CN106604006B

CN106604006B - 一种适用于投影电视的曲面幕布投影方法及系统

Info

Publication number: CN106604006B
Application number: CN201611183572.3A
Authority: CN
Inventors: 王丛华
Original assignee: Shenzhen TCL High-Tech Development Co Ltd
Current assignee: Shenzhen TCL High-Tech Development Co Ltd
Priority date: 2016-12-20
Filing date: 2016-12-20
Publication date: 2020-07-21
Anticipated expiration: 2036-12-20
Also published as: CN106604006A

Abstract

本发明公开一种适用于投影电视的曲面幕布投影方法及系统，其中，所述方法包括：根据曲面幕布的半径以及弧长计算弧面角度；选取圆柱体底部圆的圆心作为世界坐标系的XY平面坐标中心；将圆柱体中经纬线彼此交叉形成的点作为圆柱体的顶点；计算顶点的XYZ坐标值；对顶点进行渲染并计算渲染后的顶点缓冲区大小；对圆柱体进行裁剪，得到曲面幕布弧面顶点；将曲面幕布弧面顶点坐标提交至openGL生成三维弧面模型；将所述三维弧面模型中弧面的圆心作为观察点，并将从观察点处获得的弧面图像内存数据提交至显示模块中，实现投影电视的曲面幕布投影。本发明不需要通过添加转换芯片实现投影电视对曲面幕布的输出，极大地节约了投影电视的生产成本。

Description

一种适用于投影电视的曲面幕布投影方法及系统

技术领域

本发明涉及投影电视领域，尤其涉及一种适用于投影电视的曲面幕布投影方法及系统。

背景技术

随着生活水平的提高，人们对大屏幕电视的需求越来越多促进了投影电视的发展，使得投影电视逐步进入到人们的生活当中。由于投影电视可以输出比普通液晶电视大很多的画面，因此更适合在曲面幕布上显示，以获得更美妙的观影体验。

然而由于android投影电视输出的画面分辨率为4K*2K或2K*1K，其画面都是矩形的，要实现输出画面适用于曲面幕布，必须在投影电视的显示环节之前加入特殊的处理算法，以适应曲面幕布。目前市面上常用的是在显示信号输出之前，加入一个图像处理芯片来解决这一问题，然而这种芯片价格昂贵，为产品生产带来不菲的成本开销；现有技术还无法实现通过内置算法来实现投影电视在曲面幕布上的投影。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种适用于投影电视的曲面幕布投影方法及系统，旨在解决现有技术还无法实现通过内置算法来实现投影电视在曲面幕布上的投影的问题。

本发明的技术方案如下：

一种适用于投影电视的曲面幕布投影方法，其中，包括步骤：

A、通过openGL创建曲面幕布的三维弧面模型；

B、将合成缓冲区的图像作为纹理映射在所述三维弧面模型上，实现投影电视的曲面幕布投影。

所述的适用于投影电视的曲面幕布投影方法，其中，所述步骤A具体包括：

A1、根据曲面幕布的半径以及弧长计算曲面幕布的弧面角度；

A2、选取圆柱体底部圆的圆心作为世界坐标系的XY平面坐标中心，所述圆柱体的轴线与所述世界坐标系的Z轴正方向重合；

A3、将圆柱体中经纬线彼此交叉形成的点作为所述圆柱体的顶点，顶点数为M*N，其中，M为圆柱体经线的数量，N为圆柱体纬线的数量；

A4、根据曲面幕布的半径计算所述顶点的XYZ坐标值；

A5、对所述顶点进行渲染并计算渲染后的顶点缓冲区大小；

A6、根据弧面角度对所述圆柱体进行裁剪，得到曲面幕布弧面及其对应的顶点；

A7、将所述曲面幕布弧面对应的顶点坐标提交至openGL生成三维弧面模型。

所述的适用于投影电视的曲面幕布投影方法，其中，所述步骤B具体为：将所述三维弧面模型中弧面的圆心作为观察点，并将从观察点处获得的弧面图像内存数据提交至显示模块中，实现投影电视的曲面幕布投影

