TW201308983A - 用於顯示三維影像之顯示裝置 - Google Patents

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Abstract

通常用於三維(3D)視訊之近來產生方法在一相同移動相位中產生立體影像。一立體對左影像及右影像因此在一相同時間點成像所記錄(或所演現)之場景。準確重現因此需要同時展示該兩個影像。然而，此對於全部裝置(諸如(例如)包含所謂的快門技術之3D電視機)並非同時展示該兩個影像，而是按時間連續性展示該左影像及該右影像。該兩個立體影像之此時間上偏移重現導致可清晰地感知影像錯誤。本發明描述一種用於補償此等影像錯誤之方法。此係藉由內插該等通道之一者之影像而予以達成(圖2)。

Description

用於顯示三維影像之顯示裝置
本發明係關於一種根據獨立項序言之顯示裝置。自2010年由Grass Valley公司命名為「3D電視」之一「白皮書(White Paper)」已知此一裝置。
重現在顯示裝置上之3D影像之特定內容涉及影像錯誤之發生，該等影像錯誤對一人觀察該顯示裝置之3D經驗具有一干擾影響。
本發明具有至少部分抑制特定影像錯誤之發生之目的。
為此，透過獨立項之特徵化部分之特徵來特徵化根據本發明之顯示裝置。
獨立項之處置係基於下列發明概念。
表示三維影像之最常見方法係立體圖像法，其中觀察者被展示一對影像(即，立體影像，因此為左影像及右影像)，傳達涉及一深度感知之三維印象。在立體重現中，深度資訊係包含於一物件在該左影像及右影像之間之水平偏移之量值中：此偏移愈大，將感知重現裝置之平面朝觀看者或至重現物件之平面後側位移愈遠。現在應簡要地著手用於移動在本發明之背景下相關之3D影像(3D視訊)之記錄及重現方法之性質：移動場景通常含有每一單個影像(圖框)上在一定義移動相位中之移動物件。該物件之移動相位與該圖框之間之關 聯係藉由記錄程序判定。在3D產生中，左影像及右影像各自在一各自特定瞬間(大體上同時)記錄或演現。兩個影像因此展示一特定移動相位(大體上一相同移動相位)中之物件，且因此應亦藉由相同方法(即，大體上在相同時序)重現。然而，的確存在不同的重現技術，其中同時(偏光技術)或連續地(快門技術)展示該左影像及該右影像。立體影像之同時重現固有地不可與該快門技術一起使用，因此導致將在下文描述之影像錯誤。
作為一已知事實，該快門技術係基於立體影像之該兩個通道(左通道及右通道)之時間偏移重現。此處第二影像(通常係該右影像)僅在第一(左)影像之後且因此在一不準確時序重現。換言之，該右影像之重現時間並不匹配其重現位置。因此，該右影像中之一移動物件並不在其中一觀察者將假設其基於該物件移動之位置中。觀察者可感知所示地點與匹配該物件移動之地點之間之差作為一移動物件之一局部偏移。
內插該兩個通道之一者之影像之結果在於：產生更好地匹配物件自然移動之內插影像且在顯示裝置上顯示內插影像。因此，感知的影像錯誤較少。
將藉由參考下列圖式解釋本發明。
圖1展示一時間軸上之一記錄之兩個圖框，其中在第一時間t11、t12、...同時記錄左通道及右通道；例如左通道之連續影像101與右通道之連續影像102。該記錄含有自左邊 移動至右邊之一矩形。
103指示如何提供左通道之影像用於顯示在顯示螢幕上。
當在一顯示螢幕上重現時，在相對於左通道之一時間偏移(一定時間差T)且在第二時間t21、t22顯示右通道(參見影像104之序列)。此引起所描述之錯誤。如觀察者基於移動而假設，通道105中標繪在最低位置處之影像(Rkorrekt)指示矩形之位置。
所產生之影像錯誤之種類取決於物件移動之方向且可微分為兩個分量。在水平移動之情況中產生特別重大的影響，此係因為水平偏移接著導致一橫向像差錯誤且因此導致物件深度之一變化。取決於移動方向(左、右)及左影像及右影像之重現序列，該物件在觀察者看來似乎已經移動更靠近或更遠地移除。在垂直移動之情況中，亦感知局部偏移且導致類似於所描述之「像抖動」之一令人厭煩稍微抽動的影像。
