MXPA00007616A - Despliegue de capas multiples y metodo para desplegar imagenes en tal despliegue - Google Patents

Abstract

Un despliegue comprendido de pantallas de capas múltiples, cada pantalla siendo selectivamente transparente con la capacidad para desplegar imágenes. Un método para definir capas de pantalla para en las cuales desplegar la imagen mediante la utilización de cambio de pixeles a base de tiempo secuencial como una variable la cual define la capa.

Description

DESPLIEGUE DE CAPAS MÚLTIPLES Y MÉTODO PARA DESPLEGAR IM GENES EN TAL DESPLIEGUE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Esta invención está generalmente relacionada con dispositivos de despliegue y más particularmente, con una estructura de despliegue que comprende imágenes en capas múltiples y un método para extraer profundidad a partir de datos de video bidimensionales para desplegarlos en dicho dispositivo. Los dispositivos de despliegue convencionales presentan imágenes en una pantalla bidimensional. Los despliegues comunes son los tubos de ratos catódicos (CRTs), despliegues de cristal liquido (LCDs), Despliegues de Efecto de Campo (FEDs), y despliegues de proyección, entre otros. Se han hecho varios intentos para incorporar la ilusión de profundidad en despliegues bidimensionales. Estos métodos logran la ilusión de profundidad presentando imágenes separadas a cada ojo del espectador. • Los métodos principales para lograr la ilusión de profundidad han sido despliegues estereoscópicos y auto-estereoscópicos . Los despliegues estereoscópicos generalmente utilizan imágenes completas que se dividen en dos imágenes mediante lentes usados por el espectador. Cada ojo en los lentes permitirá ciertos patrones de luz característico a través de cada ojo del individuo. Los métodos populares para lograr esto son a través del uso de la polarización, lentes de persiana, rejillas de difracción, lentes de multicolores, y despliegues montados en cabezas de pantalla dobles. Los despliegues auto-estereoscópicos no utilizan lentes, aunque en su lugar, generalmente utilizan una configuración de lentes en la cual las imágenes en estéreo en una pantalla se alinean a través de lentes o rejillas ópticas para enfocar el área general de los ojos individuales del espectador. Un problema principal asociado con este despliegue se exhibe en la incapacidad de obtener convergencia de imágenes en estéreo para concordar con la distancia entre los ojos del" espectador. La convergencia incorrecta lleva a la desorientación y la posible nausea cuando se ve por periodos extendidos de tiempo. En el caso de la mayoría de los despliegues autoestereoscópicos, el área de visión se limita a la longitud total de los lentes usados. Esto limita el número de espectadores simultáneos de una sola pantalla. Los despliegues autoestereoscópicos tradicionales se limitan a uno o dos espectadores simultáneos. Mientras que, los despliegues estereoscópicos tradicionales requieren que todos los usuarios utilicen lentes. Además, cada uno de estos métodos requiere incorporar dispositivos de seguimiento de cabeza pa,ra poder lograr paralajes de movimiento.

