RU2108687C1 - Устройство для воспроизведения объемного изображения - Google Patents
Устройство для воспроизведения объемного изображения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2108687C1 RU2108687C1 RU93035177A RU93035177A RU2108687C1 RU 2108687 C1 RU2108687 C1 RU 2108687C1 RU 93035177 A RU93035177 A RU 93035177A RU 93035177 A RU93035177 A RU 93035177A RU 2108687 C1 RU2108687 C1 RU 2108687C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- matrix
- obturation
- input
- unit
- information
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Изобретение относится к телевидению и может быть использовано в системах объемного телевидения, а также в компьютерных играх и в тренажерах. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для воспроизведения объемного изображения, содержит источник света, информационную матрицу, а также блок кадровой развертки и блок яркости и цветности.Выходы блока кадровой развертки и блока яркости и цветности подключены соответственно к первому и второму электрическим входам информационной матрицы. В отличние от прототипа устройство дополнительно содержит оптический локатор, контррефлекторы, контроллер, обтюрационную матрицу, блок упавления обтюрационной матрицей, вычислитель и внешний запоминающий блок. Источник света, информационная матрица и обтюрационная матрица последовательно расположены и оптически связаны между собой. Выходная шина вычислителя электрически соединена соответственно со входом блока кадровой развертки, входом блока яркости и цветности и входом блока управления. Первый вход вычислителя соединен с выходом внешнего запоминающего блока. Выход оптического локатора электрически соединен через контроллер с вторым входом вычислителя. Выход блока управления подключен к электрическому входу обтюрационной матрицы. Источник света, информационная матрица, обтюрационная матрица и оптический локатор жестко зафиксированы между собой. 2 ил.
Description
Изобретение относится к телевидению и может быть использовано в системах объемного телевидения, а также в компьютерных играх и в тренажерах.
Известно устройство для получения объемного изображения с помощью кинескопа, линзы и плоской отображающей матричной панели на основе жидких кристаллов [1].
Недостатком этого устройства является ограниченность зоны возможных положений наблюдателя, в которых он видит объемное изображение, а также ограниченные функциональные возможности устройства, связанные с трудностями одновременного формирования нескольких ракурсов, например, четырех ракурсов для двух наблюдателей, так как в предложенной системе невозможно эффективное разделение световых пучков для каждого глаза наблюдателя.
Известно также взятое за прототип устройство получения объемного изображения с помощью безочковой системы объемного телевидения [2]. Это устройство, использующее телевизор и линзовый растр, позволяет осуществить одновременное формирование изображений ракурсов для всех возможных положений наблюдателя. Все вместе линзы растра позволяют получить объемное изображение любой точки наблюдаемого объекта с возможностью его оглядывания наблюдателем. Объемное изображение формируется безотносительно к положению наблюдателей и к их количеству.
Недостатком такого устройства является его сложность, вытекающая из необходимости использовать для одновременного формирования изображений ракурсов для всех возможных положений наблюдателей сложный линзовый растр, а также блок широкополосного воспроизведения множества изображений ракурсов.
Технической задачей, решаемой изобретением является упрощение устройства воспроизведения объемного изображения за счет снижения требований к ширине полосы пропускания информационного канала, а также к производительности вычислителя при формировании объемного изображения.
Сущность изобретения заключается в том, что устройство для воспроизведения объемного изображения содержит источник света, информационную матрицу, а также блок кадровой развертки и блок яркости и цветности. Выходы блока кадровой развертки и блока яркости и цветности подключены соответственно, к первому и второму электрическим входам информационной матрицы.
В отличие от прототипа устройство дополнительно содержит оптический локатор, оптически связанные с ним и размещенные у глаз наблюдателя контррефлекторы, контроллер, обтюрационную матрицу, блок управления обтюрационной матрицей, вычислитель и внешний запоминающий блок. Контроллер осуществляет вычисление координат глаз наблюдателя. Вычислитель осуществляет расчет для каждого глаза наблюдателя и для каждого просветленного столбца обтюрационной матрицы текущее положение индивидуальных яркостных столбцов на информационной матрице.
