WO2006021283A1

WO2006021283A1 - Verfahren zur autostereoskopischen darstellung eines auf einer displayeinrichtung angezeigten stereoskopischen bildvorlage

Info

Publication number: WO2006021283A1
Application number: PCT/EP2005/008172
Authority: WO
Inventors: Armin Grasnick
Original assignee: Armin Grasnick
Priority date: 2004-08-25
Filing date: 2005-07-28
Publication date: 2006-03-02
Also published as: SG140602A1; EP1782637A1; US20080136900A1; DE102005009444A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur autostereoskopischen Darstellung einer auf einer Displayeinrichtung angezeigten stereoskopischen Bildvorlage. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass auf der Grundlage einer von der Displayeinrichtung verursachten und von einer Bildanalyseeinheit vermessenen intrinsischen perspektivabhängigen Leuchtdichte (L) einer Reihe von aktivierten Displayelementen, insbesondere einzelner Pixel (P), Subpixel (SP), Pixelgruppen (PG) und/oder dergleichen weiterer perspektivabhängiger Displaystrukturen, eine selektive Zuordnung einzelner Perspektivansichten der stereoskopischen Bildvorlage auf die perspektivabhängigen Displaystrukturen ausgeführt und eine autostereoskopische Bilddarstellung erzeugt wird.

Description

Beschreibung

Verfahren zur autostereoskopischen Darstellung eines auf einer Displayeinrichtung angezeigten stereoskopischen Bildvorlage

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur autostereoskopischen Darstellung einer auf einer Displayeinrichtung angezeigten stereoskopischen Bildvorlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Verfahren und Vorrichtungen zum Erzeugen und Anzeigen stereoskopischer Bildvorlagen auf Displayeinrichtungen sind bekannt und bilden einen umfangreichen Stand der Technik. Zur Erzeugung der stereoskopischen Bildvorlagen, insbesondere zur Trennung der Bildinformationen für mindestens zwei Beobachtungsperspektiven, werden die Bildinformationen perspektivisch abhängig aufgenommen. Diese werden durch geeignete Anzeigeverfahren an das linke bzw. rechte Auge getrennt übermittelt. Dazu existieren bereits eine Vielzahl von Verfahren. Es kann dazu beispielsweise auf die Polarisation des Lichtes unter Verwendung von polarisierenden Brillen bzw. Polarisationsarrays auf der Displayoberfläche und vergleichbare Verfahren zurückgegriffen werden.

Bei Anwendungen im Bereich der Displaytechnik werden dazu u.a. Polarisationsarrays verwendet, die den Polarisationszustand, insbesondere die Polarisationsrichtung des von den Bildpunkten des Displays ausgesandten Lichtes entweder aktiv oder passiv so modifizieren, dass die betreffenden Bildpunkte durch eine Analysatorbrille entweder vom linken oder rechten Auge erkannt werden können. Dadurch werden z.B. zwei kurzzeitig nacheinander übermittelte Bildinformationen nacheinander unterschiedlich polarisiert, daher getrennt wahrgenommen wobei diese dann in der Wahrnehmung des Betrachters zu einem räumlichen Gesamteindruck verschmelzen.

Die Aufbringung eines Polarisationsarrays mit unveränderlichen unterschiedlichen finalen Polarisationsrichtungen, z.B. durch spezielle LC- Displays, ist technisch sehr aufwändig und daher mit hohen Fertigungskosten verbunden. Eine breite Anwendung eines derartigen Verfahrens wird durch diese Umstände verhindert. Weiterhin sind nach dem Stand der Technik Shutterverfahren, insbesondere unter Verwendung von Shutterbrillen, zur binokularen Trennung der Bildinformationen gebräuchlich. Diese Verfahren eignen sich jedoch nur bei Displays mit Bildwiederholraten ab mindestens 100 Hz und sind für LC- Displays, die bei wesentlich niedrigeren Wiederholraten arbeiten, nicht praktikabel.

Eine ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannte Verwendung von Anaglyphenbrillen, bei denen unterschiedlich farblich kodierte Bildinformationen durch die ausblendende Wirkung von Farbfiltern binokular an die Augen des Betrachters bereit gestellt werden, verfälscht die Farbwiedergabe und macht eine echte vollfarbige Darstellung des angezeigten Bildmotivs schwierig bis unmöglich.

Eine aus dem Stand der Technik bekannte Nutzung von Linsen-, Barriere¬ bzw. Beleuchtungssystemen bei vorgegebenen Displays ist notwendigerweise mit einem massiven Eingriff in die Displaytechnik verbunden und verursacht eine Abnahme der resultierenden Auflösung bzw. der Bildhelligkeit. Die resultierende Auflösung hängt indirekt proportional von der Anzahl der lateral nebeneinander angeordneten Perspektivansichten, der so genannten lateralen Perspektivzahl, ab und ist naturgemäß bei der Verwendung von zwei Perspektivansichten am größten. Die zusätzliche Verwendung weiterer lateraler Perspektivansichten verursacht demnach eine weitere Auflösungsverringerung der nativen Auflösung des Displays.

Allerdings ist der orthoskopische Betrachtungsraum, d.h. der Raum aller möglichen Beobachtungswinkel, von denen aus der Betrachter vor der angezeigten stereoskopischen Bildvorlage einen korrekten räumlichen Bildeindruck wahrnehmen kann, direkt von der lateralen Perspektivzahl abhängig. Sinkt also die Perspektivzahl, erhöht sich die Auflösung der räumlichen Darstellung, während der orthoskopische Betrachtungsraum eingeschränkt wird.

Bei einer lateralen Perspektivzahl ab n = 2 berechnet sich die maximale laterale Bewegungsfreiheit B im orthoskopischen Betrachtungsraum unter idealen Bedingungen durch die Beziehung B = (n - 1) * A, wobei A der Augenabstand, ist. Eine Vergrößerung der Bewegungsfreiheit ist demnach hur durch eine Vergrößerung des Augenabstandes oder durch eine Erhöhung der Perspektivzahl möglich. Da der Augenabstand anatomisch und damit praktisch unveränderlich vorgegeben ist, verbleibt zur Vergrößerung der Bewegungsfreiheit demnach nur die Erhöhung der Perspektivzahl, die, wie vorhergehend erwähnt, mit einer Verringerung der resultierenden Auflösung einher geht.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein für Displayeinrichtungen, insbesondere für Flachdisplays, beispielsweise LCD, Plasma- oder OLE- Displays, oder Displays, für die die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren nicht oder nur sehr eingeschränkt anwendbar sind, geeignetes Verfahren zur autostereoskopischen Bilddarstellung anzugeben, bei dem insbesondere auch bei einer erhöhten Perspektivzahl kein weiterer Auflösungsverlust eintritt, bzw. mit dem die Perspektivzahl eines bestehenden Systems ohne Auflösungsverminderung erhöht werden kann. Das Verfahren soll weiterhin eine weitgehend verzerrungsfreie und farbechte Bildwiedergabe ermöglichen und kostengünstig für konventionelle Displays implementierbar sein.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren zur autostereoskopischen Darstellung einer auf einer Displayeinrichtung angezeigten stereoskopischen Bildvorlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige und/oder vorteilhafte Erweiterungen bzw. Ausgestaltungen des Verfahrens beinhalten.

Das Verfahren ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass auf der Grundlage einer von der Displayeinrichtung verursachten und von einer Displayanalyseeinheit vermessenen intrinsischen perspektivabhängigen Leuchtdichte einer Reihe von aktivierten Displayelementen, insbesondere einzelner Pixel, Subpixel, Pixelgruppen und/oder dergleichen weiterer perspektivabhängiger Dispiaystrukturen, eine selektive Zuordnung einzelner Perspektivansichten der stereoskopischen Bildvorlage ausgeführt und eine autostereoskopische Bilddarstellung erzeugt wird.

Das Verfahren nutzt die im Grunde nachteilige Eigenschaft gewisser Displaytechniken aus, dass deren Leuchtdichte technisch bedingt keinesfalls isotrop für alle Betrachtungswinkel ist, sondern einer eindeutigen Richtungscharakteristik unterliegt, die mit der Entfernung bzw. dem Betrachtungswinkel variiert. Gewisse angeregte Displayabschnitte, beispielsweise Pixel, Pixelgruppen usw., werden aus unterschiedlichen Perspektiven unterschiedlich hell oder mit einer unterschiedlichen Färbung wahrgenommen. Ein Beispiel für eine extreme Richtungsabhängigkeit der Bilddarstellung ist das bei LC-Displays als „Kippeffekt" bekannte Verhalten, bei dem bei einer gewissen, von der orthogonalen stark abweichenden Perspektive das ganze Bild plötzlich als Negativ erscheint. Andere Richtungsabhängigkeiten entstehen auch bei anderen Displaytechniken z.B. durch Fertigungstoleranzen, anisotrope Beleuchtung oder Abstrahlung, Materialinhomogenitäten, mikrodeformierte Oberflächen, insbesondere bei Displaygläsern, Schichtdickenvarianzen, ungleichmäßige Absorption, Streuung, Beugung, Brechung oder Reflexion. Die Leuchtdichten der Displayabschnitte weisen somit unterschiedliche Werte in Abhängigkeit vom Betrachtungswinkel oder vom Abstand des Betrachters auf.

