Verfahren und Anordnung zur dreidimensionalen Darstellung
Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der räumlichen Darstellung, im speziellen der ohne Hilfsmittel räumlich wahrnehmbaren Darstellung für gleichzeitig mehrere Betrachter, der sogenannten autostereoskopischen Visualisierung.
Seit geraumer Zeit existieren Ansätze zu dem vorgenannten Fachgebiet. Ein Pionier auf diesem Gebiet war Frederic Ives, der in der Schrift GB190418672 A ein System mit einem „Linienschirm" zur 3D-Darstellung vorstellte. Weiterhin sind in der Schrift von Sam H. Kaplan „Theory of parallax barriers", Journal of SMPTE Vol. 59, No 7, pp 11-21 , JuIy 1952 grundlegende Erkenntnisse zur Verwendung von Barriereschirmen für die 3D-Darstellung beschrieben.
Lange Zeit gelang jedoch keine umfassende Verbreitung von autostereoskopischen Systemen. Erst in den 80er Jahren des 20. Jahrhunderts konnte auf Grund der nunmehr zur Verfügung stehenden Rechenleistung und neuartigen Displaytechnologien eine gewisse Renaissance der 3D-Systeme einsetzen. In den 90er Jahren schnellte die Anzahl von Patentanmeldungen und Veröffentlichungen zu brillenfreien 3D-Visualisierungen förmlich in die Höhe. Herausragende Ergebnisse wurden erzielt von den folgenden Erfindern bzw. Anbietern: In der JP 8-331605 AA beschreibt Dr. Goro Hamagishi (Sanyo) eine Stufenbarriere, bei der ein transparentes Barriereelement in etwa die Abmaße eines Farbsubpixels (R, G oder B) aufweist. Mit dieser Technik war es erstmals möglich, den bei den meisten autostereoskopischen Systemen auf Grund der Darstellung gleichzeitig mehrerer Ansichten (mindestens zwei, bevorzugt mehr als zwei Ansichten) auftretenden Auflösungsverlust in der horizontalen Richtung teilweise auch auf die vertikale Richtung umzulegen. Nachteilig ist hier wie bei allen Barriereverfahren der hohe Lichtverlust. Außerdem verändert sich der Stereokontrast bei seitlicher Bewegung des Betrachters von nahezu 100% auf etwa 50% und dann wieder ansteigend auf 100%, was eine im Betrachtungsraum schwankende 3D-Bildqualität zur Folge hat.
Pierre Allio gelang mit der Lehre nach den US 5,808,599 A, US 5,936,607 A und WO 00/10332 A1 eine beachtenswerte Weiterentwicklung der Lentikulartechnologie, wobei auch er eine subpixelbasierte Ansichtenaufteilung nutzt.
Ein weiteres herausragendes Ergebnis wurde von Cees van Berkel mit der EP 791 847 A1 zum Patent angemeldet. Dabei liegen gegenüber der Vertikalen geneigte Lentikularlinsen über einem Display, das ebenso verschiedene Perspektivansichten zeigt. Charakteristisch werden hier n Ansichten auf mindestens zwei Bildschirmzeilen aufgeteilt, so dass wiederum der Auflösungsverlust von der Horizontalen teilweise auf die Vertikale umgelegt wird.
Lentikularlinsen lassen sich jedoch nur aufwendig herstellen und der Produktionsprozess für ein darauf basierendes 3D-Display ist nicht trivial. Gleich mehrere Meilensteine für die Autostereoskopie begründete Jesse Eichenlaub mit den Schriften US 6,157,424 A und WO 02/35277 A1 sowie etlichen weiteren Erfindungen, die jedoch nahezu alle 3D-Systeme für nur einen Betrachter darstellen und/oder oftmals nicht zu akzeptablen Kosten herstellbar sind. Mit der DE 10 003 326 C2 gelang Armin Grasnick et al. eine Weiterentwicklung der Barrieretechnologie in Bezug auf zweidimensional strukturierte wellenlängenselektive Filterarrays zur Erzeugung eines 3D-Eindrucks. Nachteilig ist jedoch auch hier die gegenüber einem 2D-Display stark verminderte Helligkeit derartiger 3D-Systeme. Armin Schwerdtner gelang mit der WO 2005/027534 A2 ein neuartiger technologischer Ansatz für eine in allen (in der Regel zwei) Ansichten vollauflösende 3D-Darstellung. Allerdings ist dieser Ansatz mit hohem Justageaufwand verbunden und für größere Bildschirmdiagonalen (ab etwa 25 Zoll) nur extrem schwer implementierbar.