Источник света, информационная матрица и обтюрационная матрица последовательно расположены и оптически связаны между собой. Выходная шина вычислителя электрически соединена соответственно с входом блока кадровой развертки, входом блока яркости и цветности и входом блока управления. Первый вход вычислителя соединен с выходом внешнего запоминающего блока. Выход оптического локатора электрически соединен через контроллер с вторым входом вычислителя. Выход блока управления подключен к электрическому входу обтюрационной матрицы. Источник света, информационная матрица, обтюрационная матрица и оптический локатор жестко зафиксированы между собой.
На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства для воспроизведения объемного изображения; на фиг. 2 - схема, иллюстрирующая распространение светоинформационных лучей в случае, когда устройство имеет два просветленных столбца и два индивидуальных яркостных столбца.
Устройство для воспроизведения объемного изображения, содержит (фиг. 1) источник света 1, информационную матрицу 2, обтюрационную матрицу 3, оптический локатор 4, оптически связанные с оптическим локатором 4 и размещенные у глаз наблюдателей 5 контррефлекторы 6, контроллер 7, вычислитель 8 и внешний запоминающий блок 9.
Кроме того, устройство включает блок кадровой развертки 10, блок яркости и цветности 11 и блок управления 12 обтюрационной матрицей 3.
Обтюрационная матрица 3 выполнена с возможностью образовывать вертикальные бегущие в горизонтальном направлении просветленные столбцы 13.
Информационная матрица 2 выполнена с возможностью формирования индивидуальных яркостных столбцов 14.
Источник света 1, информационная матрица 2 и обтюрационная матрица 3 последовательно расположены и оптически связаны между собой, при этом источник света 1, информационная матрица 2, обтюрационная матрица 3 и оптический локатор 4 жестко зафиксированы между собой.
Выходы блока кадровой развертки 10 и блока яркости и цветности 11 подключены соответственно к первому и второму электрическим входам информационной матрицы 2.
Контроллер 7 осуществляет вычисление координат глаз наблюдателя 5.
Вычислитель 8 осуществляет расчет для каждого наблюдателя 5 и для каждого просветленного столбца 13 обтюрационной матрицы 3 текущее положение индивидуальных яркостных столбов 14 на информационной матрице 2.
Выходная шина вычислителя 8 электрически соединена соответственно с входом блока кадровой развертки 10, входом блока яркости и цветности 11 и входом блока управления 12.
Первый вход вычислителя 8 электрически соединен с выходом внешнего запоминающего блока 9, выход оптического локатора 4 электрически соединен через контроллер 7 с вторым входом вычислителя 8, выход блока управления 12 подключен к электрическому входу обтюрационной матрицы 3.
В качестве оптического локатора 4 может быть использован ИК-локатор, описанный в [3], а в качестве вычислителя 8 - персональный компьютер типа IBM PC/AT 386/387 или иной с достаточно высоким быстродействием.
Устройство работает следующим образом. Первоначально, в отсутствие наблюдателей 5 вырабатывается плоское изображение. Одновременно возбуждается лишь один индивидуальный яркостный столбец 14 в информационной матрице 2 и один просветленный столбец 13 в обтюрационной матрице 3. Положение элементов изображения индивидуального яркостного столбца 14 и просветленного столбца 13 таково, что наблюдать это плоское изображение можно лишь из одного стандартного положения наблюдателя 5 (базовая точка 0 (0, 0, Zo) на фиг. 2). При этом на выходе оптического локатора 4 нет сигналов от контррефлекторов 6, а сигналы на выходе контроллера 7 и на входах вычислителя 8 соответствуют координатам базовой точки 0 (0, 0, Zo). Информация с внешнего запоминающего блока 9 передается вычислителем 8 на блок яркости и цветности 11 без изменений. При этом блок кадровой развертки 10 за первый проход кадровой развертки воспроизводят последовательно индивидуальные яркостные столбцы 14 в количестве, равном:
N = D/lo•tgφ (1)
где
D - размер информационной матрицы 2 по горизонтали,
lo - расстояние между информационной 2 и обтюрационной 3 матрицами,
φ - максимальный угол обзора изображения наблюдателями 5.