Grundgedanke des Verfahrens ist es nun, diese anisotrope nachteilige Leuchtdichtencharakteristik dazu zu nutzen, um Perspektivansichten aus einer vorgegebenen stereoskopischen Bildvorlage so anzuzeigen, dass aufgrund der perspektivabhängigen Leuchtdichtecharakteristik des Displays jedes Auge des Betrachters mit einer unterschiedlichen Perspektivansicht der stereoskopischen Bildvorlage versorgt wird. Dabei nimmt das eine Auge des Betrachters aufgrund der anisotropen Leuchtdichte ausschließlich Displaybestandteile wahr, die zu einer ersten Perspektivansicht gehören, während das andere Auge ebenfalls aufgrund der anisotropen Leuchtdichte ausschließlich Displayabschnitte wahrnimmt, die zu einer zweiten Perspektivansicht gehören. Diese unterschiedlichen Perspektivansichten werden im Bewusstsein des Betrachters zu einem räumlichen Bildeindruck zusammengefügt. Im Ergebnis erscheint somit auf dem konventionellen Display ein räumliches Bild, ohne dass das Display dafür in besonderer Weise verändert oder hergerichtet zu werden braucht.

Die perspektivabhängige Leuchtdichte des aktivierten Displayelements wird vorab aus einer Reihe unterschiedlicher Betrachtungspositionen, insbesondere unterschiedlichen Abständen zwischen Bildanalyseeinheit und Display und/oder unterschiedlichen Beobachtungswinkeln, durch eine Bildanalyseeinheit bestimmt. Dabei wird dem Displayelement eine abstands- und/oder winkelabhängige Leuchtdichteindikatrix zugeordnet. Die Leuchtdichteindikatrix gibt als Messergebnis die Winkel- bzw. abstandsabhängigen Leuchtdichtewerte des entsprechenden Displaybestandteils an und bildet eine zweckmäßige und leicht analysierbare Vergleichs- und Auswertemöglichkeit für die von der Displayanalyseeinheit ermittelten Leuchtdichtewerte des Displaybestandteils. Damit ist für jeden Displaybestandteil, d.h. im Prinzip für jeden Pixel oder Subpixel, dessen Winkel- und/oder entfernungsabhängige Leuchtdichte bekannt, sodass eine Zuordnung jedes Displaybestandteils zu einer oder mehreren Perspektivansichten der stereoskopischen Bildvorlage in einer eindeutigen Weise möglich ist.

Die Leuchtdichteindikatrix kann auf verschiedene Arten ermittelt werden. Bei einer ersten Ausführungsform wird die Leuchtdichteindikatrix des Displaybestandteils seriell bestimmt. Dabei wird durch das Display der Displaybestandteil angesteuert und mindestens eine Kamera definiert über den Bereich der Displayfläche bewegt und eine Reihe von perspektivabhängigen Leuchtdichten des angesteuerten Displaybestandteils zeitlich aufeinander folgend registriert.

Die Leuchtdichteindikatrix des Displaybestandteils ergibt sich somit bei dieser Ausführungsform durch einen Scan-Vorgang einer mechanisch über das Bildmotiv bewegten Kamera, wobei die aktuell gemessene Leuchtdichte zusammen mit der aktuellen Stellung des Betrachtungswinkels während der Verschiebung, dem aktuellen Abstand zwischen Kameraeinrichtung und Bildmotiv und dem aktuell angesteuerten Displaybestandteil fortlaufend gespeichert und dem Displaybestandteil zugeordnet wird.

Bei einer weiteren Ausführungsform wird die Leuchtdichteindikatrix des Displaybestandteils parallel bestimmt. Hierbei wird der Displaybestandteil aktiviert, wobei ein Kameraarray eine Reihe von perspektivabhängigen Leuchtdichten des momentan aktiven Displaybestandteils im wesentlichen gleichzeitig registriert.

Die Leuchtdichteindikatrix ergibt sich bei dieser Ausführungsform durch die einzelnen Leuchtdichtewerte in jeder Kamera auf dem Array, wobei die einzelnen Beobachtungswinkel bezüglich des aktivierten Displaybestandteils für jede Kamera bekannt sind. Auch bei dieser Ausführungsform wird die so ermittelte Leuchtdichteindikatrix dem betreffenden Displaybestandteil zugeordnet.

Die serielle Leuchtdichtemessung bietet den Vorteil einer relativ einfachen Kameraanordnung mit nur einer Kamera, erfordert jedoch eine

Verschiebemechanik mit möglichst geringer Trägheit und Einstellzeit und einer vergleichsweise hohen Einstellpräzision. Die parallele Leuchtdichtemessung erlaubt eine relativ schnelle Erfassung der Leuchtdichteindikatrix in einer stationären Kameraanordnung

Natürlich kann bei einer weiteren Ausführungsform die Leuchtdichteindikatrix des Dispiaybestandteils kombiniert sowohl parallel, als auch seriell bestimmt werden.

Eine Gesamtheit von Leuchtdichteindikatrizen für jeden Displaybestandteil wird vermessen und in einer Speichereinheit gespeichert. Damit liegt für jeden Displaybestandteil eine eindeutig bestimmte Leuchtdichteindikatrix vor, die als eine das Display charakterisierende Datenmenge die Grundlage für weitere Verfahrensschritte bildet.

In einem weiteren Verfahrensschritt werden Bildabschnitte der Perspektivansichten der dreidimensionalen Bildvorlage Displayabschnitten mit abschnittsweise übereinstimmenden perspektivabhängigen Leuchtdichteindikatrizen zugewiesen und durch diese Displayabschnitte angezeigt.

Damit legen die Verläufe der Leuchtdichteindikatrizen fest, welche Perspektivansicht der stereoskopischen Bildvorlage auf welchem Displayabschnitt zuzuordnen und anzuzeigen ist. Ein Displayabschnitt, dessen Leuchtdichteindikatrix zum Beispiel ein Maximum in einer bestimmten Beobachtungsrichtung aufweist, wird somit einer eindeutigen Perspektivansicht aus der stereoskopischen Bildvorlage zugewiesen.

Vorteilhafterweise wird aufgrund der Parameter der gemessenen Leuchtdichteindikatrizen, insbesondere deren Leuchtdichte- und

Kontrastverhältnisse, der Beobachtungsabstände, der Beobachtungswinkel, eines richtungsabhängigen Kontrastes und dergleichen Größen, wird durch eine Zuordnungseinheit eine Zuordnungsvorschrift in Form einer Kombinationstabelle erzeugt. Dabei wird durch die Kombinationstabelle eine parameterabhängige Zuordnung der Displayabschnitte zu den einzelnen Perspektivansichten der stereoskopischen Bildvorlage festgelegt und ausgeführt.

Dies ermöglicht es, zum einen eine Reihe von Auswahl- bzw. Zuordnungskriterien festzulegen und zum anderen die Zuordnung der betreffenden Displayabschnitte durch die bestehenden Kombinationstabellen algorithmisch fortlaufend auszuführen, wobei die Perspektivansichten vollständig automatisch den Displayabschnitten zugeordnet werden können.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird eine Gesamtheit messpositionsabhängiger Kombinationstabellen verwaltet. Dabei kann durch Auswahl einer geeigneten Kombinationstabelle eine Anpassung auf eine veränderte Betrachtungsposition ausgeführt werden. Das bedeutet, dass die autostereoskopische Bilddarstellung nicht ausschließlich auf eine bestimmte Entfernung zwischen Betrachter und Display festgelegt ist, sondern gegebenenfalls auch auf mindestens eine weitere Position des Betrachters angepasst werden kann.

Diese Ausgestaltung berücksichtigt somit, dass sich die Zuordnung eines Displayabschnittes zu einer bestimmten Perspektivansicht bei einer veränderten Betrachtungsposition verändert und somit anders vorgenommen werden muss. Dazu wird auf diejenige Kombinationstabelle zurückgegriffen, die dieser Betrachtungsposition entspricht und aufgrund dieser neuen Kombinationstabelle die veränderte Zuordnung zwischen den Displayabschnitten und den Perspektivansichten der stereoskopischen Bildvorlage ausgeführt.

Die Auswahl der geeigneten Kombinationstabelle kann bei einer vorteilhaften Ausführungsform interaktiv erfolgen. Dabei wird die Position des Betrachters, insbesondere dessen Kopf- und/oder Augenposition, erfasst und die erfasste Position in einen Auswahlparameter für die Kombinationstabelle überführt.

