CN115708351A - 投影系统以及投影方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种投影系统以及投影方法。投影系统包括数字微镜装置、数字光源处理晶片以及显示处理晶片。显示处理晶片接收来自外部信号源的具有可变帧率的第一影像信号，并且根据第一影像信号以及投影系统支援的多个固定投影帧率的其中之一，输出具有多个固定投影帧率的其中之一的第二影像信号至数字光源处理晶片。数字光源处理晶片根据第二影像信号驱动数字微镜装置。本发明提供的投影系统以及投影方法可实现可变帧率功能，可有效提升投影影像的流畅度。

Description

投影系统以及投影方法

技术领域

本发明是有关于一种影像技术，且特别是有关于一种投影系统以及投影方法。

背景技术

一般而言，由于投影系统中的投影光机因搭配的转轮(荧光波长转换轮或滤光轮)是使用定速马达来转动，因此，传统的投影系统的投影帧率无法任意改变。换言之，当传统的投影系统接收到具有可变帧率(即非固定帧率)的影像信号时，由于传统的投影系统的投影帧率为固定，因此常常会因为影像信号的帧率与投影帧率非同步或非整数倍频关系，而导致投影影像出现影像卡顿(stutter)的情况。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种投影系统以及投影方法，可实现可变帧率(VariableRefresh Rate，VRR)功能，可有效提升投影影像的流畅度。

本发明的投影系统包括数字微镜装置、数字光源处理晶片以及显示处理晶片。数字光源处理晶片耦接数字微镜装置。显示处理晶片耦接数字光源处理晶片。显示处理晶片用以接收来自外部信号源的具有可变帧率的第一影像信号，并且根据第一影像信号以及投影系统支援的多个固定投影帧率的其中之一，输出具有多个固定投影帧率的其中之一的第二影像信号至数字光源处理晶片。数字光源处理晶片根据第二影像信号驱动数字微镜装置。

本发明的投影方法包括以下步骤：借由显示处理晶片接收来自外部信号源的具有可变帧率的第一影像信号；借由显示处理晶片根据第一影像信号以及投影系统支援的多个固定投影帧率的其中之一，输出具有多个固定投影帧率的其中之一的第二影像信号至数字光源处理晶片；以及借由数字光源处理晶片根据第二影像信号驱动数字微镜装置。

基于上述，本发明的投影系统以及投影方法，可根据外部信号源提供的具有可变帧率的第一影像信号，来对应调整投影帧率，以有效地减少投影影像的影像卡顿(stutter)的情况。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

图1是依照本发明的一实施例的投影系统的示意图。

图2是依照本发明的一实施例的投影方法的流程图。

图3是依照本发明的一实施例的影像信号的示意图。

图4是依照本发明的另一实施例的影像信号的示意图。

图5是依照本发明的另一实施例的投影方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的内容可以被更容易明了，以下特举实施例做为本公开确实能够据以实施的范例。另外，凡可能之处，在图式及实施方式中使用相同标号的元件/构件/步骤，系代表相同或类似部件。

图1是依照本发明的一实施例的投影系统的示意图。参考图1，投影系统100包括显示处理晶片110、数字光源处理(Digital Light Processing，DLP)晶片120、数字微镜装置(Digital Micromirror Device，DMD)130以及储存装置140。显示处理晶片110耦接数字光源处理晶片120以及储存装置140。在本实施例中，显示处理晶片110还可耦接外部信号源200，并且可接收外部信号源200提供的第一影像信号S1。外部信号源200可例如是个人电脑(Personal Computer，PC)、笔记型电脑(Notebook computer)或数字机上盒(Set-Top-Box，STB)等诸如此类的影像信号提供设备，而本发明并不加以限制。在本实施例中，显示处理晶片110可根据第一影像信号S1依序绘制具有对应的多个帧图像(frame image)，并将依序输出的此多个帧图像的第二影像信号S2传递至数字光源处理晶片120，以使数字光源处理晶片120可根据第二影像信号S2来驱动数字微镜装置130进行投影操作。