N = D/lo•tgφ (1)
где
D - размер информационной матрицы 2 по горизонтали,
lo - расстояние между информационной 2 и обтюрационной 3 матрицами,
φ - максимальный угол обзора изображения наблюдателями 5.
Индивидуальные яркостные столбцы 14 располагаются на равном расстоянии Di друг от друга:
Di = D/N (2)
со следующими порядковыми номерами: 0, M/N, 2•M/N и т.д., где M - общее количество различных индивидуальных яркостных столбцов 14.
Di = D/N (2)
со следующими порядковыми номерами: 0, M/N, 2•M/N и т.д., где M - общее количество различных индивидуальных яркостных столбцов 14.
За второй проход кадровой развертки воспроизводятся индивидуальные яркостные столбцы 14 с номерами 1, M/N+1, 2•M/N+1 и т.д., т.е. со сдвижкой по горизонтали на один индивидуальный яркостный столбец 14 от каждого воспроизведенного индивидуального яркостного столбца 14 за предыдущий проход; за третий проход воспроизводятся индивидуальные яркостные столбцы 14 с номерами 2, M/N+1, 2•M/N+2. За число проходов i = M/N такими индивидуальными яркостными столбцами 14 будет покрыт весь кадр. В каждом индивидуальном яркостном столбце 14 воспроизводится яркостная информация, принятая вычислителем 8 от внешнего запоминающегося блока 9 и переданная им на блок яркости и цветности 11 без изменения.
На обтюрационной матрице 3 в рабочем состоянии просветлено лишь ограниченное количество просветленных столбцов 13, равное N, на расстоянии друг от друга:
Do=Di•Zo/(Zo - lo) (3)
которые смещаются аналогично индивидуальным яркостным столбцам 14, а азимутальное положение каждого просветленного столбца 13 рассчитывается из условия:
ΔX = Xi•(Zo-lo)/Zo (4)
где
ΔX - поправка на смещение по горизонтали (по количеству просветленных столбцов 13) положения Xi просветленного столбца 13.
Do=Di•Zo/(Zo - lo) (3)
которые смещаются аналогично индивидуальным яркостным столбцам 14, а азимутальное положение каждого просветленного столбца 13 рассчитывается из условия:
ΔX = Xi•(Zo-lo)/Zo (4)
где
ΔX - поправка на смещение по горизонтали (по количеству просветленных столбцов 13) положения Xi просветленного столбца 13.
Это позволит последовательно воспроизвести весь кадр для базовой точки 0(0, 0, Zo).
При наличии наблюдателей 5 появляются сигналы на выходе оптического локатора 4 о количестве и положении глаз наблюдателей 5. Вычислитель 8 рассчитывает для каждого глаза наблюдателей 5 и для каждого просветленного столбца 13 текущее положение индивидуальных яркостных столбцов 14 на информационной матрице 2. Общее число индивидуальных яркостных столбцов 14, высвечиваемых на информационной матрице 2 равно K=2•N•T, где T-количество наблюдателей.
При воспроизведении объемного изображения кадр складывается из индивидуальных яркостных столбцов 14 для каждого глаза наблюдателей 5 на информационной матрице 2. Отметим, что на каждый просветленный столбец 13 при воспроизведении приходится 2T индивидуальных яркостных столбцов 14 последовательно возбужденных в информационной матрице 2. Кроме того, при выполнении условия (2) просветленный столбец 13 на обтюрационной матрице 3, глаз наблюдателя 5 и соответствующий ему индивидуальный яркостный столбец 14 в информационной матрице 2 лежат в одной плоскости.
В предлагаемом устройстве используется вертикальное расположение просветленных столбов 13, индивидуальных яркостных столбцов 14 и горизонтальное направление кадровой развертки. Взаимное расположение каждого индивидуального яркостного столбца 14 и просветленного столбца 13 меняется при перемещении наблюдателей 5. Время включения и выключения индивидуальных яркостных столбцов 14 и просветленных столбцов 13 в предлагаемом варианте может быть увеличено в N раз (см. формулу 1), что очень важно, поскольку в настоящее время крайне трудно получить время включения-выключения ЖК-матриц с высоким контрастом (более 15 дБ) существенно менее 1 мс.
