ có chức năng 3D. Dưới đây đưa ra một số trích dẫn các nhận định về công nghệ 3D:
- Không ai có thể thoát khỏi cảm giác phấn chấn và thú vị do 3D đem lại. Chúng ta đang chứng kiến sự thay đổi đáng chú ý trong cách mà chúng ta xem truyền hình - sự bắt đầu của một chiều không gian mới. Và qua cam kết của Sky trong việc quảng bá 3D, 3D tại nhà sẽ trở thành hiện thực…
…Ứng dụng tuyệt vời tiếp theo cho công nghiệp giải trí tại nhà – 3DTV…sẽ tạo ra các cơ hội mới cho các nhà sáng tạo nội dung và các nhà phân phối bằng cách cho phép các bộ phim và các chương trình 3D khác được phát trên TV và máy tính tại nhà – không cần phải chú ý tới các kênh truyền dẫn…
32
…Chủ đề hứng khởi nhất tại CES: sáng tạo nội dung lập thể 3D…Một vài thông báo quan trọng trong năm 2010 bao gồm việc đưa ra các TV 3D từ các nhà sản xuất hàng điện tử tiêu dùng lớn và triển khai một vài các kênh quảng bá nội dung 3D làm cho nhu cầu về nội dung 3D tăng…
Hiện nay, công nghệ 3D được coi là “động lực chính trong giải trí tại nhà trong tương lai”
…3DTV là một trong những chủ đề nóng nhất trong lĩnh vực quảng bá ngày nay.
Đó là việc kết hợp được yếu tố khán giả và động lực để đưa ra các dịch vụ hoàn toàn mới, làm cho nó trở thành chủ đề hấp dẫn cho cả người tiêu dùng thông thường và các khách hàng chuyên nghiệp. Đã có hệ thống phát sóng quảng bá tương thích với các màn hình hiển thị truyền thống, và kênh quảng bá tương thích HDTV đầu tiên đã có lịch trình để khởi động ở Châu Âu trong mùa xuân năm 2010…
…Ở Châu Âu, EC hiện tại đang đưa ra một loạt các dự án 3DTV, bao gồm hệ thống nhiều cảnh, 3D di động và tìm kiếm 3D…
Dù đánh giá tiềm năng của công nghệ 3DTV như trên, một số nhà quan sát công nghiệp cũng có những quan điểm thận trọng hơn. Các nhà quan sát này nhận xét rằng độ sẵn sàng của nội dung không được đảm bảo, sự sẵn sàng của công nghệ và sự chấp nhận của người tiêu dùng, đặc biệt là yêu cầu người xem phải đeo các kính chập hình hay phân cực. Cần phải có phương pháp thích hợp đê xâm nhập thị trường; cũng cần công cụ thống kê, nghiên cứu thị trường mạnh để đo lường sự quan tâm của người dùng và sự sẵn lòng trả tiền cho các sản phẩm 3D. Một vài trích dẫn các quan điểm thận trọng về công nghệ3D được đưa ra dưới đây:
…Với nhiều thử nghiệm, các công ty…cho rằng…trong tháng 1 năm 2010 3D lập thể đã sẵn sàng cho việc sử dụng trong các hộ gia đình. Trong thực tế, các kỹ sư phải đối mặt với nhiều công việc khó khăn trong việc đưa ra các chuẩn và các sản phẩm 3DTV, và nhiều sản phẩm đã được đưa ra trong kỳ nghỉ của năm 2010…
Người ta đã nhận thấy có một số khó khăn trong việc tạo ra một hệ thống 3D không tạo ra hiện tượng “mỏi mắt” cho người xem sau một khoảng thời gian nhất định. Đa số các hệ thống có độ phân giải cao cần phải các kính mắt đặc biệt không thuận tiện cho người xem. Ngoài hiện tượng mỏi mắt, các hệ thống đã được phát triển đến nay cũng hạn chế về vị trí người xem. Các hệ thống truyền hình đa điểm nhìn hy vọng giảm được hạn chế này…người ta không nên đánh giá thấp sự khó
33 khăn, hay trí tưởng tượng và sáng tạo cần thiết để tạo ra hệ thống 3DTV gần lý tưởng để người xem có thể thưởng thức nội dung 3D một cách thoải mái trong một thời gian dài…
…Quá trình sản xuất nội dung cho truyền hình 3D yêu cầu phải thay đổi các công nghệ nền tảng. Các cảnh phải được ghi với các thiết bị ghi được nhiều ảnh dẫn đến phải có các công nghệ cảm biến mới để thu được các cảnh tự nhiên 3 chiều. Ngoài ra, định dạng dữ liệu được sử dụng trong truyền hình 3D rất phức tạp. Không giống như dòng video thông thường, các mô hình tính toán các cảnh được ghi lại thay đổi theo thời gian đòi hỏi phải tính toán tổng hợp các mô tả hình dạng trong cảnh, chuyển động và sự xuất hiện của nhiều cảnh. Việc tái tạo các mô hình này từ dữ liệu cảm biến nhiều cảnh là một trong những thách thức chủ yếu mà chúng ta phải đối mặt ngày nay. Cuối cùng, các mô tả cảnh đã được ghi lại được trình diễn cho người xem theo 3 chiều đòi hỏi phải có công nghệ hiển thị hoàn toàn mới…
…Khái niệm lập thể truyền thống đòi hỏi phải có hai góc nhìn: nó dựa trên khái niệm cơ bản của chuỗi video lập thể đầu cuối tới đầu cuối, đó là ghi hình, truyền dẫn và hiển thị hai dòng video riêng biệt, một cho mắt trái và một cho mắt phải.
