CN1705911A - 影片辅助字幕系统和方法 - Google Patents

Abstract

在影片辅助字幕系统中，诸如机械挡光板、LCLV或E/O漫射体的光闸插入辅助放映机与影片银幕之间的光路上，而且使它与放映辅助字幕同步，从而减小视觉赝象并增强影片表现力。设置控制器，以从存储介质接收辅助字幕，从而与放映影片同步，将辅助字幕送到辅助放映机，并交替地：使光闸在“接通”状态期间与影片同步地使调制光束通过，以使辅助字幕以要求的时间叠加在影片上的要求部分上；和使光闸在“断开”状态期间衰减该光束。

Description

影片辅助字幕系统和方法

技术领域

本发明涉及显示关于影片的辅助字幕，更具体地说，本发明涉及使用与辅助字幕的放映同步的光闸以增强影片表现力。

背景技术

以多种语言，通常在一部影片中以一种以上的语言，拍摄影片，而且在国际市场上分销。在放映这种影片期间，通常需要与活动图像同时显示辅助字幕。辅助字幕含有将影片声道翻译为观众的母语的译文，而且必须与该声道和图像同步。

通常，辅助字幕被印制在影片拷贝的连续帧上。辅助字幕连同图像在银幕上放映，而且与声道和图像固有同步。印片过程特别耗时，而且非常昂贵。此外，使给定的影片专用于特定语言显著降低了分销的灵活性。

为了克服这些局限性，影片行业转向采用图1所示类型的双放映机系统，在图1中，诸如标准影片放映机的或者数字影片放映机主放映机2在诸如传统银幕的显示面4上放映活动图像。在该银幕上的要求区域8上，从辅助放映机6放映辅助字幕。控制器10将辅助字幕信息送到辅助放映机，该控制器10优选以数字格式将辅助字幕存储到存储介质12。响应放映机通过线路14传送的SYNC信号，控制器10将当前要求的任何辅助字幕送到辅助放映机6，以在银幕4上放映。SYNC信号使主放映机与辅助放映机保持同步，因此，可以在正确时间将适当辅助字幕叠加在影片显示上。使辅助字幕与影片同步的不同技术在本技术领域内众所周知。第EP 0 690 335 A1号欧洲专利申请和美国专利6,046,778对双放映机辅助字幕配制系统的特定实现进行了描述。美国专利5,959,717描述了一种双放映机系统，该双放映机系统与辅助字幕配制系统类似，但是可以用于附加特效并提供防盗版保护。

由于辅助字幕与影片拷贝分开存储，所以主放映机2可以放映无辅助字幕拷贝，而利用辅助放映机6附加任何要求的辅助字幕。简单通过利用具有不同辅助字幕集的新存储介质代替存储介质12，可以对同一个拷贝改变辅助字幕。因此，任何数量的不同辅助字幕集可以用于同一个影片拷贝，或者根本没有辅助字幕，这样，不必修改拷贝或者对每种不同的辅助字幕集提供不同的拷贝。

发明内容

本发明提供了一种通过减少与当前辅助字幕系统有关的视觉赝象，增强影片表现力的影片辅助字幕系统。典型的赝象包括：在辅助字幕处于其“断开”状态时，因为辅助字幕放映机的不完全暗状态，产生的淡乳白矩形；在辅助字幕首次过渡到其“接通”状态时，亮度和色平衡的波动；以及辅助字幕与场景亮度的不平衡。

通过将诸如机械挡光板、LCLV、电光(E/O)吸收器或者E/O漫射体的光闸插入辅助放映机与影片银幕之间的光路上并使光闸的操作与放映辅助字幕同步，消除这些赝象。辅助放映机与主放映机分离，而且设置该辅助放映机，以在“接通”状态期间调制光束，从而将辅助字幕叠加到影片上。光闸位于辅助放映机的光路上，以在“接通”状态期间使该光束通过，而在“断开”状态期间衰减该光束。设置控制器，以从存储介质接收辅助字幕，从而与放映影片同步，将辅助字幕送到辅助放映机，并交替地使：光闸在“接通”状态期间与影片同步使调制光束通过，以使辅助字幕以要求的时间叠加在影片上的要求部分上；和使光闸在“断开”状态期间衰减光束。

在“断开”状态期间，根据特定光闸配置，光闸阻挡、吸收或者广泛散射辅助放映机发出的任何光线，从而消除不希望的乳白矩形赝象。光闸本身最好不局限于接通/断开(通过/衰减)状态，相反，其特征在于两个极端之间的可变透射。因此，为了消除与辅助字幕过渡到“接通”状态有关的瞬间波动，光闸的透射最好从其衰减状态渐变到其通过状态。该可变透射特性还用于根据影片的场景亮度，调节辅助字幕亮度。

