專利名稱：一種立體立體景深發(fā)生器的制作方法
一般視頻圖象是沒(méi)有視差異的，如電視圖象、計(jì)算機(jī)圖象、投影圖象和游戲圖象等。由于沒(méi)有視差異，因此不能產(chǎn)生雙目立體視覺，全部圖象的視覺感覺都是在屏幕上活動(dòng)，圖象內(nèi)容不會(huì)突出屏幕之外，也不會(huì)深入屏幕之中，我們通常將這種視頻圖象稱為平面視頻圖象，而將能夠給觀眾提供突出屏幕或深入屏幕的視覺感覺的圖象稱為立體圖象。
為了給平面圖象增加立體圖象的感覺，有時(shí)將平面圖象投射到一面凹面鏡上，利用凹面鏡的成象原理形成位于凹面鏡后的虛象，這樣可以給觀察者一種虛擬實(shí)境的感覺，增加了平面圖象的真實(shí)感，這種虛擬實(shí)境技術(shù)常應(yīng)用于飛行模擬機(jī)的視景裝置中，有時(shí)也應(yīng)用于大型計(jì)算機(jī)游戲的圖象顯示裝置中。利用凹面鏡形成虛擬實(shí)境的技術(shù)成本昂貴，因?yàn)榇竺娣e高精度的凹面鏡的制造工藝十分復(fù)雜，因此無(wú)法廣泛地普及應(yīng)用。
本發(fā)明涉及一種立體景深發(fā)生器，它能將平面圖象處理為具有雙眼視差異的圖象，觀察者通過(guò)液晶眼鏡觀察這種立體圖象，形成虛擬實(shí)境的感覺。由于是利用電子技術(shù)處理平面圖象形成雙眼視差異，并通過(guò)液晶眼鏡觀察立體圖象，因此成本大為降低。被處理后的立體圖象，其雙眼視差異連續(xù)可調(diào)節(jié)，這樣就可以根據(jù)不同的圖象內(nèi)容和應(yīng)用場(chǎng)所控制立體景深的范圍，因此其適用范圍更為廣泛。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。


圖1．說(shuō)明了通過(guò)凹面鏡成象的方法將平面圖象形成虛擬實(shí)境的立體圖象。1是投影儀，利用它投射視頻圖象，2是透射式成象板，它將1投射的圖象在這個(gè)透射式成象板上成象，3是全反射凹面鏡，它可以將2上的平面圖象形成虛象5，人的雙眼4和5通過(guò)凹面鏡3觀看投影儀1投射的平面圖象，將感覺到平面圖象成象在凹面鏡的后方某個(gè)距離上，因此形成一種虛擬實(shí)境的立體視覺感覺。
圖2．說(shuō)明了本發(fā)明的基本原理。8是視頻磁帶放像機(jī)，9是視頻磁盤或光盤放像機(jī)，它們向立體景深發(fā)生器10輸入視頻平面圖象信號(hào)。立體景深發(fā)生器10將平面視頻圖象信號(hào)處理具有雙眼視差異的立體圖象信號(hào)30，并將該信號(hào)輸入視頻投影儀11(或電視機(jī)、計(jì)算機(jī)、游戲機(jī))，視頻投影儀11將該具有雙眼視差異的視頻圖象投射到熒幕18上，該熒幕可以是透射式的，也可以是反射式的．具有雙眼視差異的立體圖象信號(hào)按照左眼圖像和右眼圖像分別在視頻信號(hào)的奇數(shù)場(chǎng)和偶數(shù)場(chǎng)編碼，形成時(shí)分立體圖象，所以左眼圖像和右眼圖像是分時(shí)投射到熒幕上的。13表示左眼圖像，12表示右眼圖像，它們相交合的部分14是可以形成立體圖象的區(qū)域。立體景深發(fā)生器10輸出另一路視頻同步開關(guān)信號(hào)29至紅外遙控(或無(wú)線遙控)發(fā)射器20，該發(fā)射器發(fā)出紅外同步控制信號(hào)21(或無(wú)線同步控制信號(hào))，紅外同步信號(hào)接收器(或無(wú)線同步信號(hào)接收器)22接收到同步控制信號(hào)26，輸出液晶眼鏡同步開關(guān)信號(hào)23，控制液晶眼鏡鏡片24與25和投影圖象中的左圖象13和右圖象12同步開關(guān)，即當(dāng)投影儀投射左眼圖像時(shí)，左眼前的液晶鏡片打開，右眼前液晶鏡片關(guān)閉，而當(dāng)投影儀投射右眼圖像時(shí)，右眼前的液晶鏡片打開，左眼前的液晶鏡片關(guān)閉，以保證左眼只能看到左眼圖象，看不到右眼圖像，而右眼只能看到右眼圖象，看不到左眼圖像，最終在觀察者的大腦中合成立體圖象。