如[發明內容]已提及，本發明係基於補償重現側上之所描述影像錯誤或至少大部分避免該等影像錯誤之目的。藉此達成：在以一時間序列方式(例如，藉由該快門技術)顯示3D視訊之個別影像之各種重現裝置上準確地重現手中的影像材料-即，無所描述之影像錯誤。就此而言，重現中之特性參數由以下各者組成：源材料之圖框速率；在顯示螢幕上視覺顯示該兩個通道之影像之所使用變換頻率；及右影像與左影像之間藉由該記錄方法判定之時間偏移(大 體上為0)以及在顯示螢幕上顯示期間第一時間與第二時間之間之時間差(一般而言，該等第二時間係在該等第一時間之間之時間中間中心)。
目前提出之處置係基於在影像通道(通常係僅右通道)中內插丟失的移動相位之方法，且因此計算展示觀看者在重現時間期望之精確位置中之一移動物件之中間影像。歸因於重現之時間偏移，並非全部所需移動相位存在於原始視訊中(通常，該右通道之全部移動相位丟失)。為補償之目的，可採用下列步驟：
‧ 分析個別影像之記錄時間與重現時間之間之時間偏移
‧ 計算所需中間影像
‧ 將該等中間影像插入於視訊中之適當位置中。
分析涉及對視訊中存在哪些影像且哪些影像需要重現之一時間上精確判定。自此判定之後，針對一錯誤重現需要藉由內插計算哪些中間影像。存在左通道之影像，其等在該等第一時間顯示在顯示螢幕上。右通道之影像，存在於該等第二時間，且因此精確地定位在該左通道之影像之間的中間。
首先，為計算丟失移動相位之影像(中間影像)，在時間上相鄰影像之輔助下對物件之移動實行一評估。移動評估描述上面對應物件正在移動之路徑及物件速度兩者。物件速度無需以一線性方式演進但可以一第一近似法假設為線性。
接著，將該物件在移動路徑上位移一差值△s。△s之精確 值(參見圖1)起因於由於該等第一時間與該等第二時間之間之時間偏移而發生之時間偏移及物件速度。
將所計算中間影像插入於3D視訊中。此外，丟棄並不需要之原始影像。通常，該等中間影像替換該視訊之右通道。
圖2藉由實例展示中間影像202以何種方式自一記錄之右通道201予以計算且插入於重現203及204中。
此處所展示的特別係基於右通道之三個(一般而言：兩個以上)連續影像P(i)、P(i+1)、P(i+2)之一內插，原因在於：所內插物件P'(i)及P'(i+1)係位於一曲線上。在僅兩個連續影像之間之一內插中，所內插物件將位於該兩個連續影像中相鄰原始物件之間之一直線上。
在移動分析中發現影像P(i)中之物件正以約60度之一角度移動至右上角，影像P(i+1)中之物件正以約30度之一角度移動至右上角，且影像P(i+2)中之物件正以約45度之一角度移動至右下角。
在判定影像P'(i)之移動校正中，影像P(i)中之物件在右上角方向上(約60度)移位，且影像P(i+1)中之物件在左下角方向上(約30度)移位。在內插階段中，聯合計算(例如，藉由加總及平均化)以此方式獲得之中間影像以判定影像P'(i)。
在判定影像P'(i+1)之移動校正中，影像P(i+1)中之物件在右上角方向上(約30度)移位，且影像P(i+2)中之物件在左上角方向上(約45度)移位。在內插階段中，聯合計算(例 如，藉由加總及平均化)因此獲得之中間影像以判定影像P'(i+1)。
圖3示意地展示根據本發明之顯示裝置之一實施例。
該顯示裝置含有一輸入端子301，該輸入端子301用於接收由針對一觀看者之左眼及右眼之影像序列之兩個各自通道組成之3D影像信號。該輸入端子301連接至一分配單元302，該分配單元302從該等3D影像信號分離出該兩個通道(由L及R指示)並將該兩個通道供應給一控制電路303。該控制電路在一時間評估304之影響下產生藉由L'及R'指示之3D影像序列，L'及R'在一顯示螢幕305上視覺地顯示該等影像序列。
控制單元驅動該顯示螢幕305使得影像L'(與來自左通道L之影像大體上完全相同)在第一時間顯示在該顯示螢幕上，且自右通道之影像內插影像R'，且在內插之後該等影像R'在第二時間顯示在該顯示螢幕305上。為此，該控制單元303含有一內插電路306。該內插電路藉由來自原始右通道R中之兩個或兩個以上相鄰影像之內插對該右通道產生影像(所謂的中間影像)R'。此外，此外可在該控制電路303中提供一判定電路307以判定該右通道之連續影像之一移動速度。在此情況中，該內插電路經調適以取決於所判定移動速度內插該右通道之至少兩個連續影像。