在一个特定实施例中，光闸是由聚合物弥散液晶(PDLC)材料构成的电光漫射体。在“断开”状态下，PDLC微滴被随机对准，因此，其折射率与它们弥散在其内的聚合物的折射率不匹配。该材料表现半透明，而且使光线散射。当在该材料之间施加电场时，PDLC微滴重新取向，因此，其折射率与聚合物的折射率匹配。在这种“接通”状态下，在非常小的损失和最小散射的情况下，使该材料基本透明并使该光线通过。通过调节所施加的电场，可以在整个表面上连续改变该材料的透射特性。

根据下面结合附图对优选实施例所做的详细说明，本发明的这些以及其它特征和优点对于本技术领域内的技术人员是显而易见的，其中：

附图说明

图1是用于将辅助字幕叠加到影片上的已知双放映机影片系统的方框图，如上所述；

图2是根据本发明包括光闸的双放映机影片系统的方框图；

图3是示出具有影片音轨重放系统的光闸式辅助字幕配制系统整体的方框图；

图4是示出如何与放映影片图像同步从影片读取时间代码的平面图和方框图的组合；

图5a和5b是用于去除不希望的辅助字幕赝象的分别处于“断开”和“接通”状态下的光闸式辅助放映机组件的的示意图；

图6是用于驱动光闸从而去除瞬变亮度和色平衡赝象的时序图；

图7是示出用于调节辅助字幕亮度的闭环系统的方框图；

图8a至8c是包括机械挡光板、LCLV和E/O漫射体的不同光闸结构的方框图；以及

图9a至9d是E/O漫射体的详细图解说明。

具体实施方式

本发明提供了一种双放映机影片系统，通过减少与已知双放映机辅助字幕配制系统有关的视觉赝象，它可以增强影片体验。用于放映辅助字幕的较低成本数字放映机使用诸如液晶显示器(LCD)或者例如Texas Instruments制造的DLP的MEMS镜片(mirror chip)的调制器对高光强灯照射的光束进行调制。与影片相比，这些数字放映机的断开状态或者暗状态较差。因此，在辅助字幕处于“断开”状态时，数字放映机发出的光通过影片上的淡乳白矩形漏光并投影到该淡乳白矩形上。此外，当辅助字幕首先转换到“接通”状况时，图像会在亮度和色平衡方面显示临时波动。此外，通常以最高亮度放映辅助字幕，可以大致改变场景亮度。通过在辅助放映机的光路上设置诸如机械挡光板、LCLV、E/O吸光体或者E/O漫射体的光闸，然后，使其操作与放映辅助字幕同步，可以改善这些效果。为了对亮度赝象进行补偿，光闸优选表现位于接通状态下的透明与断开状态下的半透明之间的可变透射特性。

如图2所示，诸如传统影片放映机或者数字影片放映机的主放映机20在诸如传统银幕的显示面22上放映影片21。诸如数字视频放映机或者数字图像放映机的辅助放映机26在显示面22上的要求区域28上放映辅助字幕24。主放映机和辅助放映机对各光束30和32分别进行调制，以形成影片与辅助字幕图像。用于放映辅助字幕的较低成本数字放映机利用诸如LCD或DLP片的调制器对高光强灯发出的光束进行调制。

控制器34将辅助字幕信息送到辅助放映机，控制器34优选以数字格式将辅助字幕存储到存储介质36。辅助字幕信息优选存储在单独介质上，但是也可以存储到诸如具有音轨的CD介质上甚或可以设想存储在影片本身上。时间代码读取头或者测速仪60将SYNC信号送到可选信号整形器38，可选信号整形器调节该信号以形成均匀SYNC脉冲，该SYNC脉冲通过线路40传送到控制器34，控制器34又将当前要求的辅助字幕送到辅助放映机26，从而在接通状态期间，在银幕22上放映。SYNC信号使主放映机与辅助放映机保持同步，因此，适当辅助字幕可以在正确时间叠加在影片上。

为了去除视觉赝象，诸如机械挡光板、LCLV、E/O吸光体或者E/O漫射体的光闸46设置在辅助放映机26与银幕22之间的光路上，从而与放映辅助字幕同步，选择性地使调制光束32通过并衰减(阻挡/吸收/漫射)。配合存在还是不存在SYNC信号，控制器将控制信号发送到光闸控制电路48，这样可以与影片同步，在“接通”期间，交替地使调制光束32通过光闸，因此，在要求的时间，辅助字幕被叠加在影片上的要求部分上，然后，在“断开”状态期间，使光闸基本衰减该光束。这样去除乳白色矩形赝象。对于具有可变透射率的光闸的特定实现，光闸控制电路可以使光闸迅速渐变到“接通”状态，以将亮度或者色平衡的波动降低到最低，或者控制光闸的透射率，以调节辅助字幕亮度。

