WO2007056986A1 - Verfahren und anordnung zum monoskopischen darstellen wenigstens eines bereiches eines bildes auf einer autostereoskopischen anzeigevorrichtung sowie informationswiedergabegerät mit einer solchen anordnung - Google Patents

Verfahren und anordnung zum monoskopischen darstellen wenigstens eines bereiches eines bildes auf einer autostereoskopischen anzeigevorrichtung sowie informationswiedergabegerät mit einer solchen anordnung Download PDF

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WO2007056986A1
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display device
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pixels
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Timo Ropinski
Frank Steinicke
Klaus Hinrichs
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Westfälische Wilhelms-Universität Münster
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    • H04N13/31—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays using parallax barriers

Definitions

  • the invention relates to a method and an arrangement for monoscopic display of at least a portion of an image on an autostereoscopic
  • the invention also relates to an information reproducing apparatus having such an arrangement.
  • display device is here understood in general to be any type of display which is designed to display digital images and consists of a plurality of pixels commonly referred to as “monitor pixels”. These may be TV sets, computer screens for one or more users, but also displays of portable devices, e.g. portable DVD devices, mobile phones or portable computer games.
  • monitor pixels may be TV sets, computer screens for one or more users, but also displays of portable devices, e.g. portable DVD devices, mobile phones or portable computer games.
  • “Monitor pixel” serves to distinguish the physically actually existing elements of the display from the virtual image pixels of a digital image.
  • image is generally understood here to represent information that can be displayed on the display device in the data processing sense, that is, for example, a scene of a movie, an icon, a graphic, a text, and the like.
  • images to be displayed here are overlapping or juxtaposed so-called windows with different contents, which are displayed in front of a common background, generally the so-called desktop.
  • windows for example, the window associated with a running word processor, may be referred to as
  • two-dimensional information or “2D information” for short, information such as Texts, in another window hereinafter referred to as "three-dimensional information” or “3D information” for short, three-dimensional images, e.g. generated by a program for the visualization of medical sectional image series.
  • information reproducing apparatus here means devices for the visual reproduction of all types of information in which an arrangement according to the invention can be advantageously integrated, such as navigation systems for vehicles, game consoles or mobile phones, PDAs and the like.
  • Autostereoscopic display devices of the type in question have a plurality of active or passive beam splitters or parallax barriers separating the monitor pixels such that at least two
  • Fields are generated, one of which is intended for the left and one for the right eye of a viewer of the display device.
  • field is not necessarily a "half”, that is, e.g. only half of the columns available on the display device used is to be understood, but that is generally understood by this term one of two images, which is intended for either the left or right eye of a viewer and together with to supplement a field intended for the other eye to a stereoscopic image.
  • the mentioned active or passive beam splitters or parallax barriers can be designed differently and, for example in the form of lenses, separate groups of adjacent monitor pixels (lens scanning technique as in so-called lenticular displays) or in Form of vertically adjacent barriers Monitor pixels of adjacent columns in P (P e N +1 P> 2) Separate fields (so-called vertical interlacing).
  • Display devices such as e.g. Computer screens or cinema screens to represent images in such a way that offers the viewer a three-dimensional, spatial impression. Since spatial, stereoscopic vision results from the fact that the left eye of a viewer supplies an image to the brain of the observer, which surrounds the image supplied to the brain by the right eye
  • Eye distance is offset, the two images are then assembled by the brain into a spatial image, all stereoscopic display methods based on the generation of at least two related fields of the same scene, where one field for the right eye, the other field for the left eye intended by the viewer.
  • the change occurs very quickly (e.g., 50 times per second), the continuous change is not perceived by the user, so that instead of the user's brain, the two images time-shifted by the left and right lenses, respectively, are assembled into a stereoscopic image.
  • a fixed or switchable parallax barrier is arranged such that the light from a monitor pixel only to the left, the light of a horizontally adjacent
  • Monitor pixels can only reach the right eye of the viewer.
  • Displays with beam splitters have proved to be particularly advantageous, in which, for example, the fields which are simultaneously displayed in the display are guided to the right or left eye of one or more observers by means of lenses.
  • These displays not only allow, depending on the design of the beam splitters used to generate four or more fields such that the eyes of two or more observers two fields at a time can be assigned in such a way that two or more viewers can each see a spatial image, they also allow the area within which the eyes of a viewer must be located to give the desired three-dimensional impression of that displayed on the display To obtain a picture, to make relatively large, so that the
  • Viewers in moderation can freely move to the monitor.
  • such displays also make it possible to realize a tracking of these sweet spots in such a way that a recognition device continuously evaluates where the eyes of a viewer are relative to the monitor and then tracks the 3D points as a function of the recognized eye position become.
  • DE 103 39 076 A1 proposes a focusing element in the form of a so-called
  • Sweet spot unit wherein the display comprises lighting elements and an information-bearing image matrix and the sweet-spot unit is synchronized with the image matrix.
  • this solution is extremely expensive, both optomechanical and electronic.
  • the invention has for its object to provide a method and an arrangement for monoscopic display of at least a portion of an image on an autostereoscopic display device that can be applied or retrofitted even in simple autostereoscopic display devices with a number of parallax barriers or beam splitters in a simple and cost-effective manner so that areas of images can also be displayed two-dimensionally with the corresponding autostereoscopic display device.
  • the device should allow the device to simultaneously represent certain image areas two-dimensional, other image areas three-dimensional.
  • the invention is procedurally achieved by a method for monoscopic display of at least one image area of an image on an autostereoscopic display device with a resolution of M x N matrix-like arranged in M columns and N lines monitor pixels (M, N e N + ) and a
  • the invention is thus based on the idea of rendering the areas to be monoscopically displayed on a virtual screen with a lower resolution than the actual resolution of the autostereoscopic display device and then transforming the information for this virtual screen to the full resolution, so that a viewer with the left and the right eye Seeing pictures that are very similar or even identical to each other, so that gives the viewer a two-dimensional impression.
  • the representation of the selected region is produced with a resolution of M / P ⁇ N / P, that is to say a resolution which is exactly reduced by the number of fields to be generated in terms of the column and line.
  • the representation produced can then be transformed particularly easily to the resolution of the display device and read out onto the display device in such a way that the same pixel values are represented in in each case two monitor pixels which are involved in the representation of the selected region and correspond to one another spatially in two associated fields , Matching locally means that for a viewer of the fields, the pixels appear to come from the same location, or in other words: a pixel that appears to have the coordinates x, y in the right field also appears to have these coordinates in the left field.
  • This embodiment of the method advantageously has the effect that exactly the same "scene" is displayed in two associated fields in selected areas, which produces a two-dimensional impression on the viewer.
  • an image pixel is usually associated with an m-dimensional vector, the so-called pixel value (m e N +) whose individual components correspond to intensity levels of mostly three or four monitor subpixels, these subpixels forming a monitor pixel.
  • pixel value m e N +
  • 800 x 600 pixels are actually 3 (or 4) x 800 x 600 individually controllable pixels that allow the color representation of an image.
  • the "pixel value” can thus, in black and white representation, actually a single scalar value from a predefined range of values (then usually called grayscale) and assume, for example integer values between 0 and 256, the pixel value can also be a three or three be four-dimensional vector.
  • this advantageous embodiment does not play a role, because in the case of a four-dimensional vector, for example, all four components of a pixel of the created representation are represented in two mutually correspondingly corresponding monitor pixels of associated fields.
  • the selected image area is e.g. a text
  • this text ultimately presents itself to the viewer as if it were printed on a paper in the usual way or as if it were displayed on a standard, non-autostereoscopic screen.
  • the autostereoscopic display device used for carrying out the method is a display with vertical beam splitters for generating two fields, the respectively two locally corresponding pixels in the fields can actually be generated by two vertically horizontally adjacent vertically adjacent monitor pixels.
  • the resolution in the image area to be displayed two-dimensionally may be reduced to one quarter of the resolution actually possible from the purely physical number of monitor pixels and then to prevent accordingly also the length and width of the selected area of a
  • Presentation is only half of the actual size, again transformed up to the actual resolution of the display device. It should be emphasized at this point that it does not have to be necessary according to the environment of use of the method to reduce the line resolution of the image areas to be displayed two-dimensionally. Thus, for example, it may be provided to produce a representation with a resolution of 800 ⁇ 1200 pixels from an image to be displayed two-dimensionally on an autostereoscopic display device having a resolution of 1600 ⁇ 1200 pixels (arranged in 1600 columns and 1200 lines). The person skilled in the art can thus advantageously select a resolution for the representation which is optimally adapted to the respective environment of use. Since many programs and operating systems are already designed for screens with resolutions of 1600 x 1200 and 800 x 600, it is particularly easy to implement methods that also reduce the line resolution, in particular by the same factor as the column size.
  • S P
  • good, ie for the viewer, acceptable results can also be obtained if 1 ⁇ S ⁇ P is chosen, in particular if: (0.75 x P) ⁇ S ⁇ P.