Schließlich meldeten Wolfgang Tzschoppe et al. die WO 2004/077839 A1 an, welche eine in der Helligkeit verbesserte Barrieretechnologie betrifft. Basierend auf dem Ansatz einer Stufenbarriere der JP 08-331605 AA sowie der DE 10 003 326 C2 wird hier ein spezielles Tastverhältnis der transparenten zu den opaken Barrierefilterelementen vorgestellt, welches größer als 1/n mit n der Anzahl der dargestellten Ansichten ist. Die in dieser Schrift offenbarten Ausgestaltungen und Lehren erzeugen jedoch in aller Regel unangenehme Moire-Effekte und/oder eine stark eingeschränkte Tiefenwahrnehmung, da der Stereokontrast - verglichen mit etwa der Lehre der JP 08-331605 AA - stark herabgesetzt wird.
In dieser Schrift soll unter der „sichtbaren (monokularen) Auflösung bei einem SD- Display" diejenige Auflösung verstanden werden, welche pro Betrachterauge im
zeitlichen und räumlichen Mittel beim Betrachten eines 3D-Displays vollfarbig gesehen wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zur autostereoskopischen Darstellung auf Basis der Barrieretechnologie zu schaffen, um für mehrere gleichzeitige Betrachter eine verbesserte Wahrnehmbarkeit zu erreichen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur räumlichen Darstellung, bei welchem - auf einem Raster aus Bildelementen x(ij) Bildteilinformationen verschiedener Ansichten A(k) mit k=1 ,... ,n und n=6 oder n=7 sichtbar gemacht werden, und dem Raster aus Bildelementen x(i,j) im Abstand s mindestens ein Parallaxenbarriereschirm vor- oder nachgeordnet ist, welcher abwechselnd opake und transparente Abschnitte enthält, wobei die transparenten Abschnitte im Wesentlichen geradlinig begrenzten Linien entsprechen, die bei Parallelprojektion des Parallaxenbarriereschirms auf das Raster aus Bildelementen x(i,j) gegenüber der vertikalen Richtung des Rasters aus Bildelementen x(i,j) um mindestens 21 Grad geneigt sind und ferner in horizontaler Richtung des Rasters aus Bildelementen x(i,j) jeweils mindestens die Breite von 1 ,9 Bildelementen x(i,j) aufweisen, so dass ein oder mehrere Betrachter auf Grund der Sichtbeschränkungswirkung durch den mindestens einen Parallaxenbarriereschirm jeweils mit beiden Augen im Wesentlichen unterschiedliche Bildelemente x(i,j) und/oder Teile davon sieht bzw. sehen, wodurch beide Augen jeweils im Wesentlichen unterschiedliche Ansichten A(k) wahrnehmen und damit ein räumlicher Seheindruck entsteht.
Für alle folgenden Ausgestaltungen wird von genau einem Parallaxenbarrierenschirm ausgegangen, obwohl für bestimmte Anwendungsfälle auch mehrere solcher Parallaxenbarrierenschirme von Vorteil sein können. Der Index i adressiert die Zeilen und der Index j die Spalten auf dem Raster aus Bildelementen x(i,j).
Die Anzahl von 6 oder 7 Ansichten erlaubt zum einen eine effiziente 3D- Inhalteerzeugung und erzeugt andererseits einen guten 3D-Eindruck.
Mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung eines Neigungswinkels der transparenten Abschnitte des Parallaxenbarriereschirms von mindestens 21 Grad werden die unangenehmen Moire-Effekte weitestgehend verhindert. Darüber hinaus sorgt die erfindungsgemäße Breite der mit geradlinig begrenzten Linien ausgebildeten transparenten Abschnitte für eine sehr gute Helligkeit und gleichzeitig sehr gute (monokulare) Auflösung des wahrgenommenen 3D-Bildes.
Die Parameter für den Parallaxenbarriereschirm können unter Zuhilfenahme der beiden aus dem eingangs genannten Kaplan-Artikel bekannten Gleichungen (1) und (2) einfach berechnet werden. Damit ergeben sich alle notwendigen Relationen zwischen dem Abstand s zwischen dem Raster aus Bildelementen x(ij) und dem Parallaxenbarriereschirm, dem zu 65 mm gesetzten durchschnittlichen Augenabstand beim Menschen, dem Betrachtungsabstand, der (horizontalen) Periodenlänge der transparenten Abschnitte der Barriere sowie die Streifenbreite besagter transparenter Abschnitte.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Anordnung der Bildteilinformationen verschiedener Ansichten A(k) auf dem Raster aus Bildelementen x(ij) vorteilhaft in einem zweidimensionalen periodischen Muster, wobei die Periodenlänge in der horizontalen und der vertikalen Richtung bevorzugt nicht mehr als jeweils 32 Bildelemente x(i,j) umfasst. Ausnahmen von dieser Obergrenze von jeweils 32 Bildelementen x(ij) sind zulässig.
Bevorzugt ist die vertikale Periodenlänge gleich der Anzahl n der dargestellten Ansichten. Fernerhin entsprechen die Bildelemente x(ij) jeweils einzelnen Farbsubpixeln (R, G oder B) oder Clustern von Farbsubpixeln (z. B. RG, GB oder RGBR oder sonstige) oder Vollfarbpixeln, wobei mit Vollfarbpixeln sowohl weißmischende Gebilde aus RGB-Farbsubpixeln, also RGB-Tripletts, als auch - je nach Bilderzeugungstechnologie - tatsächliche Vollfarbpixel - wie etwa bei Projektionsbildschirmen häufig verbreitet - gemeint sind.
Regelhaft sollte der Winkel, welcher die besagte horizontale und vertikale Periodenlänge des besagten zweidimensionalen periodischen Musters als Gegen- und Ankathete aufspannt, im Wesentlichen dem Neigungswinkel der transparenten
Abschnitte auf dem Parallaxenbarriereschirm gegenüber der Vertikalen entsprechen. Damit wird die beste Kanaltrennung bei der 3D-Darstellung erreicht.
Weiterhin sollte die besagte horizontale und vertikale Periodenlänge des besagten zweidimensionalen periodischen Musters bis auf einen Korrekturfaktor y, wobei 0,98 < y < 1 ,02 gilt, mit den jeweiligen horizontalen und vertikalen Periodenlängen der transparenten Abschnitte des Parallaxenbarriereschirms übereinstimmen.
Wie bei verschiedenen anderen 3D-Wiedergabeverfahren auch, entsprechen die Ansichten A(k) jeweils verschiedenen Perspektiven einer Szene oder eines Gegenstandes.