根据如何建立系统，输入SYNC线路40上的SYNC信号可以具有不同的格式。许多影片拷贝设置沿影片长度分布的时间代码，其中每个时间代码单元分别包括唯一识别其沿影片的位置的数字数据串。当前可用的一些时间代码包括：24位数字字的DTS(Digital TheaterSystems，Inc.)格式，每个字分别以一系列同步位开始；以及SMPTE(影片电视工程师协会)标准。如果被放映的影片具有时间代码，则在主放映部位读取该时间代码，调节该时间代码，然后，将它作为输入SYNC信号送到控制器34。存储介质36可以包括对应于辅助字幕要求的每个时间代码的地址的扇区，其中每个扇区帧(sector frame)分别包括相应时间代码和辅助字幕(或者其它视觉显示)信息。当特定时间代码单元被作为SYNC信号输入到控制器时，存取相应的存储器存储帧，而且其辅助字幕信息被发送到辅助放映机26，然后，将控制信号送到光闸，以使光闸转换到接通状态，以使辅助字幕叠加在影片上。存储介质36可以包括所有时间代码单元的帧，其中空白帧表示不需要辅助字幕的时间代码单元，即，只有表示时间代码单元的帧具有相应辅助字幕。

如果该影片没有时间代码，则通过在放映影片时，利用影片画格计数器(测速仪)对影片画格进行计数，可以提供等效影片地址信号。然而，这不是所要求的时间代码，因为通常的做法是，在分销之后，编辑影片拷贝。如果例如，为了去除该拷贝上的被破坏部分，或者缩短影片的长度，而编辑并删除部分影片拷贝，则剩余时间代码仍与辅助字幕信息保持同步。相反，如果利用测速仪，则在遇到第一次编辑时，在对整个影片长度建立辅助字幕存储介质之后删除部分影片将导致同步损失，而且对于后续的每次编辑，均增大同步损失。

与在所示的控制器结构中相同，还可以利用另一个计算机输出的串行数据提供SYNC输入信号。在这种情况下，可以在远程位置产生SYNC信号，而无需直接从被放映的影片上获取它。另一方面，外部信源可以对主放映机和辅助放映机二者产生SYNC信号。

光闸控制电路48优选排斥与辅助放映机相同的SYNC信号，以确保光闸与放映辅助字幕同步。另一方面，可以响应用于检测辅助放映机的输出的光传感器，控制光闸，而且响应高于某个预置光强的光，打开光闸。这种方法假定在“断开”期间，将辅助放映机调制到暗状态。另一种技术是到辅助放映机的监测视频流，然后，在检测到辅助字幕视频时，使该光闸打开。

通常，控制器34包括：SYNC输入卡42，用于将SYNC输入信号变换为计算机可识别的格式，从而允许它访问存储介质36内的相应帧；以及输出卡44，用于将从存储介质读取的辅助字幕信息变换为适于驱动辅助放映机26的格式。例如，可以利用图像放映机实现辅助放映机，在这种情况下，利用视频信号格式化该辅助字幕信息。对于影片放映机或者幻灯片放映机，可以以影片画格格式，提供辅助显示信息。对于LCLV，可以提供串行文本以激活光阀的像素阵列上的要求像素。

控制器34通常还包括用于与时间代码同步地控制光闸的装置45。光闸驱动控制可以使光闸瞬间打开或者闭合，或者根据要求的控制斜率，选择性地使辅助字幕渐变到接通和断开。特别是在开始辅助字幕显示时，这些控制斜率可以用于修改突变闪光外观。图3示出可以响应影片拷贝上的数字时间代码，在影院内产生声频输出和被光闸开闭并叠加在该影片上的辅助字幕的系统。包括时间代码的影片56从放出影片盘58通过时间代码读取头60和主放映机62传输到卷起影片盘64。放映机62位于离开时间代码阅读器60已知距离的位置，因此，可以准确知道影片以正常送片速度从时间代码阅读器传输到该放映机所需的时间。

读取头60输出的时间代码信息被发送到数据传送控制器66，例如，传统IBM^兼容个人计算机，数据传送控制器66通过输入端口接收时间代码数据。计算机66对系统的所有必要数据传送进行管理。