Der Betrachter kann somit seine Position bezüglich des Bildmotivs verändern, wobei diese Positionsveränderung gemessen wird. Daraufhin wird aus der nunmehr gegebenen neuen Position ein Auswahlparameter gewonnen, der wiederum die Aktivierung einer bestimmten Kombinationstabelle für diese Betrachterposition hervorruft. Die Zuordnung zwischen Betrachterposition, Auswahlparameter und Kombinationstabelle wird dabei selbsttätig ausgeführt, wobei es dadurch dem Betrachter ermöglicht wird, die autostereoskopische Bilddarstellung auch von einer anderen Betrachtungsposition aus einwandfrei wahrnehmen zu können.

In Verbindung mit den dargestellten Verfahrensschritten bzw. Ausgestaltungen kann eine optionale Vorgabe eines richtungsselektiven Elementes zu mindestens einer Perspektivansicht ausgeführt werden. Dabei wird das richtungsselektive Element an die Struktur der Perspektivansicht, insbesondere an deren Kontur, Teilabschnitte mit einer gewissen displayspezifisch unzureichenden Kontrastwirkung und/oder an eine vorgegebene Betrachtungsposition angepasst.

Das richtungsselektive Element dient dazu, für gewisse Bestandteile, die in mehr als einer Perspektivansicht auftreten, eine stereoskopische Darstellung zu ermöglichen. Dabei werden gewisse Bildabschnitte oder Teilabschnitte der Perspektivansichten, die eigentlich Displayabschnitten zuzuordnen sind, deren Leuchtdichteindikatrizen keine eindeutige Perspektivenabhängigkeit zeigen, teilweise anderen Displayabschnitten mit einer stärker strukturierten Leuchtdichteindikatrix zugeordnet.

Für Displayabschnitte, deren Leuchtdichteindikatrizen keine ausreichende Perspektivenabhängigkeiten zeigen, kann durch Verwendung eines zusätzlichen, dem jeweiligen Dispiayabschnitt zugeordnetem, richtungsselektiven Elementes eine Richtungsabhängigkeit erzeugt werden

Die erwähnte perspektivabhängige Leuchtdichte kann entweder eine Helligkeit eines Displayabschnittes, oder einen Farbwert eines Displayabschnittes umfassen. Weiterhin kann die perspektivabhängige Leuchtdichte sowohl die Helligkeit als auch den perspektivabhängigen Farbwert des Displayabschnittes umfassen.

Es ist somit zweckmäßig, die perspektivabhängige Displaycharakteristik hinsichtlich eines möglichst umfassenden Parametersatzes zu erfassen, auszuwerten und für das Verfahren nutzbar zu machen. Eine Anordnung zum Ausführen des Verfahrens zur autostereoskopischen Darstellung einer auf einer Displayeinrichtung angezeigten stereoskopischen Bildvorlage ist durch mindestens folgende Systemkomponenten gekennzeichnet:

Die Anordnung enthält mindestens eine Displayeinheit mit einer entfernungs- und winkelabhängigen Leuchtdichtecharakteristik, eine Bildanalyseeinheit zum Registrieren Winkel- bzw. abstandsabhängiger Leuchtdichtewerte der Displayeinheit, eine Speichereinheit. für gemessene Leuchtdichteindikatrizen, eine Vergleichs- und Zuordnungseinheit für die gespeicherten

Leuchtdichteindikatrizen und Bildabschnitte und eine Speichereinheit für stereographische Bildvorlagen.

Bei einer ersten Ausführungsform umfasst die Displayanalyseeinheit mindestens eine in einem definierten Abstand zur Displayoberfläche angeordnete und zwischen mindestens zwei vorgegebene Positionen verschiebbare und das Licht von einem momentan aktivierten Abschnitt des Displays seriell empfangende Kamera.

Die Kamera führt in diesem Fall Bewegungen zwischen mindestens zwei

Stellungen aus und registriert von einem momentanen aktiven Abschnitt des Displays dessen Leuchtdichte und bestimmt so perspektivenabhängig die Leuchtdichteindikatrix dieses momentanen aktiven Displayabschnitts.

Bei einer weiteren Ausführungsform besteht die Displayanalyseeinheit aus einem Kameraarray mit mindestens zwei ortsfesten Kameras. Damit können aus mindestens zwei Perspektiven Leuchtdichtemessungen des jeweils aktiven Displayabschnitts parallel vorgenommen werden.

Das Verfahren bzw. die Anordnung sollen nun anhand von

Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es werden für gleiche oder gleichwirkende Teile bzw. Verfahrensbestandteile die selben Bezugszeichen verwendet. Zur Verdeutlichung dienen die beigefügten Figuren 1 bis 8. Es zeigt:

Fig. 1 eine beispielhafte Darstellung einer aus vier Perspektivansichten bestehenden stereoskopischen Bildvorlage, Fig. 2 eine beispielhafte Darstellung einer anisotropen Leuchtdichtecharakteristik eines Displays,

Fig. 3 eine beispielhafte Displayanalyse in einer ersten Ausführungsform,

Fig. 4 eine beispielhafte Displayanalyse in einer zweiten Ausführungsform,

Fig. 5 eine beispielhafte Kombinationstabelle,

Fig. 6a eine beispielhafte Zuordnung einer Reihe von Perspektivansichten zu einer Gesamtheit von Displayabschnitten,

Fig. 6b eine schematische Darstellung des durch die Zuordnung aus Fig. 6a gebildeten orthoskopischen Betrachtungsraums,

Fig. 7 eine schematische Darstellung einer barrierekorrigierten

Kombinationstabelle,

Fig. 8 eine beispielhafte Darstellung einer Gerätekonfiguration zum Ausführen des Verfahrens

Wie aus der Theorie stereoskopischer Darstellungen bekannt ist, sind mindestens zwei Perspektivansichten notwendig, die in geeigneter Weise so kodiert und aufbereitet werden müssen, dass unter Verwendung entsprechender Darstellungsmittel beide Perspektivansichten jedem Auge des Betrachters getrennt präsentiert werden können. Beide Perspektivansichten werden im Bewusstsein des Betrachters zu einem stereoskopischen, d.h. räumlich erscheinenden Bild zusammengefügt. Werden mehr als zwei Perspektivansichten verwendet, so können jeweils zwei Perspektivansichten aus dieser Gesamtheit geeignet kombiniert werden, wodurch sich unterschiedliche räumliche Bildeindrücke ergeben. Die Gesamtheit der, gegebenenfalls bereits zweckmäßig aufbereiteten, Perspektivansichten bildet die stereoskopische Bildvorlage. Bei der folgenden Beschreibung wird zunächst von einer bereits fertig vorgegebenen stereoskopischen Bildvorlage ausgegangen. Weiterhin wird beispielhaft gezeigt, auf welche Weise die gegebene stereoskopische Bildvorlage auf einem Display mit intrinsischer anisotroper Leuchtdichtecharakteristik dargestellt wird, sodass auf dem Display ein räumlicher Bildeindruck erscheint.

In Fig. 1 ist eine beispielhafte stereoskopische Bildvorlage BV dargestellt, die aus vier Perspektivansichten PAl, PA2, PA3 und PA4 besteht. In der linken Spalte sind die Perspektivansichten untereinander bildlich dargestellt. Das abgebildete Objekt O besteht in diesem Beispiel aus einem Hai im Vordergrund und einem dahinter angeordneten Löwen. Diese sind bei unterschiedlichen Standorten vSt gegeneinander verschoben. Die rechte Spalte zeigt die jeweiligen damit verbundenen Betrachtungspositionen BP schematisch. Die erste Perspektivansicht PAl entspricht in diesem Falle einem linken Standort, die Perspektivansicht PA2 einem mittig-linken, die Perspektivansicht PA3 einem mittig-rechten und die Perspektivansicht PA4 einem rechten Standort.

In Fig. 2 ist schematisch ein Display D mit einer ausgesprochen eindeutigen anisotropen Leuchtdichtecharakteristik dargestellt. Im Folgenden wird bei der Verwendung des Begriffes der Leuchtdichte sowohl von der reinen perspektivabhängigen Helligkeit des Displayabschnittes im engeren Sinne, als auch von dessen perspektivabhängigen Farbwert ausgegangen. Die Vermessung der perspektivabhängigen Leuchtdichte bzw. der Leuchtdichteindikatrix beschreibt somit gleichermaßen eine Helligkeits- und eine Farbwertmessung. Diese können kombiniert oder getrennt ausgeführt werden und es können entweder nur Helligkeits- oder nur Farbwertmessungen ausgeführt werden. Die für den Einzelfall zweckmäßige Vorgehensweise richtet sich nach den jeweils vorliegenden und zu beachtenden Anwendungsbedingungen.

