TW201631961A - 具有三維外觀之影像再生方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係有關於一種具有三維外觀之影像再生方法，其使用用於各眼(2)之可變焦距透鏡(3)以及其中連續影像以高速再生的顯示器(4)，這樣每個影像分解為影像部分，使透鏡(3)之焦距(d1、d2、d3)與每個影像部分(5)相關聯，成功地在顯示器(4)上再生影像部分，調整它們每個的焦距(d1、d2、d3)，以實現眼睛(2)之調節聚焦每個再生的影像部分。

Description

具有三維外觀之影像再生方法
本發明係有關於其中具有三維外觀之影像再生之娛樂系統，本發明提出在使用者眼睛前之連續影像再生方法，使得使用者使用具有匯聚的視覺以及藉由在不同焦距下快速地顯示影像部分之方法的調節。該方法可由電腦自動地完成。
在娛樂產業中(例如，電玩遊戲或電影產業)再生具有三維(3D)外觀之影像為現今標準的做法，其中二維影像在使用者眼睛前再生，使用者感覺為具有三維外觀。
現今所使用的系統係基於立體視覺(stereoscopic vision)，其中使用者會感知在平面(二維)支援上表示的三維物體之影像如具有體積的特定的外觀。立體視覺係基於如同用以得到二維影像之人類眼睛的能力但從不同視點(一個影像用於每個眼睛)擷取，這樣人腦負責處理二維影像以及將它們解析為三維影像。
在這個意義上，例如，現今使用的一些系統係基於可以使用彩色濾光片(color filters)、偏光濾光鏡(polarization filters)或時間連續選擇性屏障過濾器(barrier filters)分離的兩個二維影像的同時投影，這樣影像之一者由右眼看而另一者由左眼看，大腦負責處理接收的資訊，資訊為使用者感知在他們眼前顯示之三維影像資訊的兩個二維影像。
然而，由這些系統接收的影像感知不同於當實際三維物體被觀察時接收的影像，是因為目鏡系統無法聚焦顯示給它的不同三維物體。換句話說，當使用這些系統，如同光學透鏡工作的眼睛晶狀體無法調節用來聚焦顯示在前面的影像，因為眼睛晶狀體和影像再生在其上之平面支援之間的距離保持常數。
一種用於在由使用者感知的三維感覺接近現實之平面支援上的影像再生方法因此有必要。
根據本發明，提出一種具有三維外觀之影像再生方法，其中連續影像以高速在使用者之眼睛前再生，導致眼睛必須被調節用於聚焦不同距離，使用者三維視覺的感覺接近現實。
用於使用者之每個眼睛的影像再生方法使用由可變焦距透鏡以及其中連續影像以高速(最多為每個再生影像為30毫秒(ms))再生的顯示器構成的組件。
由可變焦距透鏡以及顯示器構成的組件連接至電腦，在顯示器再生之影像從中控制以及透鏡之焦距從中根據顯示器再生之影像改變。在本發明的意義上，焦距被理解為在可變焦距透鏡之視覺中心和聚焦點(focal point)或焦點(focus)(其中透鏡被聚焦)之間的距離。
本發明之影像再生方法包含下述步驟：分解該連續影像之每個影像為影像部分；使該些可變焦距透鏡之焦距與每個影像部分相關聯；成功地在該顯示器上再生該些影像部分，調整用於在該顯示器上之每個再生的影像部分的該些可變焦距透鏡之該焦距，以及根據先前步驟建立的關聯，導致該眼睛之調節聚焦每個再生的影像部分。
因此，雖然使用者和其上影像被再生的影像之間的實際距離永遠相同，藉由改變透鏡之焦距使用者的眼睛被強迫必須聚焦不同距離。在顯示器中描繪的影像部分因此聚焦在相對於將被使用者在現實世界設定中觀察它們的距離。在這個意義上，包含在現實中為靠近使用者之物體的影像部分聚焦在短距離，而包含在現實中為遠離使用者之物體的影像部分聚焦在更遠的距離。
對於每個在顯示器再生的影像，可變焦距透鏡之該焦距每秒可調整至少60次，這樣使用者具有觀看描繪在顯示器上之物體有3-D的感覺。
每個影像部分係根據寬度、高度和深度編 碼。因此，根據本發明之範例，透鏡之焦距被建立如透鏡以及通過該影像部分之深度之中心的平面之間的距離。根據另一範例，透鏡之焦距被建立如透鏡以及通過影像部分之深度之一端的平面之間的距離。
