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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur stereokopischen
Projektion von Bildern.
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Unser
Tiefensehen ist verbunden mit der Tatsache, dass ein rechtes und
linkes Auge die Umgebungen von einer unterschiedlichen Stelle und
unter einem unterschiedlichen Winkel sehen. Ein Auge sieht ein Bild,
das sich von dem Bild, das das andere Auge sieht, unterscheidet,
und das Gehirn koordiniert die zwei so, dass wir drei Dimensionen
wahrnehmen.
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Es
ist bekannt, Bilder mit einem dreidimensionalen Effekt dadurch zu
erzeugen, dass rechtes und linkes Auge ihr eigenes Bild sehen, zum
Beispiel zwei Fotos, die in einem Abstand aufgenommen wurden, der
einem normalen Abstand zwischen den Augen eines Menschen entspricht.
Es gibt Spezialkameras für derartige
Zwecke, sog. Stereokameras mit zwei Objektiven.
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In
den letzten Jahren entwickelten sich Verfahren, die dazu verwendet
wurden einen dreidimensionalen Effekt in Fotos zu erreichen, mit
Bildern, die elektronisch übertragen
werden können
wie z.B. Video- und digitalisierte Bilder, und es sind Verfahren entwickelt
worden, die es ermöglichen,
sowohl Stand- als auch bewegte Bilder auf einem Bildschirm anzuzeigen.
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Damit
ein Betrachter einen dreidimensionalen Effekt wahrnimmt, muß das für das rechte
Auge fotografierte oder auf andere Weise hergestellte Bild dem rechten
Auge gezeigt werden und das für
das linke Auge fotografierte oder auf andere Weise hergestellte
Bild muß dem
linken Auge gezeigt werden. Wenn beide Bilder beiden Augen gezeigt
werden, wird ein verschwommenes (unscharfes) Bild wahrgenommen und
der dreidimensionale Effekt ist verfehlt.
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Um
zu vermeiden, dass das rechte Auge das zum linken Auge gehörende Bild
sieht, und anders herum, können
die Bilder durch ein Okular für
jedes Auge in einem sogenannten Stereoskop betrachtet werden. Dies
ergibt einen guten dreidimensionalen Effekt, ist aber noch nicht
wirklich für
Bilder geeignet, die von mehreren Personen gleichzeitig, zum Beispiel
in einem Kino, betrachtet werden.
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Es
ist bekannt, rechte und linke Bilder in schmale Streifen aufzuteilen,
die abwechselnd zusammengesetzt werden, um ein Bild zu bilden. Wenn die
Bildstreifen durch Glas oder Kunststoff betrachtet werden, worin
Prismen parallel zu den Bildstreifen ausgebildet sind, wird erreicht,
dass das rechte Auge Bildstreifen sieht, die zum rechten Bild gehören, und das
linke Auge Bildstreifen, die zum linken Bild gehören.
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Ferner
ist bekannt, zwei Bilder deckungsgleich auf Papier zu drucken, eines
für das
rechte Auge und eines für
das linke Auge. Derartige Bilder werden durch eine spezielle Brille
betrachtet, die die Bilder voneinander trennt, so dass das rechte
Auge ein Bild sieht und das linke Auge das andere Bild.
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Bei
einem Brillentyp werden Brillengläser mit unterschiedlichen Farben
für jedes
Auge verwendet, zum Beispiel ein rotes und ein bläulich-grünes. Jedes Bild
wird vor dem Drucken vorgefiltert. Das rechte Bild wird in komplementären Farben
zum linken Bild und linken Brillenglas gedruckt und anders herum. Dann
sieht jedes Auge ein anderes Bild. Das Verfahren wird auch benutzt,
wenn zwei Bilder deckungsgleich auf einen Bildschirm (Leinwand)
projiziert werden, und es ist auf diese Weise möglich, bewegte Bilder, Film
und Animationen zu zeigen.
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Das
Verfahren, das auch für
Fernsehen benutzt werden kann, hat mehrere Nachteile. Die Filterung
und die Brillengläser
beeinflussen die Farbbalance und es wird keine ausreichende Trennung
der Bilder für
das rechte und linke Auge erreicht. Jedes Auge nimmt einen Teil
des für
das gegenüberliegende
Auge gedachten Bilds wahr, und das Bild wird deshalb unscharf wahrgenommen.