Die Aufgabe der Erfindung wird fernerhin gelöst von einer das erfindungsgemäße Verfahren umsetzenden Anordnung zur räumlichen Darstellung, umfassend - ein Bildwiedergabegerät mit Bildelementen x(ij) in einem Raster (i,j), auf welchem Bildteilinformationen verschiedener Ansichten A(k) mit k=1,...,n und n=6 oder n=7 sichtbar gemacht werden können, mindestens ein dem Bildwiedergabegerät mit Bildelementen x(ij) im Abstand s vor- oder nachgeordneter Parallaxenbarriereschirm, welcher abwechselnd opake und transparente Abschnitte enthält, wobei die transparenten Abschnitte im
Wesentlichen geradlinig begrenzten Linien entsprechen, die bei Parallelprojektion des Parallaxenbarriereschirms auf das Raster (i,j) mit den Bildelementen x(ij) gegenüber der vertikalen Richtung des Rasters (i,j) aus Bildelementen x(i,j) um mindestens 21 Grad geneigt sind und ferner in horizontaler Richtung des Rasters mit den Bildelementen x(i,j) jeweils mindestens die Breite von 1,9 Bildelementen x(i,j) aufweisen, so dass ein oder mehrere Betrachter auf Grund der Sichtbeschränkungen durch den mindestens einen Parallaxenbarriereschirm jeweils mit beiden Augen im Wesentlichen unterschiedliche Bildelemente x(ij) und/oder Teile davon sieht bzw. sehen, wodurch beide Augen jeweils im Wesentlichen unterschiedliche Ansichten
A(k) wahrnehmen und damit ein räumlicher Seheindruck entsteht.
Auch hier wird im Folgenden von zunächst lediglich einem Parallaxenbarriereschirm ausgegangen.
Die Zuordnung der Bildteilinformationen verschiedener Ansichten A(k) zu den Bildelementen x(ij) erfolgt in einem zweidimensionalen periodischen Muster, wobei die Periodenlänge in der horizontalen und der vertikalen Richtung bevorzugt nicht mehr als jeweils 32 Bildelemente x(i,j) umfaßt.
Bevorzugt ist die vertikale Periodenlänge gleich der Anzahl n der dargestellten Ansichten.
Fernerhin entsprechen die Bildelemente x(i,j) jeweils einzelnen Farbsubpixeln (R, G oder B) oder Clustern von Farbsubpixeln (z.B. RG, GB oder RGBR oder sonstige) oder Vollfarbpixeln, wobei mit Vollfarbpixeln sowohl weißmischende Gebilde aus RGB-Farbsubpixeln, also RGB-Tripletts, als auch - je nach Bilderzeugungstechnologie - tatsächliche Vollfarbpixel - wie etwa bei Projektionsbildschirmen häufig verbreitet - gemeint sind.
Der Winkel, welcher die besagte horizontale und vertikale Periodenlänge des besagten zweidimensionalen periodischen Musters als Gegen- und Ankathete aufspannt, entspricht im Wesentlichen dem Neigungswinkel der transparenten Abschnitte auf dem Parallaxenbarriereschirm gegenüber der Vertikalen.
Weiterhin sollte die besagte horizontale und vertikale Periodenlänge des besagten zweidimensionalen periodischen Musters bis auf einen Korrekturfaktor y, wobei 0,98 < y < 1 ,02 gilt, mit den jeweiligen horizontalen und vertikalen Periodenlängen der transparenten Abschnitte des Parallaxenbarriereschirms übereinstimmen.
Das Bildwiedergabegerät kann bevorzugt ein Farb-LCD-Bildschirm, ein Plasma- Display, ein Projektionsschirm, ein LED-basierter Bildschirm, ein SED-Bildschirm oder ein VFD-Bildschirm sein.
Bevorzugt sind 6 Ansichten mit einer horizontale Periodenlänge von 8 Bildelementen x(i,j) vorgesehen.
Um zu praktisch gut herstellbaren Anordnungen zu gelangen, besteht der Parallaxenbarriereschirm bevorzugt aus einem Glassubstrat, auf welches an der Rückseite die Barrierestruktur aufgebracht ist. Andere Ausgestaltungen sind möglich, wie etwa Substrate, die nicht aus Glas bestehen (z. B. aus Kunststoff).
Vorzugsweise ist nun die Barrierestruktur ein belichteter und entwickelter fotografischer Film, der rückseitig auf das Glassubstrat auflaminiert ist, wobei bevorzugt die Emulsionsschicht des fotografisches Films nicht zum Glassubstrat zeigt. Demgegenüber ist es auch möglich, daß die opaken Bereiche der Barrierestruktur durch auf das Glassubstrat aufgedruckte Farbe gebildet werden.