Se han hecho ciertos diseños que utilizan niveles múltiples de imágenes (Patente Norteamericana 4,736,214). Estos diseños incorporan imágenes reflejadas a partir de una sola fuente de fuentes múltiples. Las imágenes reflejas de estos diseños producen imágenes en capas múltiples "fantasmagóricas", que son generalmente inaceptables para condiciones de luz normal. Las imágenes transmitidas a este dispositivo de despliegue por medio de antena, VCR, cable, etc., generalmente se comprime durante la transmisión. Es común que estos algoritmos de compresión se compriman en base a los cambios de pixel entre los cuadros consecutivos . Es un objeto de la presente invención dirigirse a los problemas anteriores o por lo menos proporcionar al público con una elección útil. Otros aspectos y ventajas de la presente invención se volverán aparentes a partir de la siguiente descripción que se proporciona a manera de ejemplo solamente. Es el propósito de esta invención especificar un despliegue que mejore las limitantes de los dispositivos de despliegue mencionados anteriormente, mientras que incorpore una profundidad actual . De acuerdo con la presente invención, se crea profundidad combinando capas múltiples de pantalla selectivamente transparentes. Cada pantalla es capaz de mostrar una imagen. Cada pantalla de fondo también es capaz de tornarse transparente. La modalidad preferida de esta invención crea un dispositivo de despliegue mejorado que incorpora profundidad, combinando capas múltiples de pantallas selectivamente transparentes para crear una verdadera profundidad mientras que incorpora algoritmos de compresión comunes para extraer imágenes dentro de canales separados a ser desplegados en cada pantalla del despliegue de capas múltiples. La implementación de técnicas múltiples ha sido utilizada para lograr este fin, el cual soluciona muchos problemas exhibidos en la técnica anterior. Ahora se hará referencia a través de está especificación a la presente invención utilizando en LCDs para cada capa de pantalla. Sin embargo, se deberá apreciar por aquellos expertos en la técnica, que otros tipos de pantalla que pueden selectivamente mostrar una imagen y selectivamente tornarse transparentes se pueden usar en conjunto con la invención, no necesariamente siendo LCDs. En una modalidad preferida de la presente invención, las pantallas se alinean en paralelo una con la otra con una distancia preestablecida entre las mismas . Esta distancia depende del nivel de profundidad deseada relacionada con los tamaños de pantalla. Típicamente, esta distancia es un cuarto de la altura vertical de la pantalla frontal aunque la distancia actual puede cambiarse para ajustar el efecto deseado. La distancia entre las pantallas puede también variar en tiempo real-para mejorar" el efecto. Las imágenes desplegadas en la pantalla más lejanas del espectador (pantalla de fondo) aparecerán a cierta profundidad detrás de las imágenes desplegadas en la pantalla más cercana al espectador (pantalla en primer plano) . Las porciones transparentes de la pantalla en primer plano permitirán a los espectadores ver imágenes desplegadas en la pantalla -de fondo. Este arreglo de pantallas de capas múltiples permite que las imágenes sean presentadas en niveles múltiples proporcionado al espectador una verdadera profundidad sin el uso de anteojos o lentes. También permite el paralaje de movimiento sin dispositivos de seguimiento de cabeza . Se pueden adicionar capas adicionales para proporcionar una mayor profundidad al despliegue. Además, un refractor puede colocarse entre las pantallas para incrementar el ángulo de visión. Esta capa de refraccióri dobla la luz de modo que el ángulo de visión se incrementa al tamaño total de una pantalla colocada al centro del refractor. El refractor puede ser una hoja paralela de material ópticamente transparente o cualquier otro tipo de lente que incluya lentes frensel.

