CN206674125U - 一种显示系统、包括该显示系统的设备以及观看装置 - Google Patents
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Abstract
公开了一种显示系统、包括该显示系统的设备以及观看装置。在一方面,描述了一种显示系统,该显示系统包括第一显示器,该第一显示器用于为观看该第一显示器的观看者显示图像;位于该观看者的左侧的第一光源;以及位于该观看者的右侧的第二光源。在另一方面,一种用于观看在显示于至少一个显示表面上的至少一个动图中的三维效果的装置可以与该显示系统联用。
Description
技术领域
本发明涉及3D显示设备和光学装置。本发明还涉及被适配用于3D图像形成的运动图片。该图像可在比如电影院或家庭中观看。
背景技术
动图传统地已成为2维图像。但是,若干技术已被开发以在动图中提供的深度幻像(illusion)。这些技术包括立体影片(Anaglyth),IMAX(偏振片),自动立体显示(Autostereoscopy)以及普尔弗里希(Pulfrich)3维幻像。
已经实现允许立体影片(anaglyphic)技术通过单投影仪而实现的解决方案。
这些技术均要求置于观看者的眼睛和显示运动图片的屏幕之间的滤光片。
这些滤光片经常安装于观看者在观看运动图片时而佩戴的眼镜上。这样的眼镜的实例在US8941919B2“用于优化的3Deeps立体观看的连续可调的3D滤光眼镜,控制方法和其机构,产生和显示改进的视频的系统和方法”、US20100066813“具有干涉滤光片的立体投影”、US8947512B2“用户可佩戴的观看装置”中给出。
在单投影仪设置中,滤光片的使用导致观看者所感知的亮度降低。
自动立体显示指不使用眼镜的立体图像的表示,也指无眼镜或没有眼镜的 3D,其采用立体视差和运动视差这两者的组合,呈现三维效果。为了将其在平板显示器上实现,视差屏障或微结构透镜与平板被组合使用。但是,其导致图像分辩率的降低,并且仅仅在观看者相对于显示器的特定位置上起作用。通过每个眼睛,看到不同的图像,于是呈现三维幻像。自动立体显示技术主要用于科学和医学3D可视化,以及计算机游戏或广告。但是,因为对于观看者位置要求的原因,自动立体显示不能应用于电影院。
“视觉显示系统和用于形成用于可视化的记录的系统及其方法”的US596347 中描述了一种沉浸式剧院。中间屏幕由位于左边的第一屏幕和位于右边的第二屏幕包围,由此,如图17所示,使观看者沉浸于剧院体验中。
在这样的沉浸式剧院中,用于3D功能的眼镜可阻挡侧向视场的至少部分,或产生非连续性,该非连续性可降低观看者的舒适性或体验。位于投影室的相对侧的观看者还从非常大的不同的角度观看侧向屏幕。如果位于投影室的相对侧的两个观看者观看投影于侧向屏幕上的相同3D图像,则他们中的至少一者观看到错误的透视图,由此,损害了沉浸性剧院原本认为能够实现的沉浸性体验。在一次观看3D超过几分钟时,一些观看者具有差的3D视觉和/或感觉头疼。那些观看者无法享受立体投影中的动图。去电影院经常成为社交活动,观看者对3D电影的厌恶可构成以3D方式观看电影的整体人群组的阻碍作用,由此影响3D电影发行方所预期的投资的回报。
普尔弗里希效应基本通过将黑暗滤光片(dark filter)放置于眼睛上的方式产生。该现象以德国物理学家卡尔普尔弗里希(Carl Pulfrich)命名,他首先于1922 年对该现象进行了描述。该效应作为某些电视、电影、游戏3D展现的基础、已被使用。
如果相机在位置X开始,向右移动到位置Y,则观看者通过位于左眼睛上的黑暗透镜而观看该片段,接着当右眼观看到在相机位于Y处时所记录的图像时,进入左眼的较低光强的效应是指左眼将在右眼之后的几毫秒作出反应。这意味着由左眼看到的图像将是在X处的记录图像,于是产生右眼和左眼视图和3D感觉所需的视差,这与通过移位单个相机而产生静止画面时非常相同。该系统的一个优点在于未00佩戴眼镜的人将看见非常标准的画面。
巴可EscapeTM采用位于电影院中的前方,左和右处的三个大屏幕。这样的屏幕不会产生窄的光束,可预计到产生分布的光,该光可通过最接近屏幕(不仅在外围视觉而且或许还在中央视觉区域)的眼睛观看到。所投影的图像也为视频图像而不是静止光。可预计某些光甚至可以与侧屏幕距离最远的方式进入该眼睛。
在采用三个这样的屏幕时,普尔弗里希(Pulfrich)效应的发生这一点是没有被提到过的。
已有报道,可采用低强度光源,比如闪光灯,以便将光增加给一个眼睛,而不是对一个眼睛进行滤光处理,以便产生普尔弗里希效应。采用闪光灯使窄的光束进入一个眼睛。
于是不需要采用滤光片。现有技术对于闪光灯应如何定位以便(a)不阻碍视场并且(b)对每个观看者的单个眼睛进行照明仍没有记载。另外,这样的闪光灯易于使观看者眼花。
现有技术仍没有记载:对于以对(d)现有的投影硬件的改进最小的方式, (c)如何使得位于相同的投影室中、在相同的时间、观看相同的屏幕的观看者能够选择他们是否想要以电影的2D或3D形式而体验动图而不影响例如被投影的图像的亮度。另外,在巴可EscapeTM设置中,现有技术没有记载:如何避免特别是用于投影于侧向屏幕上的立体图像的透视不匹配,在侧向屏幕上不仅具有3D效果最令人信服的最佳欣赏点而且具有3D效果不正确并且会损害电影体验的点。
所需要的是解决或至少部分解决上面列出的一个或多个、一些或全部的问题。
在已有技术中,具有改进的空间。
发明内容
本发明的实施例的第一目的在于提供用于具有某3D效果的运动图片的系统和装置,以及用于在至少某些观看者观看时以某种程度的三维效果形成运动图片的设备。本发明的一些实施例的优点在于这样的图像可以以3D方式观看而不佩戴滤光眼镜。优选地,电影如果如此希望的话还可在没有3D效果的情况下观看。
本发明的实施例解决因佩戴眼镜形成3D或准3D图像引起的问题,并且因此本发明的各实施例可提供3D或准3D图像。优选地,这些图像可被形成而在观看者的视场中没有不连续。准3D图像是那些具有某些3D效果的图像,即,其具有某种程度的但是不必所有的程度的三维效果,另外,3D图像可具有3D效果,但是不必是逼真的。
这通过显示系统实现,该显示系统至少包括:用于在观看者的前方显示比如动图这样的图像的第一显示器;对观看者的左眼进行照明的第一机构以及对观看者的右眼进行照明的第二机构,,其中,上述第一和第二机构由用于引起眼睛之间的亮度差异的控制单元控制,该差异与上述第一显示器上的物体的横向移动有关,无需在观看投影表面上的物体横向移动的观看者的任一眼睛前方使用光吸收滤光器。
眼睛之间的亮度差异因比如启动位于观看者的头的左边或右边的光源而引起。该亮度差异与屏幕上的物体的图像的移动有关,该物体以横向速度分量而移动(即,在正常环境下对于观看者来说从左到右或从右到左),从而按照普尔弗里希效应形成3D图像或准3D图像。本发明的优点在于,不必将滤光片置于在观看者的前方来形成3D效果。在已有的3D投影系统中,观看者必须佩戴眼镜,该眼镜在屏幕和观看者之间形成边界(没有不同于掩膜(mask)在跳水者和跳水者所在的周围的水下环境之间形成边界的情况),并且还会使沉浸式体验的吸引力较小。