在本实施例中，显示处理晶片110可为影像数据处理以及运算功能的中央处理单元(Central Processing Unit,CPU)，或是其他可编程的一般用途或特殊用途的微处理器(Microprocessor)、数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)、影像处理器(Image Processing Unit,IPU)、图形处理器(Graphics Processing Unit,GPU)、可编程控制器、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuits,ASIC)、可编程逻辑装置(Programmable Logic Device,PLD)、其他类似处理器或这些处理器的结合。并且，显示处理晶片110可包括有视讯编码器(Video decoder)以及缩放控制器(Scalar)等诸如此类的相关影像处理电路及/或晶片。

在本实施例中，数字光源处理晶片120用于接收第二影像信号S2，亦即用于接收投影系统100的固定取样率的信号。数字光源处理晶片120再根据固定取样率的信号驱动数字微镜装置130。本发明对于数字光源处理晶片120的型态及其种类并不加以限制。在本实施例中，数字微镜装置130为任意的反射式光调变器，本发明不加以限制。数字微镜装置130用于将投影系统100的照明光束(未示于图中)转换(Convert)为影像光束(未示于图中)，以投射出对应帧图像的投影影像，其详细步骤及实施方式可以由本领域公知常识获致足够的教示、建议与实施说明，因此不再赘述。

在本实施例中，储存装置140可例如包括闪存(Flash memory)及非挥发性随机存取存储器(Non-Volatile Random Access Memory,NVRAM)。储存装置140的非挥发性随机存取存储器(未示于图中)可用于储存投影系统100的延伸显示能力识别数据(ExtendedDisplay Identification Data，EDID)。延伸显示能力识别数据包括可变帧率资讯。显示处理晶片110借由储存装置140中的可变帧率资讯判断第一影像信号S1是否具有非固定帧率以及第一影像信号S1的种类是否为投影系统100中预设的可支援种类，以判断显示处理晶片110是否启用可变帧率功能。储存装置140的闪存(未示于图中)可用于储存由外部信号源200输入的第一影像信号S1的影像数据，以供显示处理晶片110存取。储存装置140还可进一步储存有相关运算、影像处理及/或控制模块的资讯，以供显示处理晶片110以及数字光源处理晶片120存取，并执行以实现本发明各实施例所述的相关投影操作。

图2是依照本发明的一实施例的投影方法的流程图。图3是依照本发明的一实施例的影像信号的示意图。参考图1、图2以及图3，投影系统100可执行以下步骤S210～S230，以实现投影操作，并且以下搭配图3的范例来举例说明。如图3所示的帧图像信号FS的处理时序，外部信号源200处理并输出帧图像F311所需的时间长度例如是时间t30至时间t31。外部信号源200处理并输出帧图像F312所需的时间长度例如是时间t31至时间t33。外部信号源200处理并输出帧图像F313所需的时间长度例如是时间t34至时间t36。外部信号源200处理并输出帧图像F314所需的时间长度例如是时间t37至时间t38。对此，外部信号源200可依序输出帧图像F311～F314至显示处理晶片110。

根据本发明的另一实施例，显示处理晶片110可输出同步信号至外部信号源200，外部信号源200根据同步信号来提供具有可变帧率的第一影像信号S1至显示处理晶片110。因此，在步骤S210，投影系统100可借由显示处理晶片110接收来自外部信号源200的具有可变帧率(Variable Refresh Rate，VRR)的第一影像信号S1。如图3所示的第一影像信号S1的时序，显示处理晶片110可在时间t30至时间t38之间的多个期间，依序接收多个帧图像F321～F324。值得注意的是，帧图像F321～F324的至少一部分可具有不同的帧率(frame rate)。