Si el dispositivo de pantalla de primer plano escogido requiere una fuente de luz polarizada para desplegar una imagen, entonces esa fuente de luz polarizada puede emanar de una pantalla de fondo. Esto se logra colocando una hoja de polarización enfrente de la pantalla no polarizada o utilizando un despliegue de salida de luz polarizada tal como un LCD como la pantalla de fondo. La luz polarizada que emana de una pantalla de fondo permite que una pantalla de primer plano de una estructura de LCD remueva su polarizador trasero mientras que aún se va desplegando una imagen. Esto debido al hecho de que la pantalla de fondo proporciona la luz polarizada necesaria para producir una imagen visible en la pantalla de primer plano. - La remoción del número de polarizadores en una configuración de LCD tiene la ventaja de reducir el número de componentes e incrementar la brillantes del despliegue. En dicha configuración, la imagen de primer plano ya no aparecerá en la pantalla de primer plano y la fuente polarizada es bloqueada. Al colocar un material altamente difuso entre la fuente de luz polarizada y la pantalla de primer plano las imágenes de primer plano desaparecerán donde la luz polarizada es bloqueada. Esto da la impresión de que la imagen de primer plano desplegada pasa detrás de la fuente 'de difusión. Para mejorar el efecto, el difusor puede también contener una imagen. Por ejemplo, la pantalla de primer plano despliega una flecha que se mueve de izquierda a derecha en la pantalla. Entre la pantalla de primer plano y el polarizador se coloca una imagen de una manzana impresa en un material difuso. Cuando la flecha está en una posición para que su fuente de luz polarizada sea bloqueada por el material de difusión aparecerá cayendo detrás de la manzana impresa en dicho dispositivo de difusión. Al utilizar el difusor selectivo en lugar del material . de dispersión, uno puede selectivamente difundir imágenes presentadas en la pantalla trasera permitiendo que se transmita una profundidad infinita. Cuando se utilizan los LCDs de capas múltiples, los polarizadores de los LCDs pueden alinearse de modo que el ángulo de polarización del fondo del LCD se alinee con el ángulo de polarización de la parte trasera de un LCD del primer plano. Polarizadores en alineación no son necesarios en casos donde se desea mucha brillantes o si la imagen de primer plano puede ser invertida. En este caso, una imagen de primer plano invertida a parecerá como no i'nvertida (inverso de una imagen invertida = imagen no invertida) . Podria ser necesario en ciertas combinaciones de pantalla incluir una capa ligeramente difusa para eliminar los patrones de interferencia moiré. Esto tiene el efecto adicional de eliminar la necesidad de alinear polarizadores e incrementar ángulos de adición. Cada capa de despliegue tendrá una señal de video individual. Estas señales pueden originarse de fuentes separadas, o pueden extraerse de una sola fuente de señal convencional . En un despliegue de dos capas que utiliza fuentes separadas, el fondo puede transmitirse como una señal y el primer plano puede transmitirse con una segunda señal en su pantalla respectiva. Por ejemplo, la imagen de fondo puede ser la de una montaña y la imagen de primer plano la de un automóvil que pasa enfrente de la montaña. Las fuentes separadas pueden filmarse con cámaras convencionales múltiples, o cámaras tridimensionales, o pantalla azul, o una clave croma o canal alfa o cualquier combinación de cámaras estándar industriales . La extracción de profundidad de una sola fuente pude realizarse utilizando algoritmos de compresión convencionales utilizados en la transmisión de datos de video. Los algoritmos de compresión de video de la técnica anterior comúnmente utilizan cambios de pixel entre cuadros consecutivos para poder reducir la amplitud de la onda de los datos transmitidos. Estos datos en el cambio de pixel tomados a partir de la compresión de video se pueden utilizar para extraer la profundidad en base a la cantidad de cambio que cada pixel sufre. La señal comprendida se envia para el despliegue donde las corrientes de video a cada caso se extraen de la señal basada en el cambio de pixel. Por ejemplo, un video estándar puede estar hecho de un automóvil que pasa una montaña. La cámara se fija de modo que el automóvil pasa el campo de visión mientras que la montaña permanece estática en el cuadro. En dicho video, los pixeles que representan el paso del automóvil cambiarán, mientras que los pixeles que representan la montaña permanecerán constantes . De este modo, los pixeles con más cambio (automóvil) serán diseñados a la pantalla de primer plano donde los pixeles con menos cambio (montaña) serán asignados a la pantalla de fondo. Se deberá entender que las porciones de este resumen dirigido a la polarización no se limitan a las estructuras de LCD como se puede entender fácilmente para aquellos expertos en la técnica, y que otros despliegues no polarizados se pueden adaptar para incorporar ciertas características de polarización si se desea. Además, se puede entender fácilmente por aquellos expertos en la técnica que el resumen anterior cubre el uso de todos los tipos de pantalla no solamente LCDs . El único requerimiento para el tipo de pantalla es la capacidad de ser transparente. Como tal, se deberá entender que cubre, pero que no se limita a las pantallas de proyección, CRT, FED y LCD. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Otros aspectos de la presente invención se volverán aparentes a partir de la siguiente descripción que se proporciona por medio del ejemplo solamente y con referencia a los dibujos anexos en los cuales: La Figura 1 es una vista esquemática de un despliegue en capa múltiple básico de acuerdo con una modalidad de la presente invención. La Figura 2 ilustra una pantalla de capas múltiples con un refractor de acuerdo con la modalidad de la presente invención . La Figura 3 ilustra el patrón de interferencia moiré -en despliegue de capas múltiples de acuerdo con una modalidad de la presente invención. La Figura 4 ilustra un difusor y su efecto en el patrón de interferencia moiré de acuerdo con una modalidad de la presente invención. La Figura 5 ilustra un despliegue de capas múltiples con profundidad agregada de acuerdo con una modalidad de la presente invención. La Figura 6 ilustra un despliegue de capas múltiples con claridad agregada de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