到达观看者的一个眼睛处的光量至少为到达观看者的另一只眼睛处的光量的两倍,从而引起足以使观看者感知3D效果的眼睛之间的亮度差异。
在到达观看者的一个眼睛处的光量为到达观看者的另一只眼睛处的光量的5 倍或更多时,可实现更加显著的3D效果。
尽管抛弃滤光片,但是本发明不排除采用专门的头部装备(head gear)的可能性。
本发明的另一优点在于避免或减轻3D最佳欣赏点的限制和错误的透视。
实际上,在现有技术中已知的立体投影系统中,必须从前方位置观看投影于屏幕上的图像(即,意味着该图像不能以一定角度而被看到)。如果以角度而观看该图像,则透视将是错误的,由此损害观看者的电影体验。
按照本发明,如果观看者以一定角度而观看屏幕,则在屏幕上移动的任何图像的横向速度都会被降低。普尔弗里希效应的幅度与投影的图像的横向速度成比例,在观看者以一定角度而观看屏幕时,其3D效果的幅度会减少。于是,错误透视即使没有完全消除也减轻了。
在本发明的另一方面,提供控制单元用以启动光源。如果该启动通过信号的斜坡上升沿(ramp up)来完成使得变化在3D场景准备中是不突然的则是优选的。
本发明不排除某些观看者不能够看到3D效果的可能性。对于三维效果不敏感的观看者,如平常那样,体验动图。与常规的立体三维运动图片相比较这是重要的改进,而该常规的立体三维运动图片是使用眼镜观看的,立体三维电影将二个图像叠加(因此在没有佩戴正确的眼镜的情况下无法观看)。在没有滤光眼镜的情况下观看时,图像变得模糊,这样就使得在不佩戴滤光眼镜的情况下无法以最佳的条件观看电影。
在优选的实施例中,用于启动位于观看者的头的右边或左边的光源的第一和第二机构通过控制单元来控制,该控制单元接收命令信号,该命令信号与沿至少一个物体的水平移动方向的至少一个动图的显示的图像有关。
这样便提供了下述优点,即,眼睛的亮度自动地控制,可快速地对动图中产生的任何移动作出反应。
优选地,所述命令信号不可被观看者察觉,即,该信号对于观看者来说是不可见的。这样的命令信号可通过红外光、或光的无线频率波长、超声等(包括蓝牙(Bluethooth),Wifi,......3G,4G,......)中的至少一者而发送。
这样的信号提供无线解决方案,尽管本发明在实施例中包括有线解决方案,或两者的组合。
比如,在另一优选的实施例中,上述命令信号通过超声、次声中的至少一者而发送。因此该信号可通过动图的声道提供给用于启动光源用的第一和第二机构,而因这些不可听见而不干扰观看者。
该光源被分别定位于左眼和右眼中的每个的单眼的视场中。在该光源定位于单眼的视场中时,它提供用于增加亮度的第一机构不对左眼产生干扰而用于增加亮度的第二机构不对右眼产生干扰的优点。
在另一实施例中,至少一个光源为白炽光源,或固态光源。
在另一优选的实施例中,至少一个光源为一个或多个LED。
在另一实施例中,上述光源,比如,包括至少一个LED,发出白、红、绿、蓝色光中的至少一者或它们的组合。其优点在于例如按照显示的动图的内容和颜色内容将不同颜色LED的光源点亮,由此使它们较不引人的关注。
优选地,至少一个光源被定位在分别靠近左右眼处。
有利的是,该至少一个光源靠近外眦(lateral canthus)而定位,其位于眼睛的眼角(lateral hooding)区域的水平处或低于眼睛的眼角区域,或位于下眼皮的水平处或低于下眼皮,或接近内眦(medial canthus)。
在优选的实施例中,显示表面的至少一个为前投影屏幕。其优点在于可采用任何的传统的电影院,来提供这样的显示屏的装置。
优选地,用于显示运动图片的显示表面包括LCD、LED、投影屏幕、LED墙、 CRT或等离子体固定格式显示中的至少一者。
有利的是,该装置设置于电影院、剧院、歌剧院、会议室、音乐厅内、在室内或夜间的露天电影院中。
本发明的实施例的第二目的在于提供用于帮助运动图片中的某种三维效果的可视化而不对视场造成干扰并且也不会使观看者眼花的装置。
本发明的各实施例还提供用于观看显示于至少一个显示表面上的至少一个动图中的三维效果的装置,该装置包括用于根据所述至少一个显示表面上的物体的水平移动相比于进入观看者的左眼的光量增加观看者的右眼的光量的第一机构,用于根据所述显示上的物体的水平移动(可选择地,从观看者的观看角度来看,显示于第三显示表面上的图像中的至少一个物体大致沿水平方向从左向右移动或反之亦然)相比于与进入观看者的右眼的光量(可选择地,不减少进入右眼的亮度)增加进入观看者的左眼的光量的第二机构,用于控制第一和第二机构发出的光的量以便按照普尔弗里希效应通过引起眼睛之间的亮度差异形成3D图像的控制单元。
通过信号的斜坡上升沿(ramp up)而完成该切换使得该变化在3D场景的准备中不是突然变化是优选的。
采用用于增加进入观看者的眼睛的光量的第一和第二机构中的哪个取决于水平移动的物体是否要被推后以及是否应显得进一步远离观看者或是否物体应显得更加靠近观看者,。
用于增加进入观看者的左眼和右眼的光量的第一和第二机构包括至少一个光源。
本发明的这些实施例的装置的相关联的优点在于用户可移动其头部而不不影响所产生三维效果。
在优选的实施例中,命令信号是不可见光的信号,比如,红外信号,并且因此控制单元包括红外检测器。
在另一实施例中,命令信号为无线频率波长的信号,比如,由Wifi,蓝牙, Zigbee,3G,4G等提供。
在另一实施例中,命令信号为不能够由人类察觉到的诸如超声或次声的声音信号,并且可以与运动图片的声道并行地发出。但是,观看者无法听到该命令信号。在本实施例中,控制单元相应地包括超声或次声检测器。
在优选实施例中,用于增加进入观看者的右眼和左眼的光量的第一机构和第二机构被定位于左眼和/或右眼的单眼视场中以便增加左眼的亮度而不干扰右眼,反之亦然。
本发明的该进一步的方面的优点在于该装置不干扰单眼视觉的视场,这强烈地增加该装置所提供的舒适性和图像质量。
在本发明的另一方面中,用于引起普尔弗里希效应的装置包括至少一个光源,该光源具有光射出部和支承结构,该支承结构将光源保持在相对于观看者的头的位置上,其中该光源的光射出部被定位在接近观看者的一个眼睛,从而对该一个眼睛进行照明。
在本发明的一个方面中,上述控制单元被配置来用固定机构连接到支承结构上,或安装于所述支承结构上。
本发明的此方面的优点在于与观看者的头的位置无关而可引起普尔弗里希效应。
在本发明的又一方面中,所述光射出部邻近至少一个眼睛的外眦而定位,并且位于该眼睛的眼角区域的水平处或低于该眼睛的眼角。
本发明的本方面的优点在于其将尽可能小地对观看者造成干扰,同时允许位于与该光射出部相同侧的头部的眼睛具有足够的照明。本发明的此方面的还一优点在于在从该光射出部射出的光具有与观看者的视觉环境的颜色相同的颜色时将更进一步减小对观看者的干扰。