Bei einer Betrachtung des ansonsten definiert angesteuerten Displays erscheinen dessen Pixel oder Subpixel bei einer unterschiedlichen

Perspektive unterschiedlich hell und/oder unterschiedlich farbig. Dieser anisotrope Effekt ergibt sich aus der für das Display jeweils verwendeten Technologie bzw. den bereits oben genannten fertigungsbedingten Unregelmäßigkeiten. So bestehen flüssigkristalline Displays aus einer zwischen zwei transparenten Elektroden sandwichartig eingeschlossenen flüssigkristallinen Schicht. Die Grund- und/oder die Deckfläche der flüssigkristallinen Schicht, bzw. die transparenten Elektroden, bewirken eine Vororientierung der flüssigkristallinen Ordnung, die für rückwärtig eingestrahltes Licht entweder undurchlässig oder transparent ist. Über eine Anregung der transparenten Elektroden orientiert sich die innere molekulare Ordnung der flüssigkristallinen Schicht so um, dass die Transparenz der flüssigkristallinen Schicht verändert wird. Die von der. Perspektive abhängige Leuchtdichte der Pixel ergibt sich dadurch, dass das durch die jeweilige molekulare Ordnung modifizierte Licht eines Pixels im Grunde nur in einer Raumrichtung oder einem mehr oder weniger beschränkten Raumbereich ordnungsgemäß wahrgenommen werden kann, für die die Länge des Lichtweges, die Direktororientierung des Flüssigkristalls und die Durchlassrichtung der polarisierenden Deckfläche gerade so übereinstimmen, dass der Pixel für den Betrachter den notwendigen Helligkeits- oder Farbwert zeigt. Befindet sich der Betrachter außerhalb dieses Raumbereichs erscheint der Pixel dunkel oder verfärbt. Ein solcher Effekt zeigt sich bei derartigen Flüssigkristalldisplays als „Kippeffekt^ΛΛ, bei dem in einer bestimmten Displaystellung unter Umständen die Helligkeitswerte der Pixel für den Betrachter so umschlagen können, dass das abgebildete Motiv in einer Negativdarstellung erscheint. Billige und in ihrem Aufbau einfache Flüssigkristalldisplays, die beispielsweise als Farbdisplays für Mobiltelefone eingesetzt werden, zeigen diesen eigentlich unerwünschten Effekt außerordentlich deutlich.

Bei Lumineszenzdisplays, insbesondere Plasmadisplays, ergibt sich der anisotrope Leuchtdichteneffekt durch die Gestaltung der Lumineszenzzellen. Diese bestehen jeweils aus einer Vertiefung, die mit einem Gas angefüllt ist , das über eine Ansteuerungselektronik angeregt und zur Emission zunächst unsichtbarer Lumineszenzstrahlung angeregt wird. Die Vertiefungen sind mit einer Beschichtung ausgekleidet,, die die von dem Gas emittierte Lumineszenzstrahlung in sichtbares Licht umwandeln. Bedingt durch die geometrische Gestalt der Vertiefungen kann das erzeugte sichtbare Licht nur aus einem entsprechenden Raumbereich wahrgenommen werden, der nicht durch die Tiefe der Lumineszenzzelle verdeckt wird. Bei beiden Ausführungsformen der Displays wird somit die anisotrope Leuchtdichte nicht zusätzlich hervorgerufen, sondern ist technisch bedingt und somit intrinsisch vorhanden. Es ist zu betonen, dass es für das erfindungsgemäße Verfahren und die nachfolgenden Ausführungsbeispiele nicht wesentlich ist, auf welche Weise der anisotrope Leuchtdichteneffekt zustande kommt. Vielmehr ist ganz allein der Umstand ausschlaggebend, dass dieser Effekt bei dem betreffenden Display ganz unabhängig von der konkret vorliegenden Technologie des Displays auftritt und nachweisbar ist.

Fig. 2 zeigt diesen anisotropen Leichtdichteeffekt schematisch. In der linken Spalte der Figur ist eine Abfolge verschiedener Ansichten eines Displays D und des jeweils bei der betreffenden Ansicht wahrnehmbaren Displayabschnitts aDl, aD2, aD3, aD4 usw. gezeigt. In der rechten Spalte der Figur sind die dazugehörigen Kamerapositionen Kl, K2, K3 und K4 zugeordnet. Die Figur zeigt, dass aus der Kameraposition Kl ein rechts lokalisierter Displayabschnitt aDl zu erkennen ist, der sich bei den Kamerapositionen K2 und K3 zu den Positionen aD2 und aD3 verschiebt, bis bei der Kameraposition K4 nur ein links angeordneter Displayabschnitt aD4 erkennbar ist. Das hier schematische Display würde somit bei binokularer frontaler Betrachtung nur die Vereinigung der Displayabschnitte aD2 und aD3 zeigen. Bei den monokularen Kamerapositionen Kl bis K4 sind die wahrnehmbaren Displaybereiche jeweils einzeln auf die Bereiche aDl bis aD4 beschränkt.

Das erfindungsgemäße Verfahren zielt im wesentlichen darauf ab, den jeweils bei bestimmten Kamerapositionen Kn erkennbaren Displaybereichen aDn verschiedene Perspektivansichten Pn der gegebenen stereoskopischen Bildvorlage BV zuzuordnen. In diesem Fall nimmt das rechte Auge des Betrachters eine erste Perspektivansicht und das linke Auge eine zweite Perspektivansicht wahr und es entsteht auf dem Display ein räumliche Bildeindruck.

Je nach Displaytyp können unterschiedliche Anzahlen einzelner Perspektivansichten dargestellt werden. Dazu muss die anisotrope Leuchtdichtecharakteristik jedes einzelnen Pixels bekannt sein oder vorab ermittelt werden. Nachfolgend können dann die jeweiligen Perspektivansichten auf die so vermessenen Pixel verteilt werden. Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Figuren 3 und 4 zunächst der Verfahrenschritt zum Bestimmen der anisotropen Displaycharakteristik beschrieben. Aus Gründen der Einfachheit wird dieser Verfahrensschritt beispielhaft anhand der Analyse einer Displayzeile und insbesondere an einem einzelnen Pixel P gezeigt. Dabei ist klar, dass diese Art der

Informations- und Bildverarbeitung in der entsprechenden Weise für jede Displayzeile ^"und jeden Pixel oder dem entsprechenden Displayabschnitt auszuführen ist. Fig. 3 zeigt ein Beispiel. einer einfachen binokularen Leuchtdichtedetektion mit einer zunächst stationären, fest installierten Kameraanordnung aus zwei Kameras, Fig. 4 zeigt eine verbesserte Variante der Leuchtdichteerfassung mittels eines Kameraarrays aus n Kameras.

Fig. 3 verdeutlicht einige grundlegende Verfahrensschritte und Prozessgrößen. In der Figur ist eine beispielhafte Displayzeile DZ dargestellt, wobei in diesem Beispiel momentan ein Pixel P definiert aktiviert ist. In einem Abstand a befindet sich eine Anordnung K aus einzelnen Kameras Kl und K2, die auf einer im wesentlichen parallel zur Displayzeile DZ gerichteten Strecke b angeordnet sind. Der Ort der Kameras ist hierbei eindeutig durch die Angabe des Abstandes a zwischen der Displayzeile DZ und der Strecke b sowie durch die Position b(i) der gesamten Kameraanordnung bestimmt. Die Kameras selbst befinden sich auf den Positionen b(il) und b(i2) in einem Abstand A zueinander. Dieser kann insbesondere dem natürlichen Augenabstand entsprechen. Mit einer derartigen besonders einfachen Anordnung lassen sich mindestens zwei Perspektiven finden, bei denen das Display, bzw. dessen Abschnitte und Pixel, mit einer unterschiedlichen auf den jeweiligen Kamerastandort bezogenen Leuchtdichte erscheinen. In diesem Fall wäre somit die Zuordnung von zwei Perspektivansichten auf die Pixel des Displays möglich.

Der aktivierte Pixel P weist eine displaytechnisch bedingte anisotrope

Leuchtdichtecharakteristik auf, die von dem Abstand a und den Positionen auf der Strecke b abhängt. Bei einem fest vorgegebenen Abstand a variiert die von dem Pixel P erzeugte Leuchtdichte L nur entlang der Strecke b und hängt somit in guter Näherung nur von den Detektionswinkeln α(a;b(il)) bzw. α(a;(b(i2)) ab. Die somit im wesentlichen nur winkelabhängige Leuchtdichte L entlang der Strecke b wird als Leuchtdichteindikatrix LI bezeichnet. Jeder Punkt der Leuchtdichteindikatrix beschreibt dabei die von der Stellung der Kameraanordnung abhängige Leuchtdichte. In dem Beispiel aus Fig. 2 sind dies die Leuchtdichten L(a;b(il)) und L(a;b(i2) für jede der beiden Kameras.

