CN1113546C - 时分式计算机立体图像显示系统 - Google Patents

Abstract

时分式计算机立体图象显示系统涉及一种立体图象显示系统，由计算机主机、操作台、图象数据(信号)输入接口、外部存贮器、图象显示接口、监视器、液晶眼镜及其驱动电路组成，具有视差关系的左右眼图象数据或信号对经处理后由监视器分时显示，同时通过驱动电路使液晶眼镜左右眼液晶片同步开闭，观察者通过液晶眼镜并经过眼和大脑的融合作用即可观看到立体图象。本发明图象信息来源广、扫描方式多样，故可广泛用于显示各种立体图象。

Description

时分式计算机立体图象显示系统

本发明涉及一种时分式立体图象显示系统，特别是涉及一种利用计算机显示立体图象的时分式计算机立体图象显示系统。

根据显示系统显示端所显示的图象的性质，立体图象显示系统可分为平面象显示系统和空间象显示系统两大类。平面象显示系统是以人的双目视差原理为基础的立体图象显示系统，其显示端所显示的是两幅或多幅具有双目视差关系的平面图象，并通过适当的方式使观看者的左眼和右眼分别观看到相应的平面视差图象(左眼图象和右眼图象)，然后通过观看者的眼睛及大脑的融合作用将两幅平面视差图象合成为一幅立体图象。平面象显示系统也有多种型式，时分式即是其中之一。所谓时分式立体图象显示，其实质就是将两幅具有双目视差关系的平面视差图象在时间上加以分割，以使观看者的左眼和右眼分别先后(其时间间隔应小于100ms)观看到相应的平面视差图象(左眼图象和右眼图象)，然后再通过眼和大脑的融合作用，将两幅平面视差图象合成为一幅立体图象。时分式立体图象显示方法具有视角范围宽和无色彩失真等优点，是一种经济实用的立体图象显示方法，并且在立体电视中得到了实际的应用。

时分式立体电视系统主要包括三大部分，即平面视差图象的产生、平面视差图象的时间分割和平面视差图象的显示。为了获得平面视差图象，可根据人的双目视差原理并利用两台相隔一定距离的摄象机(左摄象机和右摄象机)从不同角度同步拍摄同一景物，以得到两幅具有一定视差关系的平面视差图象，即左眼图象和右眼图象。在时分式立体电视系统中，平面视差图象的时间分割是利用时分电路来完成的。左眼图象和右眼图象通过时分电路以后，滤除左眼图象中的偶场信号和右眼图象中的奇场信号，并保留左眼图象中的奇场信号和右眼图象中的偶场信号。利用相加器将保留下来的左眼图象中的奇场信号和右眼图象中的偶场信号进行时间相加，即得到时分立体电视信号，利用视频记录设备记录时分立体电视信号可得到时分立体电视录象带。显示和观看时分立体电视图象时，应将时分立体电视信号的奇偶场同步信号分解出来并通过液晶眼镜驱动器同步控制液晶眼镜的左右眼液晶片的开闭，以保证当电视屏幕上显示左眼图象时左眼液晶片打开、右眼液晶片关闭，而当电视屏幕上显示右眼图象时右眼液晶片打开、左眼液晶片关闭。这样，佩戴这种液晶眼镜的观看者就可观看到立体电视图象。

从上述时分式立体电视系统的工作原理可以看出，利用时分法显示立体图象必须具备以下几个条件。首先，系统采集的图象信号必须是具有一定视差关系的平面视差图象对，即左眼图象和右眼图象。其次，左眼图象和右眼图象必须从时间上加以分割并先后加以显示，而且，时间间隔不能超过一定的限度。第三，必须使观看者佩戴的液晶眼镜左右眼液晶片的开闭与左右眼图象的显示同步。

时分式立体电视系统虽然不失为一种经济实用的立体图象显示系统，但同时也具有很大的局限性。首先，时分式立体电视系统的图象信息来源单一，仅限于视频信号和射频信号。其次，显示平面视差图象的扫描方式要受电视接收机制式的限制，主要是采用隔行扫描方式，其图象稳定度和垂直分解度都比较低。此外，液晶眼镜的驱动方式也受到一定限制，只能采用图象信号叠加高亮度标志信号的方式，为此，光电接收装置必须附加在电视屏幕上并占据电视屏幕一角，不仅缩小了电视屏幕的显示面积，也破坏了立体图象的完美性。随着计算机多媒体技术的发展，计算机处理和显示图象的能力大大提高；随着计算机运算速度的提高，也使计算机实时处理和显示图象成为可能。因此，利用计算机进行立体图象的显示有可能大大扩充图象信息的来源，并使逐行扫描成为可能。