作为替换方式,该光射出部位于下眼皮的水平处或低于下眼皮。
作为替换方式,该光射出部被定位在靠近内眦。
在所有场合,其优点在于该光射出部的位置使得其由鼻根和鼻梁挡住不到达另一只眼睛。
在本发明的另一方面中,所述支承结构还保持接近鼻根和/或鼻梁的百叶窗,以便将观看者的每个眼睛与杂散光屏蔽开。于是,该百叶窗将左眼与来自观看者的右边的光屏蔽开,并且该百叶窗将右眼与来自观看者的左边的光屏蔽开。
本发明的本方面的优点在于通过减少到达另一只眼的杂散光的量,普尔弗里希效应更加显著。
在本发明的另一方面中,所述支承结构可采用冕状头饰(tiara)、硬束发带、布束发带、塑料束发带、头戴听筒、耳机、眼镜、护目镜、安全眼镜、帽子、头盔、头饰、或任意类型的头饰,其中束发带束于头上或头的后面。
在本发明的另一方面中,上述设备包括接收命令信号的接收器和在正确确定的时刻使光源启动并对观看者的相应眼睛进行照明(比如,以便于动图的期间,在一个或多个时间产生普尔弗里希效应)的控制电子器件。
在又一方面中,移动电话用于接收命令信号并控制上述至少一个光源的启动。
在本发明的又一方面中,该设备具有针对观看者的每个眼睛的具有光射出部的光源。
在本发明的又一方面中,所述装置与包括第一和第二侧向屏幕与第三主屏幕的巴可EscapeTM投影系统结合使用。
在用于巴可EscapeTM投影系统时,上述光源收集由侧向屏幕之一发出的光。该光可通过光漏斗收集,光漏斗为空心的或实心的。本发明的本方面的优点在于不必须对本设备进行供电。另外,为了在观看者观看动画时于适合的时刻启动光源,不要求采用电子器件。固定于本设备的支承结构上的反射表面可被定位在邻近鼻根和鼻梁,以便将光反射到眼睛中。该反射表面可单独使用或与光漏斗一起地使用。该反射表面可为位于观看者的鼻梁上的百叶窗的整体部分。
作为替换方式,对该设备进行供电并且通过投影于侧向屏幕上的光而发送命令信号(比如:右左光不平衡+光学传感器)。
所投射的光可为通过投影仪中之一或通过专用的红外投影仪而投影的红外的光。在本发明的又一方面中,该设备与发射性显示器一起使用。
本发明还包括局部地评价黑暗适应性/光适应性的传感器。
按照另一方面,当与巴可EscapeTM投影系统一起使用时,头戴式装置上的光源收集侧向屏幕之一发出的光。该光可通过光漏斗收集,光漏斗是空心的或实心的。本发明的该方面的优点在于不必对该设备进行供电。另外,为了在观看者观看动图时于适合的时刻启动光源,不要求采用电子器件。固定于本设备的支承结构上的反射表面可被定位于邻近鼻根和鼻梁,以便将光反射到眼睛中。该反射表面可单独使用或与光漏斗一起地使用。该反射表面可为位于观看者的鼻梁上的百叶窗的整体部分。
作为替换方式,对头戴式装置进行供电并且通过投影于侧向屏幕上的光而发送命令信号(比如:右左光不平衡+光学传感器)。该投影的光可为通过投影仪之一或通过专用的红外投影仪而投影的红外光。在本发明的又一方面中,该设备与发射性显示器一起使用。
在本发明的又一方面中,至少一个光源的颜色经过选择而与投影于第一和/ 第二侧向屏幕上的图像的颜色匹配。
在本发明的又一方面中,所述控制单元还包括控制由用于增强进入眼睛的光的装置提供的照明的强度的装置,而该照明是,该照明强度是作为传感器提供的环境光的函数。
附图说明:
图1表示一般人的双眼和单眼视场。
图2为用于本发明的实施例的显示器的设备的透视图,其表示出了观看者的相对位置、用于引起眼睛之间的亮度差异光源和显示器。
图3为用于本发明的实施例的显示器的结构的顶视图,其表示观看者的相对位置、用于引起眼睛之间的亮度差异的光源和显示器。
图4a和图4b表示第一例子中的本发明的原理。
图5a和图5b表示第二例子中的本发明的原理。
图6a和图6b表示第三例子中的本发明的原理。
图7a和图7b表示第四例子中的本发明的原理。
图8a,图8b和图8c表示横过显示器移动的图像的速度的概念。
图9a和图9b表示在引起普尔弗里希效应时评估物体的感知位置的几何结构。
图10表示根据本发明的光源的优选位置。
图11为用于观看根据本发明的实施例的三维效果的头戴装置。
图12表示观看者佩戴的头戴装置的透视图。
图13表示用于评价用于观看根据本发明的实施例的三维效果的装置的视频序列的一个快照。
图14示出说明了在屏幕上移动的物体的速度超过临界极限时发生什么的几何结构。
图15a,b,c和d表示本发明如何解决EscapTM显示系统中3D的问题。
图16是用于观看根据本发明的实施例的三维效果装置。
图17是与本发明实施例一起使用的具有三个前投影屏幕和三个投影仪的前投影显示的示意性表示。
图18是巴可EscapeTM的设置中的观看者的示意性表示,其中具有与本发明实施例一起使用的一个投影仪,两个侧向显示器和一主屏幕。
具体实施方式
定义
“动图(Motion picture)”1.拍成电影的图像的序列,其被快速连续地观看,从而产生连续的幻像和动作。2.该图像的完整对象相关的内容。也作为电影 (cinema);影片(movie);运动图片(moving picture)(按照McGraw-Hill Dictionary of Scientific andTechnical terms(McGraw-Hill科学与技术术语词典),第六版)而知晓。
贯穿本说明书,下述的术语与显示表面相关:显示;前投影机显示,显示表面,显示屏,侧向显示,显示表面,前投影屏幕。但是,侧向指相对于观看者而侧向定位的屏幕,前或者主指位于观看者的前面的屏幕。
“显示屏”可为投影屏幕、LCD屏幕、LED屏幕、等离子体屏幕,或任何其它的固定格式显示器。
巴可EscapeTM为三个显示表面的设备,其中,一个显示表面位于观看者的正前方,而在每一侧具有一个显示表面。提供投影仪以便将动图投影于三个显示表面上。这些显示表面还可为发射性屏幕,比如LED墙。
实施例的具体描述
针对特定的实施例,参考某些附图,对本发明进行描述,但是,本发明不限于它们,本发明仅仅由权利要求书限定。描述的附图仅仅是示意性的,没有限定性。在该附图中,为了说明性的目的,部件中的部分的尺寸夸大,并且不是按照比例而绘制的。该尺寸和相关尺寸不与实施本发明的实际减少量相对应。
另外,说明书和权利要求书中的术语第一,第二和类似术语用于对类似部件之间进行识别,不必用于在时间性,空间性方面,或等级排列方面,或以任何其它的方式描述序列。应理解,这样使用的术语在适合的环境下是可相互互换的,另外在这里描述的本发明的实施例可以不同于在这里描述的或说明的序列方式操作。
此外,本说明书和权利要求书中的术语“顶”,“下”和类似术语用于描述性的目的,如果没有如此地特别说明,其不必用于描述相关的位置。应理解,这样使用的该术语在适合的环境下是可相互互换的,并且在这里描述的本发明的实施例可以不同于在这里描述的,或说明的场合的其它状态,进行操作。
