DE19700772A1 - Verfahren und Einrichtung zur Wiedergabe von stereoskopischen Bildsignalen - Google Patents

Verfahren und Einrichtung zur Wiedergabe von stereoskopischen Bildsignalen

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Wiedergabe von stereoskopischen Bildsignalen, die bildsequentiell ein linkes und ein rechtes Teilbild enthalten, mit Hilfe einer Bildwiedergabevorrichtung mit festen Zeilenpositionen.
Zur Wiedergabe stereoskopischer Bilder ist durch DE 41 15 145 A1 eine Vorrichtung bekannt, bei welcher pro Bildelement zwei Flüssigkristallzellen einschließlich der dazugehörigen Polarisationsfilter hintereinander geschaltet sind. Zur Betrachtung dient eine Polarisationsbrille. Durch geeignete Ansteuerung kann das jeweils einem Bildelement zugeordnete Licht in beliebigem Verhältnis beiden oder auch nur einem der Augen zugeführt werden.
Bei einem anderen durch DE 42 35 753 A1 bekanntgewordenen Bilderzeugungssystem zum stereoskopischen Sehen ist pro Bildelement zwar nur eine Flüssigkristallzelle vorgesehen, deren Ausgangspolarisationsfilter weisen jedoch einen von Bildelement zu Bildelement wechselnden Polarisationswinkel auf. Wird eine solche Vorrichtung mit einer Polarisationsbrille betrachtet, so gelangt das Licht von jedem zweiten Bildelement zu dem einen und von jedem anderen Bildelement zu dem anderen Auge.
Beide bekannten Vorrichtungen erfordern jedoch besonders angepaßte Bildsignale, was zu einem erheblichen Aufwand an Schaltungstechnik bzw. Rechenleistung bei der Erzeugung solcher Bildsignale führt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine stereoskopische Darstellung von Bildsignalen zu ermöglichen, die bildsequentiell ein linkes und ein rechtes Teilbild enthalten. Derartige Bildsignale können mit an sich bekannten Mitteln - Graphikprozessor, Videokarten - erzeugt werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß vor der Bildwiedergabevorrichtung zeilenweise abwechselnd jeweils ein dem linken und dem rechten Teilbild zugeordnetes Filter angeordnet ist und daß die Bildwiedergabevorrichtung derart gesteuert wird, daß die Bildsignale des einen Teilbildes allen ungeradzahligen Zeilen und des anderen Teilbildes allen geradzahligen Zeilen der Bildwiedergabevorrichtung zugeführt werden. Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, daß jeweils zwischen zwei der Bildwiedergabevorrichtung zugeführten Zeilen die Bildwiedergabevorrichtung um zwei Zeilen weitergeschaltet wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch derart ausgeführt werden, daß jeweils ein Filter nicht einer Zeile, sondern einer Gruppe aus mehreren Zeilen zugeordnet ist. Dann wird das eine Teilbild den ungeradzahligen Gruppen, das andere Teilbild den geradzahligen Gruppen zugeführt.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann in vorteilhafter Weise mit Flüssigkristall-Bildwiedergabevorrichtungen durchgeführt werden. Es sind jedoch auch andere Vorrichtungen mit festen Zeilenpositionen denkbar, nämlich solchen, bei denen eine feste Zuordnung zwischen den Zeilen und den Filtern gewährleistet ist.
Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Quelle für die Bildsignale mit einem Eingang der Bildwiedergabevorrichtung verbunden ist, daß einer Steuereinrichtung Zeilensynchronimpulse zuführbar sind, daß die Steuereinrichtung für jeweils einen zugeführten Zeilensynchronimpuls einen Doppelimpuls an einen Steuereingang der Bildwiedergabevorrichtung abgibt und daß im zeitlichen Zusammenhang mit einem jeweils nach zwei Teilbildern auftretenden Bildsynchronimpuls nur ein einzelner Impuls dem Steuereingang zugeführt wird.
Zusätzlich zu an sich bekannten Graphikprozessoren mit Videospeichern und einer auf dem Markt erhältlichen Bildwiedergabevorrichtung, welche zusätzlich mit Filtern versehen ist, wird lediglich eine einfache und preiswert herzustellende Schaltung als Steuereinrichtung benötigt.