圖3．說(shuō)明了本發(fā)明中所涉及的立體景深發(fā)生器的工作原理。32是平面視頻圖象信號(hào)中的一行信號(hào)，該視頻圖象未被處理，36是彩色負(fù)載波信號(hào)，35是彩色視頻圖象信號(hào)，40是行同步消隱信號(hào)的后肩，56是行同步信號(hào)的前沿兒，58是行同步信號(hào)的后沿兒。33是處理后的奇數(shù)場(chǎng)(或偶數(shù)場(chǎng))視頻信號(hào)，這里畫出了被處理后的該場(chǎng)視頻信號(hào)中的一行視頻信號(hào)，該場(chǎng)其它的行視頻信號(hào)同這一行視頻信號(hào)是完全一樣的。注意行同步信號(hào)被移相了，移相時(shí)間為38，一般情況下移相數(shù)值38在μs到5μs之間．除了行同步頭被延時(shí)38之外，行同步頭的寬度不能改變，負(fù)載波的位置不能改變，行同步消隱信號(hào)電平不能改變，行視頻信號(hào)不可能改變。52表示未被處理的場(chǎng)視頻信號(hào)，45是場(chǎng)圖象信號(hào)，47是場(chǎng)同步頭信號(hào)，60是場(chǎng)消隱信號(hào)后肩．53是被處理后的場(chǎng)視頻信號(hào)，注意一個(gè)完整的視頻信號(hào)中，只處理奇數(shù)場(chǎng)視頻信號(hào)(或偶數(shù)場(chǎng)視頻信號(hào))，偶數(shù)場(chǎng)視頻信號(hào)不用處理(或奇數(shù)場(chǎng)視頻信號(hào)不用處理)。53是被處理后的場(chǎng)視頻信號(hào)，除了該場(chǎng)視頻信號(hào)中全部行信號(hào)同步頭被延時(shí)38之外，任何其它成分均不能改變，這包括場(chǎng)均衡脈沖不能改變，場(chǎng)同步頭的相位不能改變，場(chǎng)消隱信號(hào)不能改變。圖3．中有陰影51和52，它們表示了每場(chǎng)中的行同步信號(hào)，51表示了奇數(shù)場(chǎng)行同步信號(hào)(或偶數(shù)場(chǎng)行同步信號(hào))，56表示了偶數(shù)場(chǎng)行同步信號(hào)(或奇數(shù)場(chǎng)行同步信號(hào))，這些信號(hào)都是未被處理過(guò)的。53表示被處理過(guò)的視頻信號(hào)，但只有奇數(shù)場(chǎng)視頻信號(hào)中的行同步信號(hào)(或偶數(shù)場(chǎng)視頻信號(hào)中的行同步信號(hào))52被處理，即被延時(shí)38，而偶數(shù)場(chǎng)視頻信號(hào)中的行同步信號(hào)(或奇數(shù)場(chǎng)視頻信號(hào)中的行同步信號(hào))54仍然必須保持原來(lái)的形狀和相位。
圖4．說(shuō)明本發(fā)明是如何產(chǎn)生立體景深的。35是未經(jīng)處理的圖象信號(hào)，用奇數(shù)場(chǎng)(或偶數(shù)場(chǎng))中的一行視頻信號(hào)表示，6是該行視頻信號(hào)的同步頭，60是在熒幕上形成的平面圖象。37是處理過(guò)的圖象信號(hào)，用偶數(shù)場(chǎng)(或奇數(shù)場(chǎng))中的一行視頻信號(hào)表示，58是改行視頻信號(hào)的回步頭，可以看出，該同步頭已經(jīng)被移相，37是該行中的圖象信號(hào)，它同35完全一樣。由于58的相位滯后于56的相位，因此當(dāng)58出現(xiàn)時(shí)，行掃描的起始時(shí)間將滯后一段時(shí)間38，因此該行的整個(gè)圖象信號(hào)將隨著行掃描時(shí)間的滯后而滯后，形成了延時(shí)圖象61。45是未被處理的奇數(shù)場(chǎng)視頻信號(hào)(或偶數(shù)場(chǎng)視頻信號(hào))，50是已經(jīng)被處理的偶數(shù)場(chǎng)視頻信號(hào)(或奇數(shù)場(chǎng)視頻信號(hào))，47和48是場(chǎng)同步頭，它們的相位必須一致，以保證兩場(chǎng)圖象在垂直方向不能出現(xiàn)視差異。當(dāng)奇數(shù)場(chǎng)圖象和偶數(shù)場(chǎng)圖像時(shí)以場(chǎng)頻的速率交替在熒幕上顯示時(shí)，將出現(xiàn)具有水平視差異的圖象63，其中60是左眼圖像，而61是右眼圖像，它們?cè)谒椒较虺霈F(xiàn)了位移38，圖中為了更清楚地描述這種雙眼視差異，將這種差異放大了。左眼64通過(guò)液晶鏡片24觀看圖象60，右眼65通過(guò)液晶鏡片25觀看右眼圖像，最終在觀察者的大腦中形成立體圖象62。它位于投影屏幕的后面，因此形成了一定的立體景深，調(diào)整相移38，即可以調(diào)整雙眼視差異，從而調(diào)整立體景深的大小。液晶鏡片24和25是受到控制信號(hào)23同步控制的，當(dāng)投影儀投射左眼圖像時(shí)，左眼前的液晶鏡片打開，右眼前液晶鏡片關(guān)閉，而當(dāng)投影儀投射右眼圖像時(shí)，右眼前的液晶鏡片打開，左眼前的液晶鏡片關(guān)閉，以保證左眼只能看到左眼圖象，看不到右眼圖像，而右眼只能看到右眼圖象，看不到左眼圖像。