  • the viewer then does not see the corresponding picture quite as sharply, but advantageously more information can be on the same real one
  • two-dimensional text information for example, is rendered on a virtual screen with a resolution of 800 ⁇ 600 pixels can cause that, since usually each letter or icon is associated with a certain minimum size, the information exceeds the window size and automatically so-called run or scroll bars (usually referred to as scroll bars) are generated on the window pages, with which the user then the window almost to the left / right or up / down to move to get the rest of the information displayed (which usually does not move the window, but the information displayed in the window to the left / right or up / down wander).
  • Such additional operations naturally slow down, for example, the reading of a text.
  • S and K are chosen to be equal to 1, 56, for example, the representation can be given in the example given
  • At least one image area which is to be displayed monoscopically is automatically selected. This makes it possible, for example, to automatically move certain parts of e.g. computer generated screen display, such as the usual so-called "control bar", two-dimensional display on the autostereoscopic display device.
  • a corresponding pointing device such as a mouse, a trackball, a touchpad and / or a touch screen, which can define
  • Priority features are assigned such that when such an element is to be generated, the image area in which the element is to be displayed is displayed monoscopically independent of a manual and / or automatic selection.
  • This allows, for example, certain alarm, error or notification messages, e.g. "low battery status” or "you have received new e-mail" that are typically generated by a program or directly from the high priority operating system over other programs, but are not usually intended for three-dimensional display, two-dimensionally on the autostereoscopic display device play without the user before for a certain area of the
  • the selected image area (s) need not be rectangular, but may rather have any shape.
  • the fact that something has a resolution of M x N pixels should not mean that exactly M x N pixels have to be used for the respective representation. So it is e.g. it is possible that a selected area to be two-dimensionally displayed on the autostereoscopic display device has an L-shape, a circumferential frame shape, or any other shapes.
  • the resolution of M x N image pixels can be provided that certain image enhancement operations, in particular so-called “opening and closing operations" are performed.
  • the arrangement comprising an autostereoscopic display device having M x N matrix-like M-lines and N-column arranged monitor pixels, a plurality of active pixels separating the monitor pixels into P (P e N + 1 P ⁇ 2) fields or passive beam splitter or parallax barriers and a data processing unit coupled to the display device, wherein the data processing generates control signals for controlling the monitor pixels, and wherein the arrangement further comprises means for selecting the image area to be displayed monoscopically, wherein means for producing a representation of the selected Range with a resolution of M / S x N / K image pixels, (S, K e R) are provided, where 1 ⁇ S ⁇ P and 1 ⁇ K ⁇ P and wherein each image pixel on the display device in color or black and white representable (usually m-dimensional as described above) pixel value zugeor dnet, are provided, and further comprising means for transforming the representation to the resolution M x N of the display device and
  • the arrangement can also be easily realized with existing display devices. In this case, it is particularly advantageous to dispense with the replacement of existing hardware, because the means described can also be implemented in software using the usually available hardware.
  • the means for transforming the representation to the resolution M x N of the display device and reading the transformed representation onto the display device can be designed such that in each case two monitor pixels which are connected to the representation of the display selected area are involved and correspond to each other spatially in two related fields, the same pixel values are displayed.
  • the active or passive beam splitters or parallax barriers are arranged vertically next to each other and the monitor pixels of adjacent columns in P (P e N +1 P> 2) separate fields, it is provided that in each case two adjacent monitor pixels, the involved in the representation of the selected area, the same pixel values are displayed.
  • the means for transforming the representation to the resolution M x N of the display device and reading the transformed representation onto the display device also comprise means for Execution of an interpolation, in particular a bilinear or bicubic interpolation include.
  • the means for selecting the image area (s) to be monoscopically displayed may include user-operable pointing devices, such as, in particular, a mouse, a trackball, a touchpad and / or a mouse
  • Touchscreen include.
  • the arrangement may comprise a first frame buffer with a resolution of M x N picture pixels and a second frame buffer with a resolution of M / S x N / K picture pixels. In this case, then means for reading the second
  • Framebuffers be provided in the first frame buffer.
  • Display Apparatus Means for performing image enhancement operations comprise such operations, depending on the type of information in the image area, monoscopic is to be displayed, when creating the representation with the resolution of M / S x N / K image pixels and / or to perform image transformation in the transformation of this representation to the resolution of M x N.
  • the invention also relates to an information reproducing apparatus, such as a particular
  • Navigation system a game console, a PDA (Personal Digital Assistant), a mobile phone or the like.
  • P is an odd number, in particular 3, and that the display device for simultaneously displaying stereoscopic images, in particular navigation information, for a first viewer and monoscopic images, in particular a film or a TV show, designed for a second viewer.
  • the invention also relates to a computer program product, in particular a driver or an operating system, for implementing a method according to the invention.
  • Fig. 1 shows a highly schematic of a possible arrangement for monoscopic display of at least one image area of an image on an autostereoscopic display device.
  • FIG. 2 shows a diagram of a first possible sequence of the method according to the invention.
  • Fig. 1 shows a designated in its entirety by 10
  • Data processing unit e.g. in the form of a commercially available computer coupled via data conduit means 12 to an autostereoscopic display device, indicated generally at 14.
  • the data processing unit 10 in this embodiment comprises a central processor unit 16 and a separate image generation unit 18, e.g. in the form of a graphic card.
  • the data processing unit also has a pointing device 20, e.g. in the form of a mouse, with which a user can mark areas on the display device in which 2D information and areas in which 3D information is to be displayed.
  • a pointing device 20 e.g. in the form of a mouse
  • the graphics card controls the display device 14 via the data line means 12 in such a way that images are stereoscopically reproduced in a specific area 22 of the display device images monoscopically, in another area, in this case the hatched area 24. This can be realized in different ways, as described below with reference to FIGS.
  • FIG. 2 shows a diagram of a possible sequence of the method according to the invention for producing monoscopic images or image regions on a stereoscopic display device.
  • an image-forming unit 40 to be considered here as "black box” for the purpose of this application, in such a way that the image-generating unit can store , in which area or areas (here the non-hatched area) of the screen two-dimensional and which area or areas (here the hatched area) three-dimensional images are to be displayed.
  • Corresponding three-dimensional images may be generated by a 3D application 44 running on a computer, e.g. a CAD program, a game, a program for displaying and evaluating medical image data and the like, and the image generating unit 40 are fed.
  • a 3D application 44 running on a computer, e.g. a CAD program, a game, a program for displaying and evaluating medical image data and the like, and the image generating unit 40 are fed.
  • Two-dimensional images may e.g. from a 2D application 46, e.g. one
  • Word processing program or originate from the operating system of a computer and can e.g. the so-called task bar or even parts of the 3D application 44 itself, e.g. a corresponding control bar with various menus for operating the 3D application, which is to be displayed in two dimensions.
  • the image generation unit 40 discriminates whether incoming image information is to be displayed in the 3D area or the 2D area of the screen.
  • the information falling in the three-dimensional area is written in a frame buffer 48 having a resolution of
  • M x N has pixels corresponding to the resolution of M x N monitor pixels of the display device 14.
  • Display device are suitable. It can then be provided that the image information is subjected to a corresponding processing method for generating autostereoscopic image data, e.g. on the way from the 3D application 44 to the image generation unit 40 a Function CaII tracing, or on the way from the image generation unit 40 to
  • Framebuffer 48 an image warping.
  • the information falling in the 2D area is written in a frame buffer 50, which in this embodiment, in which the display device has simple beam splitters for generating two fields, has a resolution of M / 2 x N / 2 pixels.
  • the frame buffer could also have a higher resolution, eg, a resolution of M / 1, 5625 x N / 1, 5625 pixels.
  • the information stored in the framebuffer 50 in this embodiment is quasi "quadrupled” and read out into a framebuffer 52 having a resolution of M x N pixels, whereby the pixel values in the pixel can simply be traced the coordinates m, n (m, ne N + ) of the frame buffer 50 in the pixels with the coordinates (2m-1, 2n-1) (2m, 2n-1), (2m-1, 2n) and (2m, 2n ) of the frame buffer 52 are written.
  • Pixel values in the pixel with the coordinates (m + 1, n + 1) of the frame buffer 50 would then be converted into the pixels with the coordinates (2m + 1, 2n + 1) (2m + 2, 2n + 1), (2m + 1 , 2n + 2) and (2m + 2, 2n + 2) of the frame buffer 52, etc.
  • Interpolation can be performed to display the image of the M / 1.5625 x N / 1, 5625 resolution on the screen with the M x N resolution.
  • the pixel values from framebuffer 50 are written into four pixels of framebuffer 52.
  • the frame buffers 48 and 52 are then read out into a common frame buffer 54 with the resolution M x N such that the previously defined image areas with 2D information and 3D information.
  • the frame buffer 54 is then finally read out and displayed on the display device 14.
  • a third frame buffer is dispensed with in that the frame buffer 52 is read directly into the frame buffer 48 in such a way that the 3D information contained in the frame buffer 48 is not overwritten.