Gegebenenfalls kann die Steuereinrichtung auch abgeschaltet werden, so daß die üblichen Synchronimpulse zum Zeilencontroller der Bildwiedergabevorrichtung gelangen. Diese arbeitet dann im Normalbetrieb, nämlich zweidimensional, wobei keine Polarisationsbrille zum Betrachten erforderlich ist. Das Abschalten kann vom bildgenerierenden Computer in Abhängigkeit davon gesteuert werden, ob ein zwei- oder dreidimensionales Bild erzeugt wird.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung bleibt die ursprünglich vorgesehene Zeilenlänge dadurch erhalten, daß die Doppelimpulse zusammen jeweils innerhalb eines Austastintervalls liegen. Dabei kann vorgesehen sein, daß in der Steuereinrichtung ferner ein zeilenfrequenter Austastimpuls erzeugt wird.
Sofern die Bildwiedergabevorrichtung - im folgenden der Einfachheit halber auch Flüssigkristall-Display oder LCD genannt - einen Teilbildsynchronimpuls ermöglicht, kann bei der erfindungsgemäßen Einrichtung vorgesehen sein, daß die Steuereinrichtung ferner aus dem zugeführten Bildsynchronimpuls einen Teilbildsynchronimpuls erzeugt, der einem weiteren Steuereingang der Bildwiedergabevorrichtung zuführbar ist. Dafür kann die Steuereinrichtung derart ausgebildet sein, daß jeder zweite Teilbildsynchronimpuls mit Hilfe eines vom zugeführten Zeilensynchronimpuls getakteten und vom zugeführten Bildsynchronimpuls zurückgesetzten Zählers abgeleitet wird.
Eine einfache Erzeugung des Doppelimpulses in der Steuereinrichtung ist gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform dadurch möglich, daß der Doppelimpuls aus dem zugeführten Zeilensynchronimpuls durch Formung zweier weiterer zeilenfrequenter Impulse und anschließender logischer Verknüpfung mit dem Zeilensynchronimpuls abgeleitet wird.
Die erfindungsgemäße Einrichtung kann derart ausgestaltet sein, daß die Filter auf die Oberfläche der Bildwiedergabevorrichtung aufgebracht sind. Dabei kann vorgesehen sein, daß die Filter eine geringere Breite als die Zeilen der Bildwiedergabevorrichtung aufweisen, so daß eine durch den Abstand der Bilderzeugungsebene von der Ebene der Filter bedingte Parallaxe ausgeglichen wird.
Eine andere Ausgestaltung besteht darin, daß die Filter bei einer Flüssigkristall-Bildwiedergabevorrichtung als streifenförmige Polarisationsfilter anstelle des Ausgangspolarisators angeordnet sind. Dadurch werden Parallaxe-Fehler vermieden. Das Einbringen des Streifenfilters anstelle des Ausgangspolarisators hat jedoch zusätzlich den Vorteil, daß die Lichtausbeute deutlich höher ist, da nicht noch ein zusätzliches Filter integriert werden muß. Das Einbringen des Streifenfilters kann gleichzeitig mit dem Herstellungsprozeß des Flüssigkristall-Displays geschehen, so daß bei einer Serienfertigung praktisch keine Mehrkosten entstehen.
Damit sind alle so gefertigten Bildwiedergabevorrichtungen automatisch stereofähig. Sie können jedoch ohne Einschränkung als normale Bildwiedergabevorrichtung ohne Sehhilfe verwendet werden. Für den stereoskopischen Effekt ist lediglich eine zum Filter passende Filterbrille zu tragen oder eine andere Vorrichtung zur Aufteilung der Teilbilder auf die Augen vorzusehen (Fresnellinsen, spezielle Prismen). Bei Polarisationsbrillen ist die Verwendung von voll farbigen Darstellungen und das gleichzeitige Betrachten von Stereo- und Nicht-Stereo-Darstellungen möglich. Das System benötigt im Gegensatz zu auto-stereoskopischen Systemen keine speziellen Linsensysteme, bewegte Nachführeinrichtungen oder zusätzliche Sensoren. Mehrere Personen können ohne Probleme gleichzeitig die Anzeige mit geeigneten Sehhilfen anschauen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung zur Aufteilung der Zeilen der einem Bildspeicher entnommenen Bildsignale auf die Zeilen der Bildwiedergabevorrichtung,
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Einrichtung,
Fig. 3 Spannungszeitdiagramme von bei der erfindungsgemäßen Einrichtung auftretenden Impulsen und
Fig. 4 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Weiterbildung der Erfindung.
Fig. 1 zeigt schematisch einen Bildspeicher RAM, wie er in verschiedenen bekannten Graphiksystemen vorhanden ist, und eine LCD.
In einem nicht dargestellten Computer wird ein stereoskopisches Bild erzeugt, das aus jeweils einem Teilbild L, R für das linke und das rechte Auge besteht. Diese Teilbilder sind als Zeilen 1 bis 512 und als Zeilen 513 bis 1024 im Bildspeicher abgelegt. Der Übersichtlichkeit halber wurde eine Darstellung der Farbcodierung, beispielsweise durch RGB-Signale, nicht dargestellt.
