CN102469320A - 单屏幕多频同步2d及3d影音系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单屏幕多频同步2D/3D影音系统，包括：一多频控制装置，具有多个频道以及信号编辑装置，信号编辑装置依据多个频道的2D或3D影像编辑其播放顺序并产生一通讯协议信号，而通讯协议信号由多个不同形态的影像播放控制信号以及一个画面更新控制信号所组成，其中频道的影像播放由不同形态的影像播放控制信号控制；一显示器，与多频控制装置连接，并依据信号编辑装置的播放顺序依序显示至少一2D或3D的影像；一信号发射器，配置于显示器中，用以输出通讯协议信号，以控制快门眼镜的左镜与右镜的开启或关闭。

Description

单屏幕多频同步2D及3D影音系统

技术领域

本发明涉及2D及3D影音系统，特别是关于一种单屏幕多频同步2D及3D影音系统，经由配戴快门眼镜，即可使多人用单一屏幕同时收看不同频道的2D及3D影音系统。

背景技术

近年来由于3D(3维/Three Dimensional)电影盛行，人们对于3D影片的需求日趋增多。相对的3D产品亦从电影转至LCD产业。首先，人类为什么能透过视觉看出深度、并感觉到立体感，最主要的一点就是，人眼的视觉是可以感觉出深度的，也就是「深度知觉(depth perception)」；而有了深度的信息后，才能判断出立体空间中的相对位置。由于人的两个眼睛的位置不一样，一般人两眼间距约5到7公分，所以看到的东西会有两眼视差(binocular parallax)，而人脑会再将这两个影像做融合(convergence)，而产生出立体的感觉；而这就是所谓的「binocular cues」。另外，人类亦可从眼睛对远近焦距的调适(accommodation)、动态视差(motion parallax)、透视(perspective)或光影等来判断物体的远近，亦即使人类只有单眼亦可判断远近。

因此，为了使在2D(2维/Two Dimensional)平面的影片变成3D立体感的影片，必须使人类左、右的眼睛分别看到不同的影像(即是一般视物的两眼视差)，在经由大脑融合，2D影片即可变为栩栩如生的3D影片。

在现有技术中，是运用快门镜(shutter glasses)，此种技术的基本原理就是，在屏幕上以两倍的频率交互地显示左眼和右眼的影像，而眼镜则会去动态地屏蔽使用者的左眼和右眼，在屏幕显示左眼影像时遮住右眼、在屏幕显示右眼影像时遮住左眼，以此达到让两眼看到各自不同的影像。虽然在这种状况下，没有两只眼睛是同时看到影像的，但是由于人眼的视觉暂留等机制的效果，还是能感觉到两眼都有看到各自不同的影像，进而产生立体感。

市售3D显示器即是使用此项技术，而此项技术主要是应用在3D影像上，在非使用此功能时，3D显示器与一般显示器并无差别。

在一般家庭中，因年龄层或有多个兄弟姊妹的情况下，通常家里需要有多个显示器，但有时还是不足以提供全家庭观看。这样不只可能会使大家争抢电视，甚至如果还要在购入显示器时，又是一笔开销。而如果是3D显示器，其开销又是更大。

因此，本发明提供一种单屏幕多频同步2D及3D影音系统，将3D显示技术加以运用，使原本3D影像成形的左眼画面与右眼画面，转变为第一频道与第二频道，配合多个快门眼镜，可使一快门眼镜提供第一频道，另一快门眼镜提供第二频道，因此，即使在只有单一屏幕的情况下，仍可让两人可以同时收看自己喜欢的频道。而在显示器画面更新频率为120hz(每秒120次)或以上时，可使更多人同时收看自己喜欢的频道，甚至是可同时收看不同频道且皆为3D影像的画面。

发明内容

依据上述的状况，本发明的一主要目的在于提供一种单屏幕多频同步2D及3D影音系统，利用此系统可将显示器所显示的2D画面，经由配戴快门眼镜将其转换为3D画面。

本发明的另一主要目的在于提供一种单屏幕多频同步2D及3D影音系统，利用3D显示技术，将显示画面分为多频道，可使不同人在同一时间，使用单一屏幕，经由各自配戴的快门眼镜来收看不同的频道。