  • the frame buffer 48 can then be read directly onto the display device 14. It will be appreciated by those skilled in the art that other configurations are possible, e.g. the frame buffer 48 can be read out into the frame buffer 52, which is then read out to the display device 14. It is also conceivable with appropriate computer power to use only two or even only one framebuffer.
  • Developments possible e.g. refer to the selection of image areas to be displayed two-dimensionally.
  • an automatic adjustment of these areas can be provided such that when clicking a menu icon or opening a context menu in a 2D area, the menu pops up and overwrites information in the 3D area with 2D information, so that usually reproduced with two-dimensional font Menu items are displayed clearly legible.
  • the invention can also be used in so-called multi-user displays, where e.g. six fields are generated for three users.

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Abstract

Zur Lösung des Problems der monoskopischen Darstellung wenigstens eines Bereiches eines Bildes auf einer autostereoskopischen Anzeigevorrichtung (14) mit einer Auflösung von M x N matrixartig in M Spalten und N Zeilen angeordneten Monitorpixeln (M, N ∈ N+) und einer Vielzahl die Monitorpixel in P (P ∈ N+, P ≥ 2) Halbbilder trennender aktiver oder passiver Strahlteiler oder Parallaxenbarrieren wird eine Anordnung vorgeschlagen, die umfaßt: eine mit der Anzeigevorrichtung gekoppelte Datenverarbeitungseinheit (10), wobei die Datenverarbeitungseinheit Steuersignale zur Steuerung der Monitorpixel erzeugt, Mittel zum Auswählen des Bildbereiches, der monoskopisch angezeigt werden soll, Mittel zum Erstellen einer Repräsentation des ausgewählten Bereiches mit einer Auflösung von M/S x N/K Bildpixeln, wobei (S, K ∈ R) und wobei 1 < S ≤ P und 1 ≤ K ≤ P und wobei jedem Bildpixel ein auf der Anzeigevorrichtung farbig oder schwarz/weiß darstellbarer Pixelwert zugeordnet ist, vorgesehen sind, und Mittel zum Transformieren der Repräsentation auf die Auflösung M x N der Anzeigevorrichtung und Auslesen der transformierten Repräsentation auf die Anzeigevorrichtung.

Description

VERFAHREN UND ANORDNUNG ZUM MONOSKOPISCHEN DARSTELLEN
WENIGSTENS EINES BEREICHES EINES BILDES AUF EINER AUTOSTEREOSKOPISCHEN ANZEIGEVORRICHTUNG SOWIE INFORMATIONSWIEDERGABEGERÄT MIT EINER SOLCHEN ANORDNUNG
TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum monoskopischen Darstellen wenigstens eines Bereiches eines Bildes auf einer autostereoskopischen
Anzeigevorrichtung mit einer Auflösung von M x N matrixartig in M Spalten und N
Zeilen angeordneten Monitorpixeln (M, N e N+, N+ = Menge der natürlichen Zahlen größer null) und einer Vielzahl die Monitorpixel in Halbbilder trennender aktiver oder passiver Strahlteiler oder Parallaxenbarrieren. Die Erfindung betrifft auch ein Informationswiedergabegerät mit einer solchen Anordnung.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Unter dem Begriff "Anzeigevorrichtung" wird hier allgemein jede Art von Display verstanden, die zur Darstellung digitaler Bilder ausgebildet ist und aus einer Vielzahl von gemeinhin als "Monitorpixeln" bezeichneten Bildelementen besteht. Es kann sich dabei um TV-Geräte, Computerbildschirme für einen oder auch mehrere Anwender, aber auch um Displays portabler Einrichtungen wie z.B. portabler DVD-Geräte, Mobiltelefone oder tragbare Computerspiele handeln. Der Begriff
"Monitorpixel" dient dabei zur Unterscheidung der physikalisch tatsächlich vorhandenen Elemente des Displays von den virtuellen Bildpixeln eines digitalen Bildes.
Unter dem Begriff "Bild" wird hier allgemein eine auf der Anzeigevorrichtung darstellbare Information im datenverarbeitungstechnischen Sinne verstanden, also z.B. eine Szene eines Filmes, ein Icon, eine Graphik, ein Text u.dgl. Insbesondere handelt es sich bei den hier darzustellenden Bildern um sich überlappende oder nebeneinander angeordnete sog. Fenster mit unterschiedlichen Inhalten, die vor einem gemeinsamen Hintergrund, im Regelfall dem sogenannten Desktop, angezeigt werden. In einem Fenster, zum Beispiel dem einem laufenden Textverarbeitungsprogramm zugeordneten Fenster, können im folgenden als
"zweidimensionale Informationen" oder kurz "2D-lnformationen" bezeichnete Informationen wie z.B. Texte dargestellt werden, in einem anderen Fenster im folgenden als "dreidimensionale Informationen" oder kurz "3D-lnformationen" bezeichnete dreidimensional wirkende Bilder, die z.B. von einem Programm zur Visualisierung medizinischer Schnittbildserien erzeugt werden.
Unter dem Begriff "Informationswiedergabegerät" werden hier Geräte zur visuellen Wiedergabe aller Arten von Informationen verstanden, bei denen eine erfindungsgemäße Anordnung vorteilhaft integriert werden kann, wie zum Beispiel Navigationssysteme für Fahrzeuge, Spielekonsolen oder auch Mobiltelefone, PDAs u.dgl.
Autostereoskopische Anzeigevorrichtungen der hier in Frage stehenden Art verfügen über eine Vielzahl aktiver oder passive Strahlteiler oder Parallaxenbarrieren, die die Monitorpixel so trennen, daß wenigstens zwei
Halbbilder erzeugt werden, von denen jeweils eines für das linke und eines für das rechte Auge eines Betrachters der Anzeigevorrichtung bestimmt ist.
Dabei sei an dieser Stelle betont, daß unter dem Begriff "Halbbild" nicht notwendigerweise ein "halbes", das heißt z.B. nur aus der Hälfte der auf der verwendeten Anzeigevorrichtung zur Verfügung stehenden Spalten bestehendes, Bild zu verstehen ist, sondern daß unter diesem Begriff allgemein eines von zwei Bildern verstanden wird, das entweder für das linke oder das rechte Auge eines Betrachters bestimmt ist und sich zusammen mit einem für das andere Auge bestimmten Halbbild zu einem stereoskopischen Bild ergänzen soll.
Die genannten aktiven oder passiven Strahlteiler oder Parallaxenbarrieren können unterschiedlich ausgebildet sein und z.B. in Form von Linsen Gruppen benachbarter Monitorpixel trennen (Linsenrastertechnik wie bei sog. Lenticular Displays) oder in Form von vertikal nebeneinander angeordneten Barrieren Monitorpixel benachbarter Spalten in P (P e N+1 P > 2) Halbbilder trennen (sog. Vertical Interlacing).
Es besteht seit langem der Wunsch, mittels zweidimensionaler
Anzeigevorrichtungen, wie z.B. Computerbildschirmen oder Kinoleinwänden, Bilder derart darzustellen, daß sich dem Betrachter ein dreidimensionaler, räumlicher Eindruck bietet. Da das räumliche, stereoskopische Sehen daher rührt, daß das linke Auge eines Betrachters dem Gehirn des Betrachters ein Bild liefert, das gegenüber dem vom rechten Auge dem Gehirn gelieferten Bild um den
Augenabstand versetzt ist, wobei die beiden Bilder dann vom Gehirn zu einem räumlichen Bild zusammengesetzt werden, beruhen alle stereoskopischen Darstellungsverfahren auf der Erzeugung von wenigstens zwei zusammengehörigen Halbbildern ein und derselben Szene, wobei das eine Halbbild für das rechte, das andere Halbbild für das linke Auge des Betrachters bestimmt ist.
Um sicherzustellen, daß die jeweiligen Halbbilder zum linken bzw. rechten Auge des Betrachters gelangen, sind unterschiedlichste Verfahren bekannt, die sich grob danach klassifizieren lassen, ob die Halbbilder zeitgleich oder zeitlich versetzt auf der jeweiligen Anzeigevorrichtung angezeigt werden.
Aus den frühen siebziger Jahren ist ein Verfahren bekannt, bei dem die Halbbilder farbcodiert gleichzeitig auf einen Fernsehbildschirm oder eine Kinoleinwand projiziert wurden und die Betrachter zur Trennung der Halbbilder Brillen mit in der Regel einem roten und einem grünen Farbfilter tragen mußten. Aufgrund diverser
Nachteile und nicht zuletzt des komischen Aussehens der Brillen mit roten und grünen Gläsern hat sich dieses Verfahren jedoch nie durchgesetzt.
Insbesondere für professionelle Anwendungen z.B. im Bereich des Computer Aided Design (CAD) haben sich Verfahren mit zeitversetzten Bildern durchgesetzt, bei denen die Trennung der Halbbilder dadurch erfolgt, daß der Benutzer eine sogenannte "Shutter-Brille" tragen muß, die im schnellen Wechsel synchron zu den dargestellten Halbbildern die Sicht durch das linke bzw. rechte Brillenglas freigibt. - A -
Da der Wechsel sehr schnell erfolgt (z.B. 50 mal pro Sekunde) wird der fortlaufende Wechsel vom Benutzer nicht wahrgenommen, so daß statt dessen vom Gehirn des Benutzers die beiden durch das linke bzw. rechte Brillenglas zeitversetzt einfallenden Bilder zu einem stereoskopischen Bild zusammengesetzt werden.
