立体技术，谁与争锋
  
 
——抢占光栅立体图像传递、读取和播放技术的制高点
  
     
      你能把数据量大约为160G的2个小时的光栅立体电影节目存储在2—5张存储量为650M的光盘里吗？  
      解决不了这个问题，你就无法欣赏不用配戴眼镜就可以看到立体效果的立体视频电影。  
     
 
引子
  
     
      80年代中期，世界著名的柯达公司针对采用计算机制作立体图像的技术申请了一项专利，其中有“图像细节的错位排列”的文字表述。可以用几幅图像形象地表达这些文字表述的内容：一幅红图，一幅绿图，按照一种特殊的排列方式排列从而形成一幅红绿细色条依次顺序交叉排列的新图像。这就是立体视差图像的基本特征。至于这个表述是否是关于计算机立体成像方法最早的说法，已经无从考究，毕竟已经是近20年前的事情了。至于这个表述是否准确，则需要立体技术领域的专家评说，因为枯燥的科技术语只会令专家为之神往。  
      对于专家而言，这个表述最直接的意义在于它在一项可以追朔到几百年前的立体成像技术和当代最先进的计算机技术之间架起了一座高科技桥梁。对于大众而言，这个表述最直接的意义在于当时我们读者中的大多数人很少接触或没有接触过计算机，有的人也许根本不知道计算机为何物。“不知有汉，无论魏晋”。  
 

    不幸中的万幸。改革开放的进程，缩短了我们进入信息时代的过程。

 
     
 
立体技术快速通道
  
 
 
      感谢大自然的恩赐，自从盘古开天辟地，人一诞生，就拥有一双与地球表面呈大致平行状态的眼睛。凭借这双火眼金睛，人类有了立体视觉，在人类思维宝库里建立起了立体概念的档案。“四方上下曰宇，古往今来曰宙”，2000年前中国古代哲人妙不可言的概括展示了中国古代文明博大精深的立体宏观世界观。  
      立体成像与人类的生活息息相关。无法想象视觉不健全的秀才可以被皇帝御批为状元；借助先进的射击器材，独眼龙也许可以摘取奥运会金牌，然而却无法领取驾驶执照；天生带有斜视缺陷的人根本没有成为宇航员资格的机会。  
      立体成像技术既是历史悠久的古老学问，更是与时俱进的综合学科。人造三维成像的初次试验可以追溯到1600年左右。1838年Wheatstone在英国皇家学会会议上提出了体视镜的方法。1849年，戴维·布鲁司特发明了立体照相机和双镜头的立体观片镜。1903年美国Ives提出了视差挡板立体成像。第一座大型立体电影院出现在1939年在纽约举行的世界博览会上，采用的是偏振光立体成像技术。1958年，Mengel发表了使用滤色眼镜的三维电视系统的文章。1960年，前苏联卫星立体照相机问世。20世纪60年代并排着大量纤细的柱面镜的微柱镜板成为比较实用的技术，俗称“光栅”技术一直被沿用至今。伴随激光技术的问世，70年代还出现了全息立体成像技术。  
      20世纪后半期，随着科技水平的整体发展，立体显示技术受到国际上日益高度的重视，立体显示技术的竞争愈演愈烈。国外相关企业在经过数年研发后，已经开发出了光栅立体显示器， Sharp公司在英国的子公司研制了LGD 3D显示器和笔记本电脑，所演示的影片片段基于Open GL规范。2003年11月24日日本3D联盟举行技术研讨会，东芝公司和三菱公司分别介绍了自己的3D显示方案。飞利浦公司几年前就做出了光栅立体液晶显示器的样品。  
      值得注意的是，与数码照相和摄影技术各自为战的开发战略完全不同，光栅立体显示技术在其市场价值尚未展现的时候，2003年3月4日日本五家主要公司就牵头组成了3D联盟并随即发展到70家公司，目的在于通过开发3D显示的I/O器件来增强潜在的3D市场，促进此项新技术在广阔应用领域里的商业开拓。这里隐藏着建立国际3D标准从而彻底打败国外竞争对手的潜动作。未雨绸缪的3D联盟战略态势咄咄逼人。  
     