本发明的又一主要目的在于提供一种单屏幕多频同步2D及3D影音系统，利用3D显示技术，将显示画面分为多频道，可使不同人在同一时间，使用单一屏幕，经由各自配戴的快门眼镜来收看不同的频道，且收看的画面皆为3D显示。

依据上述目的，本发明提供一种单屏幕多频同步2D及3D影音系统，包括：一多频控制装置，具有多个频道以及一信号编辑装置，该信号编辑装置依据多个频道的2D或3D影像编辑其播放顺序并产生一通讯协议信号，而通讯协议信号由多个不同形态的影像播放控制方波(或信号)以及一个画面更新控制方波(或信号)所组成，其中该些频道的影像播放由该些不同形态的影像播放控制方波控制；一显示器与多频控制装置连接，并依据信号编辑装置的播放顺序依序显示至少一2D或3D的影像；一信号发射器，配置于显示器中，用以输出通讯协议信号；多个快门眼镜，每一快门眼镜具有一接收装置，接收装置用以接收信号发射器所发射的通讯协议信号，以控制该些快门眼镜的左镜与右镜的开启或关闭。

经由本发明所提供的设计，可使有3D显示功能的显示器，转变为单屏幕多频同步的2D及3D影音系统，使普通3D显示器充分运用该3D显示技术，并可减少家庭购买显示器的支出。

附图说明

图1a为3D显示技术播放画面示意图；

图1b为3D显示技术画面播放顺序示意图；

图1c为3D显示技术观看者裸视示意图；

图2为本发明的3D影像系统示意图；

图3a为本发明的单屏幕多频同步2D影音系统播放画面示意图；

图3b为本发明的单屏幕多频同步2D影音系统播放顺序示意图；

图3c为本发明的单屏幕多频同步2D影音系统观看者裸视示意图；

图3d为本发明的单屏幕多频同步2D影音系统观看者配戴快门眼镜观看示意图；

图4为本发明的单屏幕多频同步2D影音系统示意图；

图5为本发明的快门眼镜示意图；

图6为本发明的单屏幕多频同步2D影音系统的画面显示时间轴示意图；

图7为本发明的240hz频率规格的画面显示方式示意图。

【主要元件符号说明】

10显示器

12信号发射器

101显示屏

20多频控制装置

22导线

201信号编辑装置

203音讯发送装置

2031第一声音信号

2033第二声音信号

30快门眼镜

301接收装置

3001左镜

3003右镜

31第一快门眼镜

311镜架

313第一耳机

315接收装置

3101左镜

3103右镜

33第二快门眼镜

331镜架

333第二耳机

335接收装置

3301左镜

3303右镜

40频道切换键

42影像切换键

50左眼画面

51右眼画面

60第一频道画面

61第二频道画面

具体实施方式

由于本发明揭露一种单屏幕多频同步的2D及3D影音系统，特别是利用一种3D显示技术的影音系统；其中所利用到的一些关于画面更新方式、快门眼镜、音讯传输、影像信号传输，利用现有技术来达成，故在下述说明中，并不作完整描述。此外，于下述内文中的图式，亦并未依据实际的相关尺寸完整绘制，其作用仅在表达与本发明特征有关的示意图。

首先，请参阅图1a至图1c，为3D影像播放的示意图。首先，如图1a所示，3D显示技术主要是以一个显示器10来提供一左眼画面50与一右眼画面51，并且以非常快速的频率依序交替显示播放左眼画面50及右眼画面51；例如，如图1b所示，是以左图、右图、左图、右图方式依序播放；因此，如图1c所示，观看者以裸视观看显示器的屏幕时，会看见左眼画面50及右眼画面51重叠的画面。