所述的适用于投影电视的曲面幕布投影方法，其中，所述步骤A4具体包括：

A41、根据曲面幕布的半径计算任意顶点的X轴和Y轴坐标值，所述X轴坐标值的计算公式为：sin(i*360/M)R，所述Y轴坐标值的计算公式为：con(i*360/M)R，其中0≤i<M；

A42、通过公式j/N计算任意顶点的Z轴坐标值，其中，0≤j<N；

A43、通过循环遍历i的值得到圆柱体所有顶点的X轴和Y轴坐标值，通过遍历j的值得到圆柱体所有顶点的Z轴坐标值。

所述的适用于投影电视的曲面幕布投影方法，其中，所述步骤A5具体包括：

A51、将所述圆柱体中经纬线交叉形成的矩形拆分成两个三角形；

A52、对所述两个三角形的六个顶点进行渲染，通过公式6*3*M*N计算渲染后的顶点缓冲区大小。

一种适用于投影电视的曲面幕布投影系统，其中，包括：

建模模块，用于通过openGL创建曲面幕布的三维弧面模型；

映射模块，用于将合成缓冲区的图像作为纹理映射在所述三维弧面模型上，实现投影电视的曲面幕布投影。

所述的适用于投影电视的曲面幕布投影系统，其中，所述建模模块具体包括：

弧面角度计算单元，用于根据曲面幕布的半径以及弧长计算曲面幕布的弧面角度；

世界坐标系确定单元，用于选取圆柱体底部圆的圆心作为世界坐标系的XY平面坐标中心，所述圆柱体的轴线与所述世界坐标系的Z轴正方向重合；

圆柱体定点数计算单元，用于将圆柱体中经纬线彼此交叉形成的点作为所述圆柱体的顶点，顶点数为M*N，其中，M为圆柱体经线的数量，N为圆柱体纬线的数量；

坐标值计算单元，用于根据曲面幕布的半径计算所述顶点的XYZ坐标值；

渲染单元，用于对所述顶点进行渲染并计算渲染后的顶点缓冲区大小；

裁剪单元，用于根据弧面角度对所述圆柱体进行裁剪，得到曲面幕布弧面及其对应的顶点；

三维弧面模型生成单元，用于将曲面幕布弧面对应的顶点坐标提交至openGL生成三维弧面模型。

所述的适用于投影电视的曲面幕布投影系统，其中，所述映射模块具体用于将所述三维弧面模型中弧面的圆心作为观察点，并将从观察点处获得的弧面图像内存数据提交至显示模块中，实现投影电视的曲面幕布投影。

所述的适用于投影电视的曲面幕布投影系统，其中，所述坐标值计算单元具体包括：

X轴、Y轴坐标值计算子单元，用于根据曲面幕布的半径计算任意顶点的X轴和Y轴坐标值，所述X轴坐标值的计算公式为：sin(i*360/M)R，所述Y轴坐标值的计算公式为：con(i*360/M)R，其中0≤i<M；

Z轴坐标值计算子单元，用于通过公式j/N计算任意顶点的Z轴坐标值，其中，0≤j<N；

遍历子单元，用于通过循环遍历i的值得到圆柱体所有顶点的X轴和Y轴坐标值，通过遍历j的值得到圆柱体所有顶点的Z轴坐标值。

所述的适用于投影电视的曲面幕布投影系统，其中，所述渲染单元具体包括：

拆分子单元，用于将所述圆柱体中经纬线交叉形成的矩形拆分成两个三角形；

渲染子单元，用于对所述两个三角形的六个顶点进行渲染，通过公式6*3*M*N计算渲染后的顶点缓冲区大小。

有益效果：本发明基于目前android电视不断提高的CPU及GPU对图形图像的处理能力，结合openGL三维工具，采用简单的曲面输出算法来生成三维弧面模型并实现投影电视对曲面幕布的投影；由于本发明不需要通过添加硬件转换芯片来实现投影电视对曲面幕布的输出，因此，极大地节约了投影电视的生产成本。

附图说明

图1为本发明一种适用于投影电视的曲面幕布投影方法较佳实施例的流程图。

图2为本发明中圆柱体模型较佳实施例示意图。

图3为本发明顶点渲染时矩形拆分成三角形示意图。

图4为本发明一种适用于投影电视的曲面幕布投影系统较佳实施例的结构框图。

具体实施方式

本发明提供一种适用于投影电视的曲面幕布投影方法及系统，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，图1为本发明一种适用于投影电视的曲面幕布投影方法较佳实施例的流程图，如图所示，其包括步骤：