Diese Leuchtdichtewerte werden durch beide Kameras Kl und K2 und somit aus unterschiedlichen Ansichten registriert. In dem Beispiel aus Fig. 3 ist auch eine kombinierte Registrierung aus einer seriellen und einer parallelen Messwerterfassung möglich. Dies geschieht dadurch, indem die Kameras Kl und K2 nicht ortsfest montiert sind, sondern zunächst als Gesamtheit in Form der Kameraanordnung K entlang der- Strecke b mechanisch an eine Reihe von Positionen definierter Punkten b(i) verschoben werden und dort im wesentlichen gleichzeitig die Leuchtdichten L(a; b(il)) bzw. L(a; b(i2)) messen. Diese Vorgehensweise der Erfassung der Leuchtdichten vollzieht somit eine laterale Bewegung eines Betrachters mit dem Augenabstand A gegenüber der Displayzeile, also insbesondere dem aktiven Pixel P nach. Eine derartige serielle Leuchtdichteerfassung des Pixels kann natürlich auch durch eine einzelne Kamera ausgeführt werden, die auf der Strecke b mit im Grunde beliebigen Schrittweiten bewegt wird.

Im Ergebnis dieser Leuchtdichteerfassung wird die Leuchtdichteindikatrix LI punktweise, d.h. in Abhängigkeit von den veränderlichen Stellungen der Kameras Kl und K2 aufgenommen und gespeichert. Die Erfassung der Leuchtdichten wird zweckmäßigerweise mit einer Bildwiederholrate des Displays synchronisiert, sodass die registrierte Leuchtdichteindikatrix LI eind≤utig dem Pixel P zugeordnet ist. Alternativ dazu kann das Display natürlich auch durch eine Messsoftware definiert angesteuert werden, wobei der jeweils angesteuerte Pixel in seinen Parametern Ort, Helligkeit und/oder Farbwert definiert und bekannt ist. Es versteht sich, dass in Abhängigkeit vom Öffnungswinkel der Kameras Kl bzw. K2 auch größere oder kleinere Bildbestandteile als der aktive Pixel P erfasst werden können. Dies stellt im Falle der gezielten Ansteuerung des Pixels prinzipiell kein Problem dar. Die Kamera muss den Pixel nicht unbedingt bildmäßig erfassen, sondern es genügt eine Intensitätsmessung des Pixels durch der Kamera. Sofern sich das Display mitsamt der Kameraeinrichtung innerhalb eines von der Umgebung abgetrennten und abgedunkelten Raumbereichs befindet, bildet der angesteuerte Pixel für die Kameraanordnung die einzige Lichtquelle und der Öffnungswinkel der Kamera kann aus diesem Grunde vernachlässigt werden. Im Falle einer freistehenden Anordnung aus Kamera und Display ist die Leuchtdichteerfassung durch die Kameras Kl und K2 mit der Bildwiederholrate des Displays geeignet zu synchronisieren, sodass alle Pixel aus dem Areal eines Bildabschnittes erfasst werden, die durch die Öffnungswinkel der Kameras Kl bzw. K2 gegeben sind. Dies lässt sich beispielsweise in der Weise lösen, dass die Leuchtdichteindikatrizen jedes durch die Kameras erfässten Bildabschnittes fortlaufend aufgenommen und sortiert werden, wobei die Leuchtdichteindikatrix jedes Bildabschnitts nach und nach durch das Zusammenspiel-von Bildwiederholrate und Kamerabewegung vervollständigt wird.

Aus diesem Grund ist eine durchgehend parallele Erfassung der Leuchtdichteindikatrix eines Bildabschnittes, insbesondere des Pixels P, weitaus vorteilhafter. Fig. 4 zeigt ein diesbezügliches Beispiel. Die Kameraanordnung ist in diesem Fall als ein stationäres, im Abstand a bezüglich der Displayzeile DZ angeordnetes lineares Kameraarray KA aus n im wesentlichen äquidistanten Kameras an Positionen Kl, K2, K3,..., Kn ausgebildet. Die jeweiligen Abstände zwischen den Kamerapositionen Kl bis Kn können den durchschnittlichen Augenabständen entsprechen. Zweckmäßiger ist jedoch ein Kameraarray, bei dem die Kamerapositionen ganzzahlige Bruchteile des durchschnittlichen menschlichen Augenabstandes, beispielsweise 1/2, 1/3, 1/4 usw. betragen, oder hinreichend fein sind, um eine gewisse Variabilität des Augenabstandes nachzuvollziehen. Der aktive Pixel _. P wird im wesentlichen gleichzeitig von allen n Kameras des Arrays aus den entsprechenden n Kamerasperspektiven erfasst, wobei die

Leuchtdichteindikatrix LI des Pixels P sofort ausgelesen und gespeichert wird. Bei dieser Vorgehensweise wird die Leuchtdichtemessung durch das Kameraarray KA günstigstenfalls mit der Abtastrate jedes Pixels P synchronisiert oder der Pixel durch eine Messsoftware gezielt angesteuert, wobei dessen Eigenschaften, insbesondere Helligkeitswert und Farbwert, objektiv vorgegeben werden können.

Das Kameraarray KA kann sowohl als ein eindimensionales lineares, als auch als ein zweidimensionales Array ausgebildet sein. Ein flächiges Array erlaubt die Registrierung einer räumlichen Leuchtdichteindikatrix für des Pixel bzw. jeden Displayabschnitt und die Ermittlung zusätzlicher Indikatrixinformationen, bringt aber hinsichtlich der Perspektivzahl im wesentlichen keinen Vorteil, da die stereographische Bildvorlage immer auf die natürliche lineare Augenanordnung des Betrachters angepasst werden muss. Im Falle eines flächigen Arrays können jedoch die zu den einzelnen Kamerapositionen Kl bis Kn gehörenden vertikalen Array-Spalten zu einer Kameraspalte verschaltet sein, wobei jede Einzelkamera aus dieser Spalte die Leuchtdichte eines Pixels auf dem Display aus einem möglichst minimalen Abstand und in einer möglichst horizontalen Richtung detektieren kann.

Wie erwähnt, müssen die Kameras aus den Figuren 3 und 4 im Grunde nur eine Leuchtdichtemessung ausführen und nicht notwendigerweise bildgebend ausgeführt sein. Dadurch reduzieren sich die zu erfassende Datenmenge und die Anforderungen an die Kameras erheblich.

Als Resultat der so ausgeführten Displayanalyse wird jedem einzelnen Pixel eine Leuchtdichteindikatrix zugeordnet. Diese besteht aus punktweise den einzelnen Kameraperspektiven Kl bis Kn zugeordneten Leuchtdichtewerten. Die Leuchtdichteindikatrizen weisen im allgemeinen für jeden Pixel an einer bestimmten Kameraposition Kn mindestens einen maximalen Leuchtdichtewert auf, während der Pixel an allen anderen Kamerapositionen nicht oder nur schwach erscheint. Infolgedessen kann der Pixel dieser Kameraposition und damit auch einer betreffenden Perspektivansicht zugeordnet werden. Diese Zuordnung kann durch eine Kombinationstabelle veranschaulicht, ausgeführt und gespeichert werden.

Fig. 5 zeigt eine beispielhafte Kombinationstabelle. In der linken Spalte Pn sind mit einer laufenden Nummer von Pl bis PN sämtliche Pixel des vermessenen Displays aufgeführt. Die Nummerierung ist prinzipiell willkürlich und kann im Rahmen zweckmäßiger Überlegungen beliebig abgeändert werden. In einer Kopfspalte Kn sind sämtliche, während der Displayanalyse verwendeten Kamerapositionen Kl bis Kn aufgeführt. In dem hier dargestellten Beispiel handelt es sich um vier Kamerapositionen Kl bis K4. Die von der Kn-Zeile und der Pn-Spalte aufgespannte Tabellenfläche zeigt die Positionen der Maxima der gemessenen Leuchtdichteindikatrizen jedes Pixels Pn und die sich daraus ergebenden Zuordnungen an. Beispielsweise weist der Pixel Pl in seiner Leuchtdichteindikatrix ein Maximum an der Kameraposition K2 auf. Es ist ebenfalls möglich, dass ein Pixel mehrere Maxima zeigen kann. So weist beispielsweise der Pixel P5 ein Leuchtdichtemaximum sowohl an der Kameraposition Kl, als auch an der Kameraposition K4 auf. Bei der Kombinationstabelle aus Fig. 5 zeigt sich, dass bei diesem Beispiel die jeweils den Pixel und Kamerapositionen zugeordneten Leuchtdichtemaxima ein periodisches Verhalten zeigen. Unter diesen Umständen liegt es für diesen Einzelfall nahe, den einzelnen Kamerapositionen Kn und damit den Pixeln Pn verschiedene Perspektivansichten PAn, beispielsweise die Perspektivansichten aus Fig. 1, zuzuordnen. In der Kombinationstabelle aus Fig. 5 ist diese beispielhafte Zuordnungsvorschrift im oberen Teil, von der Kn-Zeile und einer PA-Spalte aufgespannten Tabellenfläche aufgeführt. Es ist ersichtlich, dass in diesem Beispiel die Kameraposition Kl der Perspektivansicht PAl, die Kameraposition K2 der Perspektivansicht PA2 usw. eindeutig zugeordnet ist. Damit ist auch festgelegt, dass in diesem Fall beispielsweise die zur Kameraposition Kl gehörenden Pixel P3, P5, P8 und P12 der Perspektivansicht PAl zuzuordnen sind, während zum Beispiel Pixel P6 ein Bestandteil der Perspektivansicht PA3 und Pixel 11 ein Bestandteil der Perspektivansicht PA2 wird.