在步骤S220，投影系统100可借由显示处理晶片110根据第一影像信号S1以及投影系统100支援的多个固定投影帧率的其中之一，输出具有多个固定投影帧率的其中之一的第二影像信号S2至数字光源处理晶片120。在本实施例中，显示处理晶片110可解码第一影像信号S1，以取得多个帧图像F321～F324的图像数据。显示处理晶片110可将第一影像信号S1的这些帧图像F321～F324的图像数据暂存于投影系统100的储存装置140中。对此，显示处理晶片110可根据投影系统100所支援的多个固定投影帧率的其中之一，来输出第二影像信号S2至数字光源处理晶片120。并且，由于投影系统100内的转轮(荧光波长转换轮或滤光轮)(未示于图中)是使用定速的马达来转动，因此投影系统100支援特定的多个固定投影帧率。值得注意的是，为了降低发生影像卡顿(stutter)的次数，显示处理晶片110可从多个固定投影帧率中选择一个作为当前固定投影帧率，而可与第一影像信号S1的多个帧图像F321～F324有较高同步性，以便于取样。

举例而言，如图3所示的第一影像信号S1的时序，帧图像F321以及帧图像F324对应的帧率相同，而帧图像F322以及帧图像F323分别与其他帧图像的帧率不同。因此，显示处理晶片110可选择相同于帧图像F321以及帧图像F324的帧率的当前固定投影帧率来进行取样。比较图3所示的第一影像信号S1以及第二影像信号S2的时序，第二影像信号S2的帧图像F331以及帧图像F336可分别取样第一影像信号S1的帧图像F321以及帧图像F324，并且第二影像信号S2的帧率可与第一影像信号S1的帧图像F321以及帧图像F324的帧率同步。由于第二影像信号S2的帧率与第一影像信号S1的帧图像F322及帧图像F323的帧率未同步，因此第二影像信号S2的帧图像F332以及帧图像F333可重复取样第一影像信号S1的帧图像F322，并且第二影像信号S2的帧图像F334以及帧图像F335可重复取样第一影像信号S1的帧图像F323。对此，第一影像信号S1的帧图像F322及帧图像F323的帧率小于第二影像信号S2的帧率。

换言之，第二影像信号S2的帧图像F331～F336的数量大于第一影像信号S1的帧图像F321～F324的数量。并且，当显示处理晶片110判断第一影像信号S1的多个帧图像的至少其中之一的帧率未与投影系统100的当前固定投影帧率同步(或非为整数倍频关系)时，显示处理晶片110可对第一影像信号S1的多个帧图像的至少其中之一进行重复取样，以产生在第二影像信号S2中的相同的多个对应第二帧图像。

在步骤S230，投影系统100可借由数字光源处理晶片120根据第二影像信号S2驱动数字微镜装置130。如图3所示，由于第二影像信号S2的帧率与第一影像信号S1的帧图像F322及帧图像F323的帧率未同步，因此第二影像信号S2的帧图像F333以及帧图像F335分别为重复取样帧图像F322及帧图像F323的结果。对此，数字微镜装置130在投射帧图像F333以及帧图像F335的投影影像的过程中，在时间t33至时间t34以及时间t36至时间t37的两个期间发生两个影像卡顿期间，其中两个影像卡顿期间分别的时间长度都小于第二影像信号S2的每个帧图像的一个帧图像输入时间长度(例如时间t33至时间t34的时间长度小于时间t32至时间t34的时间长度)。但是，由于第二影像信号S2的帧率与第一影像信号S1的帧图像F321及帧图像F324的帧率同步，因此数字微镜装置130在投射帧图像F331以及帧图像F336的投影影像的过程中，并不会发生影像卡顿的情况。因此，本实施例的投影系统100可有效降低数字微镜装置130所投射的投影影像发生影像卡顿的情况。

图4是依照本发明的另一实施例的影像信号的示意图。参考图1以及图4，先说明的是，如图4所示的帧图像信号FS’的处理时序，外部信号源200处理并输出帧图像F411所需的时间长度例如是时间t40至时间t42。外部信号源200处理并输出帧图像F412所需的时间长度例如是时间t42至时间t45。外部信号源200处理并输出帧图像F413所需的时间长度例如是时间t45至时间t48。外部信号源200处理并输出帧图像F414所需的时间长度例如是时间t49至时间t411。对此，外部信号源200可依序输出帧图像F411～F414至显示处理晶片110。因此，如图4所示的第一影像信号S1’的时序，显示处理晶片110可在时间t40至时间t411之间的多个期间，依序接收到帧图像F421～F424。

