CN1149859C - 一种新的光同步时分立体电视系统 - Google Patents

Abstract

一种新的光同步时分立体电视系统。反映左右眼图象的两路视频信号中的一路经图象处理电路处理形成特殊差异信号并同另一路视频信号隔场编码形成时分立体电视图象信号并传送到电视接收机，电视接收机显示此图象并通过外部光电换能元件，电子电路检测出该图象中的差异信号并形成场同步液晶眼镜驱动信号驱动液晶眼镜，观众通过液晶眼镜观看时分立体电视图象。

Description

一种新的光同步时分立体电视系统

时分式立体电视系统目前可以分为两种：电同步时分立体电视系统和光同步时分立体电视系统。前者在发送立体电视信号时将反映左眼图象的视频信号和反映右眼图象的视频信号按奇偶场隔场编码，在接收这种立体电视图象时，通过场同步分离技术分辨出视频信号中的奇偶场信号，并确定其同发送端左右眼视频图象信号之间的同步对应关系，如奇数场视频信号对应左眼图象，偶数场视频信号对应右眼图象，拟或相反。将这样的场同步信号送往液晶眼镜的控制电路，使其左眼镜片在电视接收机反映左眼图象时打开，而右眼镜片关闭；使其右眼镜片在电视接收机反映右眼图象时打开，而左眼镜片关闭。因而使观众看到立体电视图象。光同步时分立体电视系统是我和我的同事们于1992年提出的(CN1083299A)。它同电同步时分立体电视系统的区别是：在发送立体电视信号时不仅将反映左眼图象的视频信号和反映右眼图象的视频信号按奇偶场隔场编码，而且将一个反映左眼图象信号或右眼图象信号所在场的同步识别信号编入场图象信号中。通常，将其编在电视图象的右下角，因为电视台常利用电视图象的左上，右上和左下角显示其它信息。这样的同步信号在电视机接收立体电视节目时是可以看到的，在电视画面上，它可以是任何颜色任何形状的图形或图象。用一个光电换能装置将显示在电视接收机屏幕上的这个同步信号由光信号转换为电信号，进而送到同步信号整形电路中去整形，最终形成能驱动液晶眼镜同电视机显示的立体图象信号同步工作的液晶眼镜驱动信号，保证使其左眼镜片在电视接收机显示左眼图象时打开，而右眼镜片关闭；使其右眼镜片在电视接收机显示右眼图象时打开，而左眼镜片关闭。因而使观众看到同电同步时分立体电视系统完全一样的立体电视图象。由于这种同步信号是加在图象信号之中的，且在收视端的电视屏幕上以光信号的方式显示出来，因此我称其为“光同步信号”或“光同步识别信号”，而为示区别，我将原来以识别视频信号中的奇偶场信号形成同步信号的方式称为“电同步信号”或“电同步识别信号”。由于光同步识别信号是编入图象信号之中的，因此获得液晶眼镜的同步驱动信号无需自视频信号中获得，即不需要在液晶眼镜的驱动电路中输入任何视频信号，这样就使得那些没有视频端子的电视接收机用户同样可以收看立体电视节目。在电视技术日新月异迅猛发展的今天，闭路电视，图文电视，计算机多媒体技术纷纷进入家庭。电视机，录像机，VCD机，计算机，CATV等，已经使得电视机的背后各种电缆密集，安装和调整这些电缆已经不是一般的家庭用户可以操作的简单工作了。因此，对于那些有视频端子的电视机用户来说，将一根视频电缆自电视机的背后接出并用来驱动液晶眼镜的驱动电路，以保证观众收视立体电视节目，也是一件较为复杂的事情。而光同步识别信号技术则可以完全避免这样的麻烦，因为用一只光电换能吸盘吸附在电视机的光同步识别信号上，就可以完成驱动液晶眼镜收视立体电视节目的工作了，十分方便。这一点在我和我的同事们完成的发明ZL93247279.6中也有详细的叙述。