应注意,在权利要求书中所采用的,术语“包括”不应解释为限定到在后面所列的机构;其不排除其它的部件。于是其应象下述的场合那样进行解释,该下述场合指对已描述的特征,所参照的整数或部件的存在进行指定,但是不排除一个或多个其它的特征,整数,或部件,或它们的组的存在或添加。于是,术语“具有机构A和B的装置”的范围应当不限于只由A和B构成的装置。这意味着相对于本发明,上述装置的仅仅相关分量为A和B。
本发明的一个方面在于提供按照普尔弗里希效应,用于观看在显示于至少一个显示表面上的至少一个动图中的三维效果装置。
这样的装置包括根据普尔弗里希效应而引起眼睛之间亮度差异的机构。该装置包括至少一个机构,该机构用于相比于进入另一只眼中的光量增加进入一只眼中的光量。引起眼睛之间亮度差异的该机构优选地被定位于观看者的单眼视场中。一般人的双眼和单眼视场在图1中示出:双眼视场I在观看者的前面,跨过约100 度的角度。观看者的右单眼视场II在在观看者的右侧,跨过约60度的角度,而观看者的左单眼视场III在观看者的左侧,跨过约60度的角度。
显示于显示表面上的图像中的至少一个物体正沿水平方向移动。采用用于运动学的技术(classical mechanics传统力学的分支,其描述物体(目标)和物体组成的系统的移动motion),这意味着至少一个物体具有带水平方向的分量的速度。
根据图2和图3,更加具体地对本发明的原理进行说明。假定在图2和图3 中的方案中仅仅显示器1和光源3与4是产生光的来源。为了清楚起见,假定观看者面对该显示器1,观看者的头竖直向上,将左眼和右眼连接的线与显示器1的左-右中线平行。在典型的显示器方案,比如,剧院或家庭影院中,该显示器的左-右中线处于水平面内,即,与当地的重力加速度方向相垂直,或视为沿图2 和图3所示的上-下方向。
具有右眼和左眼的观看者2观看显示器1。图2中表示的显示器比如,为LCD 显示器,或等离子显示器,但是,本发明也应用于LED显示器,后和前投影系统等等......。
上述观看者2可通过两个眼睛观看。如果需要,该观看者2具有隐形眼镜或以处方眼镜的形式的特定的(ad-hoc)光学校正。在每个情况中,眼镜的两片镜片或两片隐形眼镜具有相同的透射性,或基本相同的透射性(即,它们的透射性不同按照不超过5%,或优选地不超过10%,或优选地不超过25%的程度)。
上述观看者2相对于显示器1,是不动的。
在图2所示的例子中,增加对观看者的左眼和右眼的照明的机构分别通过光源3和4提供。该光源被定位于左眼和右眼中的每个的单眼的视场中。比如,光源3位于右眼的单眼的视场中,光源4位于左眼的单眼的视场中。
通过有差别地通过启动光源3和4可引起普尔弗里希效应。这是指因光源中的一个发出的光多于另一个而引起眼睛之间的亮度差异。
引起眼睛之间的亮度差异的场合的例子为:
-光源3打开,光源4关闭。
-光源3关闭,光源4打开。
到达观看者的一只眼睛的光量为到达观看者的另一只眼睛的光量的至少两倍,从而引起眼睛之间的足以使观看者感知3D效果的亮度差异。
在到达观看者一只眼睛的光量为到达观看者的另一只眼的光量的5倍,或更多时,可获得更加显著的3D效果。
以3D方式观看指观看者3将感知显示于显示器1上的图像的(至少)部分,仿佛它们位于显示器1的前面和/或显示于显示器1上的图像的(至少)部分,仿佛它们位于显示器1的背后/后面。
比如,如果光源4关闭,则光源3打开:
-显示于显示器1中的,并且从右向左而移动(即,从显示器1的右边到显示器1的左边)的物体的图像由观看者2感知,仿佛它们像图4a和图4b中简化而所示的那样,位于显示器1的前面。
-显示于显示器1中的,并且从左向右而移动(即,从显示器1的左边,到显示器1的右边)的物体的图像由观看者2感知,仿佛它们像图5a和图5b中简化而所示的那样,位于显示器1的背后/后面。
在图4a和图4b中,显示了这样的图像,相对于显示器1的侧边框,房子5 没有移动,飞行中的飞机6从显示器1的右边移动到左边。该光源4关闭,不发出光。该光源3打开,对观看者2的右眼进行照明。
到达眼睛的光量为:
-对于右眼:LR=由显示器1发出的并到达观看者2的右眼的光+L3,L3 为由光源3发出的并到达观看者2的右眼的光。
-对于左眼:LE=由显示器1发出的并到达观看者2的左眼的光。
于是,由观看者2的右眼和左眼接收的光量的差为LR-LE=L3,也即由光源3发出的并到达右眼的光,该值在光源3打开时不等于零。于是,我们满足普尔弗里希效应的第一条件:眼睛之间的亮度差异。
在一些场合,眼睛之间的亮度差异可通过由显示器发出的光的分布进一步放大。比如,如果显示器1中的图像的左侧为黑,而显示器1中的图像的右侧为白,那么显示器1自身对右眼的照明就会比左眼多。在一些场合,对投影的图像进行剪辑是有利的或是有需要的,以优化眼睛之间的亮度差异和所引起的普尔弗里希效应。
对于上述相对于显示器和观看者不动的房子5的图像的感知不会受到普尔弗里希效应的影响。
另一方面,飞机6的图像以速度VP从右到左的方向而移动,该飞机由观看者2感知为仿佛其位于显示器1的前面,即,与显示器1相比较,更接近观看者2。
在图5a和图5b中,显示了这样的图像,相对于显示器1的侧边框,房子5 没有移动,飞行中的飞机6从显示器1的右边移动到左边。该光源4关闭,不发出光。该光源3打开,对观看者2的左眼进行照明。
到达眼睛的光量为:
-对于右眼:LR=由显示器1发出的并到达观看者2的右眼的光+L3,L3 为由光源3发出的并到达观看者2的右眼的光。
-对于左眼:LE=由显示器1发出的并到达观看者2的左眼的光。
于是,观看者2的右眼和左眼所接收的光量的差别LR-LE=L3,也即光源 3所发出的并到达右眼的光,其在光源3打开时不等于零。于是,我们满足普尔弗里希效应的第一条件中:眼睛之间的亮度差异。
对于上述房子5的图像的感知不会受到普尔弗里希效应的影响,因为它相对于显示器和观察者是不动的。房子会显示在显示器1的平面内。
另一方面,对于以速度VP沿从左到右的方向移动的飞机6的图像,该飞机由观看者2所感知为仿佛其位于显示器1的背后/后面,也即与显示器1相比较,离观看者2更远。
如果光源3关闭,光源4打开,则:
-显示于显示器1中的,并且从左向右而移动(即,从显示器1的右边到显示器1的左边)的物体的图像由观看者2感知为仿佛它们像图6a和图6b中简化而所示的那样,位于显示器1的前面。
-显示于显示器1中的,并且从右向左而移动(即,从显示器1的右边到显示器1的左边)的物体的图像由观看者2感知为仿佛它们像图7a和图7b中简化而所示的那样,位于显示器1的背后/后面。
在所有的场合,移动物体(在这些例子中是飞机6)被感知位于显示器1后面或前面的距离d的值为下面因素的函数:(a)眼睛之间的亮度差异(即,LE-LR) 的值;(b)LE和LR;(c)移动物体的速度VP(特别是沿水平方向的速度的分量(比如,图4a中的虚线H),(d)位于显示器1和观看者2之间的距离D0;非常大概率地(e)观看者2的视觉系统(该意思是指,即使生物学的视觉系统对于所有人来说都是相同的,但是处于相同条件下的不同的观看者可能感知移动物体位于不同的距离d0处)。