值得注意的是，显示处理晶片110可根据第一影像信号S1’以及投影系统100支援的最高固定投影帧率，输出具有最高固定投影帧率的第二影像信号S2’至数字光源处理晶片120。举例而言，如图4所示的第一影像信号S1’的时序，帧图像F421以及帧图像F424对应的帧率相同，并且帧图像F422以及帧图像F423分别与其他帧图像的帧率不同。显示处理晶片110可选择投影系统100支援的最高固定投影帧率来进行取样。并且，第二影像信号S2’的固定投影帧率高于第一影像信号S1’的可变帧率范围中的最大帧率。如图4所示，第二影像信号S2’的固定投影帧率可例如是第一影像信号S1’的帧图像F421以及帧图像F424的帧率的两倍。

比较图4所示的第一影像信号S1’以及第二影像信号S2’的时序，第二影像信号S2’的帧图像F431以及帧图像F432可重复取样第一影像信号S1’的帧图像F421。第二影像信号S2’的帧图像F433～F435可重复取样第一影像信号S1的帧图像F422。第二影像信号S2’的帧图像F436～F438可重复取样第一影像信号S1’的帧图像F423。第二影像信号S2’的帧图像F439以及帧图像F4310可重复取样第一影像信号S1’的帧图像F424。值得注意的是，第一影像信号S1’的帧图像F411、F412、F414的帧率是第二影像信号S2’的帧率的整数倍，因此第二影像信号S2’虽然在对应的多个帧图像进行重复取样，但在帧图像F431～F437、F439、F4310不会发生影像卡顿的情况。并且，由于第二影像信号S2’的帧率仅与第一影像信号S1’的帧图像F423的帧率不为整数倍频关系，数字微镜装置130在投射帧图像F438的投影影像的过程中，只会在时间t48至时间t49的期间发生一次影像卡顿期间，其中此影像卡顿期间的时间长度小于第二影像信号S2’的每个帧图像的一个帧图像输入时间长度(例如时间t48至时间t49的时间长度小于时间t47至时间t49的时间长度)。换言之，第一影像信号S1’的帧图像F421～F424与第二影像信号S2’的帧图像F431～F4310之间的卡顿时间长度以及卡顿次数的至少其中之一与投影系统100的当前固定投影帧率成负相关(negative correlation)。因此，本实施例的投影系统100可借由直接操作投影系统100所支援的最高固定投影帧率来进行数字微镜装置130的投影操作，可有效地降低投影影像发生影像卡顿的情况。

图5是依照本发明的另一实施例的投影方法的流程图。参考图1以及图5，投影系统100可执行以下步骤S510～S590，以实现投影操作。在步骤S510，显示处理晶片110借由投影系统100的延伸显示能力识别数据来取得可变帧率资讯。在步骤S520，投影系统100借由显示处理晶片110接收来自外部信号源200提供的第一影像信号S1。在步骤S530，显示处理晶片110判断第一影像信号S1是否具有非固定帧率。换言之，当外部信号源200具有可变帧率功能，并且可根据投影系统100的延伸显示能力识别数据所宣告的可变帧率资讯来输出具有非固定帧率的多个帧图像至显示处理晶片110，代表第一影像信号S1具有非固定帧率。反之，当外部信号源200输出具有固定帧率的多个帧图像至显示处理晶片110，代表第一影像信号S1不具有非固定帧率。

因此，若显示处理晶片110判断第一影像信号S1具有非固定帧率，在步骤S540，投影系统100使显示处理晶片110执行可变帧率功能。在步骤S550，显示处理晶片110输出具有投影系统100支援的多个固定投影帧率的其中之一的第二影像信号S2至数字光源处理晶片120。在步骤S560，投影系统100可借由数字光源处理晶片120根据第二影像信号S2驱动数字微镜装置130。然而，若显示处理晶片110判断第一影像信号S1不具有非固定帧率，在步骤S570，投影系统100使显示处理晶片110不执行可变帧率功能。在步骤S580，显示处理晶片110可输出具有相同于第一影像信号S1的帧率的第二影像信号S2至数字光源处理晶片120。或者，在一实施例中，显示处理晶片110可输出具有投影系统100支援的预设投影帧率的第二影像信号S2至数字光源处理晶片120。在步骤S590，投影系统100可借由数字光源处理晶片120根据第二影像信号S2驱动数字微镜装置130。因此，本实施例的投影系统100可自动判断第一影像信号S1的帧率，而对应地启动可变帧率功能，以有效降低数字微镜装置130所投射的投影影像发生影像卡顿的情况。