然而，用一只光电换能吸盘吸附在电视机的屏幕上会遮挡一部分电视画面，影响收视最佳效果。此外，光电换能吸盘将光电转换后的电信号送往同步信号整形电路，液晶眼镜驱动电路，使得收看立体电视的观众必须操作立体电视液晶眼镜驱动器，这一点仍然给观众带来不便。光同步信号加在电视图象信号中，必将覆盖一部分电视图象，这不仅会影响电视图象的某些重要的内容，而且当电视台需要加入字幕时，字幕将覆盖光同步信号，使得光同步信号失去作用，这也反映出光同步识别信号方法的弱点。

本发明的主要特征是：利用整个时分立体电视图象信号作为光同步识别信号，在发送端使得反映左眼和右眼的图象信号中的一路信号经图象处理电路处理后形成特殊的差异，然后将这两路反映左眼和右眼图象的信号隔场编码形成一种有特殊差异的时分立体电视图象信号。这种特殊差异可以是：1.时分立体电视图象的左、右眼图象信号在整体亮度上的差异或局部亮度上的差异；2.时分立体电视图象的左、右眼图象信号在视差上的差异；3.时分立体电视图象的左、右眼图象信号在色度上的差异；4.时分立体电视图象的左、右眼图象信号在内容上的差异(如左眼图象信号或右眼图象信号中的某一部分编入了特别设计的图象内容)。在接收端，当电视机显示上述的有特殊差异的时分立体电视图象时，由于时分立体电视图象以场频的速率快速切换，观众无法感觉到左右眼图象信号在亮度、色调、视差及内容上的差别，但由于电视机屏幕本身是一个较大功率的发光光源，因此可以用灵敏的快速响应的光电元件在电视机的收视范围内有效地感测出电视机屏幕发出的光图象信号，并将其转换为电信号。通过电子技术对转换后的电信号进行这种有特殊差异的时分立体电视图象信号的差异检测，然后将检测出的差异信号放大、整形、比较和位移电路形成同电视机显示的时分立体电视信号中的奇数场信号或偶数场信号的频率和相位相一致的同步脉冲相位控制信号，该同步脉冲相位控制信号控制相控振荡器的相位以保持其产生的高频振荡信号的起始相位同相位控制信号的相位相一致，这个被锁相了的高频振荡信号经分频器分频至电视接收机的场频频率，并保持与其同步，进而形成液晶眼镜的同步驱动信号，用这个驱动信号去驱动液晶眼镜的同步开关，因而使立体电视机前的观众可以通过液晶眼镜收看到时分立体电视图象。光电换能元件可以安装在液晶眼镜的前端，也可以安装在电视机的屏幕前，或象往常一样通过光电换能吸盘吸附在电视机屏幕上。当观众观看立体电视节目时，这个光电换能元件自然指向或被强迫指向电视机的屏幕，因此保证了光电换能元件可以接收到电视机屏幕发出的最大光通量。

由于立体电视图象内容的变化，图象的亮度有时会变的很暗，以至于光电换能元件无法感知电视机发出的光图象信号，因此采用了高频相控振荡器和分频器，当时分立体电视图象内容较明亮时，光电换能元件的输出信号经放大、整形、比较、和位移电路后形成高电平同步脉冲相位控制信号控制高频相控振荡器的起始相位，以保证分频器输出的场同步信号同电视机显示的场同步信号的频率和相位的一致，并控制液晶眼镜同电视机显示的左右图象同步开关。当立体电视图象内容较暗时，光电换能元件无法感知电视机屏幕发出的光线，因此光电换能元件的输出信号经放大、整形、比较、和位移电路后形成零电平同步脉冲相位控制信号且不再控制高频相控振荡器的起始相位，这时高频相控振荡器的振荡相位失控，并按相位失控前的振荡相位自由漂移。由于高频相控振荡器振荡频率很高，因此经分频器多级分频后形成的场同步信号在单位时间内相位漂移很小，故而仍能保证液晶眼镜的开关在一段时间内与电视机显示的时分立体电视图象相同步。由于时分立体电视节目不可能存在长时间的较暗的“黑场”，因此当电视机屏幕再一次显示较明亮图象内容时，高频相控振荡器的起始相位再一次被同步脉冲相位控制信号锁定。增加相控振荡器的主振频率和分频器的分频级数，可以保证液晶眼镜的开关同电视机显示的时分立体电视图象之间严格准确的同步，进而保证观众可以收视到理想的立体电视图象。