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Eine
weitere bekannte Weise zum Trennen von Bildern für das rechte und linke Auge
besteht darin, dass ein Bild für
jedes Auge mit Hilfe polarisierten Lichts deckungsgleich auf einen
Bildschirm projiziert wird. Die Polarisation für das eine Bild ist rechtwinklig zur
Polarisation des anderen und der Betrachter verwendet eine Brille
mit Gläsern,
die entsprechend polarisiert sind, um nur Licht für eines
der Bilder durchzulassen. Dadurch werden weniger Farbfehler erreicht
als durch Verwenden von Farbfiltern, und es wird eine bessere Bildtrennung
erreicht.
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Bei Übertragung
elektronischer Bilder, wie Videobilder, hat sich die flimmerfreie
Synchronisation zweier paralleler Bildsignale als schwierig herausgestellt.
In Verbindung mit dem Projizieren von Videobildern oder Bildern
von Computern hat es sich als vorteilhaft erwiesen, Bilder abwechselnd
für das
rechte und linke Auge auf einem gemeinsamen Kanal zu übertragen
anstatt auf zwei parallelen Kanälen.
Das bedeutet, dass jedes zweite übertragene
Bild zum rechten Auge gehört,
während
der Rest zum linken Auge gehört.
Die Bilder werden auf einen Bildschirm projiziert und durch eine
Brille betrachtet, deren Gläser
gleichphasig mit einem Signal geschlossen und geöffnet werden, das synchron
mit den Bildern wechselt. Derartige Brillengläser verwenden Flüssigkristalle.
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Das
linke Brillenglas ist geschlossen, während ein rechtes Bild projiziert
wird, und das rechte Brillenglas ist geschlossen, während ein
linkes Bild projiziert wird.
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Dieses
bekannte Verfahren ergibt ein gutes Ergebnis, aber es hat mehrere
Nachteile. Die Brillen sind teuer und müssen mit einem elektrischen
Signal zum Synchronisieren mit dem Strom von Bildern versorgt werden,
was in einem Kinosaal schwierig sein kann. In der Praxis ist dieses
Verfahren nur für
stationäre
Anlagen verwendbar. Außerdem
werden hohe Anforderungen an den Projektor gestellt, der mit doppelter
Bildfrequenz arbeiten muß.
Die hohe Bildrate hat zur Folge, dass vernünftige Projektoren, bei denen
das Bild mittels Flüssigkristallen
gebildet wird, nicht benutzt werden können.
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EP-A-0
851 691 beschreibt eine stereoskopische Anzeige mit zwei Projektoren,
bei der jeder Projektor mit einem eigenen Videosignal versorgt wird. Daher
werden zwei Einspeisungen anstatt einer Einzelspeisung zum Liefern
von Bildern für
beide Projektoren verwendet. Dies reduziert das Flimmern bei den
Projektoren, jedoch wird eine komplizierte Verarbeitung benötigt, um
sicherzustellen, dass die Polarität der Linien in den Bildern
stimmen. Andere herkömmliche
Stereoprojektionsverfahren und -vorrichtungen werden in WO 96/32665
und US-A 5 523 886 offenbart.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine vereinfachte Vorrichtung
bereitzustellen, um eine Stereoprojektion von Bildern zu erreichen,
die durch ein Bildsignal repräsentiert
werden, das zyklisch zwischen einem Bild für das rechte und linke Auge
wechselt.
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Die
Aufgabe wird erfüllt
durch Merkmale wie sie in der folgenden Beschreibung und den folgenden Ansprüchen definiert
sind.
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Gemäß der Erfindung
wird ein Bildsignal empfangen, das in bekannter Weise zwischen einem Bild
für das
rechte und linke Auge wechselt.
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Ein
erstes in einem eingehenden Bildsignal empfangenes Bild wird dekodiert
und evtl. in ein erstes digitales Bild digitalisiert, das in einer
ersten digitalen Speichervorrichtung gespeichert wird, typischerweise
ein Pufferspeicher bzw. Cache-Speicher in einem Computer. Die erste
digitale Speichervorrichtung wird durchsucht, wie bekannt, und aus
dem Inhalt wird ein ausgehendes erstes Bildsignal gebildet. Ein
zweites im eingehenden Bildsignal empfangenes Bild wird dekodiert
und entsprechend dem ersten Bild digitalisiert und in einer zweiten
digitalen Speichervorrichtung gespeichert. Die zweite digitale Speichervorrichtung
wird durchsucht und aus dem Inhalt wird ein zweites ausgehendes
Bildsignal gebildet. Daraufhin werden im eingehenden Bildsignal empfangene
nachfolgende Bilder abwechselnd in der ersten oder zweiten digitalen
Speichervorrichtung gespeichert.