即使在沿对角线方向穿过屏幕而移动的情况下,仍产生普尔弗里希效应。换言之,该效果出现在满足以下两点的任意时刻:(a)具有眼睛之间的亮度差异和 (b)显示于显示器1中的至少一个物体的速度具有水平分量,即,沿平行于将观看者2的左眼和右眼连接的线的方向的分量。
显示于显示器1中的图像的速度的含义在图8a和图8b中示出。
如果在显示器1中显示的飞机6的图像的位置相对该显示器而从比如,时刻t(图8a)的显示器1的底部左角,移动到位于时刻t+Δt(图8b)的显示器1的顶部右角;沿水平方向的速度的分量为Δx/Δt(水平方向的位移Δx和时间间隔Δt 的比值)而沿竖直方向的速度的分量为Δy/Δt(沿水平方向的位移Δy与时间间隔Δt的比值)
Δx和Δy可按照米,厘米,甚至按照像素的数量来计量,无论哪一个对于表示显示器以及显示器用于其中的装置来说都是比较方便的。
物体的图像的速度也在图8c中示出,其中,包括了在时刻t而显示的飞机的图像和在时刻t+Δt而显示的飞机的图像。
飞机的图像显示于显示器1上。在时刻t,该飞机的图像6a位于显示器的底部左角。在时刻t+Δt,该飞机的图像6b位于显示器1的顶部右角部。为了说明起见,针对飞机的头部尖端而给出位移Δx和Δy。该飞机图像的速度V沿水平方向而具有分量Vx=Δx/Δt,沿竖直方向而具有分量Vy=Δy/Δt。在正常环境中,上述显示器的平面与当地的重力加速度平行,术语水平和竖直具有通常含义。
按照普尔弗里希效应的一个解释,普尔弗里希效应由左右眼睛之间的响应时间差而导致。
如果考虑图4a和图4b的场合,则左眼接收的光小于右眼,那么也就是左眼比右眼“慢”。
其所表明的含义在于:当右眼观看到在时刻t显示的图像时,左眼仍在观看于更早时刻(t-延时)而显示的图像,其中,延迟为观看者2的生理和物理状态、病理因素的函数,病理因素会影响观看者2的视觉系统和眼睛之间的亮度差异(右眼所接收的光和左眼所接收的光之间的差异)以及进入眼睛的光量。
作为典型方式,上述延迟从明亮环境时的几个ms,到黑暗环境中的数十ms 之间变化。上述延迟还可能作为时间的函数而改变(比如,随眼睛的黑暗适应性)。
这一点在图9a和图9b中示出。在图9a的例子中,光源3点亮,右眼接收较多的光,于是“快”于左眼。让我们考虑显示于显示器1中的图像的序列,其中点 P从屏幕的右边,移动到屏幕的左边。
对于从右到左而移动的点P,其被右眼在时刻t0感知为位于位置P(t0)处,而左眼仍感知点P位于位置P(t0-Δt)处,正如它在时刻t0-Δt显示的位置,Δt表示由眼睛之间的亮度差异引起的延迟。
通过跟踪每个眼睛和在时刻t0感知的图像之间的线,可评价观看者2观看正在显示的移动物体的视差。在图9a的场合,点P在时刻(t0)被感知为仿佛其在于显示器1的前面,相对显示器1而更接近观看者2的交点Pp处。
在图9b的场合,显示于显示器1中的图像的序列表示从屏幕的左边,向右而移动的点P。此时,该点被感知为仿佛位于显示器1的后面。
用于引起眼睛之间的亮度差异的机构经常针对两个眼睛而以光源的形式提供,根据动图中物体的移动,增加观看者的一侧或另一侧的光。
于是,提供控制单元,用于按照与所显示的动图的显示图像有关的命令信号,增加第一和/或第二光源的照明,而该信号取决于所显示的动图中的物体的水平移动(可选择的,当至少一个物体正水平地从左向右或从右向左移动时)。
实时的移动检测算法可自动地检测动图中的移动并触发对控制单元的命令信号的发出,或该命令信号可预先校准并在观看动图的期间发出。由于在移动开始之前由第一和/或第二光源发出的光随后逐渐地增加使得在观看动图的时候该移动可由观看者清楚地观看到,本实施例是优选的。
作为替换方式,在数字电影院中,在对动图进行编码处理的文件中,可包括元数据。该元数据确定什么时间以哪个强度启动光源3或4,什么时候关闭光源等等。
通过固态光源,比如,LED光源和白炽光源而进行实验,该光源择优地对观看屏幕上的运动图片的观看者V的眼睛中的一个进行照明。该实验的目的在于确定在观看者的一只眼睛前面没有采用吸收滤光片而是使得光直接进入观看者的眼睛并引起眼睛之间的亮度差异的情况下,是否有可能在剧院中引起普尔弗里希效应。
涉及上述问题的解决方案取决于对立的参数。该解决方案必须具有选择性,该选择性足以允许仅照明一个眼睛(以产生左眼和右眼的视网膜上实质不同的照明)并可应用于数十或数百观看者的大量观众。针对巴可EscapeTM显示系统的应用,上述解决方案还必须尽可能地不引人注意,这排除了滤光片和相关眼镜的使用。之后寻求的解决方案必须使观看者的视场保持自由。没有不连续性(由比如, 3D眼镜的边缘而产生),以便不损害观看者的沉浸式体验。
根据欧洲和东亚血统的试验对象所进行的试验而知道,将光源定位在接近眼睛的三个位置会产生较好的结果。这些位置在图10中示出,其为邻近外眦,并且位于该眼睛的眼角区域的水平处或低于眼角区域的“A”,位于下眼皮的水平处或低于下眼皮的“B”和接近内眦的“C”。该三个位置对于佩戴处方眼镜的观看者来说同样是有利的,是因为玻璃将部分光反射回观看者的眼睛并因此增强了效果。在该3 个位置,由光源发出的光沿瞳孔的大致方向而发出(即,大于瞳孔的区域可被点亮)。
在本发明的实施例的第一例子中,在图11中看到的头戴装置91可定位于头上,如图12所示。在本例子中,该头戴装置具有从头的背后而延伸的2个侧臂91a 和91b。当观看者佩戴时,该臂91a和91b的端部接近佩戴该头戴装置91的观看者的眼睛。每个臂91a和91b的端部支承光源,比如,固态灯,LED(发光二极管) 为其一个例子。诸如LED92的光源固定于上述臂91b上,诸如LED93的光源固定于上述臂91a上。诸如LED的每个光源,通过诸如双绞线对94的缆线而与控制电子器件连接,该控制电子器件比如,位于印刷电路板95上(图11中仅仅示出光源,比如,LED92)。该电子器件可包括使诸如LED92的光源,或诸如LED93的光源启动的开关,光源在所观看的屏幕上的水平移动时被控制。
在用于评价本发明的头戴装置91的第一形式中,位于双绞线对94的另一端的连接器96使得诸如LED的光源,与电子器件,即,PCB的连接和拆卸更加容易。该电子器件,即,PCB可接纳电池支承件97(接纳比如,3个AAA,或AA 电池97b),或其可本身带有与电源连接的诸如双绞线对的缆线。上臂91c的目的在于有助于保持侧臂91a和91b的位置。
在头戴装置的第一形式中,上述电子器件,即,PCB95接纳2个电位计98 和99,每个电位计用于臂91a和91b上的一个光源,比如,LED中的每个。该电位计用于改变光源,比如,LED92和93发出的光量。要求试验对象改变上述电位计的设定值,以调节对他们眼睛的照明光的水平,从而在不使他们不舒适的情况下,能够看到普尔弗里希效应。通过显示沿不同的方向而移动的物体的图像的视频序列,进行该试验。