[Những người ủng hộ phương pháp tự lập thể cho rằng] tiếp cận truyền thống này là không đủ cho các dịch vụ 3DTV trong tương lai. Mục đích của 3DTV là mang ảnh 3D tới người dùng tại nhà. Do vậy, giống như sản xuất video lập thể và 3D tại rạp, 3DTV dựa trên ý tưởng cung cấp cho người xem hai cảnh riêng biệt - một cho mắt trái và một cho mắt phải. Tuy nhiên, sự khác nhau trong các phương pháp nằm trong môi trường mà nội dung 3D được trình diễn. Trong khi có vẻ là người xem có thể chấp nhận được việc đeo các kính đặc biệt trong các rạp chiếu phim 3D, [có lẽ]
đa số người xem từ chối đeo kính này tại nhà trong không khí giao tiếp ở phòng khách. Nhìn chung, các màn hình hiển thị 3D tự lập thể là thích hợp hơn cho các ứng dụng loại này.
…Có hai điều liên quan tới ngành công nghiệp đó là: (1.) Chất lượng thấp của TV lập thể sẽ làm cho mọi người chán nản. Nội dung lập thể sẽ ít được chấp nhận trong thực tế hay công nghệ sẽ tạo ra sự căng thẳng cho mắt người xem không thể chấp nhận được. Điều này đã xảy ra trong những năm 30, 50 và 80 ở trong rạp chiếu phim. (2.) Sự phân mảnh của các tiêu chuẩn kỹ thuật sẽ làm chia rẽ và rối loạn thị trường, và ngăn cản truyền hình lập thể phát triển thành công…
34
…Mọi người sẽ nhanh chóng mệt mỏi với cái mới. Tôi nghĩ nó là một mánh lới quảng cáo. Tôi nghi ngờ rằng có nhiều người nói rằng nó rất tuyệt vời nhưng thật sự không thuận tiện…
Thách thức cho các bên liên quan là phải xác định rõ tình hình thực tế. Dưới đây tóm tắt các vấn đề cần phải giải quyết để có thể dễ dàng triển khai các dịch vụ 3DTV trên diện rộng, ngoài các vấn đề về mã hóa và công nghệ:
- Sản xuất chương trình (sản xuất chương trình 3D cho truyền hình hiện nay vẫn ởgiai đoạn sơ khai).
- Sự tương thích của các hệ thống (cũng có thể có các vấn đề khác nhau cho các nhà điều hành truyền hình trả tiền và phát sóng quảng bá miễn phí).
- Đánh giá chất lượng/ sự phù hợp
o Các phương pháp đánh giá chất lượng của hệ thống 3DTV;
o Các thông số cần thiết đểđo lường cho 3DTV;
o Cảm giác về tính chân thực;
o Cách xem dễ dàng.
- Hiểu được yêu cầu của người dùng.