影像內插電路其自身已熟知，使得可省略該內插電路306之操作之一更詳細解釋。
在圖4中展示根據本發明之顯示裝置之另一實施例中之 信號處理之一流程圖。
矩形塊指示方法階段。斜塊指示影像或控制資料。實線指示資料串流，且虛線指示資訊及控制資料串流。
方塊401(稱為「源：3D視訊」)表示傳入3D影像信號。該等3D影像信號(各自由右影像及左影像組成)被供應給方塊402、404及405。
方塊402(稱為「就重現方法分析視訊」)對該兩個通道之每一者判定記錄時序與重現時序之差。
方塊402(斜塊403)中導出之資訊驅動用於導出該等中間影像之內插階段(方塊404稱為「藉由內插計算所需中間影像」)及用於移除並不需要之輸入影像(方塊405稱為「丟棄不需要的影像」)之一單元。通常，對全部該等輸入影像執行自右通道之移除。
內插影像(方塊406稱為「計算中間影像」)及未丟棄影像(方塊408稱為「來自3D視訊源之未丟棄影像」)接著連結在一起(方塊407)且提供給顯示螢幕(方塊409稱為「在顯示螢幕或監視器上顯示」)。
已經存在用於計算中間影像之當前方法，該等方法主要係由電視機製造商研發，例如所提及之100 Hz或200 Hz技術。該等方法同樣使用於專業級標準轉換器以用於電視信號之國際交換。所計算影像之品質在這期間得到一高標準且適用於當前描述之方法。
圖5展示根據本發明之顯示裝置之又另一實施例。在此實例中，根據本發明之影像錯誤校正應用於具備一影像倍 頻器電路之一顯示裝置。在此等裝置中，以例如50 Hz之一速率接收影像，隨後將該等影像轉換為一100 Hz影像信號，接著在一顯示螢幕上重現。
該顯示裝置含有一輸入端子501，該輸入端子501用於在例如50 Hz之一影像頻率接收由針對一觀看者之左眼及右眼之影像序列之兩個各自通道組成之3D影像信號。該輸入端子501連接至一分配單元502，該分配單元302從該等3D影像信號分離出該兩個通道(由L及R指定)並將該兩個通道供應給一控制電路508。該控制電路508含有倍頻器電路506及507以及一控制電路508。該控制電路508在一時間評估504之影響下產生藉由L"及R"指定之3D影像序列，L"及R"在一顯示螢幕505上視覺地顯示該等影像序列。
進一步參考圖6解釋該控制電路508之運作方式。在圖6中，L及R再次指定在電路502之輸出處傳遞之輸入影像信號。根據前述中假設之案例，此等影像信號之影像頻率係50 Hz。該兩個通道之影像(L中之影像PL(1)、PL(2)、...及R中之影像PR(1)、PR(2)、...)發生在時間t11、t12、...處。
圖6中之L'及R'指定繼電路506及508中之影像倍頻後產生之各自影像信號。此等影像信號發生於時間t11、t21、t12、t22、...。藉由產生作為發生於時間t21、t22、...之L'及R'之中間影像達成影像倍頻。該等影像信號L'及R'中之此等中間影像係以其自身已知之一方式藉由基於相鄰影像之內插而自該等影像信號L及R導出。此意謂影像PL'(2)係藉由內插而自至少該等影像PL(1)及PL(2)予以導出。同樣地，影 像PR'(2)係藉由內插而自至少該等影像PR(1)及PR(2)予以導出。影像PL'(1)及PL'(3)可等於該等影像PL(1)及PL(2)。同樣，影像PR'(1)及PR'(3)可等於該等影像PR(1)及PR(2)。
圖6中之L"及R"指示如在該顯示螢幕505處提供之影像信號。該影像信號L"中之影像繼而發生在t11、t21、t12、t22、...，且在此情況中與該影像信號L'中之影像完全相同。然而，該影像信號R"中之影像係藉由以前述中之更多深度中描述之方式在電路503中進行內插且視需要進行一移動補償而產生。此等影像發生於時間t31、t32、t33、...。