影片的声音和辅助字幕存储在数字存储装置68内。它可以是通过SCSI主机适配器被适当驱动器驱动的CD ROM，例如，ToshibaXM3300 CD ROM器件。还可以使用其它类型的数字数据存储装置，例如，硬盘驱动器、磁光驱动器(其性能与传统硬盘驱动器类似的激光读/写系统)，甚或较慢的存取器件，例如，数字录音带(DAT)。该实施例中对数字数据存储装置的主要要求是：(1)其存取时间必须小于影片从时间代码读取头60到主放映机64的传送时间，因此，保证在影片的相应部分到达该放映机之前，可以跳跃到数据存储装置内的失序时间代码；以及(2)数据存储装置的平均数据速率容量必须大于从FIFO存储器(下面说明)读出信息的平均数据速率。

数据传送控制器66将从数据存储装置68读出的声频数据写入声频FIFO存储器70，然后，将从数据存储装置68读出的辅助字幕写入辅助字幕FIFO存储器72，优选在微处理器的传统RAM存储器内实现这两个FIFO存储器。

FIFO的典型应用是以短脉冲串的形式接收输入数据，而以恒速率读出数据。在未接收数据期间，通过其输出，逐渐读出存储在该存储器内的数据，其中每个数据字节通过后续存储单元(条74表示的)逐渐下降。这样，随着读出过程的进行，在上部存储单元变空闲的情况下，从其底部清空该存储器。下一个数据短脉冲串填充该存储器，同时继续以同样的速率从其底部读出数据。箭头76表示通过该存储器从顶到底的信息流。

FIFO存储器70和72要求的最小容量等效于数据存储装置68的最长数据存取时间，对于任何特定读出速率，FIFO存储器的最大有效容量等效于从时间代码读取头60到主放映机62的孔径的影片传输时间。不需要附加FIFO存储容量。

读取控制器78从声频和辅助字幕FIFO存储器70和72的底部读出数据，读取控制器78以恒速率将该数据送出。为了使该系统运行，在第一图像帧到达放映机64的孔径时，数据传送控制器66仅通过控制线80接通FIFO存储器读取控制器78。影院放映机由交流市电81供电，而且使从FIFO存储器70和72读出的数据与交流市电信号锁相。这样可以使要使用的时间代码信号保证将正确声频数据和辅助字幕数据送到FIFO存储器70和72的输入端，而且还不必使用它使声频和辅助字幕的重放与影片放映同步。该交流市电还用于运行放映机使用的同步电机，通过使从FIFO存储器读出数据与交流市电同步，保证读出数字声频和辅助字幕信号与放映影片同步。

读取控制器78将从声频FIFO存储器70读出的数字声频信号发送到各种影院扬声器的数模变换器(DAC)，如四扬声器影院的DAC1至DAC 4所示，还可以使用具有多个输出的一个DAC。以常规方式解码该信号，然后，利用放大器A1至A4放大该信号，以通过影院扬声器S1至S4重放它。

读取控制器78将从辅助字幕FIFO存储器72读出的辅助字幕信号发送到辅助放映机82。存储辅助字幕并将它读出到辅助放映机的特定格式取决于所使用的放映机的类型。读取控制器78将从影片，或者某个其它信号源上读取的SYNC信号发送到光闸控制电路48，该光闸控制电路48包括用于对处于其不透明状态与透明状态之间的光闸进行供电的可调制交流电源83。正如下面参考图6和7详细说明的那样，可以使送到光闸的功率渐变或者对其进行脉宽调制，以(a)使辅助字幕的接通和断开状态过渡平滑；以及(b)根据场景亮度，使感觉到的辅助字幕亮度平衡。这种配制可以在显示辅助字幕方面具有相当大的艺术处理和技术处理灵活性。

虚线示出该系统的某些可能变型。不是由时间代码读取头60直接提供输入同步信号，而利用串行数据84提供该同步信号，该串行数据84可能来自还用于控制影片放映的远程位置，而不来自现场数字数据存储装置68，可以通过电子传送业务86，提供声频和辅助字幕数据。此外，可以完全删除声频信息，而且该系统仅用于使放映影片与放映辅助字幕同步。

图4示出一段具有数字影院系统(DTS)格式的数字时间代码的35mm发行影片88以及在影院放映期间读取拷贝影片88的方式。一系列片孔90位于影片的边缘92与正常光录声道区94之间。在向内与声道区94分离的区域98上，利用图像印制头印制图像帧。

假定影片以箭头100所示的方向通过放映机移动。首先，它通过位于外壳102内的数字时间代码读取头，该数字时间代码读取头利用彩色光束104读取时间代码，彩色光束104照射位于影片对面的检测器106。然后，影片到达放映灯108。灯108发出的光束110使图像帧在影院银幕112上放映。

