-
Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ansteuerung von 3D-Displays
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ein System zur Ansteuerung
eines 3D-Displays nach dem Oberbegriff des Anspruches 9, sowie ein
Verfahren zur Ansteuerung von 3D-Displays nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 11.
-
Stand der Technik
-
Es
ist bekannt, Grafikcontroller zur Ansteuerung von Displays, insbesondere
von 2D-Displays einzusetzen. Hierbei werden optische Signale mit Synchronisationssignalen
und einem Taktsignal zu Bilddaten generiert und auf einem 2D-Display
abgebildet.
-
In
einer Weiterbildung von 2D-Displays sind 3D-Displays verfügbar,
die beispielsweise eine Abbildung von zwei unterschiedlichen Bildern
vorsehen, wobei von einem Betrachter ein 3D-Bild durch zusätzliche
Hilfsmittel, wie beispielsweise eine 3D-Brille zu sehen ist, indem
die beiden unterschiedlichen Bilder aus zwei unterschiedlichen Blickwinkeln
(rechtes/linkes Auge) betrachtet werden (stereoskopisches Display).
-
Für
den Betrachter wird ein 3D-Effekt des dargestellten Bildes unter
Ausnutzung des bekannten Parallaxeneffektes erzeugt.
-
Die
Ansteuerung zur Darstellung jedes einzelnen Bildes kann mit einem
konventionellen Grafikcontroller erfolgen, wobei eine Bildgenerierung
spezielle Algorithmen zur Bilderzeugung erfordert.
-
Ferner
ist vorgesehen, dass 3D-Displays zur Darstellung eines 3D-Bildes
neben den Farbinformationen eines Bildelementes zusätzlich
Tiefeninformationssignale berücksichtigen.
-
Aus
der
JP 09015639 A ist
bereits eine Flüssigkristallanzeige für eine räumliche
Darstellung bekannt.
-
Vorteilhafte
Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen beschrieben.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Vorteile der Erfindung
-
Die
Erfindung geht von einer Vorrichtung zur Ansteuerung eines 3D-Displays
aus.
-
Der
Kern der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine Elektronikeinheit
zur Anordnung in Datenstromrichtung nach einem Grafikcontroller vorgesehen
ist, wobei die Elektronikeinheit Daten aus dem Grafikcontroller
in einer Weise ausliest, dass ein Teil der Bilddaten als RGB-Daten
importiert werden und aus einem weiteren Teil eine Tiefeninformation
für eine 3D-Darstellung gewonnen wird, und wobei die Elektronikeinheit
dazu ausgebildet ist, die RGB-Daten und die Tiefeninformationsdaten
zu einem Tiefeninformations-/RGB-Datenstrom (RGBZ-Datenstrom) zu
kombinieren und an ein 3D-Display zu dessen Ansteuerung auszugeben.
-
Mit
der erfindungsgemäßen Elektronikeinheit ist es
nunmehr möglich, einen Datenstrom von Bilddaten zu generieren,
die neben den RGB-Daten für die Farbinformationen auch
Daten mit Tiefeninformationen aufweist.
-
Diese
generierten Bilddaten werden in einem Datenstrom ausgegeben, wodurch
die Darstellung eines 3D-Bildes auf einem 3D-Display möglich
wird.
-
Vorzugsweise
ist die Elektronikeinheit als FPGA (Field Programmable Gate Array – vor
Ort modifizierbarer Logikbaustein) ausgebildet, die mittels eingehender
Bilddaten 3D-Bilddaten generiert.
-
In
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass
die Elektronikeinheit eine Steuereinheit umfasst, die dazu geeignet
ist, die eingehenden Daten des Grafikcontrollers anhand von Takt-
und/oder Synchronisationssignale in Daten aufzuteilen, welche die
RGB-Daten widerspiegeln bzw. aus denen die Tiefeninformationen gewonnen werden.