S100、通过openGL创建曲面幕布的三维弧面模型；

S200、将合成缓冲区的图像作为纹理映射在所述三维弧面模型上，实现投影电视的曲面幕布投影。

具体地，本发明以android投影电视为例，android投影电视UI的刷新流程自上而下，其刷新流程为：每当用户程序刷新UI时，会通过BufferQueue申请一个buffer（dequeueBuffer），然后把UI的信息填入，丢给SurfaceFlinger，SurfaceFlinger通过计算多重视图的叠加将图像数据输出到“合成缓冲区”中，丢给openGL层处理，处理之后送到显示模块上显示。所述openGL层在此处主要完成各个应用APP建立的绘图缓冲区的叠加合成，生成“合成缓冲区”中的内容并提交给显示设备显示。

通常合成缓冲区内的图形外框是一个矩形，这使得图像可以显示在普通的液晶显示模块或平面幕布上，但在曲面幕布上投影就会发生很大的偏差，图像会变得扭曲，原来的直线变成了弧线，严重影响了投影电视的观影效果。

基于上述问题，本发明根据android显示系统的工作原理在显示系统做完缓冲区叠加运算之后，利用openGL强大的三维建模能力，创建一个适合曲面幕布的弧面三维模型，将合成缓冲区中的图像作为纹理映射在openGL上，进而通过光机投射到曲面幕布上，完成弧面投影。

具体地，所述步骤S100具体包括：

S110、根据曲面幕布的半径以及弧长计算曲面幕布的弧面角度；

S120、选取圆柱体底部圆的圆心作为世界坐标系的XY平面坐标中心，所述圆柱体的轴线与所述世界坐标系的Z轴正方向重合；

S130、将圆柱体中经纬线彼此交叉形成的点作为所述圆柱体的顶点，顶点数为M*N，其中，M为圆柱体经线的数量，N为圆柱体纬线的数量；

S140、根据曲面幕布的半径计算所述顶点的XYZ坐标值；

S150、对所述顶点进行渲染并计算渲染后的顶点缓冲区大小；

S160、根据弧面角度对所述圆柱体进行裁剪，得到曲面幕布弧面及其对应的顶点；

S170、将所述曲面幕布弧面对应的顶点坐标提交至openGL生成三维弧面模型；

具体地，实现曲面幕布投影最重要的环节就是弧面三维模型的建立，首先需要通过与曲面幕布生产厂家联系获取曲面幕布参数，通常可获得曲面幕布的半径、高以及弧面长度，进一步，在所述步骤S100中，通过公式α=180*W/(π*R)计算弧面角度，其中，α为弧面角度，W为曲面幕布的弧长，R为曲面幕布的半径。

进一步，由于曲面幕布的弧面可认为是半径为R高为H的圆柱体的一部分，因此，本发明需要先建立三维圆柱体模型。

具体地，如图2所示，本发明选取圆柱体底部圆的圆心作为世界坐标系的XY平面坐标中心，所述圆柱体的轴线与所述世界坐标系的Z轴正方向重合；

进一步，如图2所示，将圆柱体中经纬线彼此交叉形成的点作为所述圆柱体的顶点P，所述顶点数量决定投影电视的整体投影性能，如果顶点数量数目过少，则会影响图像的渲染质量，如果顶点数量过多，则又容易导致投影电视出现卡顿；

为此，本发明通过以下方式确定所述圆柱体顶点的数量，由于所述顶点是圆柱体中经纬线彼此交叉形成的点，因此，当确定所述圆柱体经线M和纬线N的数量后，便确定了圆柱体顶点的数量；

具体地，由于曲面幕布的长宽比一般为16:9，故得到方程M/N=16/9；进一步，由于系统的渲染能力与CPU/GPU核的数目及主频正相关，总的来讲是CPU/GPU核数目越多主频越快处理能越强，因此所述圆柱体的顶点数量可通过方程M*N=K*HZ*(GPU核数目+CPU核数目)来大致确定，其中K是常数，由以上两个方程联立可确定M、N的值。