Da das Tragen einer solchen Shutter-Brille jedoch unangenehm und insbesondere für Personen, die bereits eine Korrekturbrille tragen, nur mit erhöhtem Aufwand möglich ist, wurde in den letzten Jahren verstärkt nach Möglichkeiten gesucht, Halbbilder in anderer Weise zu den Augen eines oder mehrerer Betrachter zu leiten.
Die großen Fortschritte im Bereich der sogenannten Flachdisplays, insbesondere der Flüssigkristall-, Plasma- und Elektrolumineszenzdisplays, haben es möglich gemacht, durch Vorsetzen aktiver oder passiver Strahlteiler oder Parallaxenbarrieren zeitgleich zwei oder mehr Halbbilder zu erzeugen, so daß sich bei einem oder mehreren Betrachtern tatsächlich ein räumlicher Eindruck ergibt.
Es kann z.B. vorgesehen sein, daß zwischen zwei benachbarten Pixelspalten eine feste oder zuschaltbare Parallaxenbarriere derart angeordnet ist, daß das Licht von einem Monitorpixel nur zum linken, das Licht eines horizontal benachbarten
Monitorpixels nur zum rechten Auge des Betrachters gelangen kann. Dabei sind allerdings die sogenannten "3D-Punkte" oder "Sweet-Spots", an denen sich die Augen des Betrachters relativ zu dem Display befinden müssen, um tatsächlich den vollen dreidimensionalen Eindruck zu erlangen, in ihrer räumlichen Ausdehnung sehr beschränkt, so daß bereits geringe Abweichungen, wie sie bei Benutzung eines solchen Displays immer vorkommen (der Kopf des Betrachters ist in aller Regel nie relativ zum Display fixiert), zu einem Verwischen des dreidimensionalen Eindrucks führen.
Als besonders vorteilhaft haben sich Displays mit Strahlteilern erwiesen, bei denen z.B. durch Linsen die im Display zeitgleich dargestellten Halbbilder zum rechten bzw. linken Auge eines oder mehrerer Betrachter geleitet werden. Diese Displays erlauben es nicht nur, je nach Ausgestaltung der verwendeten Strahlteiler vier oder mehr Halbbilder derart zu erzeugen, daß den Augen zweier oder mehr Betrachter gleichzeitig jeweils zwei Halbbilder derart zugeordnet werden können, daß zwei oder mehr Betrachter jeweils ein räumliches Bild sehen können, sie erlauben es auch, den Bereich, innerhalb dessen sich die Augen eines Betrachters befinden müssen, um den gewünschten dreidimensionalen Eindruck von dem auf dem Display angezeigten Bild zu erhalten, relativ groß zu gestalten, so daß sich der
Betrachter in Maßen frei zu dem Monitor bewegen kann. Insbesondere erlauben es solche Displays auch, mit verhältnismäßig geringem Aufwand eine Nachführung dieser Sweet-Spots dergestalt zu realisieren, daß eine Erkennungsvorrichtung fortlaufend auswertet, wo sich die Augen eines Betrachters relativ zum Monitor befinden und die 3D-Punkte dann in Abhängigkeit von der erkannten Augenposition nachgeführt werden.
Problematisch ist bei den autostereoskopischen Anzeigevorrichtungen, bei denen aufgrund der physikalisch vorhandenen Strahlteiler automatisch wenigstens zwei Halbbilder erzeugt werden, daß es viele Anwendungen gibt, in denen eine räumliche Darstellung gar nicht gewünscht oder vorgesehen ist. So sind üblicherweise die Bedienleisten und bestimmte Textfelder von Computerprogrammen nur zur zweidimensionalen Darstellung vorgesehen, und zwar selbst bei solchen Computerprogrammen, die zur Erzeugung dreidimensionaler Bilder dienen. Wird aber ein zweidimensionales Bild in der üblichen Weise auf einer autostereoskopischen Anzeigevorrichtung wiedergegeben, so entsteht für den Betrachter ein unscharfes Bild.
Bei stereoskopischen Displays mit steuerbaren Parallaxenbarrieren kann dieses Problem dadurch gelöst werden, daß in den Bereichen, in denen ein Bild nur zweidimensional angezeigt werden soll, die entsprechenden Parallaxenbarrieren abgeschaltet werden.
Als Lösung des Problems bei autostereoskopischen Displays mit Strahlteilem schlägt die DE 103 39 076 A1 ein Fokussierelement in Form einer sogenannten
Sweet-Spot-Einheit vor, wobei das Display Beleuchtungselemente und eine informationstragende Bild-Matrix umfaßt und die Sweet-Spot-Einheit mit der Bild-Matrix synchronisiert ist. Diese Lösung ist allerdings sowohl in optomechanischer als auch elektronischer Hinsicht äußerst aufwendig. OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung zur monoskopischen Darstellung wenigstens eines Bereiches eines Bildes auf einer autostereoskopischen Anzeigevorrichtung anzugeben, die auch bei einfachen autostereoskopischen Anzeigevorrichtungen mit einer Anzahl von Parallaxenbarrieren oder Strahlteilern in einfacher und kostengünstiger Weise angewendet bzw. nachgerüstet werden können, so daß mit der entsprechenden autostereoskopischen Anzeigevorrichtung Bereiche von Bildern auch zweidimensional wiedergegeben werden können.
Insbesondere soll es die Vorrichtung erlauben, gleichzeitig bestimmte Bildbereiche zweidimensional, andere Bildbereiche dreidimensional darzustellen.
Die Erfindung wird in verfahrensmäßiger Hinsicht gelöst von einem Verfahren zur monoskopischen Darstellung wenigstens eines Bildbereichs eines Bildes auf einer autostereoskopischen Anzeigevorrichtung mit einer Auflösung von M x N matrixartig in M-Spalten und N-Zeilen angeordneten Monitorpixeln (M, N e N+) und einer
Vielzahl die Monitorpixel in P (P e N+, P > 2) Halbbilder trennender aktiver oder passiver Strahlteiler oder Parallaxenbarrieren, bei welchem zunächst wenigstens ein Bildbereich, der monoskopisch angezeigt werden soll, ausgewählt wird, bei dem sodann eine Repräsentation des ausgewählten Bereiches mit einer Auflösung von M/S x N/K Bildpixeln (S1 K e R1 R = Menge der realen Zahlen) erstellt wird, wobei gilt 1 < S < P und 1 < K < P und wobei jedem Bildpixel ein auf der Anzeigevorrichtung farbig oder schwarz/weiß darstellbarer Pixelwert zugeordnet ist, und bei dem schließlich die Repräsentation auf die Auflösung M x N der Anzeigevorrichtung transformiert und auf die Anzeigevorrichtung ausgelesen wird.
Die Erfindung beruht damit quasi auf der Idee, die monoskopisch darzustellenden Bereiche auf einen virtuellen Bildschirm mit einer niedrigeren Auflösung als der tatsächlichen Auflösung der autostereoskopischen Anzeigevorrichtung zu rendern und die Informationen für diesen virtuellen Bildschirm dann auf die volle Auflösung zu transformieren, so daß ein Betrachter mit dem linken und dem rechten Auge Bilder sieht, die einander sehr ähnlich oder sogar identisch sind, so daß sich für den Betrachter ein zweidimensionaler Eindruck ergibt.
Bei einer vorteilhaften Durchführungsform wird die Repräsentation des ausgewählten Bereiches mit einer Auflösung von M/P x N/P, also einer genau um die Anzahl der zu erzeugenden Halbbilder in spalten- und zeilenmäßiger Hinsicht reduzierten Auflösung, erstellt wird. Dann kann nämlich die erstellte Repräsentation auf die Auflösung der Anzeigevorrichtung besonders einfach transformiert und derart auf die Anzeigevorrichtung ausgelesen werden, daß in jeweils zwei Monitorpixeln, die an der Darstellung des ausgewählten Bereiches beteiligt sind und einander ortsmäßig in zwei zusammengehörigen Halbbilder entsprechen, dieselben Pixelwerte dargestellt werden. Ortsmäßig entsprechen bedeutet dabei, daß für einen Betrachter der Halbbilder die Pixel von demselben Ort zu kommen scheinen, oder anders ausgedrückt: ein Pixel, das im rechten Halbbild die Koordinaten x, y zu haben scheint, scheint auch im linken Halbbild diese Koordinaten zu haben.
Diese Durchführungsform des Verfahrens bewirkt vorteilhaft, daß in zwei zusammengehörigen Halbbildern in ausgewählten Bereichen jeweils exakt dieselbe "Szene" dargestellt wird, was beim Betrachter einen zweidimensionalen Eindruck hervorruft.