接着，请参阅图2，为本发明的3D影音系统示意图。如图2所示，3D影像系统包括：一显示器10，具有一显示屏101，用以显示影像；一信号发射器12配置于显示器10中，用以播放已经编排好的3D影像信号以及通讯协议；一快门眼镜30，具有一接收装置301，用以接收信号发射器12所发射的3D影像信号以及通讯协议，并且依据通讯协议来控制快门眼镜30开关左镜3001与右镜3003。当在观看3D影像时，显示器10的信号发射器12会发射出3D影像信号至显示屏101，并在显示屏101上交替显示左眼画面50及右眼画面51；同时，信号发射器12所发出的通讯协议会被快门眼镜30的接收装置301所接收，因此，当显示屏101上的画面显示为左眼画面50时，通讯协议会使快门眼镜30的左镜3001开启(此时，右镜3003保持关闭状态)；反之，当显示屏101上的画面为显示为右眼画面51时，通讯协议会使快门眼镜30的右镜3003开启(此时，左镜3001保持关闭状态)；通过此种左眼画面50与右眼画面51依序交替播放以及通过通讯协议控制快门眼镜30的左镜3001与右镜3003的开启与关闭的过程，运用人眼拥有残影的特点，观看者对画面产生立体感。

再接着，请参阅图3a至图3d，为本发明的单屏幕多频同步2D影音系统显示顺序示意图。首先，如图3a所示，将前述显示器10所提供的左眼画面50及右眼画面51更改为在第一频道画面60显示一个2D影像的信号及在第二频道画面61显示另一个2D影像的信号，并以非常快速的频率交替显示播放第一频道画面60及第二频道画面61，如图3b所示；因此，当观看者在裸视观看时，会看见第一频道画面60及第二频道画面61重叠的画面，如图3c所示。而当多个观看者分别在配戴对应第一频道及第二频道的快门眼镜之后，即可通过控制一个快门眼镜的左镜及右镜只在播放第一频道画面时，两镜才同时开启(此时，其它的快门眼镜是关闭状态)；而当播放至第二频道时，则另一快门眼镜的左镜及右镜同时开启(此时，其它的快门眼镜是关闭状态)；故当播放第一频道画面时，则只有快门眼镜的左镜及右镜同时开启者才看得到第一频道的画面；而当播放第二频道画面时，则只有快门眼镜的左镜及右镜同时开启者才看得到第二频道的画面，如图3d所示。

再接着，详细说明本发明的单屏幕多频同步2D影音系统的播放及观看过程。请参考图4，为本发明的单屏幕多频同步2D影音系统示意图。如图4所示，单屏幕多频同步2D影音系统包括：一显示器10，具有一显示屏101，用以显示影像；一信号发射器12配置于显示器10中，用以播放已经编排好的2D影音信号以及通讯协议；一多频控制装置20，以一导线22与显示器10连接(或可将频控制装置20内建于显示器10内)，多频控制装置20具有一信号编辑装置201与一音讯发送装置203；一第一快门眼镜31，具有一接收装置315，用以接收信号发射器12所发射的2D影像信号以及通讯协议，并且依据通讯协议来使第一快门眼镜31同时开关左镜3101与右镜3103；一对第一耳机313，配置于第一快门眼镜31的镜架311上，且此对第一耳机313接收多频控制装置20的音讯发送装置203所发射的第一声音信号2031；一第二快门眼镜33，具有一接收装置335，用以接收信号发射器12所发射的2D影像信号以及通讯协议，并且依据通讯协议来使第二快门眼镜33同时开关左镜3301与右镜3303；一对第二耳机333，配置于第二快门眼镜33的镜架331上，且此对第二耳机333接收多频控制装置20的音讯发送装置203所发射的第二声音信号2033。此外，于第一快门眼镜31及第二快门眼镜33的侧边上，分别配置有多个频道切换键40以及3D影像切换键42。在多人观看显示器10的多个频道时，在显示器10的显示屏101上，交替显示第一频道画面60及第二频道画面61的影音信号，且当显示画面为第一频道画面60时，显示器10的信号发射器12会发射出第一频道影像信号以及通讯协议，而第一快门眼镜31接收到通讯协议时，第一快门眼镜31的左镜3101及右镜3103会同时开启(此时，第二快门眼镜33也会接收到通讯协议，而通讯协议的信号使得第二快门眼镜33的左镜3301及右镜3303会同时关闭)；当显示画面播放至第二频道画面61时，显示器10的信号发射器12会发射出第二频道影像信号以及通讯协议，而第二快门眼镜33接收到通讯协议时，第二快门眼镜33的左镜3301及右镜3303会同时开启(此时，第一快门眼镜31也会接收到通讯协议，而通讯协议的信号使得第一快门眼镜31的左镜3101及右镜3103会同时关闭)；而此时，多频控制装置20内的音讯发送装置203会分别将第一频道画面60的第一声音信号2031传送至第一快门眼镜31；将第二频道画面61所对应的第二声音信号2033，传送至第二快门眼镜33，观看者可通过快门眼镜上的耳机来聆听相对应的频道声音。本发明的音讯传输最佳实施方式为无线传输，例如：蓝牙、红外线等…，但亦可以用有线传输的方式，如：音源线、电缆等…，本发明对于音讯传输的方式并不加以限定。