Параметр N для типичных характеристик устройства, при размере матриц по диагонали около 500 мм, расстоянии lo между информационной матрицей 14 и обтюрационной жидкокристаллической матрицей 9 - 70 мм, угле обзора изображения около одного радиана, примерно равен семи, что позволят увеличить в семь раз допустимое время релаксации обеих ЖК-матриц. Тогда, при воспроизведении кадра обычного телевизионного стандарта, допустимо иметь время включения-выключения индивидуального яркостного столбца 14 и просветленного столбца 13 равным около 64•7=448 мкс.
Просветленный столбец 13 на обтюрационной матрице 3, глаз наблюдателя 5 и соответствующий ему индивидуальный яркостный столбец 14 в информационной матрице 2 лежат в одной плоскости.
Этим обеспечивается разделение световых лучей и та индивидуальность информации для каждого из глаз, которая определяет объемный эффект при восприятии наблюдателями 5 изображения в целом.
Расчет положения индивидуальной яркостной точки Am(Xm, Ym, -lo) (фиг. 2) на информационной матрице 2, отображающей точку A(Xa, Ya, Zr) в глазу T(XT, YT, ZT) наблюдателя 5 ведется по формулам:
Ym = (lo•(Ya - Y) - Zn•Y) / (Z - Zn), (5)
Xm = ((Z + lo)•Xa - X•(Zn + lo)) / (Z - Zn), (6)
соответственно, для вертикальных и горизонтальных координат яркостных точек на информационной матрице 2.
Ym = (lo•(Ya - Y) - Zn•Y) / (Z - Zn), (5)
Xm = ((Z + lo)•Xa - X•(Zn + lo)) / (Z - Zn), (6)
соответственно, для вертикальных и горизонтальных координат яркостных точек на информационной матрице 2.
Здесь n - номер плана, на котором находится изображаемая точка A. Zn - расстояние от обтюрационной матрицы 3 до точки A.
За время кадра воспроизводится вся последовательность точек для каждого глаза одного или нескольких наблюдателей 5.
Отметим одну важную особенность предлагаемого устройства, отсутствующую у прототипа. Поскольку каждый глаз наблюдателя 5 получает в данный момент времени индивидуальную видеоинформацию, устройство позволяет нескольким наблюдателям 5 независимо оглядывать объемное изображение или даже одновременно просматривать на одном и том же устройстве различные телепередачи.
Следует иметь ввиду, что форма выполнения изобретения, описанная выше и показанная на чертежах, представляет собой только возможный предпочтительный вариант его осуществления. Могут быть использованы различные вариации выполнения изобретения в отношении формы, размеров и расположения отдельных элементов, отдельные элементы могут быть заменены эквивалентными.
Источники информации
1. Патент Великобритании N 2206763 кл. H 04 N 13/04, кл. НКИ H 4 F, опублик. 1988.
1. Патент Великобритании N 2206763 кл. H 04 N 13/04, кл. НКИ H 4 F, опублик. 1988.
2. Ю. А.Дудников и Б.К.Рожков Растровые системы для получения объемного изображения, Л. Машиностроение, 1986., с. 187-188.
