卓越研究

「雙目立體影調融合」新技術 提供低成本高質素3D畫面

3D電影近年非常流行,製作具高質素畫面的3D影片乃大勢所趨。傳統顯示設備,受最大亮度和灰階級別所限,不能全面展現畫面中最陰暗至最光亮的所有亮度,像真度大減。現時迅速發展的高動態範圍 (High Dynamic Range, HDR) 技術,雖可保留更多畫面的細節,但在一般屏幕(例如電視或手機屏幕)上觀看,畫面的光暗對比會大打折扣。以現時的3D技術,強烈的光暗對比和豐富的紋理細節往往無法並存。

 

針對以上情況,中大計算機科學與工程學系黃田津教授及其研究團隊,最近開發了「雙目立體影調融合」技術,利用人類雙眼視覺的自然融合能力和日漸普及的3D立體設備,讓用家清楚看到3D畫面中強烈的光暗對比和豐富的圖像紋理細節,令畫面更具層次感和衝擊力。

 

人類的雙眼猶如兩個獨立的視覺感受器,容許左眼和右眼看到的影像有一定程度的差異,例如由距離所產生的位移、顏色、對比度,甚至內容等。我們的大腦會自然地把兩個存在差異的影像合併,而不會有所察覺。中大的研究團隊在計算機圖形學領域內首次利用人類這個視覺原理,開發了「雙目立體影調融合」技術。

 

該技術可從一個畫面產生兩幅圖像:一幅顯示光暗變化產生的對比,另一幅則顯示明暗處的紋理細節。當用家戴上3D眼鏡,左右兩眼可透過3D顯示設備同時看到這兩幅存在差異的圖像,在大腦中自動融合,便可感受到比單幅圖片更多的視覺信息和內容。畫面中耀眼的光亮和陰影部分,當中包含的豐富色彩細節皆可清晰地呈現,令畫面更具層次感和衝擊力,更接近人類肉眼看到的真實環境。

 

「雙目立體影調融合」技術可與3D立體影視良好結合,不會影響影片的立體感覺,還可增強亮度和對比度,解決3D眼鏡造成昏暗感的問題。該項技術將可廣泛應用於3D電影、3D遊戲、3D可視化及其他數碼影像和娛樂行業,用家只需使用普通的3D顯示設備便可達到高質素的視覺效果。相比需要配置昂貴器材的HDR技術,「雙目立體影調融合」技術的成本更低,應用範圍更廣。

 

利用人類左右兩眼可接收具差異圖像然後在大腦融合的原理,兩幅圖片的差異愈大,用家看到的細節會愈多,但它們的差異若過大,用家便會感到視覺上的不適。該項技術可將影像的差異調校到人類視覺可接受的最大程度,令用家看得更舒適。

 

普通相片可顯示的最大光暗對比效果,但無法顯示光位和暗位的細節。
 
由「雙目立體影調融合」技術製成的一組圖像,右圖顯示光暗變化產生的對比,左圖顯示明暗處的紋理細節。當使用3D設備觀看,用家便可看到對比細節俱佳的3D圖像。
 
HDR相片將最光和最暗兩張圖片合而為一,可顯示更多細節內容,但整體的光暗對比卻大打折扣。