接着，请参阅图5，为本发明的快门眼镜示意图。如图5所示，首先，以画面更新频率为120hz的显示器为例，在此更新频率的规格下，显示器可提供单一个人观看一部3D影像的频道，或者双人同时观看不同的两个2D影像的频道；若以画面更新频率为240hz的显示器为例，在此更新频率的规格下，显示器可提供双人同时观看不同的两个3D影像的频道，或者四人同时观看不同的2D影像的频道，或者同时给与单人观看一个3D影像的频道及双人观看不同的2D影像的频道；因此，当显示器画面更新频率越高时，可同时观看者亦越多。

当显示器需要提供两个频道的影像两个观看者同时观赏时，会先于多频控制装置20上设置要观看的两个频道的影像(例如：先转到随一频道，再按第一频道键，多频控制装置20便会将该频道记录为第一频道；第二频道亦相同)，此时，多频控制装置20也依据设定观看频道的数量完成通讯协议的设定；接着，显示器10中的信号发射器12会依据多频控制装置20的设定，依序交替显示播放第一频道的影像及第二频道的影像，同时，将通讯协议传送出去。此时，每一个观赏者分别戴上快门眼镜后，可由操作来选取所要观赏的频道；例如：当快门眼镜启动后，快门眼镜的接收装置即开始接收到显示器10中的信号发射器12的信号；此时，每一个戴着快门眼镜的观赏者可通过按取快门眼镜上的多个频道切换键40来选择所想观赏的频道；例如：要以第一快门眼镜31观看第一频道的2D影像时，即可按取频道切换键40，当第一快门眼镜31切换到第一频道后，即会在显示器10中的信号发射器12在播放至第一频道的影像时，通讯协议会将第一快门眼镜31的左镜3101及右镜3103会同时开启，因此，戴着第一快门眼镜31的观赏者就能看到第一频道的2D影像。

若当此观赏者想要观看第二频道的2D影像时，其只要再按取频道切换键40，当第一快门眼镜31切换到第二频道后，第一快门眼镜31即依据第二频道的通讯协议来同时开启或关闭左镜3101及右镜3103；故当在显示器10中的信号发射器12在播放至第二频道的影像时，通讯协议会将第一快门眼镜31的左镜3101及右镜3103会同时开启，因此，戴着第一快门眼镜31的观赏者就能看到第二频道的2D影像。

再者，若观看频道为一3D影像时，则观赏者只需再按下第一快门眼镜31上的3D影像切换键42，画面即转换成3D影像，此时，第一快门眼镜31即会依据3D影像的通讯协议来开启或关闭左镜3101及右镜3103。快门眼镜的左镜及右镜的开启或关闭，是由显示器10的信号发射器12所发射的通讯协议来控制，例如：2D画面会控制左镜及右镜同时开启或关闭；而3D画面会控制左镜及右镜与对应的左眼、右眼画面来做开启或关闭的动作。

本发明的单屏幕多频同步2D及3D影音系统通过配置一个多频控制装置20来改变信号发射器12所发射的通讯协议信号，使得快门眼镜的左镜及右镜，在对应的频道才会同时开启(如第一频道)，而在另一频道(如第二频道)会同时关闭。此外，也特别要强调，前述的说明，主要在叙述单屏幕多频同步2D影音系统的操作过程，并未以显示器的画面更新频率为限制。如前所述，当显示器画面更新频率越高时，可同时观看者亦越多。