3. C.G.Bachman "Laser Radar Systems and Techniques", ARTECH HOUSE, INC, Dedham, Massachusetts, USA, 1979, c. 12-13.
Claims (1)
- Устройство для воспроизведения объемного изображения, содержащее источник света, информационную матрицу, а также блок кадровой развертки и блок яркости и цветности, выходы которых подключены соответственно к первому и второму электрическим входам информационной матрицы, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит оптический локатор, оптически связанные с ним и размещенные у глаз наблюдателя контррефлекторы, контроллер, осуществляющий вычисление координат глаз наблюдателей, обтюрационную матрицу, блок управления обтюрационной матрицей, вычислитель, осуществляющий расчет для каждого глаза наблюдателя и для каждого просветленного столбца обтюрационной матрицы текущее положение индивидуальных яркостных столбцов на информационной матрице, и внешний запоминающий блок, при этом источник света, информационная и обтюрационная матрицы последовательно расположены и оптически связаны между собой, выходная шина вычислителя электрически соединена с входом блока кадровой развертки, входом блока яркости и цветности и входом блока управления, первый вход вычислителя соединен с выходом внешнего запоминающего блока, выход оптического локатора электрически соединен через контроллер с вторым входом вычислителя, выход блока управления подключен к электрическому входу обтюрационной матрицы, при этом источник света, информационная и обтюрационная матрицы и оптический локатор жестко зафиксированы между собой.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93035177A RU2108687C1 (ru) | 1993-07-06 | 1993-07-06 | Устройство для воспроизведения объемного изображения |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93035177A RU2108687C1 (ru) | 1993-07-06 | 1993-07-06 | Устройство для воспроизведения объемного изображения |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU93035177A RU93035177A (ru) | 1996-02-20 |
RU2108687C1 true RU2108687C1 (ru) | 1998-04-10 |
Family
ID=20144654
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU93035177A RU2108687C1 (ru) | 1993-07-06 | 1993-07-06 | Устройство для воспроизведения объемного изображения |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2108687C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2001017274A1 (fr) * | 1999-09-02 | 2001-03-08 | Obschestvo S Ogranichennoi Otvetstvennostiju 'neirok' | Procede d'affichage d'une image d'un objet |
US6843564B2 (en) | 2002-01-04 | 2005-01-18 | Neurok Llc | Three-dimensional image projection employing retro-reflective screens |
-
1993
- 1993-07-06 RU RU93035177A patent/RU2108687C1/ru active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2001017274A1 (fr) * | 1999-09-02 | 2001-03-08 | Obschestvo S Ogranichennoi Otvetstvennostiju 'neirok' | Procede d'affichage d'une image d'un objet |
US6843564B2 (en) | 2002-01-04 | 2005-01-18 | Neurok Llc | Three-dimensional image projection employing retro-reflective screens |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6307589B1 (en) | Head mounted camera with eye monitor and stereo embodiments thereof | |
US8711062B2 (en) | Display unit and display method | |
KR100520699B1 (ko) | 자동입체 투영시스템 | |
JP3581745B2 (ja) | 立体映像表示装置 | |
US5771066A (en) | Three dimensional display device | |
EP0452303B1 (en) | Three dimensional display apparatus | |
US20060033992A1 (en) | Advanced integrated scanning focal immersive visual display | |
US20100123952A1 (en) | Stereoscopic image display apparatus | |
US5774262A (en) | Optical system for the two- and three-dimensional representation of information | |
Moore et al. | Time-multiplexed color autostereoscopic display | |
JP2007018012A (ja) | 光ディスプレイシステム及び方法、複屈折を使用する能動及び受動ディザリング、カラーイメージ重ね合わせ、及び位相統合偏光スイッチを用いるディスプレイ強調 | |
US10750101B2 (en) | Resolution for autostereoscopic video displays | |
US4729017A (en) | Stereoscopic display method and apparatus therefor | |
WO1997020244A1 (en) | Method and apparatus for displaying a virtual environment on a video display | |
KR20160120199A (ko) | 디스플레이 장치 및 그 제어방법 | |
CN108848370B (zh) | 全视差可切换的裸眼3d显示装置及其显示方法 | |
CN109154737B (zh) | 动态全三维显示 | |
JPH08334730A (ja) | 立体像再生装置 | |
RU2108687C1 (ru) | Устройство для воспроизведения объемного изображения | |
US6195069B1 (en) | Method and apparatus for 3-dimensional motion picture display | |
JPH08160556A (ja) | 立体映像表示装置 | |
JP2004144873A (ja) | 画像表示装置及び画像表示方法 | |
CN1121761A (zh) | 产生立体像的方法 | |
RU2096925C1 (ru) | Устройство для получения объемного изображения | |
CN116389705B (zh) | 一种用于增强现实的三维场景实现方法及系统 |