下面结合附图对本发明进行进一步的说明。

附图1.在发送端使得反映左眼和右眼的图象信号中的一路信号经图象处理电路处理后形成特殊的差异的波形和另一路未经图象处理电路处理的图象信号的波形比较图。(a)表示具有亮度差异的两路立体电视图象，其中颜色较暗的表示了被处理后的电视图象，它的电平较高，颜色较亮的表示未被处理的电视图象，它的电平较低；(b)表示具有色调差异的两路立体电视图象，为便于说明问题，每一路电视信号都用R、G、B三路信号表示，由图中看出，有一路电视信号中的R信号被处理为较高的电平的信号；(c)表示具有视差差异的两路立体电视图象，其中一路电视信号的水平视差被加强，为了说明问题，图中用行信号来表示视差异；(d)表示具有图象内容差异的两路立体电视图象，可以看出，有一路的电视图象内容在垂直方向的上下部分被剪切。

图中1表示左眼的电视图象信号，2表示右眼的电视图象信号，3表示场同步信号，4表示行同步信号。

附图2.一路经图象处理电路处理后的电视图象信号和另一路未经图象处理电路处理的电视图象信号被隔场编码后的时分立体电视图象信号波形。(a)表示有亮度差异的两路立体电视电视图象信号被隔场编码后的时分立体电视图象波形；(b)表示有色度差异的两路立体电视电视图象信号被隔场编码后的时分立体电视图象波形，为表述清楚，图中用R、G、B的分量信号表示这一被隔场编码后的时分立体电视图象波形；(c)表示有视差差异的两路立体电视电视图象信号被隔场编码后的时分立体电视图象波形，图中只用不同的颜色描述了其中的区别；(d)表示有图象内容差异的两路立体电视电视图象信号被隔场编码后的时分立体电视图象波形。

图中1表示左眼的电视图象信号，2表示右眼的电视图象信号，3表示场同步信号。

附图3.接收立体电视图象信号的电视接收机5显示出有差异的时分立体电视图象信号6。装有光电换能元件7的液晶眼镜8正在接收电视机5发出的立体电视信号6，并经转换电路9将其转换为电信号10。为了说明问题，这个液晶眼镜画的很大。

附图4.说明了时分立体电视图象信号和经光电换能元件7和转换电路9转换后的电信号10之间的区别。其中(a)是表示具有亮度差异的时分立体电视图象信号和经光电转换电路转换之后的电信号之间的区别；(b)是表示具有色调差异的时分立体电视图象信号和经光电转换电路转换之后的电信号的区别，需要说明的是，此时光电换能元件的前端应装有滤光元件，例如：当色调的差异为红色时，应在光电换能元件的前端安装红色滤光元件，以保证光电换能元件可以更大地感受这种色度差异；(c)是表示具有视差差异的时分立体电视图象和经光电转换电路转换之后的电信号的区别；(d)表示具有图象内容差异的时分立体电视图象和经光电转换电路转换之后的电信号的区别。由于(a)和(b)的图形相同，因此用一个图形表示。为了更好地说明问题，我将这些图象信号之间的差异放大了。