接着，请参阅图6，为本发明的单屏幕多频同步2D及3D影音系统的通讯协议信号示意图。首先，如图6所示，方波信号的高(high)状态的数量及时间间隔分为三种控制方波型态(以A、B、C代表)，其中，控制方波型态A的方波信号是由三个高(high)状态的方波所组成，各高状态的方波宽度为25us(1ms＝1000us)、而方波间的低状态时间间距亦为25us，因此控制方波型态A的第一时间总长为125us。控制方波型态B的方波信号是由两个高状态所组成，各高状态的方波宽度为25us、而方波间的低状态的时间间距为75us，因此型态B的第二控制方波时间总长为125us。控制方波型态C的方波信号是由两个高状态所组成，各高状态的方波宽度及方波间的低状态时间间距均为25us，因此型态C的第三控制方波时间总长为75us。其中，型态A代表显示器10需显示第一频道画面60，型态B代表显示器10需显示第二频道画面61，而型态C代表各频道画面结束，需进行下一个画面的更新。

以图6的时间轴为例，在显示器画面更新频率为120hz的规格时，每一个显示画面加上更新至下一显示画面的时间大约为8.33ms。如图6所示，在一开始，快门眼镜检测到信号发射器12所发射出的通讯协议的型态A时；此时，显示器10会显示第一频道画面60，这时，与第一频道画面60对应的第一快门眼镜31将左镜3101及右镜3103同时打开，而与第二频道画面61对应的第二快门眼镜33将左镜3301及右镜3303同时关闭，因此只有配戴第一快门眼镜31的人可以看到画面。接着，当快门眼镜检测到信号发射器12所发射出的通讯协议的型态C时；此时表示画面将进入更新状态，因此所有快门眼镜会因此全部关闭。再接着，当快门眼镜检测到信号发射器12所发射出的通讯协议的型态B时；此时表示画面已更新完毕，显示器10将显示第二频道画面61，这时，与第二频道画面61对应的第二快门眼镜33将左镜3301及右镜3303同时打开，而与第一频道画面60对应的第一快门眼镜31将左镜3101及右镜3103同时关闭，因此只有配戴第二快门眼镜33的人可以看到画面。再接着，快门眼镜会再检测到信号发射器12所发射出的通讯协议的型态C，此时又表示画面将再进入更新状态，因此所有快门眼镜全部关闭。的后便再回复到检测到型态A，以此循环。

各动作(开始显示、停止显示、更新完毕)其开始时间皆为各控制方波型态(A、B、C)的方波信号末端；即表示检测到型态A经过125us后，显示器10才开始显示第一频道画面60，之后经过1.9ms加上型态C的75us后(共1.975ms)，画面开始转换，再经过6.23ms加上型态B 125us后(共6.355ms)，显示器10才开始显示第二频道画面61，以此再回到型态C，再至型态A循环。

而此方波信号检测方式亦可运用在3D显示，如图6所示，在原显示第一频道画面60的时段，改为显示左眼画面50，而此时一快门眼镜30的左镜3001会开启，而右镜3003会关闭，接着，时段来到画面更新时间时，左镜3001与右镜3003会同时关闭。时段来到原显示第二频道画面61的时段，改为显示右眼画面51，而此时快门眼镜30的左镜3001会关闭，而右镜3003会开启，然后时段会再进入画面更新时间，此时左镜3001与右镜3003会再同时关闭，接着便回到左眼画面循环。

在此要强调的是，本时间轴所表示的各控制方波型态，仅为方便解说本发明所标示的时间，详细控制方波型态可依各厂牌的显示器或快门眼镜而有所不同，故本发明并不加以限定。

接着，请参阅图7，为本发明的240hz频率画面显示方式示意图。如图7所示，在显示器为240hz频率的规格时，显示器可双人同时观看不同的两个3D影像的频道，或者四人同时观看不同的2D影像的频道，或者同时给与单人观看一个3D影像的频道及双人观看不同的2D影像的频道。如T1时间轴所示，此T1时间轴表示四人同时观看不同的2D影像的频道，画面显示方式为，第一频道(2D)→画面更新→第二频道(2D)→画面更新→第三频道(2D)→画面更新→第四频道(2D)→画面更新→第一频道(2D)→→循环；而亦如上述的方式，在第一频道(2D)播放时，只有对应的快门眼镜的左镜跟右镜会同时开启，其余无对应的快门眼镜会关闭，依此类推。