图13列举了所采用的视频序列中的一个。
以视频序列的实例而显示的图像包括三组物体A,B和C。组A中的物体以速度v1、v2、v3从屏幕的右侧朝向屏幕的左侧而移动。组B中的物体以速度v4、v5、v6从屏幕的左侧移动到屏幕的右侧,组C中的物体保持不动,或以速度v7、v8、v9沿竖直方向(即,从“下”到“上”或从“上”到“下”)移动。组A和B中的物体的速度在视频序列的开始时从零变化而达到每秒一千像素以上(即,物体在1 秒内或以更少的时间从显示器的一侧移动到另一侧)。用LCD显示器(14英寸和 55英寸的对角线)和前投影显示器(来自ASUS的投影仪B1M)进行试验,该前投影显示器将图像投影到粗糙白色的壁上。该显示器的分辨率为1280×800像素。
试验对象给出的结果与预期一致。
当对象的右眼被邻近它的LED照明时,组A的物体看起来移动到显示表面 (即,LCD显示器的屏幕或投影图像的壁)所在平面的外侧,并且位于该显示表面的前面,而组B的物体看起来移动到该显示表面所在平面的后面。组C中的物体看起来位于该显示表面所在平面内,并且位于组A和B中的物体之间。
在上述对象的左眼被邻近它的LED照明时,组B的物体看起来移动到显示表面(即,LCD显示器的屏幕或投影图像的壁)所在平面的外侧,并且位于该显示表面的前面,而组A的物体看起来移动到该显示表面所在平面的后面。如前面所述的那样,组C中的物体看起来位于该显示表面所在平面内,并且位于组A和 B中的物体之间。
上述效果的幅度伴随上述速度(速度越高,宣称的效果越好)和对眼睛进行照明的光的强度而增加。
对于光的给定强度,在沿特定方向而移动的物体的速度超过极限或临界速度VPcritical时,该效果失败。
失败可发生的方向取决于哪只眼睛比另外一只更多的被照明。
这可根据用于图9a和图9b的几何结构而理解。
现在考虑图14的场合,其中观看者2的右眼被邻近它的光源3照明,同时光源4熄灭。显示于显示器1的显示表面上的序列的图像表示从左,移动到右的点P。如前面所说明的那样,点P的被感知的位置Pp通过将左和右眼与由每个眼睛感知的点P的位置连接的线的交点而确定。根据图14而看到,如果上述速度 VP与由眼睛之间的亮度差异而引起的延迟Δt的乘积超过左右瞳孔之间的距离 IED,则两条线在观看者2的后面而相交。在上述效果失败的同时,试验对象报告出现了视觉假象,该视觉假象影响了移动物体的图像(亮度和/或颜色的明显变化,与虚持续后像(illusory palinopsia)可比拟的残留影像的感觉)。
可采用临界速度而估计因眼睛之间的亮度差异引起的延迟Δt。这允许我们建立查询表。对于一组显示照明(即,由显示器发出的,并且到达观看者2的眼睛处的光的量),针对一组由光源发出的光的亮度估计延迟Δt。可直接地测定移动穿过屏幕的物体的水平速度。由显示器1发出的,并且到达观看者2的眼睛处的光的强度可通过比如,光度计测定。在McGraw-Hill,科学与技术术语词典,第6 版中,将光度计定义为“用于在可见光的范围内对光或电磁辐射进行测量的仪器。”。在观看者2感受该效果(如在前面描述的那样)的失败时,其表明由眼睛之间的亮度差异而产生的延迟Δt基本上等于,左右瞳孔之间的距离IED与临界速度 VPcritical的比值:
Δt=IED/VPcritical
查询表可用于产生元数据,该元数据产生给定光源3和4给定显示器上的给定视频序列的最佳结果。
上述查询表可针对不同的人群组而评估,从人的一组,到另一组,采取视频系统的各种变化形式。该查询表可针对比如,下述观看者而建立,该观看者为年龄在10~20岁的范围内的观看者,年龄在20~30岁的范围内的观看者,......,以及年龄在90~100岁的范围内的观看者。对针对试验组而获得的结果进行求平均处理,然后,该查询表给出使视频序列的效果达到最佳化的必要的数据。如果针对“所有观众”而制作电影,则可根据代表一般人群的试验对象的组,建立该查询表。
在所采用的上述显示器1为剧院中的前投影显示器时,投影于屏幕上的图像的亮度具有50或100cd/m2的最大亮度这一点是已知的。比如,针对在0~最大亮度的范围内,以10cd/m2的等级而变化的亮度,可建立查询表。一旦光源3和4 已知(比如,如图11,图12的头部装备和电源中那样的给定类型的LED;带有已知的特征),则如果脉冲宽度调制被用于控制光源3和4的输出功率,那么延迟Δt 可作为他们发出光强的函数来进行评估;更方便的是作为驱动它们的电流或占空比的函数来进行评估。
一旦已对电影进行了编辑,则针对以3D方式观看的视频场景产生上述元数据。在以3D方式体验的场景的开始时,该元数据包括比如,启始信号;关于光源必须点亮的信息和驱动上述光源3和/或4的PWM占空比。在该场景的结束时,该元数据包括比如,停止信号。如果光强度必须逐渐地增加或减少,则上述元数据还可包括上述占空比必须增加或减少的比率的信息(如果光源可通过脉冲宽度调制而控制)。如在后面描述的那样,上述光源3和4可产生白色光或带有颜色的光。在该场合,上述元数据还包括必须在给定时间光源所发出的颜色的信息。
上述实验通过不同类型的显示器而进行。LCD显示器以48帧/秒或更高的更新率而显示,其尺寸为60mm×35mm;310mm×17,5mm和890mm×500mm。还可通过下述投影显示器而进行实验,该投影显示器为:来自巴可的数字电影投影仪 DP2K-20C以及用于会议室的各种较小的投影仪。
在上述实验的期间,在于比如,0.5秒到1秒或更多秒的时间段,上述光源,比如,LED逐渐点亮实验对象时发现头戴装置的使用更加令人愉快(较小的侵入性)。
上述光源LED92和LED93的位置是可调节的。实验对象可前后地移动上述光源,即,LED92。在头戴装置的第一形式中,光源,比如,LED焊接于小PCB 上,该PCB通过可沿臂91a而滑动的环而与臂91a固定。这一点未在图11和图 12中示出。
调节光源,比如,LED92和93的位置的滑动机构的替换方式是增加图11所示的光源的区域。一个或多个光源,比如,LED92,92a,92b......位于腔100中,由漫射器110覆盖,从漫射器射出的光对眼睛进行照明。对于该替换方式,其结果对于头戴装置的准确位置是不敏感。该腔的底部涂有反射层(比如,银色涂料,铝箔等......)。
上述光源,LED92和93的看起来是普尔弗里希效应的感知幅度与观看者的体验之间的最佳折衷位置(没有或很少的位于鼻子上的负面感觉......,没有或很少的观看者的视野范围内的干扰)的位置,靠近外眦并处于眼睛的眼角区域的水平处或低于眼睛的眼角(该光从侧边而到达视网膜),或位于低于下眼皮(由LED 发出的光从眼睛的下面而到达视网膜)。
用绿色、红色、蓝色和白色光源,比如,LED进行实验。该实验对象优选白色和蓝色光源,比如,LED,其中白色光源例如LED的标记的优选。
上述光源,比如,LED为比如,“冷白色”LED,其具有小于10Cd的最大光输出。