Nhìn chung, việc giới thiệu một công nghệnào đó ra công chúng cần phải qua 3 giai đoạn:
- Giai đoạn 1: công nghệđược phổ biến ở dạng cơ bản để sẵn sàng hỗ trợ các dịch vụ sẵn có;
- Giai đoạn 2: có đầy đủ các chuẩn để hỗ trợ cho việc triển khai công nghệ trên diện rộng;
- Giai đoạn 3: công nghệ trởnên đủ rẻđểđược chấp nhận trên quy mô lớn với nhiều người dùng.
Với 3DTV, chúng ta nhận thấy rằng nó ở điểm nào đó trong khởi đầu giai đoạn 1. Tuy nhiên, có một số yếu tố làm chậm quá trình triển khai công nghệ này trên diện rộng, bao gồm quá trình triển khai công nghệ, giá dịch vụ (tình trạng chung của nền kinh tế), các chuẩn, nội dung và chất lượng.
Các yếu tố trên có thể được xem xét kỹ hơn như sau: ITU-R WP 6C phân loại các hệ thống 3DTV thành hai nhóm. Các hệ thống “thế hệ thứ nhất” dựa trên việc hiển thị “lập thể phẳng” các ảnh rời rách dành cho mắt trái và mắt phải. Các khuyến nghị cho các hệ thống này sẽđược đưa ra trong tương lai gần. Các hệ thống
“thế hệ thứ 2” dựa trên việc ghi sóng vật thể (phép toàn ký) hay gần với việc ghi
35 sóng vật thể. Các khuyến nghị cho các hệ thống này có thể nhiều năm sau mới có.
Chúng ta cụ thể hóa các nhận định này bằng cách định nghĩa các thế hệ công nghệ 3DTV như sau:
Hình 9 _ Ba giai đoạn triển khai thương mại của 3DTV.
- Thế hệ 0: truyền dẫn TV bằng cặp ảnh mầu bổ sung;
- Thế hệ 1: 3DTV hỗ trợ các hệ thống hiển thị lập thể phẳng, yêu cầu phải có các kính chủđộng hoặc thụđộng;
- Thế hệ 2: 3DTV hỗ trợ các hệ thống hiển thị lập thể phẳng, không cần phải dùng kính;
- Thế hệ 2.5: 3DTV hỗ trợ hiển thị lập thể phẳng, không cần phải dùng kính và hỗ trợ nhiều cảnh (N=9);
- Thế hệ 3: 3DTV hỗ trợ việc ghi hình, truyền dẫn và hiển thịảnh toàn cảnh;
36 - Thế hệ 4: 3DTV hỗ trợ việc ghi hình, truyền dẫn và hiển thị hình ảnh khối
không gian;
- Thế hệ 5: 3DTV hỗ trợ truyền dẫn sóng vật thể.
• Thế hệ 0: truyền dẫn TV cặp ảnh mầu bổ sung
• Thế hệ 1: 3DTV hỗ trợ hiển thị lập thể phẳng (cần phải có các kính chập hình chủđộng hoặc thụđộng)
• Thế hệ 2: 3DTV hỗ trợ hiển thị lập thể phẳng, không cần dùng kính
• Thế hệ 2.5: 3DTV hỗ trợ hiển thị lập thể phẳng, không cần dùng kính và hỗ trợ nhiều cảnh (N=9).
• Thế hệ 3: 3DTV hỗ trợ việc ghi hình, truyền dẫn và hiển thị ảnh toàn thể.
• Cặp ảnh mầu Tương tự Số
• Lập thể
o Dạng đầu tiên: xuất hiện khoảng 170 năm trước đây o Đơn giản nhất, dựa trên cơ sở
“cảm nhận của mắt người”
o Hai ảnh/ video liên tiếp đưa tới hai mắt
Lọc mầu (cặp ảnh mầu bổ sung)
Lọc phân cực
Lọc chập hình
• Không cần dùng kính
o Không cần dùng các kính đặc biệt
o Công nghệ rào chắn hay thấu kính
o Có các điểm nhìn thích hợp
• Nhiều cảnh, không cần dùng kính o Nhiều cảnh trong không gian
liên tục theo chiều ngang
Thường là 7-9 cảnh, có thể lên tới 50 cảnh.
o Có một số thị sai theo chiều ngang.