此外，关于本实施例的可变帧率功能以及相关实施手段的技术细节可参考上述图1至图4实施例的说明，而可获致足够的教示、建议以及实施说明，因此在此不多加赘述。

另外，值得注意的是，在上述实施例的图3以及图4中，由于外部信号源200发送信号、显示处理晶片110接收第一影像信号S1以及产生第二影像信号S2的过程中分别另需额外的信号传送及信号处理时间，因此上述实施例的图3以及图4中的多个帧图像的时序关系非实际信号的输入及输出时序，仅用于表达各影像信号之间对应关系以及相对应的时间长度比较。

综上所述，本发明的投影系统以及投影方法可借由投影系统的显示处理晶片根据由外部信号源提供的第一影像信号的帧率以及投影系统支援的多个固定投影帧率来执行可变帧率功能，以适当地调整欲提供至数字光源处理晶片的第二影像信号的帧率。因此，本发明的投影系统以及投影方法可有效降低数字微镜装置所投射的投影影像发生影像卡顿的情况。

以上所述，仅为本发明的优选实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即所有依本发明权利要求书及发明说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。另外本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所揭露的全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和发明名称仅是用来辅助专利文件搜寻之用，并非用来限制本发明的权利范围。此外，本说明书或权利要求书中提及的“第一”、“第二”等用语仅用以命名元件(element)的名称或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量上的上限或下限。

附图标记说明

100:投影系统

110:显示处理晶片

120:数字光源处理晶片

130:数字微镜装置

140:储存装置

200:外部信号源

S1、S1’:第一影像信号

S2、S2’:第二影像信号

FS、FS’:帧图像信号

F311～F314、F321～F324、F331～F336、F411～F414、F421～F424、F431～F436:帧图像

S210、S220、S230、S510、S520、S530、S540、S550、S560、S570、S580、S590:步骤

t30～t38、t40～t411:时间。

Claims (20)

1.一种投影系统，其特征在于，所述投影系统包括：

数字微镜装置；

数字光源处理晶片，耦接所述数字微镜装置；以及

显示处理晶片，耦接所述数字光源处理晶片，所述显示处理晶片用以接收来自一外部信号源的具有可变帧率的第一影像信号，并且根据所述第一影像信号以及所述投影系统支援的多个固定投影帧率的其中之一，输出具有所述多个固定投影帧率的其中之一的第二影像信号至所述数字光源处理晶片，

其中所述数字光源处理晶片根据所述第二影像信号驱动所述数字微镜装置。

2.根据权利要求1所述的投影系统，其特征在于，所述第二影像信号的所述固定投影帧率高于所述第一影像信号的可变帧率范围的最大帧率。

3.根据权利要求1所述的投影系统，其特征在于，所述显示处理晶片根据所述第一影像信号以及所述投影系统支援的最高固定投影帧率，输出具有所述最高固定投影帧率的所述第二影像信号至所述数字光源处理晶片。

4.根据权利要求1所述的投影系统，其特征在于，所述显示处理晶片经由所述投影系统的延伸显示能力识别数据来取得可变帧率资讯。

5.根据权利要求1所述的投影系统，其特征在于，所述第一影像信号包括多个第一帧图像，并且所述第二影像信号包括多个第二帧图像，其中所述多个第二帧图像的数量大于所述多个第一帧图像的数量。

6.根据权利要求5所述的投影系统，其特征在于，当所述显示处理晶片判断所述多个第一帧图像的至少其中之一的帧率未与所述投影系统的当前固定投影帧率同步时，所述显示处理晶片对所述多个第一帧图像的至少其中之一进行重复取样，以产生相同的多个对应第二帧图像。