已經設想影像部分之深度大於透鏡之焦距，這樣對應於更長焦距之影像部分相比於對應於更短焦距之影像部分包含更多資訊。
在每個顯示器中被再生用於使用者各眼睛的影像相對於彼此被位移以產生立體效果。
一種導致使用者之眼睛必須被調節以聚焦影像之影像再生方法被敘述，因此使用者具有接近現實之三維視覺感覺，由此獲得。
1‧‧‧影像
2‧‧‧眼睛
3‧‧‧透鏡
4‧‧‧顯示器
5‧‧‧影像部分
d、d1、d2、d3‧‧‧焦距
x‧‧‧寬度
y‧‧‧高度
z‧‧‧深度
p‧‧‧平面
第1圖示出影像在顯示器上再生的一範例。
第1A、1B、1C圖描繪不同影像部分在其中前面圖示之影像可被分解的一範例。
第2圖示出使用者之眼睛以及由可變焦距透鏡及顯示器構成的組件之示意圖，透鏡之焦距相應於各個影像部分。
第3圖示出影像部分之示意三維圖。
第4圖示出前面圖示描繪之影像部分之示意圖，其中透鏡聚焦在通過影像部分之深度之中心的平面。
第1圖描繪屬於在使用者之眼睛(2)前以高速再生的連續影像(1)之影像(1)的範例，連續影像(1)之每個影像(1)最多以30毫秒再生。在使用者之眼睛前描繪之影像(1)可相應於來自視頻之影像、來自互動電玩遊戲之影像或來自由增強型現實相機拍攝之近端或遠端之現實影像。
本發明之用於使用者各個眼睛(2)之影像再生方法使用由可變焦距透鏡(3)以及連續影像(1)在其上再生之顯示器(4)構成的組件。高解析度(high-resolution)微顯示器(micro-display)已設想被使用作為顯示器(4)，電子光學透鏡已設想被使用作為可變焦距透鏡(3)。由透鏡(3)以及顯示器(4)構成的組件連接至其中產生顯示器(4)將顯示之影像以及調整透鏡(3)之焦距的電子控制器。因此，該方法之大部分是由電腦自動地執行。
藉由使用一個透鏡(3)及顯示器(4)組配用於每個眼睛(2)，各個顯示器(4)之影像(1)被再生，這樣它們相對於彼此被位移以產生立體效果。
本發明之方法包含下面步驟：分解該連續影像(1)之每個影像(1)為影像部分(5)，使該些可變焦距透鏡(3)之焦距(d)與每個影像部分(5)相關聯， 成功地在該顯示器(4)上再生該些影像部分(5)，調整用於在該顯示器(4)上之每個再生的影像部分(5)的該些可變焦距透鏡(3)之該焦距(d)，以及根據先前步驟建立的關聯，導致該眼睛(2)之調節聚焦每個再生的影像部分(5)。
第1A、1B、1C顯示其中第1圖之影像(1)已經分解為三個影像部分(5)的範例，這樣每個影像部分(5)包含有關在現實世界設定之物體，物體將位於從使用者觀察它們時相似的距離。
在這個意義上，第1A圖之影像部分(5)包含關於在現實中物體將是靠近使用者的資訊；第1B圖之影像部分(5)包含關於在現實中物體離使用者中間距離的資訊；以及第1C圖之影像部分(5)包含關於在現實中物體將是以遠離使用者距離的資訊。顯而易見的是這個範例僅為示例性，且每個影像(1)可被分解為如所需的一樣多的影像部分(5)。
因此，透鏡(3)之給定的焦距(d)係與每個影像部分(5)相關聯，這個焦距(d)實質上相同於其中物體在現實世界設定中相對於使用者之實際焦距。在這個意義上，如第2圖之範例所示，第1A圖之影像部分(5)將根據第一焦距(d1)編碼，第1B圖之影像部分(5)將根據第二焦距(d2)編碼，以及第1C圖之影像部分(5)將根據第三焦距(d3)編碼。
在使用者眼睛(2)前影像(1)之再生係以 高速執行(再生一影像最多30毫秒)，以及對於每個影像(1)調整透鏡(3)之焦距(d)每秒至少60次。在這個意義上，連續影像(1)之每個影像(1)之影像部分(5)在使用者眼睛(2)前不停的再生，透鏡(3)之焦距(d)被修改為在顯示器(4)上再生的每個影像部分(5)，因此使用者的眼睛(2)必須調節用於聚焦(5)所示的各個影像部分(5)，使使用者產生接近實際觀看三維設定的感覺。