La Figura 7 ilustra un despliegue de 3 niveles de acuerdo con una modalidad de la presente invención. La Figura 8 ilustra un método para desplegar imágenes para cada nivel de pantalla de acuerdo con una modalidad de la presente invención. En lo siguiente, se revelan descripciones detalladas de las modalidades preferidas de esta invención. Aunque se revela una especificación completa, se deberá entender por aquellos expertos en la técnica que cada aspecto de las modalidades preferidas puede utilizarse independientemente o en conjunto con otras ilustraciones de esta invención mientras que todavía conforma a la especificación general de un dispositivo de despliegue de capas múltiples. Las modalidades preferidas de esta invención crean un dispositivo de despliegue mejorado que incorpora profundidad, combinando capas múltiples de pantallas selectivamente transparentes. Un despliegue de imagen en capas múltiples simplificado se muestra en la Figura 1. Una pantalla 1 de fondo se .coloca a cierta distancia 2 detrás de la pantalla 3 del primer plano. En algunos tipos de despliegue como LCDs podria requerir eliminación de fondo 4. Cada pantalla es capas de mostrar imágenes 5, 6. Las imágenes desplegadas en la pantalla 6 de primer plano parecen ser más cercanas que las imágenes mostradas en la pantalla 5 de fondo. La adición de refractor colocado entre las pantallas es representado en la Figura 2. La luz 7 transmitida al espectador 8 se dobla a 9 en el ángulo 10 de refracción del material, de modo que el borde de la pantalla trasera no se ve desde ningún ángulo de visión. Sin la refracción de la luz, el borde de la pantalla trasera podria fácilmente verse 11 claramente desde cualquier ángulo menor a 90°. Para una mínima distorsión de la hoja de material paralelo ópticamente transparente tal como vidrio o acrilico, puede ser utilizada como un refractor 12. Tal refractor restringirá la pantalla 3 frontal siendo de un tamaño más pequeño que la pantalla 1 de fondo. En una modalidad preferida de la presente invención, el tamaño de pantalla de primer plano tendrá su borde a no menos de 135° del borde de la pantalla trasera. En otra modalidad preferida, el refractor puede ser un lente que incluye pero que no se limita a fresel. En esta modalidad, las pantallas pueden ser de tamaño similar. La adición de una capa 13 ligeramente difusa colocada entre pantallas se muestra en la Figura 4. Sin esta capa, se crea interferencia 14 por la combinación de patrones de pixel ligeramente diferentes de capas de pantallas subsecuentes. Al colocar la capa 13 de difusión entre las pantallas ligeramente difusas, el patrón del pixel en cada pantalla eliminando la interferencia 15. Alternativamente la interferencia puede eliminarse utilizando un patrón de pixel en una pantalla y un patrón de pixel diagonal de 45 grados sobre otra. Para claridad adicional, se muestra un ensamble completo en la Figura 5. Esta combinación produce un despliegue con una profundidad verdadera finita definida por la distancia entre las pantallas 3, 6. También crea una ilusión de profundidad infinita con adición de un difusor selectivo. Una hoja 17 polarizadora se coloca en la parte frontal de la pantalla 1 trasera. Esto crea una fuente de luz polarizada. Alternativamente, la pantalla trasera también puede ser un LCD con una salida polarizada. Enfrente del polarizador se coloca un difusor 18 selectivo. Enfrente del difusor se encuentra un refractor 8. Enfrente del refractor se coloca un LCD sin un polarizador 16 trasero. Cuando el difusor selectivo se ajusta en su forma transparente, la pantalla trasera reduce luz polarizada para permitir "una imagen en la pantalla de primer plano para ser visible . Cuando el difusor selectivo se ajusta en su forma difusa, la salida de luz polarizada o de la pantalla trasera, se convierte en luz difusa, lo cual hace que la imagen del primer plano sea invisible. Con cierta tecnología de pantalla tal como LCD, es deseable tener la capacidad de hacer que la pantalla de primer plano se opaque. Esta modalidad preferida es representada en la Figura 6. Esta combinación produce un despliegue en el cual la pantalla de primer plano se hace opaca. En esta configuración, la pantalla 1 trasera es seguida por un refractor 12 que es seguido por un difusor 18 selectivo que a su vez es seguido por la pantalla 3 del primer plano. Para hacer que las imágenes en la pantalla del primer plano sean opacas, se selecciona el difusor selectivo para definir el área detrás del área seleccionada para ser opaca. En aún otra modalidad la presente invención, la Figura 6 representa un despliegue de tres capas que incorpora la mayoría de las técnicas antes mencionadas. Este despliegue proporciona tres planos de profundidad finitos con la pantalla 19 delantera siendo selectivamente opaca debido al difusor 18 selectivo colocado detrás de la misma. La pantalla 16 LCD media tendrá profundidad infinita debido a su falta de polarizador trasero y la capacidad del difusor 18 selectivo enfrente del polarizador 17 trasero para difundir la luz polarizada requerida para su operación. El método general para transmitir las imágenes a las pantallas es representado en la Figura 8. La imagen 19 es trasmitida a la pantalla 1 de fondo. La imagen 20 es transmitida a la pantalla 3 de primer piano. Alternativamente la señal de video separada puede extraerse a partir de una sola imagen utilizando datos producidos por algoritmos de compresión de video más comunes. Por ejemplo una señal de video es transmitida de un automóvil que pasa enfrente de una montaña 21, crea una secuencia de cuadros 22. Esta secuencia se alimenta a través de un algoritmo" 23 de compresión de video el cual convierte la imagen a una secuencia de números que representan las propiedades de pixel, tal como el color de pixel, posición de pixel y cantidad de movimiento de pixel entre los cuadros consecutivos . En este ejemplo, los pixeles con un valor de cambio sobre -el umbral de X por medio de la trayectoria 24 a la pantalla de primer plano mientras que los pixeles con un valor de cambio por debajo de X son enviados por medio de la trayectoria 25- a la pantalla- de fondo. En la presente implementación (Figura 8) los pixeles que representan el automóvil tienen un alto valor para cambio de pixel y serán dirigidos a la pantalla de primer plano y la montaña que tiene un valor de cambio de pixel menor que X serán dirigidos a la pantalla de fondo. Puede ser fácilmente entendido por aquellos expertos en la técnica que el valor de umbral y la tolerancia de este valor pueden ajustarse para obtener una variedad de resultados. Además, valores de umbral múltiples pueden definirse en despliegues de capas múltiple con más de dos capas . De este modo, se puede ver de la descripción detallada anterior y de los dibujos anexos que la presente invención incluye métodos para desplegar profundidad en el despliegue permitiendo un paralaje de movimiento, una verdadera convergencia, y amplio ángulo de visión sin las restricciones de visión de los despliegues de la técnica anterior. También se podrá apreciar que tomando individualmente, cada componente mejora la profundidad del despliegue aunque también pueden operar independientemente y en combinación para mejorar los despliegues tradicionales. Es obvio para alguien experimentado en la técnica que las siguientes reivindicaciones pueden combinarse de varias maneras . Los aspectos de la presente invención han sido descritos a manera de ejemplo solamente y se deberá apreciar que modificaciones y adiciones pueden hacerse a la misma sin apartarse del alcance de la misma.