 
自古华山一条路？
  
     
      在信息化时代，面对一种可能与大众生活密切相关的技术却无所认识、无所掌握，对其研究基本处于空白状态，这是无法想象的。但是，我国对光栅立体显示技术的研究恰恰就是如此。我国在光栅立体显示技术领域已经相当落后，基本上处于空白状态，充其量，即使有幸参与研究开发的零星的中、小企业所能做的往往只是底层次技术上的重复浪费。  
      如果把立体图像显示技术领域比喻为一座大厦，而各种技术的重要原理、内容和方法则构成这座大厦基石的基础结构，由各种技术的重要原理、内容和方法衍生出来的技术及其产品可以比喻为填充大厦基础结构的砖石。就光栅立体图像显示技术的原理、内容和方法而言，国内极少有对该技术领域的发展具有重要意义的完全独立自主产权的发明创造，换句话说，由于多种条件的制约和限制，国内的研究开发往往固化在某种具体产品上，重大的具有突破性质的发明创造少之又少。从技术的世界性来讲，我们不反对拿来主义，但是反对停留在仅仅拿来的阶段上。因此，如何在技术迅速发展的信息时代掌握主动权，是研究人员必须解决的首要问题。  
      日本一个名叫大越孝敬的教授在其1976年出版的《三维成像技术》的书中写道：“人们都在谈论遥远将来的神奇三维电视”。他当时已经准确地预见到立体电视的两大困难：第一是立体活动图像的显示技术；第二是立体电视要传输庞大的信息量。如今的观众需求已经远远超过大越孝敬写书的年代，需要通过互联网观看立体电视了。重读这本书，你会感到大越孝敬教授的远见卓识。  
      当代立体显示技术的命脉，也就是这个领域最主要的课题——如何实现立体视频、尤其是光栅立体视频的同步传递、读取与播放，已经如此明显地摆放在面前。  
      谁抢占这个制高点，谁就争取了主动权。  
      面对国际3D联盟的绝对优势；  
      面对3D技术的专利堡垒；  
      面对3D市场的标准化；  
      面对企业资金的匮乏；  
      ……  
      惟利是图的企业家们决不会投资风险项目。  
      颇具眼光的战略投资者们也不会贸然投资。  
      然而，当金蛋从鸡屁股滑出、即将落地的瞬间，机会已经丢失了。  
      立体显示技术国际范围的竞争逼迫国内同行业要提前进入下一轮的竞争领域。  
      立体显示技术国际范围的竞争已经将国内同行业逼入毫无退路的绝境。  
      自古华山一条路！  
      但是，如果你曾经在60年代中期攀登过华山，你一定会看到华山陡然耸立的峭壁上书写的大字——中国人民解放军兰州军区某部侦察兵从七路登上北峰！  
      感谢互联网，扩大了我们观察世界的视野，尤其要感谢下一代互联网的曙光初现，提高了我们沟通世界的速度。  
      绝地逢生的契机出现了。  
      “大”处着眼，这就是关键；从“快”入手，这就是答案。  
   
 
枯燥的光栅立体技术
  
     
      光栅立体图像具有视差图像细节错位排列的特征。  
      光栅立体显示器显示的就是具有这种细微结构特征的光栅立体合成画面。在当代科技条件下，采用等离子或液晶显示器显示这种光栅立体合成画面，配以 “光栅”（即视差挡板或微柱镜板），使人们直接看到稳定的真彩立体画面，基本解决了观看立体图像的技术问题。  
      接下来的问题就是要解决光栅立体动态图像的传递、读取和播放。  
      通过电脑读取并播放几分钟或者十几分钟的光栅立体动态图像，由于其数据量还不大，不需要压缩存储，所以不存在太多的技术问题。但是问题往往并非如此简单。因为一部光栅立体电影的文件数据量要远远大于一幅静态图像的文件数据量。  
      按照理论计算，1000幅JPG格式的光栅立体图像文件的数据量为884M，将其编制成动态图像且按照每秒25帧的速度连续播放，所需时间为40秒。以此推断，一个60分钟的光栅立体电影文件的数据量大约为80G。采用目前技术存储如此大数据量的文件首先考虑的是压缩方法。但是，光栅立体合成画面不允许压缩，因为任何压缩都会在不同程度上破坏光栅立体图像画面上具有的视差图像细节错位排列特征的细微结构，而现在行之有效的音像压缩技术基本上属于有损压缩技术（如MPG4、MP3等），采用类似技术一定会导致视差图像顺序排列的细节混淆，视差关系产生“串扰”，光栅立体图像的质量会受到本质性的破坏。  
      一方面，光栅立体图像的基本成像原理和显示方法要求对图像画面具有视差图像细节错位排列特征的光栅立体图像在存储、传递和播放的过程中不能采用目前通用的图像格式进行压缩存储，也不能进行压缩传递。  
      另一方面，在更强大的存储技术还没有普及的条件下，如何通过一张光盘存储80G以上的文件尚且存在技术困难，更谈不上读取、播放数据量如此之大的文件了。  
      严格按照光栅立体合成的原始图像的尺寸、分辨率等数据进行光栅立体图像的存储、传递和播放，这一基本要求必然给人们带来如何解决光栅立体视频图像的存储、传递和播放过程中所面临的光栅立体合成原始图像文件数据量庞大的问题。  
      这就是问题所在。  
     
