DE102011050682A1

DE102011050682A1 - 2D-Qualitätsverbesserer in polarisierten 3D-Systemen für eine 2D-3D-Koexistenz

Info

Publication number: DE102011050682A1
Application number: DE102011050682A
Authority: DE
Inventors: Sunil K. Jain
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2010-06-01
Filing date: 2011-05-27
Publication date: 2011-12-01
Also published as: WO2011152998A2; CN102271266A; JP5902217B2; CN102271266B; GB2481091B; GB201107740D0; KR101315612B1; GB2481091A; WO2011152998A3; KR20110132279A; US20120002279A1; JP2014158266A; JP2011253182A; US9261710B2

Abstract

Polarisierte 3D-Betrachtungssysteme schneiden grundsätzlich die Betrachtungsauflösung in zwei Hälften. Während 3D-Inhalt eine gute Qualität aufweist, ist die Qualität von irgendeinem koexistierenden 2D-Inhalt im Fenstermodus auf dem gleichen Bildschirm gering. Ausführungsformen können auf das Modifizieren des 2D-Inhaltes in Echtzeit gerichtet sein und präsentieren den erweiterten 2D-Inhalt (d. h. 2D+) jedem Auge, als ob es 3D-Inhalt wäre, der an jedes vom linken und rechten Auge separat gerichtet ist. Die 2D+-Inhaltsqualität erscheint deshalb viel besser als beim Betrachten des ursprünglichen 2D-Inhalts auf einem polarisierten Bildschirm durch polarisierte Brillen.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung richten sich an stereoskopische Systeme und insbesondere an Brillensysteme für das gleichzeitige zweidimensionale (2D) und dreidimensionale (3D) Betrachten.
INFORMATION ZUM STAND DER TECHNIK
Menschen besitzen das, was als Binokularsehen (beidäugiges Sehen) bekannt ist, was der Tatsache geschuldet ist, dass wir zwei durch einige Zentimeter getrennte Augen haben. Jedes Auge betrachtet die gleiche Szene von einer geringfügig unterschiedlichen perspektivischen Ansicht, wobei jedes das Gehirn mit geringfügig unterschiedlichen Informationen versorgt. Diese zwei Ansichten werden durch das Gehirn kombiniert, sodass wir Tiefe wahrnehmen und die Welt in drei Dimensionen (3D) sehen.
Elektronisch gespeicherte oder übertragene visuelle Bilder, wie beispielsweise Bilder oder Video, werden typischerweise auf einem zweidimensionalen Medium wie beispielsweise einem Fernsehschirm oder einer anderen Art von Bildschirm oder projiziert auf eine Projektionswand angezeigt. Beide Augen betrachten die gleiche Information. Das Gehirn ist deshalb sich selbst überlassen, um andere visuelle Hinweise vom zweidimensionalen (2D) Bild zu verwenden, wie beispielsweise, um einige zu nennen, relative Größen von Objekten, Schatten, Perspektivlinien oder Gesichtskreise, um Tiefe wahrzunehmen. Jedoch sieht das Bild noch immer flach aus und nicht wie wir die echte Welt sehen.
Stereoskopie bezieht sich auf irgendwelche von verschiedenen Prozessen und Geräten, um die Illusion von Tiefe von zweidimensionalen Bildern zu vermitteln. Wir sagen Illusion, weil tatsächlich 3D mehr einem Hologramm ähnlich sein kann, bei dem man um das Bild herumlaufen und seine Perspektive ändern könnte. Wenn sie jedoch in richtiger Weise ausgeführt wird, kann die Stereoskopie das Gehirn dahingehend austricksen, zu denken, dass Objekte aus dem Bildschirm zu einem hin springen.
