CN113038112A - 一种有线立体信号处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种有线立体信号处理系统，包括有线立体信号处理装置、有线立体眼镜，所述有线立体信号处理装置从计算机获取立体信号，对立体信号处理后发向多个有线立体眼镜；所述有线立体信号处理装置强制立体信号与图像同步通过其MCU模块进行处理，有线立体眼镜设置有眼镜控制模块和与其相连接的液晶板检测与驱动模块，所述眼镜控制模块与有线立体信号处理装置相连接，并将同步信号调制整理。本发明能够提供多路有限信号，保持信号稳定，防止信号失真，同时能够对信号进行调节，可调节帧延时、左右眼切换及黑场时长等。

Description

一种有线立体信号处理系统
技术领域
本发明涉及一种立体信号处理系统，尤其是涉及一种有线立体信号处理系统。
背景技术
立体眼镜工作原理是显示屏在主动式立体模式下时，图卡驱动程序将交替的渲染左右眼的图像，例如第一帧为左眼的图像，那么下一帧就为右眼的图像，在下一帧再渲染左眼的图像，依次交替渲染。当显示屏上显示左眼图像时，眼镜打开左镜片的快门同时关闭右镜片的快门，当显示屏上显示右眼图像时，眼镜打开右镜片的快门同时关闭左镜片的快门，这样由大脑根据视觉暂存效应，形成立体视觉。立体眼镜的镜片开关频率必须要与显示屏的左右眼图像切换频率完全一致，否则佩戴立体眼镜只会看到重影的图像而不会立体图像。目前市场上的立体眼镜都是通过连接在图卡上的同步信号发射器发送的无线红外信号或者无线射频脉冲信号进行同步。但是在某些特殊的场合或应用中，涉及到数据保密等原因，为防止信号泄露，不允许使用无线信号。因此必须重新设计眼镜与同步信号发射器，使立体眼镜能通过有线线缆信号进行同步。
发明内容
本发明提供了一种有线立体信号处理系统，解决了有线方式传输的立体信号存在的电磁干扰和有线电感的问题、立体显卡重影串扰问题、立体黑场处理问题和多台设备级联问题，其技术方案如下所述：
一种有线立体信号处理系统，包括有线立体信号处理装置、有线立体眼镜，所述有线立体信号处理装置从计算机获取立体信号，对立体信号处理后发向多个有线立体眼镜；所述有线立体信号处理装置强制立体信号与图像同步通过其MCU模块进行处理，有线立体眼镜设置有眼镜控制模块和与其相连接的液晶板检测与驱动模块，所述眼镜控制模块与有线立体信号处理装置相连接，并将同步信号调制整理。
所述有线立体信号处理装置能够通过级联接口与其他有线立体信号处理装置相连接。
所述有线立体信号处理装置包括MCU模块，以及与MCU芯片分别相连接的多个同步信号输出接口、信息显示模块、手动调节旋钮、手动立体左右眼切换开关和同步信号采集模块。
所述同步信号采集模块采用74HCT245芯片，作为立体信号接口和MCU模块之间的缓冲器。
手动立体左右眼切换开关采用74LV2G04芯片与MCU模块进行通信，实现左右眼的图像切换。
所述有线立体眼镜包括眼镜本体、插头、线缆、右镜腿、左镜腿，所述眼镜本体的左右两侧分别固定安装左镜腿和右镜腿，所述插头通过线缆与眼镜本体内的液晶板检测与驱动模块相连接，所述线缆从右镜腿和/或左镜腿进入眼镜本体，所述插头插入眼镜控制模块的接口。
所述有线立体信号处理装置的同步信号输出接口采用4芯航空接口，通过航空屏蔽线缆远程连接到眼镜控制模块。
所述眼镜控制模块将同步信号调制整理并转换为3.5接口，所述有线立体眼镜的眼镜本体通过3.5mm插头与眼镜控制模块相连接。