因此，影像PR"(1)係藉由來自至少影像PR'(1)及PR'(2)之內插而判定，影像PR"(2)係藉由來自至少影像PR'(2)及PR'(3)之內插而判定，影像PR"(3)係藉由來自至少影像PR'(3)及PR'(4)之內插而判定。
此闡明影像信號R"中之內插影像係最後藉由來自原始通道R中之至少兩個連續影像之內插而產生。
該控制電路504驅動該顯示螢幕505使得在該等第一時間在該顯示螢幕上顯示影像L"，且在該等第二時間在該顯示螢幕505上顯示影像R"。
在圖5之實施例中，在右通道中以兩個階段執行信號處理，即，首先在方塊507中進行影像倍頻且接著在方塊503中進行內插及時間移位。然而，此處應提及右通道中之信號處理當然亦可僅在一步驟中實現使得無需產生中間影像R'其自身。在此實施例中，方塊503及507因此不可如此識別但執行為一單一信號處理方塊。
應注意本發明並不限於該等圖式之描述中給定之實施例。
本發明因此係關於如隨附申請專利範圍中請求之顯示裝置，同時亦係關於其中並未執行一移動分析並同時藉由內插直接產生中間影像之裝置。
101‧‧‧左通道之連續影像
102‧‧‧右通道之連續影像
104‧‧‧影像
105‧‧‧通道
201‧‧‧右通道
202‧‧‧中間影像
203‧‧‧重現
204‧‧‧重現
301‧‧‧輸入端子
302‧‧‧分配單元
303‧‧‧控制電路/控制單元
304‧‧‧時間評估/控制單元
305‧‧‧顯示螢幕
306‧‧‧內插電路
307‧‧‧判定電路
501‧‧‧輸入端子
502‧‧‧分配單元
503‧‧‧電路
504‧‧‧控制電路
505‧‧‧顯示螢幕
506‧‧‧倍頻器電路
507‧‧‧倍頻器電路
508‧‧‧控制電路
圖1展示在一顯示裝置上顯示3D影像之效果，圖2展示一通道之影像上之內插處置，圖3展示根據本發明之一顯示裝置之一第一實施例，圖4展示根據本發明之顯示裝置之另一實施例中之信號處理之一流程圖，圖5展示根據本發明之顯示裝置之又另一實施例，及圖6展示圖5之顯示裝置中產生之各種影像信號。
201‧‧‧右通道
202‧‧‧中間影像
203‧‧‧重現
204‧‧‧重現

Claims (3)

  1. 一種用於顯示3D影像信號之顯示裝置，該等3D影像信號包括針對一觀看者之左眼及右眼之影像序列之兩個通道(L、R)，其中該兩個通道之各者中之影像發生在實質上彼此相等的時間間隔，該顯示裝置包括2一顯示螢幕(305)，其用於顯示該等3D影像信號，及一控制單元(303、304)，其用於控制該顯示螢幕以顯示該等3D影像信號，其中該控制單元經調適以自該兩個通道之一者(L)導出連續影像(PL"(1)、PL"(2)、PL"(3)、...)，且在位於實質上相等時間間隔之第一時間(t11、t21、t12、t22、...)在該顯示螢幕(305)上顯示該等影像，及自該兩個通道之另一者(R)導出連續影像(PR"(1)、PR"(2)、PR"(3)、...)，且在位於實質上相等時間間隔之第二時間(t31、t32、t33、...)在該顯示螢幕(305)上顯示該等影像，該等第二時間係位在該等第一時間之間，其特徵在於該控制單元包括用於將該兩個通道之另一者(R)之影像序列中之至少兩個連續影像(PR(1)、PR(2))內插於每個例項中以產生內插影像(PR"(1))之一內插電路(306)，且該控制單元進一步經調適以在該等第二時間(t31)在該顯示螢幕(305)上顯示連續內插影像(圖3、圖6)。
  2. 如請求項1之顯示裝置，其中該控制單元進一步具備用於判定該兩個通道之另一者之連續影像中之一移動速度 之一判定電路(307)，且其中該內插電路經調適以取決於所偵測移動內插該兩個通道之另一者之至少兩個連續影像(圖2、圖3)。
  3. 如請求項1或2之顯示裝置，其中該控制電路經調適以取決於第一時間與第二時間之間之一時間間隔(T，圖1)內插該兩個通道之另一者之至少兩個連續影像。
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