In seiner einfachsten Form werden zwei Kameras oder eine Kamera mit zwei Linsen einige Zentimeter voneinander entfernt verwendet, um zwei 2D-Bilder zu erfassen. Jedes 2D-Bild ist natürlich von einer geringfügig unterschiedlichen Perspektive, sodass, wenn das linke Auge ein Bild betrachtet und das rechte Auge das andere, das Gehirn die Ansichten kombiniert, und wir sehen das kombinierte Bild dreidimensional (3D).
Stereoskopische Kinoleinwand-Filme oder „3D-Filme” wie der im Allgemeinen häufiger gebrauchte Begriff ist, werden erneut ziemlich populär. Außerdem sind 3D-Technologien jetzt für das Homevideo mit den sogenannten 3D-Fernsehern, den Videospielen und Streaming- und aufgezeichneten Videoinhalten zum Ansehen am Computermonitor verfügbar.
Es gibt einige Arten von stereoskopischer oder „3D”-Technologie, die verfügbar ist. Die meisten erfordern vom Betrachter, spezielle Gläser oder Brillen zu tragen. Einige erfordern aktive Bauteile in den Brillen, andere nicht. Einige erfordern spezielle Bildschirme oder Treiber. Jede hat sein Pro und Kontra und abhängig von der Situation kann sie für eine spezifische Aufgabe sinnvoll sein oder nicht.
Unabhängig von der verwendeten Technologie ist das Endziel primär, zu trennen, was das linke und das rechte Auge sieht. Frühe Technologien involvierten eine räumliche Trennung, wo ein Betrachter in ein binokular-artiges Gerät mit einer Linse für jedes Auge blickte, um physikalisch die linken und rechten Ansichten zu trennen. Diese Technik, welche die älteste sein kann, funktioniert ziemlich gut, und eine enge Variante dieser Technik wird noch immer in der modernen Brille für die virtuelle Realität oder den kopfgestützten Anzeigen verwendet. Jedoch ist das nur für eine Person oder individuelles Betrachten gut und kann kostspielig oder für mehr als ein paar Betrachter unpraktisch sein.
Eine der ersten Links-/Rechts-(L/R)-Trennungstechnologien, die für die breite Masse geeignet ist, war spektrale Trennung. Der Fachbegriff ist „Farbanaglyphe” und erfordert, dass jeder Betrachter eine Brille mit einem Rotfilter für das eine Auge und einem Blaufilter für das andere trägt. Die linken und rechten Bilder waren ebenfalls blau oder rot codiert und wurden gleichzeitig angezeigt. Diese Technik war populär, um 3D-Filme in den 1950er Jahren herzustellen, und funktioniert sogar zu einem gewissen Grad mit Standardfarbfernsehern oder -bildschirmen. Während sie zu ihrer Zeit eine Neuheit war, ließ sie ästhetisch zu wünschen übrig. Das Endergebnis tendierte dazu, monochromatisch zu sein und wies viele Geisterbilder auf (d. h. die L/R-Trennung war nicht sauber). Vo der der Pro-Seite her gesehen war es preiswert herzustellen und die Gläser waren passiv und sehr preiswert.
Ähnlich der spektralen Trennung ist die nächstgewöhnlichste Technik räumliche Trennung. Sie erfordert von den Betrachtern, dass sie eine Polarisationsbrille tragen, wobei jede Augenlinse beispielsweise auf 45 Grad zur anderen polarisiert oder zirkular in entgegengesetzten Richtungen polarisiert ist. Das ist die Technologie, die heute in Filmtheatern am häufigsten verwendet wird. Sie funktioniert ziemlich gut, wobei die L/R-Trennung einigermaßen vollständig ist, aber sie erfordert gewöhnlich zwei Projektoren oder einen speziellen Projektor in einer Filmtheatereinrichtung oder einige zusätzliche Schichten in einem Bildschirm, was Kosten hinzufügt. Außerdem sieht jedes Auge nur die halbe Auflösung, was das Seherlebnis vermindern kann. Auf der Pro-Seite ist die Polarisationsbrille erneut passiv und deshalb relativ preiswert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Das Vorstehende und ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung wird aus der folgenden ausführlichen Beschreibung von Anordnungen und beispielhaften Ausführungsformen und den Ansprüchen offensichtlich, wenn sie in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen gelesen werden, die alle einen Teil der erfindungsgemäßen Offenbarung bilden. Obwohl sich Vorstehendes und die folgende schriftliche und veranschaulichte Offenbarung darauf konzentrieren, Anordnungen und beispielhafte erfindungsgemäße Ausführungsformen zu offenbaren, sollte es eindeutig selbstverständlich sein, dass dies lediglich veranschaulichend und beispielhaft erfolgt und die Erfindung nicht darauf beschränkt ist.