本发明的目的即在于提供一种图象信息来源广并且既可进行隔行扫描也可进行逐行扫描的时分式计算机立体图象显示系统。

为了实现上述目的，本发明利用计算机主机、操作台、图象数据(信号)输入接口、外部存贮器、图象显示接口、监视器和液晶眼镜及其驱动电路组成一种时分式计算机立体图象显示系统；图象显示接口包括图象生成器、显示存贮器、阴极射线管控制器(CRTC)、彩色表和D/A转换器(DAC)。具有视差关系并带有左右眼图象标志的图象数据对或图象信号对由主机控制进入图象数据(信号)输入接口后，经解调、解码或彩色解码处理后所获得的左右眼图象数据分别存入显示存贮器的相应区域(左眼区和右眼区)成为需要显示图象的位图数据，显示存贮器在CRTC的控制下分别先后读出左右眼图象位图数据并查彩色表之后得到表示红绿兰三原色亮度的数字视频信号，该数字视频信号直接或经D/A转换器转换后送入监视器并在监视器屏幕上先后显示出左眼图象和右眼图象；与此同时，通过驱动电路使液晶眼镜的左右眼液晶片与左右眼图象的显示同步开闭，佩戴这种液晶眼镜的观看者即可在监视器屏幕上观看到三维立体图象。

在本发明中，由于可利用计算机的各种输入接口采集不同传输速率和不同编码形式的图象数据，因此其图象信息来源相当广，除视频信号外，扫描仪和通信网络等都可用来传输具有视差关系的图象数据。此外，本系统中显示平面视差图象的扫描方式也可多样，既可采用隔行扫描，也可以采用逐行扫描。采用逐行扫描时，可显著提高图象的稳定度和垂直分解度。

以下结合具体实施例对本发明时分式计算机立体图象显示系统的技术特征做进一步的详细说明。

图1为本发明时分式计算机立体图象显示系统的框图；

图2为液晶眼镜驱动电路的框图。

参考附图1，本发明时分式计算机立体图象显示系统由计算机主机、操作台、图象数据(信号)输入接口、外部存贮器、图象显示接口、监视器、液晶眼镜及其驱动电路组成。操作台可以是键盘、鼠标或触摸屏；图象数据(信号)输入接口可以是视频接口卡、串行通信卡、网络通信卡、并行通信卡、光盘或磁盘接口卡并可通过操作台加以选择。图象显示接口包括图象生成器、显示存贮器、阴极射线管控制器(CRTC)、彩色表和D/A转换器(DAC)。

具有视差关系并带有左右眼图象标志的一对左右眼图象数据或图象信号由主机控制进入图象数据(信号)输入接口，经解调、解码或彩色解码、A/D转换处理后获得左右眼图象数据对，该左右眼图象数据对可由主机直接存入显示存贮器的相应区域(左眼区或右眼区)成为需要显示图象的位图数据；或由主机经压缩编码并附加左右眼图象标志后存入外部存贮器成为包含左右眼图象标志和图象数据的数据文件，必要时再通过主机将这些数据文件解码后存入显示存贮器的相应区域(左眼区和右眼区)成为需要显示图象的位图数据。图象生成器也可以根据主机的画图命令和存贮在外部存贮器中的画图软件在显示存贮器的相应区域(左眼区或右眼区)生成需要显示图象的位图数据。CRTC一方面向监视器输出水平同步信号和垂直同步信号以控制监视器阴极射线管(CRT)电子束进行光栅扫描，另一方面则根据电子束在监视器屏幕上的位置自动计算并生成显示存贮器的相应地址，以控制显示存贮器不断地分时读出存贮在其中的左、右眼图象位图数据。显示存贮器读出的位图数据经查彩色表以后成为表示红、绿、兰三原色亮度的数字视频信号，该数字视频信号直接或者经DAC转换为模拟视频信号(视监视器的制式而定)后送入监视器并在监视器屏幕上分时显示出左眼图象和右眼图象。当监视器CRT电子束完成左眼图象扫描或右眼图象扫描而进入垂直回扫期间，CRTC即向主机申请中断，主机接受中断申请后即进入中断服务，查询出目前扫描的显存区域(左眼区或右眼区)，并向液晶眼镜驱动电路发出指令，以驱动液晶眼镜相应液晶片阻光而另一液晶片透光。在逐行扫描的情况下，主机还将重新设置CRTC的相关寄存器或重新设置彩色表，之后结束中断服务。这样，佩戴这种液晶眼镜的观看者即可在监视器屏幕上观看到三维立体图象。