• Ảnh toàn thể
o Được biết đến từnăm 1905 o Sử dụng các dãy thấu kính rất
37
• Thế hệ 4: 3DTV hỗ trợ ghi hình, truyền dẫn và hiển thị khối
• Thế hệ 5: 3DTV hỗ trợ truyền dẫn sóng vật thể
nhỏ trong quá trình ghi hình và hiển thị
o Dãy nhiều ảnh thành phần 2D o Có cả thị sai ngang và dọc o Hạn chế trong việc hoàn trả
trường ánh sáng
Tái tạo phân bố ánh sáng vật lý 3D: kỹ thuật 3D chân thực
Phép ghi ảnh toàn ký rời rạc
• Hiển thị 3D khối không gian
o Quét khối 3D cơ học hoặc điện tử
Các điểm ảnh khối (voxels)
• Các điểm ảnh tự chiếu sáng
• Các màn hình chiếu chuyển động
• Phép toàn ký
o Các nguyên lý cơ bản được tìm ra từ năm 1948, ảnh toàn ký đầu tiên được đưa ra năm 1960 o Dựa trên định luật vật lý: sao
chép lại trường ánh sáng: kỹ thuật 3D chân thực (True 3D) o Ghi hình dựa trên
- Kỹ thuật nhiếp ảnh
- Các ma trân CCD độ phân giải cao
o Tái tạo 3D bằng kỹ thuật chiếu
30 năm phát triển: 1995-2025
38 sáng các bản ghi hình thích hợp
o Các kỹ thuật toàn ký số
o Các ảnh toàn ký chuyển động thử nghiệm – 1989
o Vẫn ở trong giai đoạn nghiên cứu cơ bản
Hình 10 _ 30 năm phát triển của các dịch vụ 3DTV (1995-2025)
Bao giờ và khi nào chúng ta phát triển được 3DTV thế hệ 2.5 vẫn là một câu hỏi trong thập kỷ này. Các nỗ lực công nghiệp thương mại hiện thời tập trung vào các dịch vụ của thế hệ thứ nhất. Tại thời điểm này, chúng ta có thể nhận thấy công nghệ đang ở giai đoạn 1 của thế hệ thứ nhất. Cấu trúc hạ tầng video thương mại đang tồn tại có thể xử lý video 3D trong dạng cơ bản, đang phát triển; tuy nhiên, việc cung cấp 3D HD với các đồ họa chuyển động sẽ không thực hiện được nếu không tăng cường kết cầu hạ tầng này. Kết cấu hạ tầng hiện có, bao gồm các mạng phân phối vệ tinh và/ hoặc mặt đất, có thể xử lý ảnh có độ phân giải “nửa HD” cho mỗi mắt, hay định dạng khung 1080i, 1080p24 và 1080i60. Có thể sử dụng được các bộ mã hóa và STB đang tồn tại nếu tín hiệu và nội dung 3D phù hợp. Nhược điểm của độ phân giải nửa HD là các ảnh có thể bị mờ, đặc biệt là với các sự kiện thể thao và các phim hành động có các chuyển động nhanh. Với độ phân giải 3DTV cao hơn cần phải có các bộ vi xử lý mới cho các STB.
Trong khi có rất nhiều vấn đề nghiên cứu về tổng thể hệ thống, các nhà cung cấp dịch vụ và các khách hàng chuyên nghiệp có xu hướng tìm hiểu về mức hệ thống. Các nhà cung cấp dịch vụ xem xét từ dưới lên để triển khai xây dựng các khối kỹ thuật (như là các bộ mã hóa, đóng gói, IRD, STB…), các bên liên quan tới 3DTV lại có nhu cầu xem xét toàn bộ mức cấu trúc hệ thống để triển khai cấu trúc hạ tầng có thể truyền dẫn các nhiều kênh nội dung 3DTV với chất lượng thương mại tin cậy và giá cả phải chăng đểđáp ứng được sựmong đợi của người xem, Hình 11 minh họa hệ thống phân phối 3DTV.
39 (a)
(b)
Hình 11 _ Hệ thống hóa sự phát triển của các hệ thống phân phối 3DTV.
Bảng 4 tóm tắt các phương pháp đã được các nhà nghiên cứu tiến hành để xử lý các ảnh video sau khi chúng được ghi bởi các camera lập thể (hay nhiều cảnh).
40 Phương pháp phổ biến nhất là CSV, video cộng với độ sâu (V+D), video đa nhiều cảnh cộng với độsâu (MV+D) và video được phân lớp theo độ sâu (LDV).
Bảng 4_ Các phương pháp xử lý video phổ biến.