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Das
erste ausgehende Bildsignal wird einem ersten Projektor übergeben
und das zweite ausgehende Bildsignal wird einem zweiten Projektor übergeben.
Selbst wenn das eingehende Bildsignal doppelte Bildrate besitzt,
arbeitet jeder Projektor mit normaler Bildrate, so dass herkömmliche
Projektoren benutzt werden können.
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Jede
erste und zweite digitale Speichervorrichtung wird in zwei oder
mehr Bereiche aufgeteilt und zyklisch verwendet. Dadurch kann ein
drittes Bild empfangen, dekodiert, digitalisiert und getrennt vom ersten
Bild gespeichert werden und ohne selbiges zu überschreiben. Ein fünftes Bild
wird an der gleichen Stelle wie das erste Bild gespeichert und überschreibt
dieses, während
das dritte Bild intakt bleibt und während des Empfangs und des
Speicherns des fünften
Bildes projiziert wird.
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Dementsprechend
kann ein viertes Bild empfangen, dekodiert, digitalisiert und getrennt
vom zweiten Bild gespeichert werden, ohne selbiges zu überschreiben.
Ein sechstes Bild kann an der gleichen Stelle wie das zweite Bild
gespeichert werden und überschreibt
dieses während
das vierte Bild projiziert wird.
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Mit
einer derartigen Aufteilung und zyklischen Verwendung der ersten
und zweiten digitalen Speichervorrichtung wird eine große Toleranz
in Bezug auf die Bildrate eines eingehenden Bildsignals erreicht.
Dies ist ein großer
Vorteil, wenn Bildsignale durch ein Datennetzwerk übertragen
werden, bei dem die Übertragungsgeschwindigkeit
deutlich variieren kann und Bilddaten verloren gehen können.
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Das
Bild von einem Projektor wird so projiziert, dass es von einem Auge
betrachtet werden kann, und das Bild von dem anderen Projektor wird so
projiziert, dass es von dem anderen Auge betrachtet werden kann.
In einer bevorzugten Ausführung wird
ein Bild vom ersten und zweiten Projektor deckungsgleich durch polarisiertes
Licht auf einen Bildschirm projiziert, und die Bilder werden durch
eine Brille mit polarisiertem Glas so wie erklärt betrachtet.
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Durch
die Erfindung wird erreicht, dass jedes projizierte Bild in einem
Zyklus erneuert werden kann, der nur von der Frequenz abhängt, mit
der die digitalen Speichervorrichtungen durchsucht werden. Selbst
wenn dies einschließen
kann, dass das gleiche Bild mehrere Male gezeigt wird, wenn die
eingehende Bildrate abnimmt, wird eine erhebliche Flimmerreduktion
erreicht im Vergleich zum bekannten Verfahren, bei dem die Bildprojektion
der eingehenden Bildrate folgt.
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Eine
Vorrichtung zum Durchführen
des beschriebenen Verfahrens wird im Folgenden durch zwei exemplarische
Ausführungen
beschrieben und auf die beiliegenden Zeichnungen wird Bezug genommen,
wobei:
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1 ein
vereinfachtes Blockschema für eine
erste Ausführung
der Erfindung zeigt;
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2 ein
vereinfachtes Blockschema für eine
zweite Ausführung
der Erfindung zeigt.
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In 1 bezeichnet
das Bezugszeichen 1 einen rechten Projektor, der eingerichtet
ist, ein Bild, das durch das rechte Auge gesehen werden soll, deckungsgleich
mit einem Bild von einem entsprechend linken Projektor 2 zu
projizieren, der ein Bild projiziert, das durch das linke Auge gesehen
werden soll.
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Der
rechte Projektor 1 ist verbunden mit und empfängt seine
Bildsignale von einem rechten Bildgenerator 3. Der linke
Projektor 2 ist entsprechend verbunden mit einem linken
Bildgenerator 4. Jeder Bildgenerator 3, 4 wird
eingerichtet, einen Bildspeicher auszulesen und ein Bildsignal zu
generieren, das den dazugehörenden
Projektor 1, 2 dazu veranlaßt, ein dazugehörendes sichtbares
Bild auf einen Bildschirm zu projizieren.
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Der
rechte Bildgenerator 3 wird eingerichtet, periodisch einen
Bereich in einem rechten Bildspeicher 5 auszulesen, und
der linke Bildgenerator 4 wird entsprechend eingerichtet,
einen Bereich in einem linken Bildspeicher 6 periodisch
auszulesen. Der rechte Bildspeicher 5 ist in einen ersten rechten
Bildbereich 7 und einen zweiten rechten Bildbereich 8 aufgeteilt.