Fig. 6a verdeutlicht diese Zuordnung anhand eines schematischen Displays. Das Display ist in diesem Fall spaltenartig unterteilt, wobei die Spaltenstruktur im Ergebnis der vorhergehend beschriebenen Displayanalyse ermittelt worden ist. Im Ergebnis der in Fig. 5 gezeigten Zuordnung zwischen den Kamerapositionen Kl bis K4 und den Perspektivansichten PAl bis PA4, entsprechen die in Fig. 6a gezeigten Spalten jeweils den Perspektivansichten PAl bis PA4. Aus Fig. 6a geht hervor, dass in diesem Fall die Folge der Perspektivansichten PAl bis PA4 periodisch ist, sodass die gesamte Displayfläche in diesem Fall durch eine periodische Folge von Spalten unterteilt ist. Die aus der Kombinationstabelle in Fig. 5 bekannte

Pixelnummerierung ist in Fig. 6a eingetragen. Man erkennt, dass die Spalte der Perspektivansicht PAl durch die Pixel P2, P5, P8 und P12 ausgefüllt wird. Die^" darauf folgende Spalte der Perspektivansicht PA2 ergibt sich durch die Pixel Pl, P4, P7 und PIl, während die nachfolgenden Spalten in einer entsprechenden Weise aufgebaut werden. Auch hier ist die

Pixelnummerierung willkürlich, ausschließlich auf die Kombinationstabelle aus Fig. 5 bezogen und folgt ausschließlich dem Zweck einer möglichst einfachen Beschreibung des Verfahrens. Im Rahmen einer konkreten Anwendung auf ein Display mit beispielsweise 1024 x 768 Bildpunkten, ist es natürlich zweckmäßig, die Pixelnummerierung anders zu gestalten. Zweckmäßigerweise werden die Pixel der ersten Displayzeile komplett durchnummeriert und dann die Nummerierung mit den Pixeln der zweiten Displayzeile fortgesetzt. Natürlich ist auch eine andere Form der Pixelkennzeichnung bzw. - adressierung, beispielsweise durch ein zweistelliges Indexsystem, möglich, bzw. unter Umständen zwingend erforderlich.

Fig. 6b zeigt skizzenhaft den sich aus einer derartigen Aufteilung mit vier Perspektivansichten ergebenden orthoskopischen Betrachtungsraum. Der orthoskopische Betrachtungsraum ist die Menge aller Punkte, von denen aus bei binokularer Betrachtung des Displays jeweils zwei Perspektivansichten in der richtigen Reihenfolge wahrgenommen werden kann. In Fig. 6b sind diese Punkte als gefüllte Kreise dargestellt. Die offenen Kreise markieren sogenannte pseudoskopischen Punkte, bei denen jeweils zwei

Perspektivansichten in einer falschen Lage zueinander wahrgenommen werden. Der Vollständigkeit halber sind in Fig. 6b mit offenen Quadraten Standorte markiert, von denen aus jeweils gleiche Perspektivansichten sowohl von dem linken, als auch dem rechten Auge gesehen werden und an denen somit keine stereoskopische Betrachtung möglich ist.

Im allgemeinen müssen als Punkte des orthoskopischen Betrachtungsraums tiur die in einem Mindestabstand ai bezüglich des Displays lokalisierten Standorte berücksichtigt werden, bei denen jeweils zwei unmittelbar benachbarte Perspektivansichten, beispielsweise die Perspektivansichten PAl und PA2 bzw. PA2 und PA3 oder PA3 und PA4 gleichzeitig und in der richtigen Lage zueinander wahrgenommen werden können. Der Abstand ai markiert dann den zweckmäßigen Betrachtungsabstand des Betrachters zum Display. Wie aus Fig. 6b hervorgeht, sind bei dem Abstand ai mehrheitlich orthpskopische Standorte vorhanden.^' Zweckmäßigerweise wird die vorhergehend beschriebene Displayanalyse mit einer Kameraanordnung in diesem Betrachtungsabstand ai ausgeführt und das Verfahren gewissermaßen auf diesen Betrachtungsabstand ai geeicht. Als Betrachtungsabstand kann beispielsweise die übliche Leseentfernung eines Betrachters bezüglich eines Displays vorgegebener Größe gewählt werden. Für Computermonitore oder Flachdisplays mit den üblichen Bildschirmdiagonalen von 17 bis 22 Zoll beträgt ai beispielsweise 30 bis 50cm. Größere Displays, beispielsweise Großbildschirme, erfordern dementsprechend eine Entfernung ai im Bereich von mindestens 2 Metern, vorzugsweise 5 bis 10 Metern.

Es ist anzumerken, dass auch Vereinigungen der Einzelpixel zu Pixelgruppen vorgenommen werden können, die das Kriterium eines im wesentlichen ortsgleichen Maximums der entsprechenden Leuchtdichteindikatrizen erfüllen. In diesem Fall bilden diese Pixelgruppen spezielle Untereinheiten zur Zuordnung einzelner Perspektivansichten oder deren Einzelheiten. Es können auch Pixel aufgrund anderer Kriterien zu einer oder mehreren Pixelgruppen zusammengefasst werden, beispielsweise Pixel, deren Leuchtdichteindikatrizen Maxima vornehmlich an den Rändern der in Fig. 4 bezeichneten Strecke b aufweisen, oder deren Leuchtdichteindikatrizen im wesentlichen kein Maximum besitzen. Diese so gebildete beispielhafte Pixelgruppe kann durch eine anders gestaltete spezielle Kombinationstabelle auf eine davon abweichende Weise den Perspektivansichten zugeordnet werden. Die Zuordnungsvorschrift zum Erstellen der Kombinationstabelle, bzw. die entsprechende Kombinationstabelle selbst ist somit in einer fast beliebigen Form variierbar, wobei dadurch Displaycharakteristiken berücksichtigt werden können.

Die Kombinationstabelle ist weitgehend abhängig von der Messposition bei der Displayanalyse, insbesondere vom jeweils verwendeten Betrachtungsabstand. Strenggenommen entspricht jeder Mess- oder Betrachtungsposition a eine gesonderte Kombinationstabelle. In dem Beispiel aus Fig. 5 und dem daraus abgeleiteten Beispiel aus den Figuren 6a und 6b ist dies die Kombinationstabelle KT(ai) für den Abstand a* bezüglich des Displays. Diese Kombinationstabelle kann durch mindestens eine weitere Kombinationstabelle ergänzt werden, indem die Displayanalyse in mindestens einem weiteren kleineren oder größeren Abstand a_x wiederholt und die Zuordnung der vermessenen Pixel oder Pixelgruppen zu den Perspektivansichten in einer dazu entsprechenden Weise neu ausgeführt wird. Durch eine softwareartige Auswahl einer bestimmten und vorab gespeicherten Kombinationstabelle sowie einer neu ausgeführten Zuordnung aus Pixeln und Perspektivansichten kann das auf den definierten ersten Betrachtungsabstand ai ausgerichtete Display auf den mindestens einen weiteren Betrachtungsabstand a_x angepasst werden. Dies kann auch interaktiv durch Ausmessen der Kopf- und Augenposition des Betrachters erfolgen.