本發(fā)明由于只是對(duì)奇數(shù)場(chǎng)和偶數(shù)場(chǎng)中的一場(chǎng)視頻信號(hào)的全部行同步頭進(jìn)行延時(shí)相移，以達(dá)到控制視頻顯示設(shè)備的行掃描時(shí)間的起點(diǎn)滯后，從而實(shí)現(xiàn)延時(shí)某一場(chǎng)視頻信號(hào)，形成分時(shí)顯示具有雙眼視差異的立體圖象，并通過(guò)同步開關(guān)的液晶眼鏡觀察立體圖象的目的，因此不會(huì)對(duì)視頻信號(hào)造成任何損失，達(dá)到了左眼和右眼圖像的理想平衡，即左右圖象在亮度、色度、對(duì)比度、色調(diào)方面沒(méi)有差異，因此立體視覺效果好、視疲勞很小。調(diào)整延時(shí)相移38的大小，即可以方便地控制雙眼視差異的大小，從而達(dá)到可以連續(xù)控制立體景深的功能。
權(quán)利要求
1．本發(fā)明涉及一種立體景深發(fā)生器，其基本特征是該景深發(fā)生器可以將輸入的奇數(shù)場(chǎng)和偶數(shù)場(chǎng)視頻信號(hào)中的一場(chǎng)信號(hào)中的全部行同步信號(hào)進(jìn)行延時(shí)相移，該場(chǎng)被延時(shí)相移的全部行同步信號(hào)控制視頻顯示設(shè)備中的行掃描起始時(shí)間滯后，以達(dá)到使該場(chǎng)全部行視頻圖象延時(shí)顯示的目的，用這個(gè)全部行同步信號(hào)被延時(shí)的一場(chǎng)視頻信號(hào)反應(yīng)右眼圖象，用另一個(gè)全部行同步信號(hào)未被延時(shí)的一場(chǎng)視頻信號(hào)反應(yīng)左眼圖象，觀眾通過(guò)液晶眼鏡觀看這個(gè)圖象，當(dāng)顯示奇數(shù)場(chǎng)(或偶數(shù)場(chǎng))左眼圖像時(shí)(或右眼圖象)左眼前的液晶鏡片打開，右眼前的液晶鏡片關(guān)閉，當(dāng)顯偶奇數(shù)場(chǎng)(或奇數(shù)場(chǎng))右眼圖像時(shí)(或左眼圖象)右眼前的液晶鏡片打開，左眼前的液晶鏡片關(guān)閉，經(jīng)過(guò)觀察者大腦合成具有立體景深的圖象。
2．權(quán)利要求1中所述的“該景深發(fā)生器可以將輸入的奇數(shù)場(chǎng)和偶數(shù)場(chǎng)視頻信號(hào)中的一場(chǎng)信號(hào)中的全部行同步信號(hào)進(jìn)行延時(shí)相移…”，其基本特征是該相移是可以連續(xù)調(diào)節(jié)的，從而控制了立體景深的連續(xù)調(diào)節(jié)。
3．權(quán)利要求1中所述的“該景深發(fā)生器可以將輸入的奇數(shù)場(chǎng)和偶數(shù)場(chǎng)視頻信號(hào)中的一場(chǎng)信號(hào)中的全部行同步信號(hào)進(jìn)行延時(shí)相移…，其基本特征是該相移只是對(duì)該場(chǎng)全部行同步頭的延時(shí)相移，但不能對(duì)另一場(chǎng)視頻信號(hào)的行同步頭進(jìn)行相移，也不能對(duì)任何一場(chǎng)的場(chǎng)同步信號(hào)和場(chǎng)內(nèi)行均衡脈沖進(jìn)行相移。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種立體景深發(fā)生器,它能將平面圖象處理為具有雙眼視差異的圖象,觀察者通過(guò)被同步控制的液晶眼鏡觀察這種立體圖象,形成虛擬實(shí)境的感覺。平面圖象被處理后形成的立體景深圖象,其雙眼視差異可連續(xù)調(diào)節(jié),因此可以根據(jù)不同的平面圖象內(nèi)容和應(yīng)用場(chǎng)所控制立體其立體景深的范圍。
文檔編號(hào)G03B35/00GK1232989SQ9810142
公開日1999年10月27日 申請(qǐng)日期1998年4月22日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月22日
發(fā)明者李昌 申請(qǐng)人:李昌