Dabei sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß einem Bildpixel üblicherweise ein m-dimensionaler Vektor, der sogenannte Pixelwert, zugeordnet ist (m e N+), dessen einzelne Komponenten Intensitätsniveaus meist dreier oder vierer Monitorsubpixel entsprechen, wobei diese Subpixel ein Monitorpixel bilden. Bei einem Farbdisplay mit einer Auflösung von z.B. 800 x 600 Pixeln sind also, je nach Art des Displays, tatsächlich 3 (oder 4) x 800 x 600 einzeln ansteuerbare Pixel vorhanden, die die farbige Darstellung eines Bildes erlauben.
Der "Pixelwert" kann also, bei schwarz-weiß Darstellung, tatsächlich ein einzelner skalarer Wert aus einem vordefinierten Wertebereich (dann meist als Graustufen bezeichnet) sein und z.B. ganzzahlige Werte zwischen 0 und 256 annehmen, der Pixelwert kann aber auch ein z.B. drei- oder vierdimensionaler Vektor sein. Für die genannte vorteilhafte Durchführungsform spielt dies jedoch keine Rolle, denn im Falle eines z.B. vierdimensionalen Vektors werden dann erfindungsgemäß alle vier Komponenten eines Pixels der erstellten Repräsentation in jeweils zwei einander ortsmäßig entsprechender Monitorpixeln zusammengehöriger Halbbilder dargestellt.
Handelt es sich bei dem ausgewählten Bildbereich z.B. um einen Text, so stellt sich dieser Text dem Betrachter letztendlich so dar, als wäre er in üblicher Weise auf einem Papier gedruckt bzw. als würde er auf einem üblichen, nicht-autostereoskopischen Bildschirm angezeigt.
Wenngleich für die meisten Anwendungen P = 2 gesetzt sein wird, das heißt, daß die Strahlteiler oder Parallaxenbarrieren lediglich zwei Halbbilder erzeugen, ist die Erfindung nicht auf P = 2 beschränkt. Wird z.B. eine Anzeigevorrichtung mit einem Strahlteiler verwendet, der vier Halbbilder erzeugt, so kann es sein, daß je nach Ausgestaltung der entsprechenden Anzeigevorrichtung die einander ortsmäßig entsprechenden Pixel zweier zusammengehöriger Halbbilder physikalisch auf der Anzeigevorrichtung nicht unmittelbar benachbart, sondern durch eine Spalte, in der Pixel eines weiteren Halbbildes dargestellt werden, getrennt sind.
Handelt es sich bei der zur Durchführungen des Verfahrens verwendeten autostereoskopischen Anzeigevorrichtung um ein Display mit vertikalen Strahlteilern zur Erzeugung zweier Halbbilder, können die jeweils zwei einander ortsmäßig entsprechenden Pixel in den Halbbildern tatsächlich von zwei einander unmittelbar horizontal benachbarten vertikal Monitorpixel erzeugt werden.
Bei dem genannten Anwendungsfall, bei dem genau zwei Halbbilder erzeugt werden, kann die Auflösung in dem Bildbereich, der zweidimensional dargestellt werden soll, auf ein viertel der tatsächlich von der rein physikalischen Anzahl der Monitorpixel möglichen Auflösung reduziert und dann, um zu verhindern, daß dementsprechend auch die Länge und Breite des ausgewählten Bereiches einer
Darstellung nur jeweils die Hälfte der eigentlichen Größe beträgt, wieder auf die tatsächliche Auflösung der Anzeigevorrichtung hochtransformiert. Dabei sein an dieser Stelle betont, daß es nach Einsatzumgebung des Verfahrens nicht notwendig sein muß, auch die Zeilenaufiösung der zweidimensional darzustellenden Bildbereiche zu reduzieren. Es kann also z.B. vorgesehen sein, von einem auf einer autostereoskopischen Anzeigevorrichtung, die eine Auflösung von 1600 x 1200 Pixeln (in 1600 Spalten und 1200 Zeilen angeordnet) besitzt, zweidimensional darzustellenden Bild eine Repräsentation mit einer Auflösung von 800 x 1200 Pixeln zu erzeugen. Der Fachmann kann also vorteilhaft eine der jeweiligen Einsatzumgebung optimal angepaßte Auflösung für die Repräsentation wählen. Da viele Programme und Betriebssysteme bereits für Bildschirme mit Auflösungen von 1600 x 1200 und 800 x 600 ausgelegt sind, lassen sich Verfahren, bei denen auch die zeilenmäßige Auflösung insbesondere um den gleichen Faktor wie die spaltenmäßige reduziert wird, besonders leicht realisieren.
Wenngleich es für viele Anwendungen vorteilhaft sein kann, die Skalierungsfaktoren S und K, um die bei der Erstellung der Repräsentation des zweidimensional darzustellenden Bildbereiches die Auflösung reduziert wird, so zu wählen, daß zumindest S = P (Anzahl der zu erzeugenden Halbbilder) gilt, hat sich überraschenderweise gezeigt, daß gute, d.h. für den Betrachter akzeptable Ergebnisse auch erzielt werden können, wenn 1 < S < P gewählt wird, insbesondere wenn gilt: (0,75 x P) < S < P. Dabei kann dann das Transformieren der Repräsentation auf die Auflösung M x N der Anzeigevorrichtung und Auslesen der transformierten Repräsentation auf die Anzeigevorrichtung unter Anwendung einer Interpolation, insbesondere einer bilinearen oder bikubischen Interpolation erfolgen.
Bei dieser vorteilhaften Durchführungsform sieht der Betrachter dann in dem "zweidimensionalen Bereich" zwei leicht unterschiedliche Bilder, während die beiden Halbbilder für das linke und das rechte Auge bei S = P einander identisch entsprechen können. Der Betrachter sieht das entsprechende Bild dann nicht ganz so scharf, jedoch können vorteilhaft mehr Informationen auf derselben realen
Bildschirmfläche dargestellt werden: besitzt die autostereoskopische Anzeigevorrichtung z.B. eine Auflösung von 1600 x 1200 Pixeln und gilt S = K = P = 2, werden z.B. zweidimensionale Textinformationen also auf einen virtuellen Bildschirm mit einer Auflösung von 800 x 600 Pixeln gerendert, was dazu führen kann, daß, da üblicherweise jedem Buchstaben oder Icon eine bestimmte Mindestgröße zugeordnet ist, die Information die Fenstergröße übersteigt und automatisch sogenannte Lauf- oder Verschiebebalken (meist als Scroll-Bars bezeichnet) an den Fensterseiten erzeugt werden, mit denen der Benutzer dann das Fenster quasi nach links/rechts bzw. oben/unten verschieben muß, um auch die restlichen Informationen angezeigt zu bekommen (wobei sich üblicherweise nicht das Fenster bewegt, sondern die im Fenster dargestellten Informationen nach links/rechts bzw. oben/unten wandern). Solche zusätzlichen Operationen verlangsamen natürlich z.B. das Lesen eines Textes. Werden dagegen S und K z.B. gleich 1 ,56 gewählt, kann im erwähnten Beispiel die Repräsentation mit einer
Auflösung von 1024 X 768 erzeugt werden, was ausreichen kann, die Information ohne Scroll-Bars darzustellen. Wird die Repräsentation dann auf die tatsächliche Auflösung von 1600 x 1200 insbesondere unter Anwendung einer bilinearen oder bikubischen Interpolation transformiert, ergeben sich im genannten Beispielfall (mit P = 2) zwei leicht unterschiedliche Halbbilder mit an sich zweidimensional wiederzugebenden Informationen, was von den meisten Betrachtern als guter Kompromiß zwischen Lesbarkeit und Übersichtlichkeit einerseits und einfacher und schneller Arbeitsweise (nämlich ohne Scroll-Bar-Betätigung) andererseits empfunden wird.
Bei einer bevorzugten Durchführungsform ist vorgesehen, daß wenigstens ein Bildbereich, der monoskopisch dargestellt werden soll, automatisch ausgewählt wird. Dies ermöglicht es z.B., automatisch bestimmte Teile einer z.B. von einem Computer generierten Bildschirmanzeige, wie z.B. die übliche sogenannte "Bedienleiste", zweidimensional auf der autostereoskopischen Anzeigevorrichtung darzustellen.
Alternativ oder zusätzlich kann auch vorgesehen sein, daß der Benutzer manuell, z.B. mittels eines entsprechenden Zeigegerätes wie einer Maus, einem Trackball, einem Touchpad und/oder einem Touchscreen, definieren kann, welche
Bildbereiche monoskopisch und welche Bildbereiche stereoskopisch angezeigt werden sollen. Dies macht die Benutzung besonders komfortabel, denn seit sich die sogenannte Fenster-Technik allgemein durchgesetzt hat, hat jeder Benutzer bestimmte Gewohnheiten, die einzelnen Programmfenster auf seinem sogenannten "Desktop", also der auf der Anzeigevorrichtung sichtbaren Oberfläche, anzuordnen. Während manche Benutzer bei der Ausführung eines Programms es vorziehen, wenn das Programm den gesamten darstellbaren Bereich ausfüllt, bevorzugen es andere Benutzer, bestimmte Teile des Desktops, z.B. bestimmte Programmicons, stets sichtbar zu halten.