在其相应时间代码单元被读取后，放映灯108照射各图像帧预定时段，利用时间代码灯外壳102与放映机108之间的间隔以及影片速度确定该预定时段。这样允许用于处理时间代码信号的时间、用于校验其有效性以及用于存取适当数字声频数据和辅助字幕数据的时间。处理时间代码信号以及产生声音和光闸开闭的辅助字幕与照射图像帧同步，因此，在从其相应数字时间代码获得的辅助字幕和声音分别叠加在影片上并在影院内重放的同时，在银幕上显示各帧。当不存在辅助字幕时，关闭光闸，以删除对于显示上的辅助字幕框(乳白矩形)的赝象。

图5a和5b是分别处于“断开”和“接通”状态的光闸开闭辅助放映机组件120的示意图。辅助放映机包括相配的高光强灯122和调制器阵列124，而且该辅助放映机安装在托架125上。被调制的光束32通过透镜128，这样，形成图像，并将它放映到影片银幕上。光闸46固定在固定器130上，该固定器130在光路上，而且与该光路适当基本垂直，以截取光束32。在不存在辅助字幕时，光闸46处于其“断开”状态，并基本衰减光，以有效改善辅助放映机的暗状态或者断开状态。诸如机械挡光板的特定光闸结构可以阻挡或者吸收入射光，这样实现最暗状态性能，但是可能导致发热和其它问题。当前的优选实现是E/O漫射体，该E/O漫射体衰减并漫射该光线。E/O漫射体确实使某种光线通过，而破坏图像上的结构，并使光在围绕辅助字幕矩形的区域上散射。结果是使影片暗状态产生细微的降质。当存在辅助字幕时，光闸46转换到其“接通”状态，而且基本上使所有光线通过，以使辅助字幕叠加在影片上。遮幅板132遮蔽辅助字幕，以位于影片上的要求部分内。

图6是用于驱动光闸以在放映辅助字幕时消除亮度和色平衡的瞬间波动的时序图140。根据SYNC信号，辅助字幕“断开”状态对应于在影片的该点不存在辅助字幕，而辅助字幕“接通”状态对应于存在辅助字幕。响应SYNC信号，在“断开”状态142期间，不对光束进行调制，或者，优选将它调制为暗状态。在“接通”状态144，调制该光束，以与放映影片同步，形成要求辅助字幕的图像。通常，控制器使光闸在透明接通状态146与其半透明状态148之间转换，以使“接通”状态期间的调制光束与影片同步通过，因此，在要求的时间，使辅助字幕叠加在影片上的要求位置上，而基本衰减“断开”期间的光束。

在一个实施例中，控制器使光闸以足够慢的速度从其半透明状态经过可变透射状态渐变到其透明状态，因此，可以被感觉到。通过控制斜边152，可以改善在开始显示辅助字幕时出现的突然闪光，从而改善观看体验。在100至500ms内，光闸在其半透明状态与透明状态之间适当渐变。通常，不容易感觉到小于约100ms的转换时间。斜率控制要求光闸实现在整个光闸区域内同时连续从不透明到透明改变透明性。E/O漫射体和LCLV表现出这些特性，而机械挡光板不表现这些特性。

尽管影片上的场景亮度不断改变，但是利用将辅助字幕印制在影片上的传统技术或者利用辅助放映机，通常以最高亮度叠加辅助字幕。在特定暗场景中，可能使辅助字幕的亮度扰乱。通过根据场景亮度调节辅助字幕的亮度，可以改善这种赝象。

在许多开环配置中，例如，通过将亮度控制数据插入辅助字幕文件，可以调节辅助字幕亮度，该亮度控制数据对应于在时间上与每个辅助字幕一致的影片上的场景亮度。

在第一种相当粗的方法中，在建立辅助字幕时，负责建立辅助字幕文件的技术人员可以利用该信息改变亮度，该辅助字幕文件存储在存储介质36上。在第二种方法中，可以利用分别具有相应辅助字幕的辅助代码，存储场景亮度。收到SYNC信号后，控制器可以读取辅助字幕文件，而且将辅助字幕信号和亮度代码送到辅助放映机，辅助放映机可以相应调节辅助字幕的亮度。在第三种方法中，控制器可以读取辅助字幕文件，并将辅助字幕信号发送到辅助放映机，而将亮度数据送到光闸控制电路。光闸控制电路可以调节光闸的透射，以实现要求的亮度。