1 ist eine Polarisationsbrille, um ein polarisiertes 3D-Display zu betrachten;
2 ist ein polarisiertes 3D-Display, das mehrfache Fenster auf einmal geöffnet hat, wobei einige traditionellen 2D-Inhalt und einige 3D-Inhalt aufweisen;
3 ist ein Diagramm, das die Module für ein 2D+ qualitätsverbessertes polarisiertes 3D-System zeigt, wobei 2D- und 3D-Inhalte gleichzeitig angezeigt werden; und
4 veranschaulicht ein System für 2D+-Qualitätsverbesserung für polarisierte 3D-Displays mit koexistierenden 2D- und 3D-Medien.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Verweise in dieser Beschreibung auf „eine Ausführungsform” bedeuten, dass ein bestimmtes Merkmal, eine Struktur oder Charakteristikum, das in Verbindung mit der Ausführungsform beschrieben wird, zumindest in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist. Somit beziehen sich die Verwendungen des Ausdrucks „bei einer Ausführungsform” an verschiedenen Stellen in dieser Beschreibung nicht notwendigerweise alle auf die gleiche Ausführungsform. Des Weiteren können die bestimmten Merkmale, Strukturen oder Charakteristika auf jegliche geeignete Weise bei ein oder mehr Ausführungsformen kombiniert sein.
Polarisierte 3D-Betrachtungssysteme schneiden grundsätzlich die Betrachtungsauflösung in zwei Hälften. Während 3D-Inhalt eine gute Qualität aufweist, während man eine Polarisationsbrille trägt, ist die Qualität von irgendeinem koexistierenden 2D-Inhalt im Fenstermodus auf dem gleichen Bildschirm armselig. Das ist speziell der Fall bei Personal Computing-Szenarios, wenn der 2D-Inhalt Text ist.
1 veranschaulicht eine Polarisationsbrille 100, um ein polarisiertes 3D-Display zu betrachten. Wie gezeigt weisen die Gläser 100 eine rechte Augenlinse 102 polarisiert in einer Richtung und eine linke Augenlinse 104 polarisiert in einer anderen Richtung auf. 2 zeigt ein polarisiertes 3D-Display 200, welches man mit den Gläsern 100 von 1 betrachten kann. Das Display kann mehrfache Fenster auf einmal geöffnet haben, wobei einige traditionellen 2D-Inhalt und einige 3D-Inhalt aufweisen. Ein gewöhnliches Verwendungsszenario auf einem polarisierten 3D-PC-Display 200 könnte sein, dass der Benutzer die Polarisationsbrille 100 trägt und ein 3D-Video in einem Fenster ansieht, während er an E-Mails in einem anderen Fenster arbeitet, in einem anderen Fenster chattet und ein Word-Dokument editiert, um sich vom 3D-Video Notizen zu machen, das in noch einem weiteren Fenster angesehen wird. Wie konzeptionell veranschaulicht in 2, wird die Qualität des Betrachtens des 2D-Inhalts armselig sein, während die Qualität des 3D in einem anderen Fenster gut/akzeptabel ist, wenn die Brille 100 getragen wird.