Die in der Kombinationstabelle aus Fig. 5 enthaltene Zuordnungsinformation kann gegebenenfalls modifiziert, insbesondere korrigiert werden. Die Modifikation bzw. Korrektur kann dabei sowohl aus Richtung der anzuzeigenden Perspektivansichten PAl bis PA4 erfolgen und sich auf die Menge der Pixel Pl bis PN auswirken, oder sie kann von der Menge der vermessenen Pixel Pl bis PN ausgehen und sich auf die Perspektivansichten PAl bis PA4 auswirken und diese verändern. Im ersten Fall können gewisse Eigenheiten der Perspektivansichten oder des darzustellenden stereoskopischen Bildes berücksichtigt, korrigiert oder abgeändert werden. Im zweiten Fall lassen sich gewisse Unregelmäßigkeiten oder individuelle Eigenschaften des Displays auf die vorliegenden Perspektivansichten anpassen. In beiden Fällen werden diese Korrekturen bzw. Modifikationen dadurch vorgenommen/ indem in der Kn/Pn-Ebene der Tabelle die Zuordnungspunkte neu verteilt, verschoben, gelöscht oder neu gesetzt werden. Dadurch lassen sich insbesondere zweckmäßige Kompromisse zwischen den Eigenheiten des Displays und der stereoskopischen Bildvorlage erzielen. Eine Schlüsselrolle spielen in diesem Zusammenhang logische richtungsselektive Elemente.

Fig. 7 zeigt eine weitere beispielhafte Kombinationstabelle mit einer größeren Menge irregulärer und damit nachteiliger Zuordnungspunkte auf der Kn/Pn-Zuordnungsebene. Die in Fig. 7 gezeigte Zuordnungstabelle kann als eine irreguläre Version der Zuordnungstabelle aus Fig. 5 angesehen werden. Bei der Kombinationstabelle aus Fig. 5 fällt auf, dass sich die Zuordnungspunkte im wesentlichen entlang diagonaler Linien gruppieren. Diese Linien ergeben sich im wesentlichen aus den technischen Charakteristiken des vermessenen Displays. Sie stellen damit eine intrinsische, technisch bedingte Disparationsfunktion des Displays dar. Je deutlicher sich derartige Strukturen innerhalb der Kombinationstabelle abzeichnen oder finden lassen, umso besser ist das Display zur erfindungsgemäßen Darstellung einer stereoskopischen Bildvorlage geeignet.

Das Korrektur- und Modifikationsverfahren der Kombinationstabelle aus Fig. 7 geht nun von der Idee aus, zum einen derartige intrinsische richtungsselektive Strukturen aufzufinden bzw. zu identifizieren und zum anderen die Zuordnungspunkte in der Kn/Pn-Ebene so umzugruppieren, dass diese richtungsselektiven Strukturen optimal wiedergegeben bzw. verstärkt werden. In der Kombinationstabelle aus Fig. 7 sind beispielhafte richtungsselektive Elemente BE auf einer Zuordnungsmenge bereits identifiziert. Zur Identifikation dieser Strukturen kann auf die üblichen mathematischen Regressions- oder Analyseverfahren, insbesondere lineare Regressionen oder Fourieranalysen, zurückgegriffen werden. Derartige disparative Strukturen, die entweder intrinsisch vorgegeben, oder nachträglich eingeführt werden, verringern im Unterschied zu den aus dem Stand der Technik bekannten Barrierestrukturen die Bildhelligkeit nicht, denn sie erwachsen zum einen aus den Charakteristiken des vorgegebenen und unbeeinflussten Displays oder ergeben sich durch eine bloße Neusortierung gegebener Zuordnungen in der Kn/Pn-Ebene.

In Fig. 7 ist die Leuchtdichtevarianz beispielsweise der Pixelmenge aus den Pixeln P6 bis P9 bzw. des aus ihnen gebildeten Displayabschnitts gegenüber den Kameraposition Kl bis K4 zu gering, oder die betreffenden Pixel bilden gleiche Abschnitte der Perspektivansichten PAl bis PA4. In dem hier gezeigten Fall soll durch eine gezielte Vorgabe der Zuordnung von Pixel und Kameraposition und damit der Betrachtungsposition bzw. der Perspektivansichten erreicht werden dass prinzipiell jedem Pixel oder jeder Pixelgruppe möglichst eindeutig ein richtungsselektives Element zugeordnet werden kann. Im Unterschied zu aus dem Stand der Technik bekannten, in Form von Hardware realisierten Barrieresystemen können die hier verwendeten richtungsselektiven Elemente ohne weiteres nur einer im Vergleich zur gesamten Menge der Pixel gegebenenfalls kleinen Pixelgruppe oder sogar einzelnen Pixeln oder auch Subpixeln zugeordnet werden. Es können optional ohne weiteres Bereiche, die über eine ausreichende Leuchtdichtevarianz verfügen, von der Überdeckung mit einem richtungsselektiven Element ausgenommen bleiben. Es versteht sich, dass das spezielle richtungsselektive Element im Prinzip immer auf einen speziellen Monitor, ein spezielles Display oder dergleichen oder dessen Messwerte angepasst ist, sofern keine globalen, mit einer gewissen Displaytechnologie oder einer Produktionsreihe verbundenen Displaycharakteristiken identifiziert werden können. Es ist somit ein Verfahren zum Setzen der Barriereelemente vorteilhaft, welches bei Einzelstückzahlen, d.h. bei individuellen Displays, ökonomisch ist.

Bei dem in der Kombinationstabelle in Fig. 7 ausgeführten Verfahren werden verschiedene Zuordnungspunkte in der Nähe oder auf den richtungsselektiven Elementen BE mindestens abschnittsweise gesammelt. Dies kann durch Verschiebungen in an sich beliebigen Richtungen oder durch Löschungen von Zuordnungspunkten ausgeführt werden. So wird beispielsweise der Zuordnungspunkt K4;P6 von seiner ursprünglichen Position in der Kombinationstabelle. entfernt und entlang einer Zeile auf die Position K3;P6 verschoben. Befindet sich auf dieser Position bereits ein Zuordnungspunkt, ist diese Verschiebung zu einer Löschung der ursprünglichen Zuordnung äquivalent. In Bezug auf die autostereoskopische Darstellung auf dem Display bedeutet dies, dass ein Teil einer Perspektivansicht auf eine andere Perspektivansicht übertragen wird.

Spaltenartige Verschiebungen werden beispielsweise an den Zuordnungspunkten K3;P10 oder K4;P13 ausgeführt. Bei der autostereoskopischen Darstellung auf dem Display bedeutet dies im Endeffekt eine Verschiebung eines Bildbestandteils innerhalb einer Perspektivansicht. Eine Reihe von Zuordnungspunkten, beispielsweise die Zuordnungspunkte K1;P7 oder K2;P8, werden gelöscht und verschwinden aus den entsprechenden Perspektivansichten, indem beispielsweise diese Pixel auf dem Display schwarz oder in einer neutralen Hintergrundfarbe dargestellt werden. Diese Operation führt zu einem gewissen Auflösungsverlust der Perspektivansichten.

Alle diese Operationen können in einem zum Teil erheblichen Maße ausgeführt werden, sofern das Display eine ausreichend hohe Anzahl von Pixeln enthält. Physiologisch werden Auflösungsverluste durch den Wahrnehmungsapparat des Betrachters durch den weiterhin bestehenden

Gesamteindruck des Bildes vernachlässigt und nicht bewusst wahrgenommen, bzw. unbewusst ergänzt. Als ungefähre Faustregel für Korrekturen innerhalb der Zuordnungstabelle gilt somit, dass mit sehr vielen, aber im Einzelfall möglichst geringen Lösch- oder Verschiebungsoperationen der Zuordnungspunkte die Güte der Darstellung des autostereoskopischen Bildes ^', auf dem Display nachhaltiger verbessert werden kann, als mit wenigen, aber sehr großen Korrekturen. Daher kann prinzipiell jeder dieser kleinen Optimierungsoperationen durch im Grunde sehr einfache Algorithmen formalisiert werden, wobei die übergreifende Bildinformation, d.h. das Bildmotiv, praktisch keine Rolle zu spielen braucht.

Fig. 8 zeigt eine beispielhafte Anordnung zum Ausführen der vorhergehend beschriebenen Verfahrensschritte. Vor einem Display 10, das insbesondere ein LC-Display sein kann, befindet sich in einem zunächst konstanten Abstand a eine Displayanalyseeinrichtung 20, die über eine

Synchronisationseinrichtung 30 mit der Ansteuerung des Displays verbunden ^' ist. Die Bildanalyseeinrichtung führt die Messungen der Leuchtdichteindikatrizen LI nach den vorhergehend beschriebenen Verfahrensschritten aus. Zusätzlich dazu kann die Displayanalyseeinrichtung 20 eine Abstandsmesseinrichtung zum Bestimmen des Abstandes a enthalten, die einen Abstandsparameter AP ausgibt. Die von der Bildanalyseeinrichtung 20 gelieferten Messdaten werden an eine Speichereinheit 35 übermittelt, die sowohl die Leuchtdichteindikatrizen LI, als auch den Ort des aktivierten Pixels bzw. des Displayabschnittes speichert und den Leuchtdichteindikatrizen LI jeweils zuordnet. Die Speichereinheit 35 steht weiterhin mit einer Auswahleinheit 36 in Verbindung, die aus einer vorhandenen Gesamtheit KG gespeicherter Kombinationstabellen KT(al), KT(a2), KT(a3) usw. die dem jeweiligen Abstand a entsprechende

Kombinationstabelle insbesondere auswählt. Die Leuchtdichteindikatrizen LI und ausgewählte Kombinationstabelle KT werden an eine Vergleichs- und Zuordnungseinheit 40 übergeben. Eine Speichereinheit 45 für eine stereoskopische Bildvorlage 50 stellt die Bildinformationen zur Erzeugung des autostereoskopischen Bildes bereit.