Claims (16)

1. REIVINDICACIONES 1. Un despliegue que utiliza imágenes en capas múltiples, cada capa formada por un dispositivo de despliegue o una combinación de dispositivos de despliegue caracterizados porque la pantalla o pantallas de primer plano son selectivamente transparentes y con una capa ligeramente difusa colocada en la parte frontal de una imagen de fondo.
2. 2. El despliegue de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque tiene un refractor entre las capas.
3. 3. El despliegue de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el refractor es de material ópticamente transparente colocado _ entre imágenes de modo que la imagen en el primer plano no es menor de 45 grados a partir del borde de la pantalla a su parte trasera.
4. 4. El despliegue de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el refractor es un lente fresnel.
5. 5. El despliegue de conformidad con la reivindicación 2 o la reivindicación 3, caracterizado porque el refractor difundido en el lado orientado hacia la pantalla trasera .
6. 6. El despliegue de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el espacio entre las imágenes es capaz de ajustarse en tiempo real.
7. 7. Un despliegue que utiliza imágenes de capas múltiples, cada capa está formada por un dispositivo de despliegue o una combinación de dispositivos de despliegue caracterizada porque la pantalla o pantallas de primer plano son selectivamente transparentes con imágenes en capas siendo alineadas de modo que se puede medir un ángulo de 45 grados en relación a su configuración de alineación de pixel respectiva .
8. 8. Un despliegue que utiliza imágenes en capas múltiples, cada capa formada por una combinación de dispositivos de despliegue polarizados transmisores caracterizado porque la pantalla o las pantallas de primer plano son selectivamente transparentes y uno o más polarizadores internamente orientados son removidos.
9. 9. Un despliegue de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque uno o más objetos se introducen en la luz polarizada de bloque a una imagen de primer plano.
10. 10. El despliegue de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el difusor selectivo se usa para difundir la luz que hace que una imagen de primer plano sea opaca.
11. 11. El despliegue de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque la capa de difusión ' selectiva la cual hace transparente una imagen de primer plano que requiere luz polarizada bloqueando la luz polarizada .
12. 12. El despliegue de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones l a 11, caracterizado porque incorpora técnicas de extracción de profundidad digitales o analógicas de imágenes bidimensionales.
13. 13. El despliegue de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque incorpora técnicas de extracción de profundidad digitales o analógicas de imágenes bidimensionales donde la cantidad de cambio a pixel del cuadro previo y del siguiente cuadro indica la cantidad de profundidad a asignar.
14. 14. El despliegue de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 12 ó 13, caracterizado porque la cantidad de enfoque en un subconjunto de pixeles indica la cantidad de profundidad a asignar.
15. 15. El despliegue de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 12 a 14 caracterizado porque la cantidad de claridad en un subconjunto de pixeles indica la cantidad de profundidad a asignar.
16. 16. Un despliegue sustancialmente como se describió en la presente con referencia a y como se ilustró por dibujos anexos .