Ausführungsformen der Erfindung beheben das Problem der halben Auflösung des 2D-Inhaltes durch Umformatierung auf eine solche Art und Weise, dass der 2D-Inhalt mit voller Auflösung an den Benutzeraugen ankommt, während er mit dem 3D-Inhalt auf dem gleichen polarisierten Bildschirm koexistiert. Im Folgenden kann diese Umformatierung 2D+ genannt werden.
Bezugnehmend auf 3, dort werden die Module veranschaulicht, um 2D+ zu realisieren, ein qualitätsverbessertes polarisiertes 3D-System, wo 2D- und 3D-Inhalt gleichzeitig angezeigt wird. Bei einer Ausführungsform kann das System einen 3D-Inhalt-Präsenz-Detektor 300, ein 2D zu 2D+-Inhalt-Aufwärtsmodifikator 302 und ein 2D+- und 3D-Inhaltkoexistenz-Manager 304 umfassen.
4 veranschaulicht ein System für 2D+-Qualitätsverbesserung für polarisierte 3D-Displays mit koexistierenden 2D- und 3D-Medien. Das System kann zum Beispiel auf einem PC oder irgendeiner anderen geeigneten Computerplattform laufen. Wie gezeigt kann ein Display 200 mehrere Fenster umfassen; einige haben 2D-Inhalt und einige haben 3D-Inhalt. Die Erfindung erkennt zuerst automatisch die Präsenz eines 3D-Inhaltes auf dem Bildschirm mit dem 3D-Inhalt-Präsenz-Detektor 300. Standardmäßig nimmt diese Erfindung an, dass der Benutzer ein 3D-Betrachtungssystem verwendet, das optisch die Auflösung des Inhalts in zwei Hälften schneidet. Jedoch kann eine Aufhebungssteuerung 400 bereitgestellt werden, sodass der Benutzer aus irgendeinem Grund wählen kann, die Merkmale der Erweiterung zu deaktivieren und den ursprünglichen 2D-Inhalt zu betrachten.
Dann wird die Implementierung der 2D zu 2D+-Umwandlungsalgorithmen über den 2D zu 2D+-Inhaltsmodifikator 302 angewendet. Im Falle von Personal Computing-Geräten erlaubt die Overlay-Zusammensetzungsarchitektur auf leichte Weise, dass die 2D-Frames modifiziert und angezeigt werden. Zum Beispiel kann ein Verfahren, um von 2D- zu 2D+-Frames umzuwandeln, eine räumliche Ungleichheit von zum Beispiel einem oder mehreren Pixeln in X- oder Y-Richtung hinzufügen und dann das Original und die modifizierten Frames als zwei separate Frames für das linke und rechte Auge präsentieren. Ein weiteres Beispiel kann das Hinzufügen einer winzigen Wellenlängenungleichheit zur Farbe des Pixels sein, und das Präsentieren der zwei separaten Frames für das linke und rechte Auge. Eine dritte Komponente dieser Erfindung ist der 2D+- und 3D-Inhalts-Koexistenz-Manager 304, der die Ausführung von Umwandlungsalgorithmen 302, Inhalt-Präsenz-Detektor 300 und die Einführung von irgendwelchen visuellen Artefakten steuern kann.
Deshalb können Ausführungsformen an Software oder Hardware oder Kombinationen gerichtet sein, die den 2D-Inhalt in Echtzeit modifizieren und den erweiterten 2D-Inhalt (d. h. 2D+) jedem Auge präsentieren, als ob es 3D-Inhalt wäre, der an jedes Auge für das linke und rechte Auge separat gerichtet ist. Die 2D+-Inhaltsqualität erscheint deshalb viel besser als beim Betrachten des ursprünglichen 2D-Inhalts auf einem polarisierten Bildschirm durch polarisierte Brillen.
Ausführungsformen können als eine Middleware eingebettet sein (wie beispielsweise ein Direct Show-Filter in Fenstern) oder sie können eine Grafiktreibererweiterung oder eine Anwendung oder eine Kombination von einigen oder von allem obigen sein. Diese Erfindung kann auch als ein Hardware-Mechanismus im Anzeigegerät selbst, wie beispielsweise im eingebetteten Display im PC, Bildschirm, Fernseher oder Projektor implementiert sein.