-
Somit
werden die aus dem Grafikcontroller ausgelesenen Bilddaten von der
Steuereinheit gemäß den Takt- und Synchronisationssignalen
als RGB-Farbwerte oder als in RGB-Werte kodierte Z-Werte erkannt
und in den entsprechenden Speichereinheiten in der Elektronikeinheit
zwischengespeichert.
-
Dies
hat den Vorteil, dass lediglich die mit Z-Werten kodierten RGB-Daten
dekodiert werden müssen, um die erforderlichen Tiefeninformationen zur
Generierung eines RGBZ-Datenstroms zu erhalten.
-
In
einer überdies bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung
ist vorgesehen, dass die die Steuereinheit dazu geeignet ist, horizontale
(HSYNC)-, vertikale (VSYNC)- oder (ENABLE bzw. Gültigkeits)-Synchronisationssignale
zu nutzen. Die Gültigkeits-Synchronisationssignale geben
hierbei an, ob gültige Daten übertragen werden.
-
Die
Nutzung von verschiedenartigen Synchronisationssignalen weist den
Vorteil auf, dass eine Vielzahl unterschiedlicher Bilddaten von
der Steuereinheit erkannt und von dem Grafikcontroller ausgelesen
werden können.
-
Darüber
hinaus ist es in einer weiteren, bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung
vorgesehen, dass die Elektronikeinheit einen Z-Decoder umfasst, der
geeignet ist, eingehende Daten in Daten umzuwandeln, welche die
Tiefeninformationen (Z) widerspiegeln.
-
Der
Z-Decoder kann die als RGB-Daten kodierten Z-Werte entschlüsseln,
um die daraus erhaltenen Tiefeninformationen (Z-Information) zur
Generierung des RGBZ-Datenstroms zu verwenden.
-
Die
dekodierten Z-Werte sind in einem nachgeschalteten Z-Speicher speicherbar.
-
Eine
weitere, bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass
die Elektronikeinheit dazu ausgelegt ist, die RGBZ-Daten zeilenweise
zu generieren.
-
Dies
hat den Vorteil, dass eine komplett gespeicherte Zeile von RGB-Daten
mit den entsprechenden Z-Informationsdaten aus dem Z-Speicher zu
einem Ausgangsdatenstrom generiert werden kann. Dadurch ist eine
Ansteuerung eines 3D-Displays mittels zeilenweise gebildeten RGBZ-Daten möglich.
-
Zusätzlich
ist in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung die Elektronikeinheit
dazu geeignet, einen ersten RGB-Datenwert einer eingelesenen Zeile
mit einer ersten Tiefeninformation zu einem RGBZ-Datenwert zu kombinieren
und auszugeben.
-
Durch
die Kombination eines einzelnen RGB-Datenwertes einer eingelesenen
Zeile mit einer Z-Information zu einem RGBZ-Datenwert ist eine direkte
Ausgabe des RGBZ-Datenwertes unmittelbar nach seiner Generierung
möglich.
-
Aufgrund
dieser Generierung ist ein kontinuierlicher RGBZ-Datenstrom zur
Ansteuerung des 3D-Displays sichergestellt, wodurch die Speicherkapazität
des Z-Speichers und des RGB-Speichers relativ klein gehalten werden
kann.
-
Im
Weiteren ist es bevorzugt, dass die Elektronikeinheit geeignet ist,
Daten in einer Eingangsfrequenz einzulesen, die vorzugsweise doppelt
so hoch wie die Ausgangsfrequenz der auszugebenden Daten ist.
-
Eine
doppelte Eingangsfrequenz mit Bezug auf die Ausgangsfrequenz weist
den Vorteil auf, dass auf zusätzliche Regelkreise zur Nachregelung
der Frequenz verzichtet werden kann.
-
Ein überdies
bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Elektronikeinheit
dazu ausgelegt ist, ein neu generiertes Bild mit übereinstimmenden
Zeilenfrequenzen und Bildraten des ursprünglichen Bildes
auszugeben.