进一步，在本发明中，所述步骤S400具体包括：

S410、根据曲面幕布的半径计算任意顶点的X轴和Y轴坐标值，所述X轴坐标值的计算公式为：sin(i*360/M)R，所述Y轴坐标值的计算公式为：con(i*360/M)R，其中0≤i<M；

S420、通过公式j/N计算任意顶点的Z轴坐标值，其中，0≤j<N；

S430、通过循环遍历i的值得到圆柱体所有顶点的X轴和Y轴坐标值，通过遍历j的值得到圆柱体所有顶点的Z轴坐标值。

具体地，如图2所示，所述圆柱体中垂直于Z轴的每一个切面S都平行于XY轴组成的平面，且是一个标准的圆，本发明通过曲面幕布的半径R可计算任意顶点的X、Y和Z轴坐标值；

具体地，所述X轴坐标值的计算公式为：sin(i*360/M)R，所述Y轴坐标值的计算公式为：con(i*360/M)R，其中0≤i<M，所述Z轴坐标计算公式：j/N，其中，0≤j<N；进一步，通过循环遍历i的值可得到圆柱体所有顶点的X轴和Y轴坐标值，通过遍历j的值得到圆柱体所有顶点的Z轴坐标值。

进一步，在本发明步骤S500中，对所述顶点进行渲染并计算渲染后的顶点缓冲区大小；由于顶点的渲染需要在平面内完成，由于三点构成一个平面，因此必须要将经纬线交叉形成的矩形拆分成两个三角形，每个矩形内有6个顶点需要渲染，其中，有两个顶点是重复使用，如图3所示，A、B两点就是重复渲染的顶点，渲染顶点缓冲区大小 = 6*3*M*N。

进一步，当通过上述步骤得到三维圆柱体模型后，则需要通过曲面幕布的弧面角度α对所述圆柱体进行裁剪，得到曲面幕布弧面；具体地，本发明通过公式（i*360/M）< α对所述圆柱体进行裁剪，在通过i做圆柱体的所有顶点的遍历时，将大于α值的渲染顶点过滤掉，得到曲面幕布弧面及其对应的顶点。

进一步，在得到曲面幕布弧面及其对应的顶点后，将曲面幕布弧面上的顶点坐标值提交至openGL即可生成三维弧面模型；

进一步，所述步骤S200具体为：将所述三维弧面模型中弧面的圆心作为观察点，并将从观察点处获得的弧面图像内存数据提交至显示模块中，实现投影电视的曲面幕布投影。

具体地，将投影电视中的图像绑定在所述三维弧面模型上，即可完成图像在弧面模型上的投影，接下来要确定三维弧面模型的观察点，在实际的曲面电视的应用中，人们在弧面的圆心处观看曲面电视效果最佳即“皇帝位”。因此在三维模型世界里也取此处作为观察点即原点坐标（0,0,0）处，这样投射出来的曲面图像才能完全模拟现实世界的情况；进一步，将从观察点处得到的弧面图像内存数据提交到FRAME-BUFFER显示模块中，实现投影电视的曲面幕布投影。

基于上述方法，本发明还提供一种适用于投影电视的曲面幕布投影系统，如图4所示，其中，包括：

建模模块100，用于通过openGL创建曲面幕布的三维弧面模型；

映射模块200，用于将合成缓冲区的图像作为纹理映射在所述三维弧面模型上，实现投影电视的曲面幕布投影。

较佳地，所述的适用于投影电视的曲面幕布投影系统，其中，所述建模模块100具体包括：

所述的适用于投影电视的曲面幕布投影系统，其中，所述映射模块200具体用于将所述三维弧面模型中弧面的圆心作为观察点，并将从观察点处获得的弧面图像内存数据提交至显示模块中，实现投影电视的曲面幕布投影。

关于上述模块单元的技术细节在前面的方法中已有详述，故不再赘述。

综上所述，本发明基于目前android电视不断提高的CPU及GPU对图形图像的处理能力，结合openGL三维工具，采用简单的曲面输出算法来生成三维弧面模型并实现投影电视对曲面幕布的投影；由于本发明不需要通过添加硬件转换芯片来实现投影电视对曲面幕布的输出，因此，极大地节约了投影电视的生产成本。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims

1.一种适用于投影电视的曲面幕布投影方法，其特征在于，包括步骤：

A、通过openGL创建曲面幕布的三维弧面模型；

B、将合成缓冲区的图像作为纹理映射在所述三维弧面模型上，实现投影电视的曲面幕布投影；

所述步骤A具体包括：

A3、将圆柱体中经纬线彼此交叉形成的点作为所述圆柱体的顶点，顶点数为M*N，其中，M为圆柱体经线的数量，N为圆柱体纬线的数量，所述圆柱体的顶点数量通过方程M*N＝K*HZ*(GPU核数目+CPU核数目)以及M/N＝16/9确定，方程M*N＝K*HZ*(GPU核数目+CPU核数目)中，K为常数，HZ为主频数；

A4、根据曲面幕布的半径计算任意顶点的X轴和Y轴坐标值，所述X轴坐标值的计算公式为：sin(i*360/M)R，所述Y轴坐标值的计算公式为：con(i*360/M)R，其中0≤i<M；通过公式j/N计算任意顶点的Z轴坐标值，其中，0≤j<N；通过循环遍历i的值得到圆柱体所有顶点的X轴和Y轴坐标值，通过遍历j的值得到圆柱体所有顶点的Z轴坐标值；R即为所述曲面幕布的半径；

A5、将所述圆柱体中经纬线交叉形成的矩形拆分成两个三角形；对所述两个三角形的六个顶点进行渲染，通过公式6*3*M*N计算渲染后的顶点缓冲区大小；

A6、通过公式(i*360/M)<α对所述圆柱体进行裁剪，其中，α为曲面幕布的弧面角度，在通过i做圆柱体的所有顶点的遍历时，将大于α值的渲染顶点过滤掉，得到曲面幕布弧面及其对应的顶点；

2.根据权利要求1所述的适用于投影电视的曲面幕布投影方法，其特征在于，所述步骤B具体为：将所述三维弧面模型中弧面的圆心作为观察点，并将从观察点处获得的弧面图像内存数据提交至显示模块中，实现投影电视的曲面幕布投影。

3.一种适用于投影电视的曲面幕布投影系统，其特征在于，包括：

建模模块，用于通过openGL创建曲面幕布的三维弧面模型；

映射模块，用于将合成缓冲区的图像作为纹理映射在所述三维弧面模型上，实现投影电视的曲面幕布投影；

所述建模模块具体包括：

圆柱体定点数计算单元，用于将圆柱体中经纬线彼此交叉形成的点作为所述圆柱体的顶点，顶点数为M*N，其中，M为圆柱体经线的数量，N为圆柱体纬线的数量，所述圆柱体的顶点数量通过方程M*N＝K*HZ*(GPU核数目+CPU核数目)以及M/N＝16/9确定，方程M*N＝K*HZ*(GPU核数目+CPU核数目)中，K为常数，HZ为主频数；

裁剪单元，用于通过公式(i*360/M)<α对所述圆柱体进行裁剪，其中，α为曲面幕布的弧面角度，在通过i做圆柱体的所有顶点的遍历时，将大于α值的渲染顶点过滤掉，得到曲面幕布弧面及其对应的顶点；

三维弧面模型生成单元，用于将曲面幕布弧面对应的顶点坐标提交至openGL生成三维弧面模型；

所述坐标值计算单元具体包括：

X轴、Y轴坐标值计算子单元，用于根据曲面幕布的半径计算任意顶点的X轴和Y轴坐标值，所述X轴坐标值的计算公式为：sin(i*360/M)R，R为所述曲面幕布的半径，所述Y轴坐标值的计算公式为：con(i*360/M)R，其中0≤i<M；

遍历子单元，用于通过循环遍历i的值得到圆柱体所有顶点的X轴和Y轴坐标值，通过遍历j的值得到圆柱体所有顶点的Z轴坐标值；

所述渲染单元具体包括：

4.根据权利要求3所述的适用于投影电视的曲面幕布投影系统，其特征在于，所述映射模块具体用于将所述三维弧面模型中弧面的圆心作为观察点，并将从观察点处获得的弧面图像内存数据提交至显示模块中，实现投影电视的曲面幕布投影。