如图7所示，通过对准银幕上的一个或者多个光传感器160来测量影片场景的亮度，可以在闭环系统中，调节辅助字幕亮度。将亮度数据反馈到控制器34，或者光闸控制电路48，这样计算辅助字幕的亮度调节量，然后，将控制信号发送到光闸控制电路，反过来又控制光闸的透明性。可以以任何方式计算亮度调节量。例如，辅助字幕的平均亮度与场景平均亮度，或者与高于或者低于平均亮度的某个偏移比匹配。这种闭环方法可以继续，因此，如果在放映辅助字幕期间，场景亮度发生变化，则可以相应调节该辅助字幕，或者可以在它被放映的整个时间内，设置并保持辅助字幕的光强。这是一种艺术选择。E/O漫射体支持这种技术，而机械挡光板不支持这种技术。

图8a至8c是包括机械挡光板、LCLV和E/O漫射体的不同光闸配置的方框图。如图8a所示，辅助放映机26安装在机械挡光板上，通常，机械挡光板包括：电螺线管171；以及不透明介质172，诸如一块金属，其中螺线管可以以一种方式运动，以使辅助放映机发出的光通过掩蔽面132到达银幕，或者阻挡它到达银幕。控制器34将信号发送到螺线管171，以使不透明介质运动，从而使被调制的光束到达银幕。可以响应辅助字幕处理器输出的控制信号，打开或者关闭挡光板。利用所示的这种机械挡光板，不能进行亮度控制。它或者被完全打开，或者被完全关闭。

机械挡光板的缺陷是，它具有运动部分，该运动部件被磨损。应该注意，典型的正片可以含有至多2000个辅助字幕，导致机械挡光板多次循环。机械挡光板的附加缺点是，难以实现在运行期间，不产生令人厌烦的机械噪声的设计。如果辅助字幕放映机安装在影片院内的观众区，有时是这样，则这种机械噪声特别烦人。

如图8b所示，光闸包括LCLV，该LCLV可以在接通状态与断开状态之间进行光闸开闭，而且可以提供要求的可变透射特性。LCLV198包括S或者P偏振器和调制器206，调制器206包括一层夹在一对透明导电层210与212之间的液晶材料层208，该透明导电层是适当的氧化锡铟。辅助放映机的高光强灯产生随机偏振光束200。当该光束通过偏振器202时，丢失一半的光，而或者S偏振或者P偏振输出光束204。可控交流电压源214在ITO层210与212之间施加电压。当施加的电压为0时，相对于光束204的配置，液晶保持90°，因此基本吸收或者漫射了所有光线。这对应于半透明断开状态。在施加足够高的电压时，液晶将旋转满90度，因此，它们与光束204的偏振对准，以使经过光闸的光束204以低损失通过，从而使辅助字幕叠加在影片上。这对应于透明，或者接通状态。通过对所施加的位于0V与最高接通电压之间的电压进行控制，实现可变透射特性。通常，为了寻址各像素，放映显示中使用的LCLV要求复杂的寻址电路系统。然而，在用作光闸时，板极以同样方式寻址所有像素。在本技术领域内，众所周知LCLV，而且已经对LCLV制造了良好的商业产品。该应用中的LCLV的缺点是，至少为50％，通常约为75％的光损失以及可能缩短其寿命的、调制器的热吸收。

如图8c所示，光闸包括由聚合物弥散液晶(PDLC)材料构成的电光漫射体220，该聚合物弥散液晶材料包括弥散在聚合物矩阵内的PDLC微滴。PDLC技术是由Joseph Doane和John West在Kent StateUniversity开发的，而且在一系列美国专利4,671,618、4,673,255、4,685,771、4,688,900、4,888,126、4,890,902、4,994,204、5,004,323、5,240,636以及5,264,950公开了这种PDLC技术，在此引用这些专利供参考。聚合物矩阵224夹在一对导电层226与228之间，它是适当的ITO，它又夹在一对透明保护层230与232之间，它是适当的聚酯或者比例。在“断开”状态下，随机对准PDLC微滴222，以使其正常折射率(n₀)与它们弥散在其内的聚合物的折射率(n_p)不匹配。该材料显示半透明性，因此，导致光线散射。当在该材料的两端施加电场时，PDLC微滴重新取向，因此，其异常折射率(n_e)与聚合物的折射率匹配。更具体地说，聚合物具有正交的正常折射率n_o’和异常折射率n_e’。选择矩阵和微滴，以使相应正交分量相等。然而，如果没有施加电场，则微滴随机对准，这样，可以有效产生折射率不匹配和半透明状态。在施加电场时，微滴对准，并因此而导致其正交折射率对准聚合物，因此，该材料显示透明性。该材料基本上是透明的，因此，使具有非常小损失，例如，10％至25％的损失而且散射最少的调制光束234通过。通过调制电场，来控制微滴折射率与聚合物折射率的不匹配，可以连续改变该材料的透射性。