Phương pháp xử lý video
Mô tả
Video lập thể truyền thống (CSV)
CSV là biểu thị video 3D đơn giản và nổi tiếng nhất. Phương pháp này chỉ dùng dữ liệu các điểm ảnh video mầu và được ghi bởi ít nhất 2 camera. Tín hiệu video thu được có thể được chuẩn hóa, sửa mầu và hiệu chỉnh nhưng trái với các định dạng video 3D khác, nó không chứa các thông tin hình học của cảnh.
Các tín hiệu 3D được hiển thị trực tiếp sử dụng hệ thống hiển thị 3D thông qua một số quá trình xử lý video.
Video cộng thêm độ sâu (V+D)
Biểu thị video cộng thêm độ sâu (V+D) bao gồm một tín hiệu video và một bản đồ độ sâu cho mỗi điểm ảnh. (Đôi khi phương pháp này cũng được gọi là 2D cộng thêm độ sâu hoặc mầu sắc cộng thêm độ sâu). Dữ liệu độ sâu của mỗi điểm ảnh thường được tạo ra từ tín hiệu video lập thể hoặc video nhiều cảnh bằng việc dựđoán độ sâu và có thể được xem là tín hiệu video đơn sắc, chỉ có độ chói. Khoảng độ sâu được hạn chế trong khoảng giữa hai giới hạn zgần và zxa biểu thị khoảng cách tối đa và tối thiểu, của điểm 3D tương ứng so với camera.
Thông thường, khoảng độ sâu được lượng tử hóa 8 bit, với điểm gần nhất có giá trị là 255 và điểm xa nhất có giá trị là 0.
Do đó, sơ đồ độ sâu giống như một ảnh xám có thể được đưa vào kênh chói của một tín hiệu video và sau đó được xử lý bởi bất cứ bộ mã hóa video tiên tiến nào. Để hiển thị tín hiệu V+D ở phía giải mã, một cặp ảnh lập thể có thể được hoàn trả từ thông tin video và thông tin độ sâu bằng cách thuật toán tạo ảnh 3D với thông tin hình học từ camera.
Video nhiều cảnh cộng thêm độ sâu (MV+D)
Các ứng dụng video 3D tiên tiến bao gồm các hệ thống hiển thị nhiều cảnh không dùng kính và các video không giới hạn điểm nhìn, trong đó người sử dụng có thể lựa chọn điểm nhìn của họ. Chúng đòi hỏi một định dạng video 3D cho phép hoàn trả
41 Phương pháp xử
lý video
Mô tả
một cách liên tục các cảnh ở đầu ra hay rất nhiều cảnh khác nhau ở đầu ra bộ giải mã. Bản thân video nhiều cảnh không hỗ trợ việc mã hóa và hoàn trả liên tục do hiệu suất mã hóa càng kém khi số cảnh càng lớn. V+D chỉ hỗ trợ rất hạn chế việc hoàn trả liên tục xung quang cảnh gốc do sự tổng hợp cảnh sẽ tạo ra nhiều lỗi nghiêm trọng khi khoảng cách điểm nhìn ảo tăng. Do đó, cần phải có một biểu thị MV+D cho các ứng dụng video 3D tiên tiến. MV+D yêu cầu một sốbước xử lý phức tạp và dễ xảy ra lỗi. Độ sâu phải được dự đoán cho N góc nhìn ở phía người gửi. Video với N mầu săc với N độ sâu phải được mã hóa và truyền dẫn. Ở phía thu, dữ liệu phải được giải mã và các điểm nhìn ảo phải được hoàn trả. Chuẩn mã hóa video nhiều cảnh (MVC) – được MPEG phát triển hỗ trợ định dạng này và có khả năng sử dụng sự tương quan giữa các cảnh để trình diễn video 3D.
Video phân lớp độ sâu (LDV)
Video phân lớp độ sâu là một phương pháp xuất phát từ MV+D và có khả năng thay thế được cho phương pháp MV+D. Nó sử dụng một video mầu liên kết với bản đồ độ sâu và một lớp nền liên kết với bản đồ độ sâu. Lớp nền bao gồm nội dung ảnh với các vật thể trong lớp chính. LDV có thể hiệu quảhơn là MV+D do số liệu truyền dẫn ít hơn. Tuy nhiên, các khảnăng lỗi hình ảnh có thểtăng lên nếu dữ liệu độ sâu không tin cậy do lỗi đường truyền.