所述液晶板检测与驱动模块设置有反相芯片74LVC2G04，控制左右镜片的透明与黑色交替变化。
所述有线立体信号处理系统存在以下有益效果：
(1)防止电磁干扰
传统无线立体方案，同步信号是转换为光信号发射到立体眼镜中的，这实际上是个“光电隔离”的信号传输过程，因此同步信号不会收到环境的电磁干扰，工作稳定。有线方案是通过线缆将同步信号远距离传输到坐席上的立体眼镜，在实际的应用环境中存在着许多不可预测的、不同能量大小的瞬变电磁脉冲，这些瞬变脉冲会干扰到同步信号的传输，造成波形畸变，影响同步眼镜液晶片的开关，使其不能正常工作。因此，本发明信号传输通过采用多层屏蔽线缆，能够防止瞬变脉冲干扰。
(2)克服线缆电感
一定长度电缆本身具有电感值，根据电磁感应原理，导线的电感于长度成正比，电缆越长，其电感值越大。如图5所示，电感的存在会导致同步信号远端传输后会发生畸变，使矩形波前后存在“上升沿”和“下降沿”。这个“上升沿”和“下降沿”使立体眼镜的镜片不能及时关断和开启，造成观看立体画面时，图像有虚影。因此，本发明通过有线立体眼镜的镜片控制模块处理，同步信号远距离传输后，先输入到镜片控制模块，通过模块将信号波形重新整理、调制后，再输入到液晶板检测与驱动模块，驱动镜片开关。
(3)防止串扰虚影
造成立体图形串扰的根本原因是镜片开关频率与左右眼图像的交替显示频率不同步造成的，即某个镜片过早的开启或过晚的关闭，造成能看到另外一只眼的图像，表现为佩戴立体眼镜观看立体图像有重影或虚影。如图6所示，图形工作站输出左右眼切换的主动立体图像，同时同步输出立体信号脉冲，但是由于图像需要经给矩阵、适配器及多屏处理器等环节，才能最终到达屏幕显示，因此相对于立体信号会有一定的时延，而3D镜片是根据立体信号脉冲进行左右开合的，因此屏幕上的左右眼图像切换与3D眼镜镜片的开合不同步，这就造成的观看是会有虚影(串扰)。
因此，本发明中，所述立体信号由计算机输出至有线立体信号处理装置，经过有线立体信号处理装置强制立体信号与图像同步后再输出至眼镜发射器，减少中间设备处理延时。有线立体信号处理装置强制立体信号与图像同步是通过MCU模块进行处理，精确调节输出同步信号脉冲时序，保证频率与屏幕上的左右图像切换同步。同时，增加镜片黑场(DarkInterval)时间。通过立体信号同步发射器的MCU模块，增加镜片的关闭时间，即关闭一个镜片后，延迟开启另外一个镜片，确保不会看到虚影。但是由于黑场时间增加，会对屏幕的立体亮度有一定衰减。
附图说明
图1是所述有线立体信号处理系统的使用状态示意图；
图2是所述有线立体信号处理系统的电路连接示意图；
图3是所述有线立体信号处理装置的电路示意图；
图4是所述有线立体眼镜的结构示意图；
图5是通过线缆传输同步信号时的瞬变电磁脉冲干扰示意图；
图6是电感导致同步信号远端传输发生畸变的示意图。
具体实施方式
如图1所示，所述有线立体信号处理系统包括有线立体信号处理装置200、有线立体眼镜300，所述有线立体信号处理装置200从计算机100获取立体信号，对立体信号处理后发向多个有线立体眼镜300，且有线立体信号处理装置200可以通过级联接口与其他有线立体信号处理装置相连接。
如图2和图3所示，立体信号由计算机100输出至有线立体信号处理装置200，经过有线立体信号处理装置200强制立体信号与图像同步后再输出至有线立体眼镜300。所述有线立体信号处理装置包括MCU模块2，以及与MCU芯片2分别相连接的多个同步信号输出接口、信息显示模块3、手动调节旋钮4、手动立体左右眼切换开关10和同步信号采集模块1。