为了覆盖整个辅助字幕图像，光闸必须相当大，例如，4英尺×4英尺。PDLC材料当前用于提供例如会议室内的专用玻璃，可以以低成本，使用大尺寸的PDLC材料。大尺寸还对分散和辐射高光强灯产生的热量有用。PDLC材料的优点还在于，其光透射特性可以随着所施加的电场连续变化。这种性质容易实现图6描述的用于消除瞬间波动赝象的斜率控制以及图7描述的辅助字幕亮度控制。

机械挡光板、LCLV以及E/O漫射体分别具有优点和缺点。理想的光闸是在该器件的整个表面上同时具有下面的性质：在完全接通状态与断开状态之间迅速转换、接近100％的透射的接通状态、接近100％的吸收或者散射的断开状态、斜率控制接通状态和断开状态以及接通状态与断开状态之间的连续可变透射特性。尽管E/O漫射体是当前优选实施例，因为在接通状态下，它保证光损失小，在断开状态下保证良好光散射特性，以低成本以足够大的波形因数实现斜率控制和可变透射，但是在暗状态下，漫射的光仍使某些光投影到银幕上。在某些情况下，较好的光闸是E/O吸收器，该E/O吸收器共享E/O漫射体的所有良好特性，但是除了漫射光，还可以吸收光，因此，从理论上说，可以提供更好的断开状态性能。

图9a至9b更详细示出PDLC层和单PDLC晶体。PDLC微滴222弥散在聚合物矩阵224中。矩阵224的厚度接近10-50微米，而且填充了1-10微米的微滴。每个液晶微滴222分别包括位于聚合物矩阵224内的向列液晶226。交流电压源236适合为65V，它在一对ITO层之间施加电场。在不施加电场时，PDLC晶体随机对准，而该晶体的折射率和聚合物不匹配，这样用于散射入射光，如图9c所示。当施加最高强的电场时，PDLC晶体对准，这样导致折射率匹配，从而使该材料显著透明，如图9d所示。在该器件的整个表面上，在未加电状态与完全加电状态之间，该材料的透射连续变化，以保证改善上述视觉赝象所需的可变透射。

尽管对本发明的几个说明性实施例进行了说明和描述，但是本技术领域内的技术人员可以想到许多变型和变换实施例。可以设想这些变型和变换实施例，而且可以在不脱离所附权利要求限定的本发明实质范围的情况下，实现这些变型和变换实施例。

Claims (28)

1、一种用于将辅助字幕叠加到从主放映机放映的影片上的系统，包括：

辅助放映机，与主放映机分离，而且设置该辅助放映机，以在“接通”状态期间调制光束，从而将辅助字幕叠加到所述影片上；

光闸，位于辅助放映机的光路上，以交替地使该光束通过和衰减；以及

控制器，设置该控制器，以从存储介质接收所述辅助字幕，与放映所述影片同步地将辅助字幕送到所述辅助放映机，并交替地使所述光闸在“接通”状态期间与影片同步地使所述调制光束通过以使得所述辅助字幕按所需时间叠加到所述影片的所需部分上，和使所述光闸在“断开”状态期间基本衰减所述光束。

2、根据权利要求1所述的系统，其中辅助放映机包括数字放映机，该数字放映机包括：高光强灯，用于投射光束；以及调制器阵列，用于利用辅助字幕调制该光束。

3、根据权利要求2所述的系统，其中调制器包括LCD阵列或者MEMS镜阵列之一。

4、根据权利要求1所述的系统，其中光闸包括机械挡光板、LCLV或者E/O漫射体之一。

5、根据权利要求1所述的系统，其中光闸是E/O器件，其特征在于基本漫射光线的半透明状态、使光线基本通过的透明状态以及介于它们之间的多种中间透射状态。

6、根据权利要求5所述的系统，其中E/O器件是E/O漫射体，它包括聚合物弥散液晶(PDLC)材料。

7、根据权利要求5所述的系统，其中在“接通”状态开始，控制器使光闸的透射从半透明状态通过至少一个所述中间透射状态渐变到透明状态。

8、根据权利要求7所述的系统，其中从半透明状态渐变到透明状态至少花费100ms。

9、根据权利要求5所述的系统，其中与亮度控制数据一起存储每个辅助字幕，该亮度控制数据是与每个所述辅助字幕一致的影片中的场景亮度的度量值，所述控制器响应该亮度控制数据以控制光闸的透射，并调节所叠加的辅助字幕的亮度。