-
Bei
der Generierung eines 3D-Bildes mit übereinstimmenden Zeilenfrequenzen
und Bildraten des ursprünglichen Bildes hat den Vorteil,
dass die Speicherkapazität der beiden Speicher für
die RGB-Daten und die Z-Informationsdaten in der Elektronikeinheit
relativ klein gehalten werden kann.
-
Ein
weiterer, wesentlicher Aspekt der Erfindung bezieht sich auf ein
System zur Ansteuerung eines 3D-Displays, umfassend einen Grafikcontroller, welcher
in Datenstromrichtung einer Elektronikeinheit vorgeschaltet ist
und Bilddaten im RGB-Format in einem Bildspeicher speichert, wobei
die gespeicherten Bilddaten von der nachgeschalteten Elektronikeinheit
ausgelesen und generiert werden.
-
Der
Kern des erfindungsgemäßen Systems zur Ansteuerung
eines 3D-Displays liegt darin, dass der Grafikcontroller einen Bildspeicher
besitzt, der eine doppelte Größe eines Bildspeichers
eines herkömmlichen Grafikcontrollers umfasst.
-
Dieser
Bildspeicher wird logisch in zwei Hälften aufgeteilt, wobei
eine erste Hälfte für die RGB-Daten und eine zweite
Hälfte für die mit Z-Informationen kodierten RGB-Daten
vorgesehen ist.
-
Die
Daten dieser beiden Einzel-Bildspeicher werden von der nachgeschalteten
Elektronikeinheit ausgelesen, teilweise dekodiert und entsprechend zwischengespeichert.
-
Der
Vorteil des vergrößerten Bildspeichers im Grafikcontroller
liegt darin, dass die RGB-Daten und die mit Z-Informationen kodierten
RGB-Daten innerhalb eines Grafikcontrollers gespeichert sind und auf
ein zusätzliche Synchronisation von zwei separaten Grafikcontrollern
verzichtet werden kann, deren Bildspeicher lediglich eine Datengruppe
gespeichert haben.
-
In
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist hierbei vorgesehen,
dass der Grafikcontroller geeignet ist, durch spezielle Algorithmen
aufbereitete Daten zur Ansteuerung eines 3D-Displays zu verwenden.
-
Die
Verwendung von Daten, die beispielsweise eine speziell aufbereitete
Datenstruktur aufweisen sind ebenso zur Ansteuerung eines 3D-Displays
verwendbar, wie Daten, die spezielle Zugriffsoperationen aufweisen.
-
Der
Vorteil liegt hierbei in der Flexibilität der verwendbaren
Daten.
-
Ein überdies
wesentlicher Aspekt der Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren
zur Ansteuerung eines 3D-Displays mit einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung.
-
Der
Kern des Verfahrens zur Ansteuerung eines 3D-Displays liegt darin,
dass in einem herkömmlichen Grafikcontroller der Bildspeicher
je zur Hälfte für RGB-Daten und für Tiefeninformationen
genutzt wird und in einer nachgeordneten Elektronikeinheit Bilddaten
für das 3D-Display generiert werden, indem RGB-Daten und
die Tiefeninformationen zu einem RGBZ-Datenstrom zusammengefügt
werden und dieser an ein 3D-Display ausgegeben wird.
-
Das
hier verwendete Verfahren beschreibt die Ansteuerung eines 3D-Displays
mit lediglich einem einzelnen Grafikcontroller herkömmlicher
Bauart mit einem erweiterten Bildspeicher. Einer Steuereinheit in
der nachgeschaltete Elektronikeinheit erkennt anhand der Synchronisationssignale
selbsttätig RGB-Daten und mit Z-Informationen kodierte RGB-Daten,
dekodiert die mit Z-Informationen kodierten RGB-Daten und speichert
die RGB-Daten und die dekodierten Z-Informationen jeweils in einem Zwischenspeicher.