所述同步信号采集模块1用于外部立体同步信号源输入，和计算机100的图卡相连接。所述同步信号采集模块1采用74HCT245芯片，用于实现数据总线的双向异步通信，作为外部立体同步信号源输入和MCU模块2之间的缓冲器。
所述同步信号输出接口和多个有线立体眼镜300相连接。每个有线立体信号处理装置目前可连接5个立体眼镜。有线立体信号处理装置可多个级联，扩展多路立体信号输出。所述同步信号输出接口包括五路，分别是第一同步信号输出接口5、第二同步信号输出接口6、第三同步信号输出接口7、第四同步信号输出接口8、第五同步信号输出接口9，所述有线立体信号处理装置将处理后的立体同步信号，通过同步信号输出接口输出到有线立体眼镜进行立体画面观看。
所述MCU模块2采用STM32F103芯片，有线立体信号处理装置强制立体信号与图像同步是通过MCU模块2进行处理，精确调节输出同步信号脉冲时序，保证频率与屏幕上的左右图像切换同步。
所述信息显示模块3采用彩色的LCD显示屏。用于使用手动调节旋钮4时进行观察，当左右眼画面不正常时可旋转手动调节旋钮4进行调节。
所述手动调节旋钮4用于黑场宽度(黑场时长)调节，用于增加或减少镜片黑场(Dark Interval)时间。通过立体信号同步发射器的MCU模块，增加镜片的关闭时间，即关闭一个镜片后，延迟开启另外一个镜片，确保不会看到虚影。但是由于黑场时间增加，会对屏幕的立体亮度有一定衰减。
所述同步信号输出接口采用4芯航空接口，抗干扰能力强、可靠性高。所述同步信号输出接口通过航空屏蔽线缆11远程连接到观众坐席信息面板中的眼镜控制模块12，所述眼镜控制模块12通过将同步信号调制整理，并转换为3.5接口。所述有线立体眼镜300通过3.5mm插头与眼镜控制模块12相连接。
所述眼镜控制模块12包括依次相连接的电压转换芯片和驱动芯片，所述电压转换芯片采用TPS61041芯片，所述驱动芯片采用DRV8837芯片。所述TPS61041是一个电压转换芯片，主要作用是把立体同步信号电压升至10V用于远距离传输，保证远端信号不失真。所述DRV8837芯片是一个单通道mos管驱动芯片，通过输入信号的电平可以驱动眼镜镜片两端的电压。输入信号为高电平时，输出电压为10V，并施加到镜片两端，镜片即刻变为黑色不透明。低电平时输出到镜片两端的电压为0V，镜片变为透明。这个芯片是镜片驱动电路的核心芯片。所述DRV8837芯片与液晶板检测与驱动模块内的反相芯片74LVC2G04相连接。
手动立体左右眼切换开关10用于将左镜片和右镜片显示的图像进行切换。采用74LV2G04芯片与MCU模块2进行通信，实现L/R左右眼切换开关，某些与图卡不兼容的3D程序，图卡无法判断渲染输出的是左眼还是右眼图像，这造成虽然立体眼镜与图像切换频率一致，但是可能左右眼图像反转，即左眼看到右眼图像，而右眼看到左眼图像，这种情况下虽然没有重影，但是图像没有立体感。出现这种情况时，需要通过左右眼切换开关，切换同步信号相位进行修正。
结合图4所示，所述有线立体眼镜包括眼镜本体20、插头21、线缆22、右镜腿23、左镜腿24，所述眼镜本体20的左右两侧分别固定安装左镜腿24和右镜腿23，所述插头21通过线缆22与眼镜本体20内的液晶板检测与驱动模块相连接，所述线缆22从右镜腿23和/或左镜腿24进入眼镜本体20。
所述右镜腿23、左镜腿24采用模块化镜腿设计，一体化线缆22的卡扣设计，支持左镜腿或右镜腿接入有线立体眼镜的眼镜本体20的液晶板检测与驱动模块3，方便不同的使用场景接入。