附图5.说明这些被转换后的电信号10是如何形成液晶眼镜的驱动信号的。11是带有施密特门的放大和缓冲电路，当输入电平高于某个阈限数值时，它将输入信号放大并经缓冲器输出高电平为下一级电路的输入作准备。当输入电平低于某个阈限数值时，它不对输入信号放大，经缓冲器输出至下一级的是低电平。12是比较器，它对输入信号进行电平和相位比较，以区分出哪一场的图象电平差异和相位电平差异，并输出一个差异脉冲信号13。14是差异脉冲位移电路，它将13的前沿儿或后沿儿位移至场同步信号的前沿儿位置或后沿儿位置，形成相控触发信号15。16是相控高频方波振荡器，它产生高频振荡信号，该信号的起始振荡相位由相控触发信号15控制，当有相控触发信号15输入时，该振荡器所产生的振荡信号的相位同相控触发信号15的相位相同，而当相控振荡信号15不存在时，相控振荡器所产生的振荡信号的相位，随着振荡器的频率的漂移而漂移，直到下一个相控触发信号到来时重新将相控振荡器的相位锁定。由于16的振荡频率很高，且有晶体稳频电路，因此，即便当相控振荡信号15短时间不存在时，相控振荡器所产生的振荡信号相位漂移也不会很大。17是分频器，它将振荡器16产生的高频振荡频率恰分频至电视接收机的场频，形成场同步脉冲信号18。19是反向器，它将场同步脉冲信号18反向，形成另一个场同步脉冲信号分20。21是模拟电子开关电路，它的两组开关22和23分别受到18和20的控制将1KHZ的方波振荡器24产生的振荡信号按场频切换输出，形成液晶眼镜的驱动信号25和26。25和26又输入到液晶眼镜的左右眼镜片27和28，以驱动液晶眼镜的开关，保证液晶眼镜左镜片打开时，左眼正好观看到电视机显示的左眼图象，右镜片关闭，而液晶眼镜右镜片打开时，右眼正好观看到电视机显示的右眼图象，左镜片关闭。76是电源提升电路，当采用低电压电池供电时，77可以将电池电压提升至液晶镜片和液晶镜片驱动电路需要的电压数值。

附图6是实施例。两部摄像机29，30按瞳孔间距水平放置，并被同步锁相装置31锁相。左摄像机的输出信号32和右摄像机的输出信号33分别经过图象处理电路34和35的处理，形成图象信号亮度电平有差异的视频信号36和37。摄像机30输出行场同步信号38至视频开关电路39，它将输入的两路视频信号36和37按奇偶场隔场分别编码，形成时分立体电视图象信号40。在本实施例中，反映左眼的图象被编入奇数场，而反映右眼的图象被编入偶数场，前者亮度电平较高，后者亮度电平较低。时分立体电视图象信号40经射频调制器和功放电路41发射，或送入录像机42制作时分立体电视图象节目带或视盘43。电视接收机44自电视台45或放象机46接收上述的时分立体电视信号并在屏幕上显示时分立体电视图象47和48，其中有阴影的图象表示亮度电平较低的图象。安装在液晶眼镜49上的光电换能元件50接收电视机屏幕发出的时分立体电视图象47和48，并输出电信号51和52，其中51和52和反映电视机屏幕发出的时分立体电视图象信号47和48相对应。将51和52送入放大电路53，再送入施密特触发器54，当输入电平高于某个阈限数值时，它的输出55为高电平，当输入电平低于某个阈限数值时，它的输出55为低电平。56是比较器，57是参考电平。56对输入信号55和57进行电平比较，以区分出哪一场是图象亮度较高的场，并输出一个脉冲信号58。59是由单稳态电路构成的脉冲位移电路，它将58的前沿儿移至场同步信号的前沿儿位置，形成相控触发信号60。61是由定时器电路构成的高频晶体方波振荡器，振荡频率为6.4Khz。62是锁相环电路，它同61一起构成了相控方波振荡器63。61产生高频振荡方波信号，该信号的起始振荡相位由相控触发信号60控制，当有相控触发信号60输入时，该振荡器所产生的振荡信号的相位同相控触发信号的相位相同，而当相控振荡信号60不存在时，相控振荡器所产生的振荡信号的相位随着振荡器的频率的漂移而漂移，直到下一个相控触发信号到来时重新将相控振荡器的相位锁定。64是128级分频器，它将相控振荡器63产生的高频振荡信号分频至电视接收机的场频50hz，形成场同步脉冲信号65。66是反向器，它将场同步脉冲信号65反向，形成另一个场同步脉冲信号分68。69是模拟电子开关电路，它的两组开关70和71分别受到68和65的控制将由两个非门构成的1KHZ的方波振荡器67产生的振荡信号按场频切换输出，形成液晶眼镜的驱动信号72和73。72和73又输入到液晶眼镜的左右眼镜片74和75，以控制液晶眼镜的开关。液晶眼镜的镜片75的透光率较液晶眼镜镜片74的透光率高，以此补偿时分立体电视图象47和48存在的亮度差异。当液晶眼镜左镜片打开时，左眼正好观看到电视机显示的左眼图象，同时控制右镜片关闭。而液晶眼镜右镜片打开时，右眼正好观看到电视机显示的右眼图象，同时控制左镜片关闭。76是电源。77是电源提升电路，本实施例采用两只3V纽扣电池串联供电并通过77将其提升为12V以便于保证为液晶镜片的有效开关和液晶镜片驱动电路供电。