Der linke Bildspeicher 6 ist entsprechend in einen ersten
linken Bildbereich 9 und einen zweiten linken Bildbereich 10 aufgeteilt.
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Ein
rechter Bildwähler 11 ist
eingerichtet, auf ein Steuersignal zu reagieren und verbindet abwechselnd
den rechten Bildgenerator 3 mit dem ersten oder zweiten
Bildbereich 7, 8 im rechten Bildspeicher 5 und
bestimmt somit, ob der rechte Projektor 1 ein Bild basierend
auf dem ersten oder zweiten Bildbereich 7, 8 projiziert.
Ein linker Bildwähler 12 ist
entsprechend eingerichtet, auf ein Steuersignal zu reagieren, zum
abwechselnden Verbinden des linken Bildgenerators 4 mit
dem ersten oder zweiten Bildbereich 9, 10 im linken
Bildspeicher 6 und somit zum Bestimmen, ob der linke Projektor 2 ein
Bild basierend auf dem ersten oder zweiten Bildbereich 9, 10 projiziert.
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Ein
rechter Dekoder 13 ist eingerichtet, ein Bildsignal zu
empfangen und Werte, die das Bildsignal repräsentieren, im rechten Bildspeicher 5 in
einem Format zu speichern, auf das der rechte Bildgenerator 3 eingerichtet
ist, um sie in ein Bildsignal für den
rechten Projektor 1 zu konvertieren. Ein linker Dekoder 14 ist
entsprechend eingerichtet, ein Bildsignal zu empfangen und Werte,
die das Bildsignal repräsentieren,
in einem linken Bildspeicher 6 in einem Format abzuspeichern,
auf das der linke Bildgenerator 4 eingerichtet ist, es
in Bildsignale für
den linken Projektor 2 zu konvertieren.
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Zwischen
rechtem Dekoder 13 und rechtem Bildspeicher 5 ist
ein rechter Bereichswähler 15 angeordnet,
der dazu eingerichtet ist, auf ein Steuersignal durch abwechselndes
Verbinden des Dekoders 13 mit dem zweiten oder ersten Bildbereich 8, 7 im rechten
Bildspeicher 5 zu antworten und somit zu bestimmen, ob
der Dekoder 13 Werte im zweiten oder ersten Bildbereich 8, 7 speichert.
Der rechte Bildwähler 11 und
der rechte Bereichswähler 15 wechseln,
so dass der rechte Bildgenerator 3 und der rechte Dekoder 13 mit
dem gegenüberliegenden
Bildbereich 7, 8 im rechten Bildspeicher 5 verbunden
sind. Zwischen linkem Dekoder 14 und linkem Bildspeicher 6 ist
entsprechend ein linker Bereichswähler 16 angeordnet, der
dazu eingerichtet ist, auf ein Kontrollsignal zu reagieren, indem
er abwechselnd den Dekoder 14 mit dem zweiten oder ersten
Bildbereich 10, 9 im linken Bildspeicher 6 verbindet
und somit bestimmt, ob der Dekoder 14 Werte im zweiten
oder ersten Bildbereich 10, 9 speichert. Der linke
Bildwähler 12 und
der linke Bereichswähler 16 wechseln,
so dass der linke Bildgenerator 4 und der linke Dekoder 14 mit
dem gegenüberliegenden
Bildbereich 9, 10 im linken Bildspeicher 6 verbunden
sind.
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Ein
Seitenwähler 17 ist
eingerichtet, auf Steuersignale zu antworten und abwechselnd einen Leiter 18 für ein eingehendes
Bildsignal mit dem rechten Dekoder 13 oder linken Dekoder 14 zu
verbinden.
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Ein
Controller 19 ist eingerichtet, das eingehende Bildsignal
abzutasten und Signalwerte oder Signalgrößen zu erkennen, die ein neues
Bild definieren, und Schaltsignale an den Seitenwähler 17 für jedes
Bild zu geben. Der rechte Dekoder 13 ist eingerichtet,
das Schaltsignal jeweils zum rechten Bereichswähler 15 und rechten
Bildwähler 11 zu
geben, jedesmal wenn der Dekoder ein neues Bild im rechten Bildspeicher 5 gespeichert
hat. Der linke Dekoder 14 ist eingerichtet, das Schaltsignal
zum linken Bereichswähler 16 und
linken Bildwähler 12 zu
geben, jedesmal wenn der Dekoder ein neues Bild im rechten Bildspeicher 6 gespeichert
hat.
