DE19700772C2 - Einrichtung zur Wiedergabe von stereoskopischen Bildsignalen - Google Patents
Einrichtung zur Wiedergabe von stereoskopischen BildsignalenInfo
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Abstract
Bei einer Einrichtung zur Wiedergabe von stereoskopischen Bildsignalen, die bildsequentiell ein linkes und ein rechtes Teilbild enthalten, mit Hilfe einer Bildwiedergabevorrichtung mit festen Zeilenpositionen, ist vorgesehen, 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.
Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Wiedergabe von
stereoskopischen Bildsignalen, die bildsequentiell ein
linkes und ein rechtes Teilbild enthalten, mit Hilfe einer
Bildwiedergabevorrichtung mit festen Zeilenpositionen, vor
der zeilenweise abwechselnd jeweils ein dem linken und dem
rechten Teilbild zugeordnetes Filter angeordnet ist, wobei
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.
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. Eine ähnliche Vorrichtung
ist durch JP 62-120 795 A bekanntgeworden, wobei sich jedoch
der Polarisationswinkel von Zeile zu Zeile ändert.
Beide bekannten Vorrichtungen erfordern jedoch besonders
angepaßte Bildsignale, was zu einem erheblichen Aufwand an
Schaltungstechnik bzw. Rechenleistung bei der Erzeugung
solcher Bildsignale führt. So ist beispielsweise bei JP
62-120795 A eine aufwendige Schaltung zwischen der Quelle
der Bildsignale und der Bildwiedergabevorrichtung
angeordnet.
Durch DE 37 00 993 A1 ist ein Fernsehsystem zur Übertragung
zweier Bildsignale über einen Kanal, vorzugsweise für
stereoskopische Bildübertragung bekanntgeworden, bei dem die
zeilensequentiell empfangenen Signale für eine mit einer
Shutter-Brille zu beobachtende Bildwiedergabe aufbereitet
werden. Dieses geschieht insbesondere durch die Anwendung
von Zwischenspeichern. Die Betrachtung von mit Hilfe einer
Kathodenstrahlröhre wiedergegebenen stereoskopischen Bildern
mit Hilfe einer Shutter-Brille setzt jedoch einen
erheblichen technischen Aufwand voraus.
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 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 Zeilencontroller
Bildwiedergabevorrichtung abgibt, wobei die Zeilenadresse in der
Bildwiedergabevorrichtung um zwei Zeilen weitergeschaltet
wird, daß zu Beginn des einen Teilbildes anstelle des Doppelimpulses
nur ein einzelner Impuls dem Zeilencontroller zugeführt wird, und
daß die Doppelimpulse zusammen jeweils innerhalb eines
Austastintervalls liegen. Bei Bedarf kann die erfindungsgemäße Einrichtung derart
ausgestalltet sein, daß die Steuereinrichtung
ferner aus dem zugeführten Bildsynchronimpuls einen
Teilbildsynchronimpuls erzeugt, der einem weiteren
Steuereingang der Bildwiedergabevorrichtung zuführbar ist.
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.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der
erfindungsgemäßen Einrichtung kann vorgesehen sein, daß in
der Steuereinrichtung ferner ein zeilenfrequenter
Austastimpuls erzeugt wird.
Vorzugsweise 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 vollfarbigen 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 NL 128102AC20-07 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 (8)
1. Einrichtung zur Wiedergabe von stereoskopischen
Bildsignalen, die bildsequentiell ein linkes und ein rechtes
Teilbild enthalten, mit Hilfe einer
Bildwiedergabevorrichtung mit festen Zeilenpositionen, vor
der zeilenweise abwechselnd jeweils ein dem linken und dem
rechten Teilbild zugeordnetes Filter angeordnet ist, wobei
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, 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 Zeilencontroller der
Bildwiedergabevorrichtung abgibt, wobei die Zeilenadresse in der
Bildwiedergabevorrichtung um zwei Zeilen weitergeschaltet
wird, daß zu Beginn des einen Teilbildes anstelle des Doppelimpulses
nur ein einzelner Impuls dem Zeilencontroller zugeführt wird, und
daß die Doppelimpulse zusammen jeweils innerhalb eines
Austastintervalls liegen.
2. Einrichtung nach PA1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (10)
ferner aus dem zugeführten Bildsynchronimpuls einen
Teilbildsynchronimpuls erzeugt, der einem weiteren
Steuereingang der Bildwiedergabevorrichtung zuführbar ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß in der Steuereinrichtung (10) ferner ein
zeilenfrequenter Austastimpuls erzeugt wird.
4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß jeder zweite Teilbildsynchronimpuls mit Hilfe eines vom
zugeführten Zeilensynchronimpuls getakteten und vom
zugeführten Bildsynchronimpuls zurückgesetzten Zählers (9)
abgeleitet wird.
5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Doppelimpuls aus dem
zugeführten Zeilensynchronimpuls durch Formung zweier
weiterer zeilenfrequenter Impulse und anschließender
logischer Verknüpfung mit dem Zeilensynchronimpuls
abgeleitet wird.
6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Filter (21) auf die
Oberfläche der Bildwiedergabevorrichtung aufgebracht sind.
7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Filter bei einer
Flüssigkristall-Bildwiedergabevorrichtung als
streifenförmige Polarisationsfilter anstelle des
Ausgangspolarisators angeordnet sind.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, 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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