Bei einer weiteren bevorzugten Durchführungsform des Verfahrens, bei der das auf der Anzeigevorrichtung dargestellte Bild fortlaufend neu von einer Datenverarbeitungseinheit, wie z.B. einem Computer, generiert wird, ist vorgesehen, daß bestimmten generierbaren Elementen des Bildes
Prioritätsmerkmale derart zugeordnet werden, daß dann, wenn ein solches Element zu generieren ist, der Bildbereich, in dem das Element dargestellt werden soll, unabhängig von einer manuellen und/oder automatischen Auswahl monoskopisch dargestellt wird. Dies erlaubt es z.B., bestimmten Alarm-, Fehler- oder Benachrichtigungsmeldungen, wie z.B. "niedriger Batteriestatus" oder "Sie haben neue E-Mail erhalten", die in der Regel von einem Programm oder direkt von dem Betriebssystem mit hoher Priorität gegenüber anderen Programmen erzeugt werden, üblicherweise jedoch nicht zur dreidimensionalen Darstellung vorgesehen sind, zweidimensional auf der autostereoskopischen Anzeigevorrichtung wiederzugeben, ohne daß der Benutzer dafür zuvor einen bestimmten Bereich des
Bildes definieren muß. Gleiches gilt auch für sog. Pull-down- und Kontextmenüs.
Dabei muß/müssen der oder die ausgewählte/n Bildbereich/e nicht etwa rechteckig sein, sondern kann/können vielmehr beliebige Form haben. Daß etwas eine Auflösung von M x N Pixeln hat, soll hier also nicht etwa bedeuten, daß für die jeweilige Darstellung genau M x N Pixel verwendet werden müssen. So ist es z.B. möglich, daß ein ausgewählter Bereich, der zweidimensional auf der autostereoskopischen Anzeigevorrichtung dargestellt werden soll, eine L-Form, die Form eines umlaufenden Rahmens oder beliebige andere Formen besitzt.
In Abhängigkeit von der Art der Informationen in dem Bildbereich, der monoskopisch dargestellt werden soll, kann bei der Erstellung der Repräsentation mit der gegenüber der physikalisch möglichen Auflösung der Anzeigevorrichtung reduzierten Auflösung und/oder bei der Transformation dieser Repräsentation auf die Auflösung von M x N Bildpixeln vorgesehen sein, daß bestimmte Bildverbesserungsoperationen, wie insbesondere sog. "Opening- und Closing-Operationen" durchgeführt werden.
In anordnungsmäßiger Hinsicht wird die genannte Aufgabe gelöst von einer
Anordnung zur monoskopischen Darstellung wenigstens eines Bildbereichs eines Bildes, wobei die Anordnung eine autostereoskopische Anzeigevorrichtung mit M x N matrixartigen M-Zeilen und N-Spalten angeordneten Monitorpixeln, eine Vielzahl die Monitorpixel in P (P e N+1 P ≥ 2) Halbbilder trennender aktiver oder passiver Strahlteiler oder Parallaxenbarrieren und eine mit der Anzeigevorrichtung gekoppelte Datenverarbeitungseinheit umfaßt, wobei die Datenverarbeitung Steuersignale zur Steuerung der Monitorpixel erzeugt und wobei die Anordnung ferner Mittel zum Auswählen des Bildbereichs, der monoskopisch angezeigt werden soll, umfaßt, wobei Mittel zum Erstellen einer Repräsentation des ausgewählten Bereiches mit einer Auflösung von M/S x N/K Bildpixeln, (S, K e R) vorgesehen sind, wobei gilt 1 < S < P und 1 ≤ K < P und wobei jedem Bildpixel ein auf der Anzeigevorrichtung farbig oder schwarz/weiß darstellbarer (üblicherweise wie oben beschrieben m-dimensionaler) Pixelwert zugeordnet ist, vorgesehen sind, und wobei ferner Mittel zum Transformieren der Repräsentation auf die Auflösung M x N der Anzeigevorrichtung und Auslesen der transformierten Repräsentation auf die
Anzeigevorrichtung vorgesehen sind.
Die Anordnung kann auch mit bestehenden Anzeigevorrichtungen leicht realisiert werden. Dabei kann insbesondere vorteilhaft auf den Austausch bestehender Hardware verzichtet werden, denn die beschriebenen Mittel lassen sich auch softwaremäßig unter Ausnutzung der üblicherweise vorhandenen Hardware realisieren.
Gilt S = P und ggf. auch K = P, können die Mittel zum Transformieren der Repräsentation auf die Auflösung M x N der Anzeigevorrichtung und Auslesen der transformierten Repräsentation auf die Anzeigevorrichtung so ausgebildet sein, daß in jeweils zwei Monitorpixeln, die an der Darstellung des ausgewählten Bereiches beteiligt sind und einander ortsmäßig in zwei zusammengehörigen Halbbildern entsprechen, dieselben Pixelwerte dargestellt werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform, bei der die aktiven oder passiven Strahlteiler oder Parallaxenbarrieren vertikal nebeneinander angeordnet sind und die Monitorpixel benachbarter Spalten in P (P e N+1 P > 2) Halbbilder trennen, ist vorgesehen, daß in jeweils zwei spaltenweise benachbarten Monitorpixeln, die an der Darstellung des ausgewählten Bereiches beteiligt sind, dieselben Pixelwerte dargestellt werden.
Wie oben beschrieben kann auch gelten 1 < S < P und ggf. auch S = K. Dann ist es vorteilhaft, wenn die Mittel zum Transformieren der Repräsentation auf die Auflösung M x N der Anzeigevorrichtung und Auslesen der transformierten Repräsentation auf die Anzeigevorrichtung auch Mittel zur Ausführung einer Interpolation, insbesondere einer bilinearen oder bikubischen Interpolation umfassen.
Die Mittel zum Auswählen des oder der Bildbereiche/s, der/die monoskopisch dargestellt werden sollen/en, können benutzerbedienbare Zeigegeräte, wie insbesondere eine Maus, einen Trackball, ein Touchpad und/oder einen
Touchscreen, umfassen.
Die Anordnung kann einen erste Framebuffer mit einer Auflösung von M x N Bildpixeln und einen zweiten Framebuffer mit einer Auflösung von M/S x N/K Bildpixeln umfassen. Dabei können dann Mittel zum Auslesen des zweiten
Framebuffers in den ersten Framebuffer vorgesehen sein.
Bei bestimmten Einsatzfällen kann es vorteilhaft sein, vorzusehen, daß die Mittel zum Transformieren der Repräsentation auf die Auflösung M x N der Anzeigevorrichtung und Auslesen der transformierten Repräsentation auf die
Anzeigevorrichtung Mittel zur Ausführung von Bildverbesserungsoperationen, wie insbesondere Opening/Closing-Operationen, umfassen, um solche Operationen in Abhängigkeit von der Art der Informationen in dem Bildbereich, der monoskopisch dargestellt werden soll, bei der Erstellung der Repräsentation mit der Auflösung von M/S x N/K Bildpixeln und/oder bei der Transformation dieser Repräsentation auf die Auflösung von M x N Bildpixeln durchzuführen.
Die Erfindung betrifft auch ein Informationswiedergabegerät, wie insbesondere ein
Navigationssystem, eine Spielekonsole, einen PDA (Personal Digital Assistant), ein Mobiltelefon o.dgl., mit einer erfindungsgemäßen Anordnung. Bei einem solchen Informationswiedergabegerät, insbesondere einem Navigationssystem, kann vorgesehen sein, daß P eine ungerade Zahl, insbesondere 3, ist und daß die Anzeigevorrichtung zum gleichzeitigen Wiedergeben stereoskopischer Bilder, insbesondere von Navigationsinformationen, für einen ersten Betrachter und monoskopischer Bilder, insbesondere eines Filmes oder einer TV-Sendung, für einen zweiten Betrachter ausgebildet ist.
Die Erfindung betrifft schließlich auch ein Computerprogrammprodukt, insbesondere einen Treiber oder ein Betriebssystem, zur Realisierung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden rein beispielhaften und nicht-beschränkenden Beschreibung zweier
Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Fig. 1 zeigt stark schematisiert eine mögliche Anordnung zur monoskopischen Darstellung wenigstens eines Bildbereiches eines Bildes auf einer autostereoskopischen Anzeigevorrichtung.
Fig. 2 zeigt ein Schema eines ersten möglichen Ablaufs des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Fig. 3 zeigt ein Schema eines zweiten möglichen Ablaufs des erfindungsgemäßen Verfahrens. BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im folgenden werden unter Bezug auf die Zeichnungen rein beispielhaft und nicht beschränkend bevorzugte Aus- bzw. Durchführungsformen der Erfindung beschrieben.
Die Fig. 1 zeigt eine in ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichnete
Datenverarbeitungseinheit, z.B. in Form eines handelsüblichen Computers, der über Datenleitungsmittel 12 mit einer in ihrer Gesamtheit mit 14 bezeichneten autostereoskopischen Anzeigevorrichtung gekoppelt ist.