在本发明的范围内,包括产生在频谱的可见部分中的任何颜色。如果与巴可EscapeTM显示系统(如图15a-d所示)结合而使用,则有利的是:将光源,比如, LED92和93之一发出的光的颜色与投影于侧向屏幕上的图像的颜色进行匹配。比如,如果观看者的左边的主颜色是蓝色(比如,具有蓝天的风景投影于观看者的左边的屏幕上),则驱动接近左眼的光源而发出蓝色或带蓝色的光。该光源比如,可为一组红和绿光源,比如,红,绿和蓝色的LED,它们可产生不同颜色的光。这些光源,可以是比如,与漫散器相关联的分离的LED,或多色LED。在与巴可 EscapeTM显示系统结合而使用时,位于观看者的相同侧的屏幕和光源,比如LED,所发出的光可用于协同地增强普尔弗里希效应。对比如右眼的视网膜进行照明的光的强度由位于观看者的右侧的光源,比如LED,发出的光,位于观看者的右侧的侧向屏幕的光,前屏幕的光,以及任何的环境光而产生。如果上述总体光强度大于任意光源本身所产生的强度,普尔弗里希效应的感知幅度就会变大。
在还一实施例中,上述头戴装置允许其它的光源被定位于下眼皮的水平处或低于下眼皮和/或接近内眦而定位。
臂91a和91b的延伸部沿观看者的脸部而在下眼皮的下面延伸,直至内侧眼角的附近。另外的光源可被定位在眼皮的下面和/或接近位于这些延伸部上的内眦。
在另一实施例中,上述光源,比如,LED92和93,由光漏斗或光汇聚器代替,该光漏斗或光汇聚器收集如图17和图18所示的那样的巴可EscapeTM显示系统中的侧向屏幕中的一者发出的光(侧向屏幕8或10和中间屏幕9之间的角度为 102.5度)。该光被收集,折射和/或反射,指向上述观看者的相应眼睛(即,该观看者的左侧的侧向屏幕的光经过改变而指向该观看者的左眼,该观看者的右侧的侧向屏幕的光经过改变而指向该观看者的右眼)。
光漏斗可为空心的,柔性的光导。其可还为光纤,或成束的光纤(全光导)。该光导可为模制的PMMA结构,其外表面上带有反射涂层。
图15a表示在观看者位于3D电影院中的场合,在佩戴滤光眼镜时,观看者如何感知Escape显示系统。
由于由Escape显示系统中的屏幕1511,1510和1512所覆盖的视场宽于普通的视场,故上述眼镜在视场中引入不连续1520和1530。
图15b表示在佩戴本发明的装置时,观看者如何感知Escape显示系统。在左右的视场的边界处,上述光源作为模糊的斑点1503和1504而感知。
图15c表示如果针对位于最佳点的观看者而投影立体图像会发生于Escape 显示系统中的错误透视的问题。在图15c中,第一观看者V1观看屏幕1511,在该屏幕1511上,投影有位于桌子1550的下面的足球1540的立体图像。该透视是正确的。
对于观看者V2观看屏幕1511,在屏幕1511上,投影桌子1550下面的足球 1540的立体图像。由于其位置,该观看者V2期望看到该足球1540的全部,以及该桌子的表面的较少部分,但是看到是针对作为观看者V1的,位于屏幕1511的前方的观看者而拍成电影的图像。该透视不是正确的。
在依赖于普尔弗里希效应时,不影响静止图像或较慢移动的图像。它们作为任何的2D图像而感知。
快速移动的图像足以允许感知到普尔弗里希效应,其透视自动地变为该观看者的位置的函数。其原理在构成Escape显示系统的顶视图的图15d中给出。
点P在侧向屏幕上移动。在观看屏幕1511时,观看者V1看到点P在该屏幕的平面上,以速度VP1而移动。
处于一定角度的上述观看者V2会看到以低速VP2=VP1×cosβ而移动的点P,在这里,β为观看者观看屏幕1511的方向和与该屏幕相垂直的方向之间的角度。对于观看者V1,β接近于零,而对于观看者V2,β接近90度角,由此,看到上述点P沿从右向左的方向,以速度VP2=VP1×cos(80°)而移动。伴随上述角度的增加,速度的降低的程度越来越显著,普尔弗里希效应的幅度将会降低,由此,减轻错误透视的问题。
图16表示本发明的装置1400的另一实施例。该装置包括支承结构,在本实施例中,该支承结构呈束发带1420状,该束发带1420束于观看者的头的后面。该束发带优选具有2个弯曲部件1422,使得该束发带围绕耳朵,这样增强上述支承件。该束发带还可包括耳内扬声器1430,其按照局部地伸入到耳朵的内侧的方式设计。在由观看者佩戴时,该特征还增强上述支承结构的支承性。还允许观看者通过头戴装置而聆听运动图片的声道。但是,本发明不限于耳内扬声器,可包括用于头戴装置的任何类型的扬声器。
在靠近耳内扬声器处,围绕该耳朵在佩戴图16的装置时,比如,可预先将控制单元、接收器,以及电源放置在该装置每侧的腔室1410,1415中。其中电源可位于一侧,而具有上述接收器的控制单元位于另一侧。
光源,比如,LED92,93,通过分别从腔室1410,1415而延伸的2个板1440, 1450而与上述装置1400连接。
在每个板1440,1450的末端,2个可移动部件1445,1455最好通过滑动机构而与上述板连接。上述光源,比如,LED92和93分别在内侧,与上述可移动部件1445和1455固定,这样在佩戴该装置时,该光源,比如,LED发出的光射向观察者的眼睛。
上述可移动部件1445,1455最好能够沿水平方向在板1440,1450上滑动,从而比如,在该装置1400由观看者佩戴时适合于调节上述光源,比如,LED距眼睛的距离,并且在垂直方向调节光源,比如,LED92,93相对观看者的眼睛的高度。图16的装置可直接以插入方式设置于观看者的座位中,其中,设置2个缆线:一个缆线用于传送音频信号,另一个缆线用于传送命令信号。
在又一优选实施例中,所述装置1400包括无线连接,比如,针对3D声音的蓝牙或WiFi连接。优选地,上述命令信号通过诸如红外线的可见辐射,或其它的诸如无线连接(例如蓝牙波长或超声)的无法觉察的方式发送给所述装置,以便根据所观察的屏幕上的物体的水平移动,将上述光源,比如,LED,从一侧变到另一侧。与所显示图像的序列相对应的元数据可以无线方式发送给装置1400或91。
在优选实施例中,扬声器被配置来提供与动图同步的声道。在最优的实施例中,该被发送的声音提供三维音频效果。在优选的实施例中,提供三维音频效果的技术包括,双声道录音,最优选地全息声学(holophonicTM)录音。
在另一实施例中,用于增加观看者的眼睛的照明的机构直接一体地形成于观看者的座位上,或与该座位连接的“U型头部支承枕”上。该光源可与铜圈颈状件连接,一体地形成于上述座位上,其是柔软的,于是其位置可通过观看者而手动地设定。在还一实施例中,头支承件可设置于上述座位上,以便对观看者提供额外的舒适性,并且消除对附近的观看者的光源产生的打扰。在采用枕时,后者可通过诸如VelcroTM的快速固定机构来固定。
Claims (38)