Claims (11)

1.本发明涉及一种光同步时分立体电视系统，其基本特征是：两部相隔一定距离水平放置的摄像机，即左摄像机和右摄像机同步拍摄立体电视节目，其输出的两路电视图象信号中的一路信号经图象处理电路后形成特殊的差异，这路有特殊差异的电视图象信号和另一路未经图象处理电路处理的电视图象信号被隔场编码，使其中一路电视图象信号被编入奇数场或偶数场，使另一路电视图象信号被编入偶数场或奇数场，形成一种奇数场电视图象信号或偶数场电视图象信号有特殊差异的时分立体电视图象信号，电视机接收并显示这种奇数场电视图象信号或偶数场电视图象信号有特殊差异的时分立体电视图象信号，并通过电视机屏幕显示的图象将其以可见光的方式发射出去，对准电视机屏幕的光电换能元件接收电视机屏幕发出的可见光图象信号，并将其转变为电信号，经放大电路、整形电路、比较电路检测出这种电视图象信号中存在特殊差异的场信号并形成奇数场脉冲信号或偶数场脉冲信号，该脉冲信号经脉冲位移电路形成同电视机显示的立体电视图象信号中的奇数场信号或偶数场信号，该信号作为相位控制信号控制高频方波振荡器产生的振荡信号的起始相位并使其保持同电视机相对应的场同步信号的起始相位相一致，高频方波振荡器输出的高频方波振荡信号被分频器分频到同电视机的场频频率和相位相一致的场频信号，当相位控制信号短暂中断时，这个场频信号的频率和相位漂移很小，以保证它同电视机的场频频率和场频相位继续保持相对同步，当相位控制信号重新出现时，这个场频信号的频率和相位又被准确锁定在电视机的场频频率和场频相位上，利用这个场频信号控制液晶眼镜与其同步开关，使得电视机屏幕显示左眼的图象时，液晶眼镜的左镜片开启，右镜片关闭；而电视机显示右眼的图象时，液晶眼镜的右镜片开启，左镜片关闭，观众通过这个液晶眼镜观看立体电视图象。

2.如权利要求1中所述的光同步时分立体电视系统，其特征在于：这个差异是指被处理后的电视图象同被处理前的电视图象有亮度上差异。

3.如权利要求1中所述的光同步时分立体电视系统，其特征在于：这个差异是指被处理后的电视图象同被处理前的电视图象有色度上的差异。

4.如权利要求1中所述光同步时分立体电视系统，其特征在于：这个差异是指被处理后的电视图象同被处理前的电视图象有视差上的差异。

5.如权利要求1中所述的光同步时分立体电视系统，其特征在于：这个差异是指被处理后的电视图象同被处理前的电视图象有图象内容上的差异。

6.如权利要求1中所述的光同步时分立体电视系统，其特征在于：光电换能元件是安装在液晶眼镜上的。

7.如权利要求1中所述光同步时分立体电视系统，其特征在于：光电换能元件安装在一只吸盘上，并将吸盘吸附在电视接收机的屏幕上。

8.如权利要求1中所述的光同步时分立体电视系统，其特征在于：光电换能元件安装在一个支架上，放置在电视机的屏幕前。

9.如权利要求1中所述的光同步时分立体电视系统，其特征在于：高频方波振荡器输出的高频方波振荡信号同分频器分频后所形成的同电视机的场频频率和相位相一致的场频信号之间的频率差异应在100倍以上。

10.如权利要求1中所述的光同步时分立体电视系统，其特征在于：液晶眼镜的左右镜片存在光透过率的差异，以补偿奇偶场电视图象信号中的亮度差异。

11.如权利要求1中所述的光同步时分立体电视系统，其特征在于：液晶眼镜的左右镜片存在光谱特性上的差异，以补偿奇偶场电视图象信号中的色度差异。

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