Die vorstehende Beschreibung veranschaulichter Ausführungsformen der Erfindung, einschließlich dessen, was in der Zusammenfassung beschrieben ist, soll nicht vollständig sein oder die Erfindung auf die exakten Formen beschränken, die aufgezeigt werden. Obwohl spezifische Ausführungsformen und Beispiele der Erfindung hierin zur Veranschaulichung beschrieben sind, sind verschiedene gleichwertige Modifikationen innerhalb des Anwendungsbereichs der Erfindung möglich, wie Fachleute erkennen werden.
Diese Modifikationen können angesichts der vorstehenden ausführlichen Beschreibung an der Erfindung vorgenommen werden. Die in den folgenden Ansprüchen verwendeten Begriffe sollten nicht dafür ausgelegt werden, die Erfindung auf die in der Beschreibung und den Ansprüchen veranschaulichten spezifischen Ausführungsformen zu beschränken. Vielmehr soll der Anwendungsbereich der Erfindung vollständig durch die folgenden Ansprüche bestimmt werden, die gemäß bekannten Lehrsätzen der Anspruchsinterpretation ausgelegt werden sollen.

Claims

Vorrichtung, umfassend: ein polarisiertes Display, um mindestens ein Fenster mit dem 2D-Inhalt und mindestens ein Fenster mit dem 3D-Inhalt anzuzeigen; und ein Inhaltsmodifikator, um den 2D-Inhalt eines Frames des rechten Auges oder eines Frames des linken Auges präsentiert auf dem Display zu modifizieren.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Inhaltsmodifikator eine räumliche Ungleichheit von einem oder mehreren Pixeln in einer X- oder Y-Richtung zu einem der Frames des rechten Auges oder des linken Auges hinzufügt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Inhaltsmodifikator eine Wellenlängenungleichheit zur Farbe des Pixels zu einem der Frames des rechten Auges oder des linken Auges hinzufügt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, weiter umfassend ein Inhaltskoexistenz-Manager, um das mindestens eine Fenster mit dem 2D-Inhalt und das mindestens eine Fenster mit dem 3D-Inhalt zu verwalten.
Vorrichtung nach Anspruch 1, weiter umfassend eine Aufhebung, um einem Benutzer zu erlauben, den Inhaltsmodifikator zu deaktivieren.
Verfahren, umfassend: das Anzeigen von mindestens einem Fenster mit 2D-Inhalt und mindestens einem Fenster mit 3D-Inhalt an einem polarisierten Display; und das Modifizieren des 2D-Inhalts eines Frames des rechten Auges oder eines Frames des linken Auges präsentiert auf dem Display.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Modifizieren das Hinzufügen einer räumlichen Ungleichheit von einem oder mehreren Pixeln in einer X- oder Y-Richtung zu einem der Frames des rechten Auges oder des des linken Auges umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Modifizieren das Hinzufügen einer Wellenlängenungleichheit zur Farbe des Pixels zu einem der Frames des rechten Auges oder des linken Auges umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6, weiter umfassend das Managen der Koexistenz des mindestens einen Fensters mit 2D-Inhalt und mindestens einen Fensters mit 3D-Inhalt.
Verfahren nach Anspruch 6, weiter umfassend das Bereitstellen einer Aufhebung, um einem Benutzer zu erlauben, das Modifizieren zu deaktivieren.
Verfahren nach Anspruch 6, weiter umfassend das Betrachten des Displays mit polarisierten Brillen.
Verfahren nach Anspruch 6, weiter umfassend das Erkennen des Vorhandenseins von 3D-Inhalt.
System, umfassend: die Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5; ein Computergerät, wobei das polarisierte Display mit dem Computergerät verbunden ist; und polarisierte Brillen, um das polarisierte Display zu betrachten.