每個相應於透鏡(3)之焦距(d)之影像部分(5)係根據三維階層編碼。在這個意義上，每個影像部分(5)對應的寬度(x)、高度(y)和深度(z)編碼。
已經設想到影像部分(5)之深度(z)大於透鏡(3)之最大焦距(d)。換句話說，包含關於在現實中物體將是以遠離使用者的影像部分(5)之深度(z)大於包含關於在現實中物體將是以靠近使用者的影像部分(5)之深度(z)。對應於較長焦距(d)之影像部分(5)從而比對應於較短焦距(d)之影像部分(5)包含更多資訊，對應於較長焦距(d)之影像部分(5)對應於人眼視覺，在比他們位於更遠的相同平面中能夠聚焦更大數目的物體。
根據第4圖中所示之實施例中，透鏡(3)之焦距(d)被建立如透鏡(3)和通過影像部分(5)之深度(z)之中心的平面(p)之間的距離。儘管如此，透鏡 (3)之焦距(d)可以以其他方式建立，例如如透鏡(3)和通過影像部分(5)之深度(z)之一端的平面之間的距離。
影像部分(5)在顯示器(4)中連續地且獨立地再生，以使相應於未被描繪出的影像部分(5)之顯示器的像素保持關閉。使用者之眼睛(2)因此在任何時候專門地集中聚焦在被描繪之資訊。
所描述的方法可以以電腦程式的方式進行，且因此本發明也擴展到電腦程式。
2‧‧‧眼睛
3‧‧‧透鏡
4‧‧‧顯示器
d1、d2、d3‧‧‧焦距

Claims (9)

  1. 一種具有三維外觀之影像再生方法，其使用用於各眼睛(2)之由可變焦距透鏡(3)以及其中連續影像(1)以高速再生的顯示器(4)構成的組件，該方法包含下述步驟：分解該連續影像(1)之每個影像(1)為影像部分(5)；使該些可變焦距透鏡(3)之焦距(d)與每個影像部分(5)相關聯；成功地在該顯示器(4)上再生該些影像部分(5)，調整用於在該顯示器(4)上之每個再生的影像部分(5)的該些可變焦距透鏡(3)之該焦距(d)，以及根據先前步驟建立的關聯，導致該眼睛(2)之調節聚焦每個再生的影像部分(5)。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之具有三維外觀之影像再生方法，其中對於每個在該顯示器(4)中再生的影像(1)，該些可變焦距透鏡(3)之該焦距(d)每秒可調整至少60次。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之具有三維外觀之影像再生方法，其中每個影像部分(5)係根據寬度(x)、高度(y)和深度(z)編碼。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之具有三維外觀之影像再生方法，其中該些可變焦距透鏡(3)之該焦距(d)被建立如該些透鏡(3)以及通過該影像部分(5)之該深 度(z)之中心的平面之間的距離。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之具有三維外觀之影像再生方法，其中該些可變焦距透鏡(3)之該焦距(d)被建立如該些可變焦距透鏡(3)以及通過該影像部分(5)之該深度(z)之一端的平面之間的距離。
  6. 如申請專利範圍第3項所述之具有三維外觀之影像再生方法，其中該些影像部分(5)之該深度(z)大於該些可變焦距透鏡(3)之該焦距(d)。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之具有三維外觀之影像再生方法，其中該些影像部分(5)在該顯示器(4)中獨立地再生。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之具有三維外觀之影像再生方法，其中顯示在每個顯示器(4)之用於各眼睛(2)的該影像部分(5)相對於彼此被位移以產生立體效果。
  9. 一種電腦程式，包含用於電腦之程式指令以執行如申請專利範圍第1至8項中任一項的方法。
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