接着，如T2时间轴所示，此T2时间轴表示双人同时观看不同的两个3D影像的频道，画面显示方式为，第一频道左眼画面(3D)→画面更新→第二频道左眼画面(3D)→画面更新→第一频道右眼画面(3D)→画面更新→第二频道右眼画面(3D)→画面更新→第一频道左眼画面(3D)→→循环；而亦如上述的方式，在第一频道左眼画面(3D)播放时，只有对应的快门眼镜的左镜会开启，右镜及其余无对应的快门眼镜的左镜及右镜会关闭，依此类推。

再接着，如T3时间轴所示，此T3时间轴表示同时给与单人观看一个3D影像的频道及双人观看不同的2D影像的频道，画面显示方式为，第一频道左眼画面(3D)→画面更新→第二频道(2D)→画面更新→第一频道右眼画面(3D)→画面更新→第三频道(2D)→画面更新→第一频道左眼画面(3D)→→循环；在第一频道左眼画面(3D)播放时，只有对应的快门眼镜的左镜会开启，其余无对应的快门眼镜会关闭，而在第二频道(2D)播放时，只有对应的快门眼镜的左镜跟右镜会同时开启，其余无对应的快门眼镜会关闭，第三频道亦同；因此由此可知，各不同频道或左、右画面是以交错形式循环播放，以达到各频道画面更新的间隔较为平均。而因在240hz频率的规格下，因频道增多，因此在图6所述的方波信号的高(high)状态亦会随频道增多而增加不同的型态，以辨别不同的显示画面，如：四个频道就会有四个不同的型态的方波信号作为该频道画面的开端，但仍以一相同型态的方波信号来做为画面的结尾(画面更新的开端)。

虽然本发明以前述的较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习相像技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的专利保护范围须视本说明书所附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (11)

1.一种单屏幕多频道同步影音系统，其特征在于包括：

一多频控制装置，具有多个频道以及一信号编辑装置，该信号编辑装置依据该多个频道的2D或3D影像编辑其播放顺序并产生一通讯协议信号，而该通讯协议信号由多个不同形态的影像播放控制信号以及一个画面更新控制信号所组成，其中该些频道的影像播放由该些不同形态的影像播放控制信号来控制；

一显示器，其与该多频控制装置连接，并依据该信号编辑装置的该播放顺序依序显示至少一该2D或该3D的影像；

一信号发射器，配置于该显示器中，用以输出该通讯协议信号；

多个快门眼镜，每一该快门眼镜具有一接收装置，该接收装置用以接收该信号发射器所发射的该通讯协议信号，以控制该些快门眼镜的左镜与右镜的开启或关闭。

2.如权利要求1所述的影音系统，其特征在于，所述不同形态的影像播放控制信号其每一控制信号的时间总长相同且其方波数量不同。

3.如权利要求2所述的影音系统，其特征在于，该画面更新控制信号的时间总长与所述多个影像播放控制信号的时间总长不相同。

4.如权利要求1所述的影音系统，其特征在于，该多频控制装置上进一步配置一音讯发送装置。

5.如权利要求4所述的影音系统，其特征在于，该音讯发送装置的传输方式为无线传输或有线传输。

6.如权利要求5所述的影音系统，其特征在于，每一该快门眼镜上进一步配置一对耳机，配置于该快门眼镜的镜架上，且该对耳机接收该多频控制装置的该音讯发送装置所发射的声音信号。

7.如权利要求1所述的影音系统，其特征在于，每一该快门眼镜上配置多个频道切换键。

8.如权利要求1所述的影音系统，其特征在于，每一该快门眼镜上配置一3D影像切换键。

9.如权利要求1所述的影音系统，其特征在于，该多频控制装置的2D影像播放顺序由多个频道画面交替重复显示。

10.如权利要求1所述的影音系统，其特征在于，该多频控制装置的播放顺序由两个频道画来分别交替重复显示一3D影像的一左画面及一右画面。

11.如权利要求1所述的影音系统，其特征在于，该通讯协议信号的控制信号为一方波信号。

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