Eine Ausgabeeinheit kombiniert die zwischengespeicherten RGB-Daten
und Z-Information zu einem Datenstrom und gibt diese zur Ansteuerung
des 3D-Displays aus.
-
Weitere
Merkmale der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung
und den Zeichnungen hervor.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Es
zeigen:
-
1:
eine schematische Darstellung eines Systems zur Ansteuerung eines
3D-Displays;
-
2:
eine schematische Darstellung zur Generierung von RGBZ-Daten;
-
3:
eine schematische Darstellung einer Elektronikeinheit;
-
4:
eine schematische Darstellung einer zeitlichen Takt- und Signalsteuerung
eines vom Grafikcontroller ausgegebenen Bildes;
-
5:
eine schematische Darstellung einer zeitlichen Signalsteuerung eines
generierten Bildes;
-
6:
eine schematische Darstellung der Signale am Ein- und Ausgang der
Elektronikeinheit.
-
Ausführungsformen
der Erfindung
-
In 1 ist
ein System zur Ansteuerung eines 3D-Displays gezeigt, wobei ein
Grafikcontroller 1 einen Bildspeicher 2 zur Speicherung
von Bilddaten aufweist.
-
Erfindungsgemäß weist
der Bildspeicher 2 des Grafikcontrollers 1 eine
doppelte Größe eines Bildspeichers eines herkömmlichen
Grafikcontrollers auf.
-
Dem
Grafikcontroller 1 ist in Datenstromrichtung 5 eine
Elektronikeinheit 3 nachgeschaltet, welche die vom Grafikcontroller
ausgegebenen Bilddaten derart generiert, dass diese Bilddaten in
Datenstromrichtung 5 zur Ansteuerung eines 3D-Displays 4 und
zur Abbildung eines generierten 3D-Bildes auf einem 3D-Display 4 verwendbar
sind.
-
In 2 ist
eine schematische Darstellung einer Generierung von 3D-Bilddaten
gezeigt.
-
Zur
Generierung werden die im Bildspeicher 2 des Grafikcontrollers 1 gespeicherten
RGB-Daten 6 (Rot-Gelb-Blau-Farbdaten) eines Bildes und
die mit Z-Informationen kodierten RGB-Daten von der in Datenstromrichtung 5 nachgeschalteten
Elektronikeinheit 3 ausgelesen.
-
Die
Elektronikeinheit 3 generiert aus diesen beiden Datenmengen
einen kombinierten Datenstrom, der RGBZ-Daten 8 aufweist
und gibt diesen RGBZ-Datenstrom an das in Datenstromrichtung 5 angeordnete
Display 4 aus.
-
In 3 ist
eine erfindungsgemäße Elektronikeinheit 3 schematisch
dargestellt, welche eine Steuereinheit 9 umfasst, die anhand
der eingehenden Takt- und Synchronisationssignale am Eingang 14 die
eingehenden Bilddaten als RGB-Daten 6 oder als mit Z-Informationen
kodierte RGB-Daten 7 erkennt und diese einem entsprechenden
RGB-Speicher 12 oder einem Z-Speicher 11 zuordnet
und dort zwischenspeichert.
-
Die
als mit Z-Informationen kodierten RGB-Daten 7 werden mittels
einem dem Z-Speicher 11 vorgeschalteten Z-Dekoder 10 dekodiert.
-
Der
Z-Dekoder 10 dekodiert RGB-Daten, wobei die Z-Information
beispielsweise als Grauwert (Helligkeitswert) kodiert ist und direkt
als Z-Informationswert in dem Z-Dekoder 10 verwendbar ist.
-
Die
in dem RGB-Speicher 11 und dem Z-Speicher 10 gespeicherten
Bilddaten werden anschließend mittels einer nachgeschalteten
Ausgabeeinheit 13 zu RGBZ-Daten kombiniert.