1.一种显示系统,所述显示系统包括第一显示器,所述第一显示器用于为观看所述第一显示器的观看者显示图像;位于所述观看者的左侧的第一光源和位于所述观看者的右侧的第二光源,其中,所述第一和第二光源通过用于控制由所述第一和第二光源发出的光量的控制单元来控制,从而通过引起眼睛之间的亮度差异按照普尔弗里希效应创建3D图像。
2.根据权利要求1所述的显示系统,其特征还在于,到达所述观看者的一只眼处的光量为到达所述观看者的另一只眼处的光量的至少两倍。
3.根据权利要求1所述的显示系统,其特征在于,到达所述观看者的一只眼处的光量为到达所述观看者的另一眼处的光量的至少5倍。
4.根据权利要求1所述的显示系统,其特征还在于,所述第一光源位于所述观看者的右单眼的视场中,而所述第二光源位于所述观看者的左单眼的视场中。
5.根据权利要求1所述的显示系统,其特征在于,所述显示表面包括LCD、LED、投影屏幕、背投屏幕、LED墙、CRT、等离子体固定格式显示器中的至少一者。
6.根据权利要求1所述的显示系统,其特征在于,所述第一光源和第二光源发出白色、红色、绿色、蓝色光中的至少一者或它们的任意组合。
7.根据权利要求1所述的显示系统,其特征在于,所述第一光源和第二光源中的至少一个被定位在分别靠近左眼和右眼处。
8.根据权利要求7所述的显示系统,其特征在于,所述至少一个光源被定位在接近外眦,在眼睛的眼角区域的水平处或低于眼角区域,或在下眼皮的水平处或低于下眼皮,或被定位接近内眦。
9.一种设备,所述设备包括权利要求1所述的显示系统,其特征在于,所述控制单元被适配用于接收命令信号,所述命令信号根据至少一个物体的水平移动方向而与被显示的图像相关。
10.根据权利要求9所述的设备,其特征在于,所述命令信号通过红外光、或无线波长、或超声或次声中的至少一者发送。
11.根据权利要求9所述的设备,其特征在于,用于产生眼睛之间亮度差异的所述第一光源和第二光源中的至少一者被定位于左眼和右眼的各自的单眼视场中。
12.根据权利要求9所述的设备,其特征在于,所述设备被安装在电影院、剧场、歌剧院、会议室、音乐厅内、室内或在夜间的露天电影院中。
13.一种用于观看在显示于至少一个显示表面上的至少一个动图中的三维效果的装置,该装置包括:
第一机构,所述第一机构用于在显示于所述至少一个显示表面上的图像中的至少一个物体正大致沿水平方向运动时,相比于进入左眼的光量增加进入观看者的右眼的光量;
第二机构,所述第二机构用于在显示于所述至少一个显示表面上的图像中的至少一个物体正大致沿水平方向运动时,相比于进入右眼的光量增加进入观看者的左眼的光量;
其中,用于增加亮度的所述第一和第二机构通过控制单元来控制,所述控制单元控制进入左右眼的光量,从而通过产生眼睛之间的亮度差异按照普尔弗里希效应形成3D图像。
14.根据权利要求13所述的装置,其特征在于,用于增加亮度的所述第一机构和第二机构包括被定位在分别接近左右眼处的至少一个光源。
15.根据权利要求13所述的装置,其特征在于,所述控制单元被视频用于接收命令信号,所述命令信号与被显示的根据所述至少一个物体的水平移动方向的至少一个动图的图像有关。
16.根据权利要求15所述的装置,其特征在于,所述命令信号以不可见光无线频率波传送。
17.根据权利要求15所述的装置,其特征在于,所述命令信号通过超声、次声中的至少一者传送。
18.根据权利要求13所述的装置,其特征在于,所述用于增加光量的第一机构和第二机构中的至少一者被定位于左右眼的各自的单眼视场中。
19.根据权利要求14所述的装置,其特征在于,至少一个光源为固态光源或是白炽光源。
20.根据权利要求14所述的装置,其特征在于,所述至少一个光源发出白色、红色、绿色、蓝色光中的至少一者或它们的任意组合。
21.根据权利要求14所述的装置,其特征在于,所述至少一个光源为一组与漫射器相关联的分立的LED或多色LED。
22.根据权利要求14所述的装置,其特征在于,所述至少一个光源被定位在分别靠近左眼和右眼处。
23.根据权利要求22所述的装置,其特征在于,所述至少一个光源被定位在接近外眦,在眼睛的眼角区域的水平处或低于眼角区域,或在下眼皮的水平处或低于下眼皮,或被定位在接近内眦。
24.根据权利要求14所述的装置,其特征在于,所述用于增加光量的第一机构和第二机构通过固定机构而安装于或连接于支承结构上,所述支承结构被适配用于将所述至少一个光源保持于相对于观看者的头部的固定位置。
25.根据权利要求24所述的装置,其特征在于,所述支承结构为冕状头饰、硬束发带、布束发带、塑料束发带、头戴听筒、耳机、眼镜、护目镜、安全眼镜、帽子、头盔、头饰、或任意类型的头饰中的一者,其中束发带束于头上或头的后面。
26.根据权利要求24所述的装置,其特征在于,所述支承结构配置用于保持百叶窗,其中,在所述支承结构置于观看者的头上时,所述百叶窗被定位在接近鼻根和/或鼻梁。
27.根据权利要求24所述的装置,其特征在于,所述控制单元按照通过固定机构而连接或安装于所述支承结构上。
28.根据权利要求13所述的装置,其特征在于,移动电话被用于接收命令信号并控制所述用于增加光量的第一机构和第二机构。
29.根据权利要求13所述的装置,其特征在于,所述装置用于与巴可EscapeTM投影系统结合,所述投影系统包括第一和第二侧向屏幕与第三主屏幕。
30.根据权利要求14所述的装置,其特征在于,所述至少一个光源的颜色被选择来匹配投影于所述第一和/或第二侧向屏幕上的图像的颜色。
31.根据权利要求29所述的装置,其特征在于,所述用于增加光量的第一机构和第二机构包括用于收集通过所述巴可EscapeTM投影系统的所述第一和第二侧向屏幕而发出的光的机构。
32.根据权利要求31所述的装置,其特征在于,用于收集通过所述第一和第二侧向屏幕发出的光的机构包括中空或实心光漏斗。
33.根据权利要求13所述的装置,其特征在于,用于分别与进入左眼和右眼的光量相比较分别增加进入观看者的右眼和左眼的光量的所述第一和第二机构还包括反射面,所述反射面固定于被定位在靠近鼻根和鼻梁的装置的支承结构上,以将光反射进入眼中。
34.根据权利要求13所述的装置,其特征在于,所述装置还包括用于测量环境光的光传感器。
35.根据权利要求34所述的装置,其特征在于,所述控制单元还包括控制由所述用于增加进入眼中的光的机构提供的照明的强度的机构,作为所述传感器提供的环境光的函数。
36.根据权利要求13所述的装置,其特征在于,所述控制单元还被配置来建立查询表,在所述查询表中,针对由光源发出的光值,评估因眼睛之间亮度差异而产生的延迟Δt。
37.根据权利要求36所述的装置,其特征在于,针对以10cd m2的步长,在0到最大亮度的范围内变化的亮度而建立查询表,所述最大亮度在50到100cd m2的范围内。
38.根据权利要求36所述的装置,其特征在于,针对不同的人群组,评估所述查询表,以获得从个别一组到另一组的视觉系统的变化量。
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