10、根据权利要求5所述的系统，该系统进一步包括至少一个用于测量场景亮度的传感器，所述控制器响应该场景亮度以控制光闸的透射，并调节所叠加的辅助字幕的亮度。

11、根据权利要求1所述的系统，其中根据在时间上与每个所述辅助字幕一致的影片中的场景亮度，调节每个辅助字幕的亮度。

12、一种用于将辅助字幕叠加到从主放映机放映的影片上的系统，包括：

辅助放映机，与主放映机分离，而且设置该辅助放映机，以在“接通”状态期间调制光束，从而将辅助字幕叠加到所述影片上；

电光漫射体，位于辅助放映机的光路上，以交替地使该光束通过和漫射；以及

控制器，设置该控制器，以从存储介质接收所述辅助字幕，与放映所述影片同步地将辅助字幕送到所述辅助放映机，并交替地使所述电光漫射体在“接通”状态期间与影片同步地使所述调制光束通过以使得所述辅助字幕按所需时间叠加到所述影片的所需部分上，和使所述电光漫射体在“断开”状态期间漫射所述光束。

13、根据权利要求12所述的系统，其中电光漫射体的特征在于基本漫射光线的半透明状态、使光线基本通过的透明状态以及介于它们之间的多种中间透射状态。

14、根据权利要求13所述的系统，其中电光漫射体包括聚合物弥散液晶(PDLC)材料。

15、根据权利要求13所述的系统，其中在“接通”状态开始，控制器使电光漫射体的透射从半透明状态通过至少一个所述中间透射状态渐变到透明状态。

16、根据权利要求15所述的系统，其中从半透明状态渐变到透明状态至少花费100ms。

17、根据权利要求13所述的系统，其中与亮度控制数据一起存储每个辅助字幕，该亮度控制数据是与每个所述辅助字幕一致的影片上的场景亮度的度量值，所述控制器响应该亮度控制数据以控制电光漫射体的透射，并调节所叠加的辅助字幕的亮度。

18、根据权利要求13所述的系统，该系统进一步包括至少一个用于测量场景亮度的传感器，所述控制器响应该场景亮度以控制电光漫射体的透射，并调节所叠加的辅助字幕的亮度。

19、一种用于将辅助字幕叠加到从主放映机放映的影片上的系统，包括：

辅助放映机，与主放映机分离，而且设置该辅助放映机，以在“接通”状态期间调制光束，从而将辅助字幕叠加到所述影片上；

电光光闸，其特征在于，半透明状态与透明状态之间的可变透射，所述电光光闸位于辅助放映机的光路上，以交替地漫射该光束和使该光束通过；以及

控制器，设置该控制器，以从存储介质接收所述辅助字幕，与放映所述影片同步地将辅助字幕送到所述辅助放映机，并交替地：使所述电光光闸在“接通”状态期间与影片同步地使所述调制光束通过，以使所述辅助字幕以要求的时间叠加在所述影片上的要求部分上；和使所述电光光闸在“断开”状态期间漫射所述光束，所述控制器响应所述影片的场景亮度控制电光光闸的透射，从而相对于场景亮度调节所叠加的辅助字幕的亮度。

20、根据权利要求19所述的系统，其中E/O光闸是E/O漫射体，它包括聚合物弥散液晶(PDLC)材料。

21、根据权利要求19所述的系统，其中与亮度控制数据一起存储每个辅助字幕，该亮度控制数据是与每个所述辅助字幕一致的影片上的场景亮度的度量值。

22、根据权利要求19所述的系统，该系统进一步包括至少一个用于测量场景亮度的传感器。

23、一种用于将辅助字幕叠加到影片上的方法，包括：

使利用影片调制的主光束投射到银幕上；

使辅助光束投射到银幕上；

与影片同步，以要求的时间利用要求的辅助字幕调制辅助光束；以及

分别与存在和不存在所述字幕同步，打开光闸以使调制的辅助光束通过从而使辅助字幕与影片同步地叠加到银幕上的要求区域上，和关闭该光闸以基本漫射未调制的辅助光束。

24、根据权利要求23所述的方法，该方法进一步包括控制光闸的开度，以显见地渐变光闸的透射，从而显见地渐变叠加的辅助字幕的亮度。

25、根据权利要求24所述的方法，其中透射的渐变至少花费100ms。

26、根据权利要求23所述的方法，其中与亮度控制数据一起存储每个辅助字幕，该亮度控制数据是与每个所述辅助字幕一致的影片上的场景亮度的度量值，该方法进一步包括根据该亮度控制数据调节光闸的透射，以调节所叠加的辅助字幕的亮度。

27、根据权利要求23所述的方法，该方法进一步包括：

检测放映的影片的场景亮度；以及

根据该亮度控制数据调节光闸的透射，以调节所叠加的辅助字幕的亮度。

28、根据权利要求23所述的方法，其中光闸包括聚合物弥散液晶(PDLC)材料。

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