 
这道计算机难题无解吗？
  
     
      1024*768像素是目前光栅立体显示器屏幕采用的基本标准之一，照此标准建立起来的不同格式的一幅光栅立体图像文件的数据量如下：  
      1、PSD格式—2.17M  
      2、GIF格式—0.469M（图像质量较差）  
      3、BMP格式—2.25M  
      4、JPG格式—0.884M  
      5、PNG格式—1.25M  
      6、TIF格式—2.26M  
      这里采用比较理想的JPG格式进行计算：  
      按照上述的理论计算，一个60分钟的电影文件的数据量大约为80G，2个小时的电影文件的数据量可能达到160G以上。  
      这就为我们提出了一个需要解答的计算机难题：  
  已知：  
      1、光栅立体显示器显示的是具有视差图像细节错位排列特征的细微结构的光栅立体合成图像画面，任何压缩都会在不同程度上破坏这种细微结构。  
      2、光栅立体图像的基本成像原理和显示方法要求对图像画面具有视差图像细节错位排列特征的光栅立体图像在存储、传递和播放的过程中不能采用目前传统的图像格式进行压缩存储，也不能进行压缩传递。  
      3、一个120分钟的电影文件的数据量大约为160G。  
  求解：  
      1、在什么条件下才能将2个小时的光栅立体电影节目存储在2—5张存储量为650M的光盘里？  
      2、在什么条件下才能播放通过上述方法存储的光栅立体电影节目？  
      采用目前国外的技术解题，标准答案只有一个：此题无解。  
      这是因为，目前国外所采用的光栅立体电影播放技术可以简单地概括为合成、读取、播放三个步骤，就是首先将立体视差系列图像组合成光栅立体系列图像组，再将光栅立体系列图像组转换成光栅立体动态电影文件。按照这种方法制作的光栅立体电影文件的数据量必然很大，大到目前的技术无法对其读取、传递和播放。  
      按照国外指定的技术路线循规蹈矩往前走——专利限制，标准设定，……一曲琵琶，《十面埋伏》。就这样往前走，你准备好了吗？  
      说来也许不信，坐落在深圳闹市区里的一套普通房子，文华花园13栋203号，房间里几张随意摆放的办公桌，2部3年以前购买的电脑，一部借来的光栅立体显示器，这就是向立体视频、尤其是光栅立体视频的同步传递、读取与播放技术发起冲锋的有限资本。  
      条件如此简单，无法与一般小公司攀比，更不敢和大公司比较。  
      就是在这样的环境里，我们解开了这道二律背反的计算机难题。  
      在通过对立体图像技术深刻了解的基础上，结合以往遥感成像及其数据传输的经验，我们提出了①压缩视差图像经网络传输到用户终端；②通过特殊的解压软件将其交错排列成图像画面具有视差图像细节错位排列特征的光栅立体合成图像；③再经光栅型显示器同步显示其立体效果，这种存储、传递、读取、播放的方法。简而言之，就是读取、合成、播放。新专利技术的要点就在于巧妙地对调了读取和合成的相互位置。我们将数据量为2.4G左右的光栅立体视频文件的原始图像先按照上述方法制作并压缩成数据量只有10M左右的avi文件以后，再进行解压、读取和播放，视频图像的品质达到了与传统方法同样的效果。  
      “本末倒置”的做法获得了成功。  
      标新立异向前闯——奇思妙想，一泻千里，……反弹琵琶，《高山流水》。问题迎刃而解。  
     
 
搂柴可以抓住兔子
  
 
 
      创新才可能有所收获。在收获的同时还收获了许多意想不到。  
 

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      试想过红蓝双方在高科技条件下的对抗作战吗？两军司令部在电脑前摆开了决战的架势。决胜于千里之外，运筹于电脑之前。蓝方的黑客侦察兵伺机潜伏在网络线上，手中无所不能的电脑随时在窃取红方的军事情报。也许阴谋可以得逞，然而，盗取的资料却是一些面目全非、无法识别的图像。黑客游戏规则在这里中断了。原来，这些图像已经被有规律或无序任意分解、排列了一番。在蓝方黑客侦察兵高手们大费周折想要解密出结果之前，蓝方的主力已经被消灭。  
      试想过“肢解”贝多芬的《命运交响曲》吗？当然，这并非出于恶意，仅仅是针对盗版者的恶作剧，最终是为了保护曲作者、演奏家的辛勤劳动。将音符的排列顺序全部打乱，经过无序排列，再加上对节奏的调整，还有对音调的变换。除非通过专门的软件和读取钥匙，否则，如此杰作令耳朵绝对无法“享受”。  
      试想过立体刻录技术吗？可不可以让几个激光头同时刻录？可不可以在刻录时随意调整和改变激光头的角度？可不可以将信息刻录在光盘表面具有明显凹突特征的光盘上？可不可以随意将有规律或无序排列的信息按照特殊要求刻录在光盘上的任何地方？  
      试想过吗？  
      上山搂柴，突然从柴火中搂出一只兔子并且抓住了，这种喜悦是远离乡村的大都市的现代人无法体会的心情。