In dem in Fig. 8 dargestellten Beispiel wird das Display durch die Displayanalyseeinheit 20 in mindestens zwei Perspektiven analysiert, wobei die Pixelgruppen auf dem Display 10 unterschiedliche Leuchtdichtecharakteristiken aus zwei Perspektiven aufweisen. Die bereits vorliegende stereographische Bildvorlage 50 besteht in diesem Fall aus zwei Einzelbildern. Diese werden durch die Zuordnungseinheit 40 unter Verwendung der in der Speichereinheit 35 gespeicherten Leuchtdichteindikatrizen und der Auswahleinheit 36 für die Gesamtheit der Kombinationstabellen KG auf die Pixel des Displays entsprechend der vorgenannten Verfahrensschritte verteilt. Nach Abschluss dieser Operationen kann die so aufbereitete Bildinformation auf das Display gegeben werden und es erscheint auf dem Display eine autostereoskopische Bildwiedergabe der stereoskopischen Bildvorlage.

Bezugszeichenliste

10 Displayeinheit

20 Displayanalyseeinheit 30 Synchronisationseinheit

35 Speichereinheit

40 Zuordnungseinheit

45 Speichereinheit für autostereoskopische Bildvorlage 50 stereoskopische Bildvorlage α Betrachtungswinkel

A Augenabstand, Kameraabstand a Betrachtungsabstand b laterale Strecke

BE richtungsselektives Element

DZ Displayzeile

K Kameraanordnung KA Kameraarray

Kl, K2, ... , Kn Positionen der Einzelkameras

KG Gesamtheit aus Kombinationstabellen

KT Kombinationstabelle

KT(a l),... , KT(a3) Abstandszugeordnete Kombinationstabelle

L Leuchtdichte

LI Leuchtdichteindikatrix

M lokales Indikatrixmaximum

P Pixel

PG Pixelgruppe

SP Subpixel

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur autostereoskopischen Darstellung einer auf einer Displayeinrichtung angezeigten stereoskopischen Bildvorlage , dadurch gekennzeichnet, dass auf der Grundlage einer von der Displayeinrichtung verursachten und von einer Bildanalyseeinheit vermessenen intrinsischen perspektivabhängigen Leuchtdichte (L) einer Reihe von aktivierten Displayelementen, insbesondere einzelner Pixel (P), Subpixel (SP), Pixelgruppen (PG) und/oder dergleichen weiterer perspektivabhängiger Displaystrukturen, eine selektive Zuordnung einzelner Perspektivansichten der stereoskopischen Bildvorlage auf die perspektivabhängigen Displaystrukturen ausgeführt und eine autostereoskopische Bilddarstellung erzeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die perspektivabhängige intrinsische Leuchtdichte (L) des aktivierten Displayelements vorab aus einer Reihe unterschiedlicher Beobachtungspositionen, insbesondere unterschiedlichen Abständen zwischen Bildanalyseeinheit und Display und/oder unterschiedlichen Beobachtungswinkeln, durch eine Bildanalyseeinheit bestimmt wird, wobei dem Displayelement eine abstands- und/oder winkelabhängige Leuchtdichteindikatrix (LI) zugeordnet wird .

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer ersten Ausführungsform die Leuchtdichteindikatrix (LI) seriell bestimmt wird, wobei durch das Display der Displaybestandteil (P) angesteuert wird und nachfolgend mindestens eine Kamera (K) definiert über den Bereich des Displays bewegt wird und eine Reihe von perspektivabhängigen Leuchtdichten des angesteuerten Displaybereichs zeitlich aufeinander folgend registriert und speichert.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer zweiten Ausführungsform die Leuchtdichteindikatrix (LI) parallel bestimmt wird, wobei durch das Display der Displaybestandteil (P) angesteuert wird und ein mehrere Betrachtungsperspektiven überdeckendes Kameraarray (KA) eine Reihe von perspektivabhängigen Leuchtdichten des angesteuerten Displaybereichs im wesentlichen gleichzeitig registriert und speichert.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer weiteren Ausführungsform die Leuchtdichteindikatrix (LI) des Displaybestandteils (P) kombiniert sowohl parallel als auch seriell bestimmt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gesamtheit von Leuchtdichteindikatrizen (LI) für jeden weiteren Displaybestandteil vermessen und gespeichert wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

Bildabschnitte der Perspektivansichten der dreidimensionalen Bildvorlage Displayabschnitten mit abschnittsweise übereinstimmenden perspektivabhängigen Leuchtdichteindikatrizen zugewiesen und durch diese Displayabschnitte angezeigt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass aufgrund der Parameter der gemessenen Leuchtdichteindikatrizen, insbesondere Leuchtdichte- bzw. Kontrastverhältnisse, Betrachtungsabstände, Beobachtungswinkel, richtungsabhängiger Kontrast und dergleichen Größen, eine Zuordnungsvorschrift in Form einer Kombinationstabelle erzeugt wird, wobei durch die

Kombinationstabelle eine parameterabhängige Zuordnung der Displaybabschnitte einzelnen Perspektivansichten (PAl, PA2, PA3, PA4) der dreidimensionalen Bildvorlage festgelegt und ausgeführt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Zuordnungseinheit eine Gesamtheit (KG) unterschiedlicher Betrachtungspositionen zugeordneter Kombinationstabellen (KT(al), KT(a2), KT(a3)) verwaltet wird, wobei durch eine Auswahl einer geeigneten Kombinationstabelle eine Anpassung auf eine veränderliche Position des Betrachters ausgeführt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahl der geeigneten Kombinationstabelle (KT(al), KT(a2), KT(a3)) interaktiv erfolgt, wobei eine Position eines Betrachters, insbesondere dessen Kopf- und/oder Augenposition, erfasst wird und die erfasste Position in einen Auswahlparameter (AP) für die zu wählende Kombinationstabelle überführt wird.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine optionale Vorgabe eines richtungsselektiven Elementes (BE) auf mindestens einer Perspektivansicht ausgeführt wird, wobei das richtungsselektive Element an die Struktur der Perspektivansicht, insbesondere an dessen Kontur, Teilabschnitte mit einer gewissen displayspezifischen Leuchtdichtevarianz, und/oder an eine vorgegebene Betrachtungsposition angepasst wird.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für mindestens einen Displayabschnitt mit unzureichend perspektiv abhängigen Leuchtdichteindikatrizen eine Richtungsabhängigkeit durch eine Verwendung eines dem betreffenden Displayabschnitt zugeordneten richtungsselektiven Elementes erzeugt wird .

13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die perspektivabhängige Leuchtdichte (L) einen von der Perspektive abhängigen Helligkeitswert umfasst.

14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die perspektivabhängige Leuchtdichte (L) einen von der Perspektive abhängigen Farbwert, insbesondere eine Wellenlänge, umfasst.

15. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die perspektivabhängige Leuchtdichte (L) einen von der Perspektive abhängigen Helligkeitswert und einen von der Perspektive abhängigen

Farbwert umfasst.

16. Anordnung zum Ausführen eines Verfahrens zur autostereoskopischen Darstellung einer auf einer Displayeinrichtung angezeigten stereoskopischen Bildvorlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens folgende Systemkomponenten : eine Displayeinheit (10) mit einer entfernungs- und winkelabhängigen Leuchtdichtecharakteristik, eine Bildanalyseeinheit (20) zum Registrieren displayspezifischer Winkel- bzw. abstandsabhängiger Leuchtdichtewerte der Displayeinheit, eine

Speichereinheit (35) für gemessene Leuchtdichteindikatrizen (LI), eine Vergleichs- und Zuordnungseinheit (40) für die gespeicherten Leuchtdichteindikatrizen und Perspektivansichten der stereoskopischen Bildvorlage.

17. Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer ersten Ausführungsform die Bildanalyseeinheit (20) mindestens eine in einem definierten Abstand zur Displayoberfläche angeordnete und zwischen mindestens zwei vorgegebene Positionen verschiebbare und das

Licht von einem momentan aktivierten Abschnitt der Displayeinheit (10) seriell empfangende Kamera (K) umfasst.

18. Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer weiteren Ausführungsform die Bildanalyseeinheit aus einem Kameraarray aus mindestens zwei bezüglich des Displays ortsfesten parallel betriebenen Kameras ausgebildet ist.