7.根据权利要求5所述的投影系统，其特征在于，所述数字微镜装置所投影的投影影像的一个影像卡顿期间的时间长度小于所述多个第二帧图像的一个帧图像输入时间长度。

8.根据权利要求5所述的投影系统，其特征在于，所述多个第一帧图像与所述多个第二帧图像之间的该卡顿时间长度以及卡顿次数的至少其中之一与所述投影系统的当前固定投影帧率成负相关。

9.根据权利要求1所述的投影系统，其特征在于，所述显示处理晶片输出同步信号至所述外部信号源，所述外部信号源根据所述同步信号来提供具有可变帧率的所述第一影像信号。

10.根据权利要求1所述的投影系统，其特征在于，当所述显示处理晶片接收到具有可变帧率的所述第一影像信号时，所述显示处理晶片执行可变帧率功能，输出具有所述多个固定投影帧率的其中之一的所述第二影像信号，

当所述显示处理晶片接收到具有未可变帧率的另一第一影像信号时，所述显示处理晶片不执行所述可变帧率功能，输出具有相同于所述另一第一影像信号的帧率的另一第二影像信号。

11.一种投影方法，其特征在于，所述投影方法包括：

借由显示处理晶片接收来自外部信号源的具有可变帧率的第一影像信号；

借由所述显示处理晶片根据所述第一影像信号以及投影系统支援的多个固定投影帧率的其中之一，输出具有所述多个固定投影帧率的其中之一的第二影像信号至数字光源处理晶片；以及

借由所述数字光源处理晶片根据所述第二影像信号驱动数字微镜装置。

12.根据权利要求11所述的投影方法，其特征在于，所述第二影像信号的所述固定投影帧率高于所述第一影像信号的可变帧率范围的最大帧率。

13.根据权利要求11所述的投影方法，其特征在于，输出所述第二影像信号至所述数字光源处理晶片的步骤包括：

借由所述显示处理晶片根据所述第一影像信号以及所述投影系统支援的最高固定投影帧率，输出具有所述最高固定投影帧率的所述第二影像信号至所述数字光源处理晶片。

14.根据权利要求11所述的投影方法，其特征在于，所述显示处理晶片经由所述投影系统的延伸显示能力识别数据来取得可变帧率资讯。

15.根据权利要求11所述的投影方法，其特征在于，所述第一影像信号包括多个第一帧图像，并且所述第二影像信号包括多个第二帧图像，其中所述多个第二帧图像的数量大于所述多个第一帧图像。

16.根据权利要求15所述的投影方法，其特征在于，输出所述第二影像信号至所述数字光源处理晶片的步骤包括：

当所述显示处理晶片判断所述多个第一帧图像的至少其中之一的帧率未与所述投影系统的当前固定投影帧率同步时，借由所述显示处理晶片对所述多个第一帧图像的至少其中之一进行重复取样，以产生相同的多个对应第二帧图像。

17.根据权利要求15所述的投影方法，其特征在于，所述数字微镜装置所投影的投影影像的一个影像卡顿期间的时间长度小于所述多个第二帧图像的一个帧图像输入时间长度。

18.根据权利要求15所述的投影方法，其特征在于，所述多个第一帧图像与所述多个第二帧图像之间的所述卡顿时间长度以及卡顿次数的至少其中之一与所述投影系统的当前固定投影帧率成负相关。

19.根据权利要求11所述的投影方法，其特征在于，还包括：

借由所述显示处理晶片输出同步信号至所述外部信号源，所述外部信号源根据所述同步信号来提供具有可变帧率的所述第一影像信号。

20.根据权利要求11所述的投影方法，其特征在于，还包括：

当所述显示处理晶片接收到具有可变帧率的所述第一影像信号时，借由所述显示处理晶片执行可变帧率功能，输出具有所述多个固定投影帧率的其中之一的所述第二影像信号；以及

当所述显示处理晶片接收到具有未可变帧率的另一第一影像信号时，借由所述显示处理晶片不执行所述可变帧率功能，输出具有相同于所述另一第一影像信号的一帧率的另一第二影像信号。

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