Die LCD verfügt über 1024 Zeilen, denen jeweils ein Polarisationsfilter zugeordnet ist, wobei die Polarisationsrichtung zeilenweise abwechselt, was in Fig. 1 durch verschiedene Schraffuren dargestellt ist. Im übrigen zeigt Fig. 1 der Einfachheit halber nur einige Zeilen am oberen und unteren Rand der LCD.
Zwischen den Symbolen für den Bildspeicher RAM und für die LCD ist anhand von Pfeilen erläutert, welche Zeilen des Bildspeichers RAM in welchen Zeilen der LCD wiedergegeben werden. So wird die Zeile 1 in der ersten Zeile der LCD wiedergegeben, die Zeile 2 in der dritten und die Zeile 3 in der fünften. Das Bild L für das linke Auge endet mit der Zeile 512, die in der zweitletzten Zeile der LCD wiedergegeben wird. Die erste Zeile des Bildes R, nämlich die Zeile 513, wird dann als zweite Zeile der LCD wiedergegeben.
Eine für die Erfindung geeignete LCD ist unter der Typenbezeichnung NL128102AC20-07 von der Firma NEC erhältlich und besitzt zum Einspeisen des Bildsignals Anschlüsse für ein analoges RGB-Signal mit separaten Leitungen für Zeilen- und Bildsynchronsignale. Derartige Signale werden heute von allen gängigen Rechnertypen zur Verfügung gestellt. Die analogen Signale werden im Display in eine digitale Information zur Adressierung der Zeilen und Spalten und zum digitalen Farbwert der Bildelemente gewandelt. Aus den Zeilen- und Bildsynchronsignalen oder aus einem in den Farbsignalen enthaltenen Synchronsignal werden in einer Impulsaufbereitungsschaltung der LCD interne Zeilen- und Bildsynchronimpulse Vck, Vsp (Fig. 2) abgeleitet.
Mit der in Fig. 2 genauer erläuterten Steuereinrichtung wird die Ansteuerung des Zeilencontrollers derart modifiziert, daß nach jeder zur LCD übertragenen Zeile die Zeilenadresse Zd um zwei inkrementiert wird. Nach 512 Zeilen steht die Zeilenadresse auf 1023 und hat somit die vorletzte Zeile der LCD erreicht. Jetzt wird ein Zurücksetzen der Zeilenadresse bewirkt und direkt anschließend ein Inkrement um eins auf die zweite Zeile vorgenommen. Daraufhin folgen wieder Zweierinkremente nach jeder Zeile. Nach weiteren 512 empfangenen Zeilen ist die Zeilenadresse 1024 erreicht und das Stereobild vollständig. Für die Zeilenadressen ergeben sich danach folgende Gleichungen:
Zs(n) → Zd(2n-1) (n = 1, . . . , 512)
Zs(n) → Zd(2n-1024) (n = 513, . . . , 1024).
Die Steuereinrichtung nach Fig. 2 bewirkt eine Zuordnung der oberen Bildhälfte im Bildspeicher RAM zu allen ungeraden Zeilen und der unteren Bildhälfte R im Bildspeicher RAM zu allen geraden Zeilen der LCD. Die Berechnung der Teilbilder L und R wird von jeder 3D-Graphik-Bibliothek unterstützt.
Die in Fig. 2 dargestellte Steuereinrichtung 10 weist zwei Eingänge 1, 2 auf, denen von der Impulsaufbereitungsschaltung 14 Zeilensynchronimpulse Vck und Bildsynchronimpulse Vsp zuführbar sind. Die Zeilensynchronimpulse Vck werden zwei monostabilen Schaltungen 4, 5 mit verschiedenen Impulsbreiten zugeführt. Die Ausgänge Q bzw. Q der monostabilen Schaltung 4, 5 sind mit dem Eingang einer Und-Schaltung 6 verbunden, an deren Ausgang ein gegenüber dem Zeilensynchronimpuls Vck verzögerter Impuls abnehmbar ist. Und zwar beträgt die Verzögerung der Vorderflanke dieses Impulses soviel wie die Breite des Impulse Vck und eines zwischen den Impulsen des Doppelimpulses vorgesehenen Intervalls.
Dieser verzögerte Impuls und der Zeilensynchronimpuls Vck werden mit Hilfe einer Oder-Schaltung 7 kombiniert, so daß der Doppelimpuls entsteht, der bei 8 entnommen und dem Zeilencontroller 15 zugeführt werden kann. Außerdem steht am Ausgang 16 ein Zeilenaustastimpuls Voe zur Verfügung.