Die Datenverarbeitungseinheit 10 umfaßt bei diesem Ausführungsbeispiel eine zentrale Prozessoreinheit 16 und eine gesonderte Bilderzeugungseinheit 18, z.B. in Form einer Graphikkarte.
Die Datenverarbeitungseinheit verfügt ferner über ein Zeigegerät 20, z.B. in Form einer Maus, mit welcher ein Benutzer Bereiche auf der Anzeigevorrichtung, in denen 2D-lnformationen, und Bereiche, in denen 3D-lnformationen dargestellt werden sollen, markieren kann.
Die Graphikkarte steuert über die Datenleitungsmittel 12 die Anzeigevorrichtung 14 derart, daß einem bestimmten Bereich 22 der Anzeigevorrichtung Bilder monoskopisch, in einem anderen Bereich, hier dem schraffiert dargestellten Bereich 24, Bilder stereoskopisch wiedergegeben werden. Dies kann auf unterschiedliche Art und Weise realisiert werden, wie im folgenden unter Bezugnahme auf die
Figuren 2 und 3 näher erläutert werden wird.
Die Fig. 2 zeigt ein Schema eines möglichen Ablaufs des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erzeugung monoskopischer Bilder bzw. Bildbereiche auf einer stereoskopischen Anzeigevorrichtung. Dabei kann z.B. so vorgegangen werden, daß automatisch oder manuell, z.B. mittels der erwähnten Maus oder eines anderen geeigneten Zeigegerätes, einer für die Zwecke dieser Anmeldung hier als "Blackbox" zu betrachtenden Bilderzeugungseinheit 40 eine Bildschirmaufteilung 42 dergestalt vorgegeben wird, daß die Bilderzeugungseinheit speichern kann, in welchem Bereich oder welchen Bereichen (hier dem nicht schraffierten Bereich) des Bildschirms zweidimensionale und welchem Bereich oder welchen Bereichen (hier dem schraffierten Bereich) dreidimensionale Bilder dargestellt werden sollen.
Entsprechende dreidimensionale Bilder können von einer auf einem Computer laufenden 3D-Applikation 44, z.B. einem CAD-Programm, einem Spiel, einem Programm zur Darstellung und Auswertung medizinischer Bilddaten u.dgl., erzeugt und der Bilderzeugungseinheit 40 eingespeist werden.
Zweidimensionale Bilder können z.B. von einer 2D-Applikation 46, wie z.B. einem
Textverarbeitungsprogramm, oder vom Betriebssystem eines Computers stammen und können z.B. die sogenannten Task-Leiste oder auch Teile der 3D-Applikation 44 selbst umfassen, z.B. eine entsprechende Bedienleiste mit verschiedenen Menüs zur Bedienung der 3D-Applikation, die zweidimensional dargestellt werden soll.
Von der Bilderzeugungseinheit 40 wird unterschieden, ob eingehende Bildinformationen in dem 3D-Bereich oder dem 2D-Bereich des Bildschirms dargestellt werden sollen. Die in den dreidimensionalen Bereich fallenden Informationen werden in einen Framebuffer 48 geschrieben, der eine Auflösung von
M x N Bildpunkten hat, die der Auflösung von M x N Monitorpixeln der Anzeigevorrichtung 14 entspricht.
Dabei sei an dieser Stelle erwähnt, daß nicht alle 3D-Applikationen bereits Bildinformationen liefern, die für die Darstellung auf einer autostereoskopischen
Anzeigevorrichtung geeignet sind. Es kann dann vorgesehen werden, daß die Bildinformationen einem entsprechenden Bearbeitungsverfahren zur Erzeugung von autostereoskopisch wiedergebbaren Bilddaten unterzogen werden, und zwar z.B. auf dem Weg von der 3D-Applikation 44 zur Bilderzeugungseinheit 40 einem Function CaII Tracing, oder auf dem Weg von der Bilderzeugungseinheit 40 zum
Framebuffer 48 einem Image Warping.
Die in den 2D-Bereich fallenden Informationen werden in einen Framebuffer 50 geschrieben, der bei diesem Ausführungsbeispiel, bei dem die Anzeigevorrichtung über einfache Strahlteiler zur Erzeugung von zwei Halbbildern verfügt, eine Auflösung von M/2 x N/2 Pixeln besitzt. Wie oben beschrieben könnte der Framebuffer auch eine höhere Auflösung, z.B. eine Auflösung von M/1 ,5625 x N/1 ,5625 Pixeln besitzen.
Im nächsten Verfahrensschritt werden die in dem Framebuffer 50 gespeicherten Informationen bei diesem Ausführungsbeispiel quasi "vervierfacht" und in einen Framebuffer 52 ausgelesen, der über eine Auflösung von M x N Pixeln verfügt, wobei einfach so vorgegangen werden kann, daß die Pixelwerte in dem Bildpunkt mit den Koordinaten m, n (m, n e N+) des Framebuffers 50 in die Bildpunkte mit den Koordinaten (2m-1 , 2n-1) (2m, 2n-1), (2m-1 , 2n) und (2m, 2n) des Framebuffers 52 eingeschrieben werden. Pixelwerte in dem Bildpunkt mit den Koordinaten (m+1, n+1) des Framebuffers 50 würden dann in die Bildpunkte mit den Koordinaten (2m+1 , 2n+1) (2m+2, 2n+1), (2m+1, 2n+2) und (2m+2, 2n+2) des Framebuffers 52 eingeschrieben usw.
Dabei sei an dieser Stelle betont, daß anstelle dieses einfachen Vervierfachens der entsprechenden Pixelwerte auch vorgesehen sein kann, daß bestimmte Bildverbesserungsoperationen bei dem Schritt des Transformierens von der Auflösung M/2 x N/2 auf die Auflösung M x N durchgeführt werden, die z.B. bewirken, daß bestimmte scharfe Kanten (harter Schwarz-Weiß-Kontrast) durch Einfügen interpolierter Grauwerte geglättet werden. Hier kann der Fachmann vorteilhaft die im jeweiligen Anwendungsfall optimale Ausgestaltung wählen. Besitzt der Framebuffer 50 eine Auflösung von z.B. M/1 ,5625 x N/1 ,5625 Pixeln, kann vorteilhaft eine Interpolation, insbesondere eine bilineare oder bikubische
Interpolation durchgeführt werden, um das Bild von der M/1,5625 x N/1 ,5625 Auflösung auf dem Bildschirm mit der M x N Auflösung darzustellen. In seiner einfachsten Ausführungsform werden jedenfalls die Pixelwerte aus dem Framebuffer 50 in jeweils vier Pixel des Framebufferε 52 eingeschrieben.
Die Framebuffer 48 und 52 werden sodann in einen gemeinsamen Framebuffer 54 mit der Auflösung M x N derart ausgelesen, daß die zuvor definierten Bildbereiche mit 2D-lnformationen und 3D-lnformationen beschrieben werden. Der Framebuffer 54 wird dann schließlich ausgelesen und auf der Anzeigevorrichtung 14 dargestellt.
Bei einer anderen Ausführungsvariante, deren Ablaufschema in Fig. 3 dargestellt ist, wird auf einen dritten Framebuffer dadurch verzichtet, daß der Framebuffer 52 direkt in den Framebuffer 48 derart ausgelesen wird, daß die im Framebuffer 48 enthaltenen 3D-informationen nicht überschrieben werden. Der Framebuffer 48 kann dann direkt auf die Anzeigevorrichtung 14 ausgelesen werden. Für den Fachmann ist erkennbar, daß andere Konfigurationen möglich sind, also z.B. der Framebuffer 48 in den Framebuffer 52 ausgelesen werden kann, welcher dann auf die Anzeigevorrichtung 14 ausgelesen wird. Auch ist es bei entsprechender Rechnerleistung denkbar, nur zwei oder sogar nur einen Framebuffer zu verwenden.