-
Zeitgleich
werden mittels der Steuereinheit 9 die zur Ansteuerung
des 3D-Displays erforderlichen Takt- und Synchronisationssignale
den generierten RGBZ-Daten 8 zugefügt.
-
Die
generierten RGBZ-Daten 8 bilden zusammen mit den Synchronisationssignalen
den Ausgangsdatenstrom 25, welcher in einer Taktfrequenz an
das 3D-Display 4 ausgegeben wird, die sich vorzugsweise
in der Dauer von der Taktfrequenz des Takt- und Synchronisationssignal
am Eingang 14 der Elektronikeinheit 3 unterscheidet.
-
Eine
vorteilhafte Taktfrequenz am Ausgang des Takt- und Synchronisationssignals 15 entspricht hierbei
der halben Taktfrequenz des Takt- und Synchronisationssignal am
Eingang 14 der Elektronikeinheit 3.
-
4 zeigt
eine Darstellung einer zeitlichen Takt- und Signalsteuerung eines
vom Grafikcontroller 1 ausgegebenen Bildes.
-
Hierbei
sind die RGB-Daten 6 und die mit Z-Informationen kodierten
RGB-Daten 7 im Bildspeicher 3 des Grafikcontrollers 1 gespeichert.
-
Zur
Ausgabe der Bilddaten sind beispielsweise vertikale Synchronisationssignale 20,
horizontale Synchronisationssignale 21 oder „ENABLE”-Synchronisationssignale 22 verwendbar.
-
Die
gespeicherten RGB-Daten 6 und die mit Z-Informationen kodierten
RGB-Daten 7 werden mit einer Taktfrequenz (f) 19 an
die nachgeschaltete Elektronikeinheit 3 ausgegeben.
-
Eine
effiziente Generierung von RGBZ-Daten 8 wird beispielsweise
dadurch erreicht, dass die Bildraten (Tv) 18 und die Zeilenfrequenzen
(Th) 26 des ursprünglichen Bildes und des von
der Elektronikeinheit 3 erzeugten Bildes gleich sind.
-
Hierdurch
kann der RGB-Speicher 12 und der Z-Speicher 11 in
der Elektronikeinheit 3 relativ klein ausgebildet werden.
-
In 5 wird
eine zeitliche Signalsteuerung eines generierten Bildes gezeigt.
Die RGBZ-Daten 8 werden mittels der Elektronikeinheit 3 generiert,
wobei das horizontale Synchronisationssignal 21 mit dem
vertikalen Synchronisationssignal 20 übereinstimmt.
-
Die
Zeilenfrequenzen (Th) 26 und Bildraten (Tv) 18 des
von der Elektronikeinheit 3 erzeugten Bildes stimmen mit
den Zeilenfrequenzen (Th) 26 und Bildraten (Tv) 18 des
vom Grafikcontroller 1 ausgegeben Bildes überein.
-
Die
Taktsignale (f/2) 17 des von der Elektronikeinheit 3 erzeugten
Bildes sind gegenüber den Taktsignalen (f) 19 des
vom Grafikcontroller 1 ausgegebenen Bildes halbiert.
-
6 zeigt
eine Gegenüberstellung der Signale am Eingang 23 und
Ausgang 24 der Elektronikeinheit 3.
-
Als
Synchronisationssignal ist beispielhaft das „Enable”-Synchronisationssignal 22 dargestellt, welches
sowohl am Eingang 23 als auch am Ausgang 24 der
Elektronikeinheit gleich ist.
-
Die
RGBZ-Daten 8 sind mittels Kombination aus den RGB-Daten 6 und
den mit Z-Informationen kodierte RGB-Daten gebildet.
-
Das
Frequenzsignal (f/2) 17 am Signalausgang 24 der
Elektronikeinheit entspricht des halben Frequenzsignals (f) 19 am
Signaleingang 23 der Elektronikeinheit 3.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-