显示存贮器显存区域(左眼区和左眼区)的划分可以有多种方式。对于有多个位平面的显示存贮器，可将所有位平面分为偶数页，其中半数页为存贮左眼图象位图数据的左眼区，另半数页为存贮右眼图象位图数据的右眼区，每一页均包括若干个用以显示色彩的位平面，左眼区和右眼区的切换以页为单位分时交替进行。这种方式的特点是色彩丰富，但分辨率较差。对于有多个位平面的显示存贮器，也可以半数位平面用于存贮左眼位图数据，而另半数位平面则用于存贮右眼图象位图数据，左眼区和右眼区的切换以位平面为最小单位分时进行。这种方式的特点正好与第一种方式相反，其分辨率较高但色彩较少。对于只有一个位平面的显示存贮器，则可分为存贮左眼图象位图数据的奇数行扫描线存贮区(左眼区)和存贮右眼图象位图数据的偶数行扫描线存贮区(右眼区)，左眼区和右眼区的切换是奇偶行扫描线存贮区为单位分时进行的。

参考图2所示，液晶眼镜驱动电路可由地址译码电路、记忆锁存电路、电平转换电路和振荡电路组成。地址译码电路接收并识别主机在中断服务期间发出的I/O指令后，将该指令锁存于记忆锁存电路中直至主机发出下一个指令并通过电平转换电路和振荡电路将I/O口的5V控制信号电平转换为控制液晶眼镜左右眼液晶片开闭的12V交流电压。

本发明时分式计算机立体图象显示系统可利用计算机的各种输入接口进行数据通信，以接受不同传输速率和不同编码形式的图象数据，因此，其图象信息的来源很广，除视频信号外，扫描仪和通信网络等都可用来传输具有视差关系的图象数据。本系统的扫描方式也可多样，既可采用隔行扫描，也可以采用逐行扫描，采用逐行扫描时，可提高图象的稳定度和垂直分解度。因此，本发明特别适用于立体传真和立体可视电话等领域。

Claims (5)

1、一种时分式计算机立体图象显示系统，其特征在于由计算机主机、操作台、图象数据(信号)输入接口、外部存贮器、图象显示接口、监视器、液晶眼镜及其驱动电路组成，图象显示接口包括图象生成器、显示存贮器、阴极射线管控制器(CRTC)、彩色表和D/A转换器(DAC)；具有视差关系并带有左、右眼图象标志的一对左右眼图象数据或图象信号由主机控制进入图象数据(信号)输入接口，经解调、解码或彩色解码、A/D转换后获得左右眼图象数据对，该左右眼图象数据对分别存入显示存贮器的左眼区和右眼区成为需要显示图象的位图数据，存贮在显示存贮器中的位图数据在CRTC控制下不断地分时读出并经查彩色表以后成为表示红绿兰三原色亮度的数字视频信号，该数字视频信号直接或经DAC转换为模拟视频信号后送入监视器并在监视器屏幕上显示出左眼图象和右眼图象；与此同时，主机通过液晶眼镜驱动电路指令液晶眼镜左右眼液晶片与左右眼图象的显示同步开闭。

2、根据权利要求1所述的时分式计算机立体图象显示系统，其特征在于所述显示存贮器包括2页以上偶数页位平面，其中半数页为存贮左眼图象位图数据的左眼区，另一半数页为存贮右眼图象位图数据的右眼区，每一页均包括若干个用以显示彩色的位平面，左眼区和右眼区的切换以页为单位分时进行。

3、根据权利要求1所述的时分式计算机立体图象显示系统，其特征在于所述显示存贮器包括2个以上的偶数个位平面，其中半数位平面为存贮左眼图象位图数据的左眼区，另半数平面为存贮右眼图象位图数据的右眼区，左眼区和右眼区的切换以位平面为最小单位分时进行。

4、根据权利要求1所述的时分式计算机立体图象显示系统，其特征在于所述显示存贮器仅包括1个位平面并分为存贮左眼图象位图数据的奇数行扫描线存贮区(左眼区)和存贮右眼图象位图数据的偶数行扫描线存贮区(右眼区)，左眼区和右眼区的切换是以奇偶行扫描线存贮区为单位分时进行的。

5、根据权利要求1所述的时分式计算机立体图象显示系统，其特征在于所述液晶眼镜驱动电路由地址译码电路、记忆锁存电路、电平转换电路和振荡电路组成，主机发出的I/O指令由地址译码电路识别和接收后锁存于记忆锁存电路中，并通过电平转换电路和振荡电路将I/O口5V控制信号电平转换为控制液晶眼镜左右眼液晶片开闭的12V交流电压。