所述有线立体眼镜300通过插头21与有线立体信号处理器的同步信号输出接口1相连接，所述有线立体眼镜也通过插头21获取电源的供电输入，所述插头21采用3.5mm插头，作为同步信号和供电输入接口。
所述眼镜本体20内的液晶板检测与驱动模块将同步信号发向左镜片26、右镜片27，所述液晶板检测与驱动模块设置有反相芯片74LVC2G04，控制左右镜片的透明与黑色交替变化。
有线立体信号处理系统的使用方法，包括以下步骤：
S1：立体信号由计算机100输出至有线立体信号处理装置200；
S2：有线立体信号处理装置200强制有线立体信号与图像同步后再输出至眼镜控制模块12；
S3：所述眼镜控制模块12将同步信号调制整理，通过3.5mm接口发送到有线立体眼镜300。
其中，所述有线立体信号处理装置通过多层屏蔽线缆向有线立体眼镜300进行信号传输，防止瞬变脉冲干扰。
同步信号远距离传输后，先输入到有线立体眼镜300的眼镜控制模块12，通过眼镜控制模块12将同步信号的波形重新整理、调制后，再输入到眼镜本体20的液晶板检测与驱动模块，驱动镜片开关。
本发明能够提供多路有限信号，保持信号稳定，防止信号失真，同时能够对信号进行调节，可调节帧延时、左右眼切换及黑场时长等。

Claims (9)

1.一种有线立体信号处理系统，其特征在于：包括有线立体信号处理装置、有线立体眼镜，所述有线立体信号处理装置从计算机获取立体信号，对立体信号处理后发向多个有线立体眼镜；所述有线立体信号处理装置强制立体信号与图像同步通过其MCU模块进行处理，有线立体眼镜设置有眼镜控制模块和与其相连接的液晶板检测与驱动模块，所述眼镜控制模块与有线立体信号处理装置相连接，并将同步信号调制整理。
2.根据权利要求1所述的有线立体信号处理系统，其特征在于：所述有线立体信号处理装置能够通过级联接口与其他有线立体信号处理装置相连接。
3.根据权利要求1所述的有线立体信号处理系统，其特征在于：所述有线立体信号处理装置包括MCU模块，以及与MCU芯片分别相连接的多个同步信号输出接口、信息显示模块、手动调节旋钮、手动立体左右眼切换开关和同步信号采集模块。
4.根据权利要求3所述的有线立体信号处理系统，其特征在于：所述同步信号采集模块采用74HCT245芯片，作为立体信号接口和MCU模块之间的缓冲器。
5.根据权利要求3所述的有线立体信号处理系统，其特征在于：手动立体左右眼切换开关采用74LV2G04芯片与MCU模块进行通信，实现左右眼的图像切换。
6.根据权利要求1所述的有线立体信号处理系统，其特征在于：所述有线立体眼镜包括眼镜本体、插头、线缆、右镜腿、左镜腿，所述眼镜本体的左右两侧分别固定安装左镜腿和右镜腿，所述插头通过线缆与眼镜本体内的液晶板检测与驱动模块相连接，所述线缆从右镜腿和/或左镜腿进入眼镜本体，所述插头插入眼镜控制模块的接口。
7.根据权利要求6所述的有线立体信号处理系统，其特征在于：所述有线立体信号处理装置的同步信号输出接口采用4芯航空接口，通过航空屏蔽线缆远程连接到眼镜控制模块。
8.根据权利要求6所述的有线立体信号处理系统，其特征在于：所述眼镜控制模块将同步信号调制整理并转换为3.5接口，所述有线立体眼镜的眼镜本体通过3.5mm插头与眼镜控制模块相连接。
9.根据权利要求1所述的有线立体信号处理系统，其特征在于：所述液晶板检测与驱动模块设置有反相芯片74LVC2G04，控制左右镜片的透明与黑色交替变化。
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