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Jeder
Bildgenerator 3, 4 speist ein neues Bild in den
rechten bzw. linken Projektor 1, 2 gemäß einer festen
Bildrate, zum Beispiel sechsmal pro Sekunde, selbst wenn die eingehende
Bildrate variiert. Bei fehlender neuer Bildinformation werden die
Bildgeneratoren 3, 4 das letzte Bild wiederholen.
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Der
rechte Bildwähler
kann wechseln, während
der rechte Bildgenerator 3 im Begriff ist, das Bildsignal
zum Projektor 1 zu übertragen.
Zweckmäßigerweise
kann der Bildgenerator 3 mit internem Speicher (nicht gezeigt)
gebildet sein, der eine Kapazität
von einem Bild aufweist, und den rechten Bildspeicher 5 jedesmal
durchsucht, wenn er die Übertragung
eines Bildes zum Projektor 1 abgeschlossen hat. Deshalb
wird ein projiziertes Bild, das aus Teilen von zwei Bildern besteht,
vermieden. Entsprechend kann der linke Bildwähler 12 wechseln,
während
der linke Bildgenerator 4 im Begriff ist, Bildsignale zum Projektor 2 zu übertragen.
Zweckmäßigerweise
kann auch der Bildgenerator 4 mit internem Speicher (nicht gezeigt)
gebildet sein, der eine Kapazität
von einem Bild aufweist, und den linken Bildspeicher 6 jedesmal durchsucht,
wenn er die Übertragung
eines Bildes zum Projektor 2 abgeschlossen hat. Deshalb
wird ein projiziertes Bild, das aus Teilen von zwei Bildern besteht,
vermieden.
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Eine
zweite bevorzugte Ausführung
der Erfindung wird in 2 gezeigt, wobei die Projektoren 1, 2 mit
einem gemeinsamen Bildspeicher 20 durch einen ihrer Bildwähler 11 bzw. 12 verbunden
sind. Ein möglicher
Bildgenerator für
die Projektoren 1, 2 wird nicht gezeigt, kann
jedoch entsprechend dem beschriebenen angeordnet werden. Der Bildspeicher 20 ist
aufgeteilt in vier Bildbereiche 21, 22, 23, 24.
Ein Controller 25 ist eingerichtet, mittels eines Bereichswählers 26 ein
Bildsignal auf dem Leiter 18 in den Bildspeicher 20 in
einen der Bildbereiche 21, 22, 23, 24 zu
speichern oder aus diesen zu lesen. Bilder werden in fortlaufender
Reihenfolge gespeichert, so dass das erste Bild im Bildbereich 21 gespeichert wird,
das nächste
in 22 usw., bis alle Bildbereiche benutzt worden sind.
Das nächste
Bild wird in 21 gespeichert und der Prozeß wiederholt
sich selbst, wobei der Bildspeicher 20 als Ringpuffer organisiert
ist.
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Durch
seinen Bildwähler 11 liest
der Projektor 1 ein im Bildbereich 21 oder 23 gespeichertes Bild.
Durch seinen Bildwähler 12 liest
der Projektor 2 ein im Bildbereich 22 oder 24 gespeichertes
Bild. Somit liest jeder Projektor 1, 2 jedes zweite
Bild aus dem Bildspeicher 20.
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Der
abwechselnde Zyklus wird für
die Bildwähler 11 und 12 so
eingestellt, dass die gesammelten projizierten Bilder so weit wie
möglich
flimmerfrei sind. Der Bildzyklus bei jedem Projektor 1, 2 kann zum
Beispiel gleich dem halben Zyklus der eingehenden Bilder sein, wenn
er niedriger als ein vorbestimmter Wert ist und daraufhin auf einen
oberen Bildzyklus beschränkt
ist, wenn sich der eingehende Bildzyklus diesen überschreitet. Typischerweise
sollte ein eingehender Bildzyklus kleiner als 85 Bilder pro Sekunde
einen entsprechenden Ausgangsbildzyklus hervorrufen. Über diesem
Grenzwert kann der ausgehende Bildzyklus zum Beispiel halbiert werden.
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In
gleicher Weise kann der Bildzyklus an jedem Projektor 1, 2 auf
einen minimalen Wert beschränkt
werden, so dass ein stabiles Bild bei einem eingehenden Bildsignal
gehalten wird, das einen extrem niedrigen Zyklus hat.