Der Steuereinrichtung 10 wird ferner der Bildsynchronimpuls Vsp zugeführt, der nur einmal während des gesamten, beide Teilbilder umfassenden Bildes auftritt. Für den erfindungsgemäßen Betrieb der LCD wird jedoch nach jedem Teilbild ein Teilbildsynchronimpuls Vsp' benötigt. Dazu wird mit Hilfe eines Zählers 9 und zweier monostabiler Schaltungen 11, 12 ein zwischen den Impulsen Vsp liegender zusätzlicher Impuls erzeugt, der mit Hilfe einer Oder-Schaltung 13 mit dem Impuls Vsp zum Impuls Vsp' kombiniert wird, der vom Ausgang 17 dem Zeilencontroller 15 zugeführt wird. Der Zähler 9 wird mit dem Zeilensynchronimpuls Vck getaktet und bei jedem zugeführten Bildsynchronimpuls zurückgesetzt.
Fig. 3 zeigt schematisch ohne Einhaltung eines Zeitmaßstabes die Impulse Vsp, Vck und Voe in Relation zum Bildsynchronimpuls Vs der aus dem Bildspeicher RAM ausgelesenen Bildsignale.
Fig. 4 veranschaulicht die durch den Abstand der Bilderzeugungsebene 20 von dem Streifenfilter entstehende Parallaxe. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Breite b der Streifen 21 etwas geringer als die Zeilenbreite d der LCD ausgelegt. Damit liegen alle Filterstreifen 21 vom Auge 22 eines Betrachters aus gesehen vor der jeweiligen Zeile der LCD. Der Übersichtlichkeit halber wurden nur wenige Zeilen und Filterstreifen dargestellt.

Claims (11)

1. Verfahren zur Wiedergabe von stereoskopischen Bildsignalen, die bildsequentiell ein linkes und ein rechtes Teilbild enthalten, mit Hilfe einer Bildwiedergabevorrichtung mit festen Zeilenpositionen, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Bildwiedergabevorrichtung zeilenweise abwechselnd jeweils ein dem linken und dem rechten Teilbild zugeordnetes Filter angeordnet ist und daß die Bildwiedergabevorrichtung derart gesteuert wird, daß die Bildsignale des einen Teilbildes allen ungeradzahligen Zeilen und des anderen Teilbildes allen geradzahligen Zeilen der Bildwiedergabevorrichtung zugeführt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwischen zwei der Bildwiedergabevorrichtung zugeführten Zeilen die Bildwiedergabevorrichtung um zwei Zeilen weitergeschaltet wird.
3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Quelle für die Bildsignale mit einem Eingang der Bildwiedergabevorrichtung verbunden ist, daß einer Steuereinrichtung (10) Zeilensynchronimpulse zuführbar sind, daß die Steuereinrichtung (10) für jeweils einen zugeführten Zeilensynchronimpuls einen Doppelimpuls an einen Steuereingang der Bildwiedergabevorrichtung abgibt und daß im zeitlichen Zusammenhang mit einem jeweils nach zwei Teilbildern auftretenden Bildsynchronimpuls nur ein einzelner Impuls dem Steuereingang zugeführt wird.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Doppelimpulse zusammen jeweils innerhalb eines Austastintervalls liegen.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Steuereinrichtung (10) ferner ein zeilenfrequenter Austastimpuls erzeugt wird.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (10) ferner aus dem zugeführten Bildsynchronimpuls einen Teilbildsynchronimpuls erzeugt, der einem weiteren Steuereingang der Bildwiedergabevorrichtung zuführbar ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder zweite Teilbildsynchronimpuls mit Hilfe eines vom zugeführten Zeilensynchronimpuls getakteten und vom zugeführten Bildsynchronimpuls zurückgesetzten Zählers (9) abgeleitet wird.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Doppelimpuls aus dem zugeführten Zeilensynchronimpuls durch Formung zweier weiterer zeilenfrequenter Impulse und anschließender logischer Verknüpfung mit dem Zeilensynchronimpuls abgeleitet wird.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Filter (21) auf die Oberfläche der Bildwiedergabevorrichtung aufgebracht sind.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Filter bei einer Flüssigkristall-Bildwiedergabevorrichtung als streifenförmige Polarisationsfilter anstelle des Ausgangspolarisators angeordnet sind.
11. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Filter (21) eine geringere Breite als die Zeilen der Bildwiedergabevorrichtung aufweisen, so daß eine durch den Abstand der Bilderzeugungsebene (20) von der Ebene der Filter (21) bedingte Parallaxe ausgeglichen wird.
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