Im Rahmen des Erfindungsgedankens sind zahlreiche Abwandlungen und
Weiterbildungen möglich, die sich z.B. auf die Auswahl der Bildbereiche, die zweidimensional dargestellt werden sollen, beziehen. Insbesondere kann eine automatische Anpassung dieser Bereiche dergestalt vorgesehen werden, daß beim Anklicken eines Menüicons oder Öffnen eines Kontextmenüs in einem 2D-Bereich das Menü aufspringt und Informationen in dem 3D-Bereich mit 2D-lnformationen überschreibt, so daß also die üblicherweise mit zweidimensionaler Schrift wiedergegebenen Menüpunkte gut lesbar dargestellt werden. Auch kann die Erfindung bei sog. Multiuser-Displays eingesetzt werden, wobei z.B. sechs Halbbilder für drei Benutzer erzeugt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum monoskopischen Darstellen wenigstens eines Bildbereiches eines Bildes auf einer autostereoskopischen Anzeigevorrichtung mit einer Auflösung von M x N matrixartig in M Spalten und N Zeilen angeordneten
Monitorpixeln (M, N e N+) und einer Vielzahl die Monitorpixel in P (P e N+1 P > 2) Halbbilder trennender aktiver oder passiver Strahlteiler oder Parallaxenbarrieren, umfassend die Schritte
Auswählen des Bildbereiches, der monoskopisch angezeigt werden soll, - Erstellen einer Repräsentation des ausgewählten Bereiches mit einer
Auflösung von M/S x N/K Bildpixeln (S, K e R), wobei gilt 1 < S < P und 1 < K < P und wobei jedem Bildpixel ein auf der Anzeigevorrichtung farbig oder schwarz/weiß darstellbarer Pixelwert zugeordnet ist,
Transformieren der Repräsentation auf die Auflösung M x N der Anzeigevorrichtung und Auslesen der transformierten Repräsentation auf die
Anzeigevorrichtung.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß S = P und vorzugsweise K = P gewählt werden und daß das Transformieren der Repräsentation auf die Auflösung M x N der Anzeigevorrichtung und Auslesen der transformierten Repräsentation auf die Anzeigevorrichtung dergestalt erfolgt, daß in jeweils zwei Monitorpixeln, die an der Darstellung des ausgewählten Bereiches beteiligt sind und einander ortsmäßig in zwei zusammengehörigen Halbbildern entsprechen, dieselben Pixelwerte dargestellt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die autostereoskopische Anzeigevorrichtung eine Vielzahl vertikal nebeneinander angeordneter, die Monitorpixel benachbarter Spalten in zwei Halbbilder trennender aktiver oder passiver Strahlteiler oder Parallaxenbarrieren umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß zur Darstellung des ausgewählten Bereichs in jeweils zwei spaltenweise benachbarten Monitorpixeln derselbe Pixelwert dargestellt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß S = K = P gewählt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei zumindest 1 < S < P und ggf. auch S = K, dadurch gekennzeichnet, daß das Transformieren der Repräsentation auf die Auflösung M x N der Anzeigevorrichtung und Auslesen der transformierten Repräsentation auf die Anzeigevorrichtung unter Anwendung einer Interpolation, insbesondere einer bilinearen oder bikubischen Interpolation erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß 1 < S < P und vorzugsweise K = S gewählt wird, insbesondere (0,75 x P) < S < P.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Bildbereich, der monoskopisch dargestellt werden soll, automatisch ausgewählt wird und insbesondere eine Bedienleiste eines Computerprogramms umfaßt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Bildbereich, der monoskopisch dargestellt werden soll, von einem Benutzer manuell ausgewählt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das auf der Anzeigevorrichtung dargestellte Bild fortlaufend neu von einer Datenverarbeitungseinheit generiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß bestimmten generierbaren Elementen des Bildes Prioritätsmerkmale derart zugeordnet werden, daß dann, wenn ein solches Element zu generieren ist, der Bildbereich, in dem das Element dargestellt werden soll, unabhängig von einer manuellen und/oder automatischen Auswahl monoskopisch dargestellt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von der Art der Informationen in dem Bildbereich, der monoskopisch dargestellt werden soll, bei der Erstellung der Repräsentation mit der Auflösung von M/S x N/K Bildpixeln und/oder bei der Transformation dieser Repräsentation auf die Auflösung von M x N Bildpixeln Bildverbesserungsoperationen, wie insbesondere Opening/Closing-Operationen durchgeführt werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei wenigstens ein Bildbereich eines von einer Datenverarbeitungseinheit erzeugten Bildes stereoskopisch und ein Bildbereich des Bildes monoskopisch auf der autostereoskopischen Anzeigevorrichtung angezeigt werden sollen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Repräsentation des Bildbereiches, der stereoskopisch dargestellt werden soll, in einen ersten Framebuffer mit einer Auflösung von M x N Bildpixeln geschrieben wird, daß eine Repräsentation des Bildbereiches, der monoskopisch angezeigt werden soll, in einen zweiten Framebuffer mit einer Auflösung von M/S x N/K
Bildpixeln geschrieben wird, - daß die in den zweiten Framebuffer geschriebene Repräsentation auf eine
Auflösung von M x N transformiert wird und zusammen mit der in den ersten
Framebuffer geschriebenen Repräsentation ggf. unter Zwischenschaltung eines weiteren Framebuffers oder mehrerer weiterer Framebuffer auf die
Anzeigevorrichtung ausgelesen werden.
12. Anordnung zum monoskopischen Darstellen wenigstens eines Bildbereiches eines Bildes, umfassend eine autostereoskopische Anzeigevorrichtung mit M x N matrixartig in M Spalten und N Zeilen angeordneten Monitorpixeln (M, N e N+) und einer Vielzahl die Monitorpixel in P (P e N+1 P > 2) Halbbilder trennender aktiver oder passiver
Strahlteiler oder Parallaxenbarrieren und eine mit der Anzeigevorrichtung gekoppelte Datenverarbeitungseinheit, wobei die Datenverarbeitungseinheit Steuersignale zur Steuerung der Monitorpixel erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Auswählen des Bildbereiches, der monoskopisch angezeigt werden soll, vorgesehen sind, daß Mittel zum Erstellen einer Repräsentation des ausgewählten Bereiches mit einer Auflösung von M/S x N/K Bildpixeln, (S, K e R), wobei gilt 1 < S < P und 1 < K < P und wobei jedem Bildpixel ein auf der Anzeigevorrichtung farbig oder schwarz/weiß darstellbarer Pixelwert zugeordnet ist, vorgesehen sind, und - daß Mittel zum Transformieren der Repräsentation auf die Auflösung M x N der Anzeigevorrichtung und Auslesen der transformierten Repräsentation auf die Anzeigevorrichtung vorgesehen sind.
13. Anordnung nach Anspruch 12, bei welcher S = P und vorzugsweise K = P gilt, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Transformieren der
Repräsentation auf die Auflösung M x N der Anzeigevorrichtung und Auslesen der transformierten Repräsentation auf die Anzeigevorrichtung so ausgebildet sind, daß in jeweils zwei Monitorpixeln, die an der Darstellung des ausgewählten Bereiches beteiligt sind und einander ortsmäßig in zwei zusammengehörigen Halbbildern entsprechen, dieselben Pixelwerte dargestellt werden.
14. Anordnung nach Anspruch 12 oder 13, wobei die aktiven oder passiven Strahlteiler oder Parallaxenbarrieren vertikal nebeneinander angeordnet sind und die Monitorpixel benachbarter Spalten in P (P e N+1 P > 2) Halbbilder trennen, dadurch gekennzeichnet, daß in jeweils zwei spaltenweise benachbarten
Monitorpixeln, die an der Darstellung des ausgewählten Bereiches beteiligt sind, dieselben Pixeiwerte dargestellt werden.
15. Anordnung nach Anspruch 12, wobei zumindest 1 < S < P und ggf. auch S = K, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Transformieren der
Repräsentation auf die Auflösung M x N der Anzeigevorrichtung und Auslesen der transformierten Repräsentation auf die Anzeigevorrichtung Mittel zur Ausführung einer Interpolation, insbesondere einer bilinearen oder bikubischen Interpolation umfassen.
16. Anordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Auswählen des oder der Bildbereiche/s, der/die monoskopisch dargestellt werden sollen/en, benutzerbedienbare Zeigegeräte, wie insbesondere eine Maus, einen Trackball, ein Touchpad und/oder einen Touchscreen, umfassen.
17. Anordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Framebuffer mit einer Auflösung von M x N Bildpixeln und ein zweiter
Framebuffer mit einer Auflösung von M/S x N/K Bildpixeln vorgesehen sind.
18. Anordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Auslesen des zweiten Framebuffers in den ersten Framebuffer vorgesehen sind.
19. Anordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Transformieren der Repräsentation auf die Auflösung M x N der Anzeigevorrichtung und Auslesen der transformierten Repräsentation auf die Anzeigevorrichtung Mittel zur Ausführung von Bildverbesserungsoperationen, wie insbesondere Opening/Closing-Operationen, umfassen, um solche Operationen in
Abhängigkeit von der Art der Informationen in dem Bildbereich, der monoskopisch dargestellt werden soll, bei der Erstellung der Repräsentation mit der Auflösung von M/S x N/K Bildpixeln und/oder bei der Transformation dieser Repräsentation auf die Auflösung von M x N Bildpixeln durchzuführen.
20. Informationswiedergabegerät, wie insbesondere Navigationssystem, PDA, Mobiltelefon, Spielekonsole o.dgl., mit einer Anordnung nach einem der Ansprüche bis 12 bis 19.
21. Informationswiedergabegerät, insbesondere Navigationssystem, nach
Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, daß P eine ungerade Zahl, insbesondere 3, ist und daß die Anzeigevorrichtung zum gleichzeitigen Wiedergeben stereoskopischer Bilder, insbesondere von Navigationsinformationen, für einen ersten Betrachter und monoskppischer Bilder, insbesondere eines Filmes oder einer TV-Sendung, für einen zweiten Betrachter ausgebildet ist.
22. Computerprogrammprodukt, insbesondere Treiber oder Betriebssystem, zur Realisierung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
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