Fernerhin enthält der Parallaxenbarriereschirm vorteilhaft Mittel zur Verminderung von Störlichtreflexen, bevorzugt mindestens eine interferenzoptische Entspiegelungsschicht. Es können aber auch übliche Antiglare-Mattierungen zum Einsatz kommen.
Der Parallaxenbarriereschirm ist mittels eines Abstandshalters dauerhaft an dem Bildwiedergabegerät angebracht, beispielsweise angeklebt oder angeschraubt.
Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 den schematischen Aufbau zur Umsetzung des erfindungsgemäßen
Verfahrens, Fig. 2 einen Parallaxenbarriereschirm zur Verwendung im erfindungsgemäßen
Verfahren, Fig. 3 eine beispielhafte Bildkombination der Bildteilinformationen verschiedener
Ansichten Fig. 4 Sichtbeispiele für ein erstes Betrachterauge bei Zugrundelegung der
Verhältnisse der Figuren 1 bis 3,
Fig. 5 Sichtbeispiele für ein zweites Betrachterauge bei Zugrundelegung der Verhältnisse der Figuren 1 bis 3, sowie
Fig. 6 ein Schema zur Bemaßung des Parallaxenbarriereschirmes.
Sämtliche Zeichnungen sind nicht maßstäblich. Dies betrifft insbesondere auch Winkelmaße.
Zunächst zeigt also Fig.1 den schematischen Aufbau zur Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Darin enthalten sind ein Raster 1 aus Bildelementen x(i,j), auf welchem Bildteilinformationen verschiedener Ansichten A(k) mit k=1 ,...,n und n=6 oder n=7 sichtbar gemacht werden, und ein dem Raster 1 aus Bildelementen
x(ij) im Abstand s in Betrachtungsrichtung eines Betrachters 3 vorgeordneter Parallaxenbarriereschirm 2. Selbstredend können es auch mehrere Betrachter 3 sein, die auf Grund des erfindungsgemäßen Verfahrens einen räumlichen Eindruck gewinnen.
Weiterhin zeigt Fig. 2 den Ausschnitt eines Parallaxenbarriereschirms 2 zur Verwendung im erfindungsgemäßen Verfahren. Dieser Parallaxenbarriereschirm 2 enthält abwechselnd opake und transparente Abschnitte, wobei die transparenten Abschnitte erfindungsgemäß im Wesentlichen geradlinig begrenzten Linien entsprechen, die bei Parallelprojektion des Parallaxenbarriereschirms 2 auf das Raster 1 aus Bildelementen x(i,j) gegenüber der vertikalen Richtung des Rasters 1 aus Bildelementen x(i,j) um mindestens 21 Grad geneigt sind und ferner in horizontaler Richtung des Rasters 1 aus Bildelementen x(i,j) jeweils mindestens die Breite von 1,9 Bildelementen x(ij) aufweisen. Der besagte Neigungswinkel von mindestens 21 Grad ist hier als Winkel a eingezeichnet; wegen der Unmaßstäblichkeit der Zeichnung erscheint er sogar deutlich größer als 21 Grad. Die besagte geforderte Breite der transparenten Abschnitte ist deutlich den Fig. 3 und Fig. 4 augenscheinlich zu entnehmen. Für den Fachmann selbstredend bekannt werden die Parameter für den Parallaxenbarriereschirm 2 gemäß beiden aus dem eingangs genannten Kaplan- Artikel bekannten Gleichungen (1) und (2) berechnet; Beispielparameter folgen weiter unten. Eingangsparameter sind dabei insbesondere auch die Höhe und die Breite der Bildelemente x(i,j).
Des Weiteren gibt Fig. 3 eine beispielhafte Bildkombination der Bildteilinformationen von sechs verschiedenen Ansichten A(k) mit k=1,...,6 wieder. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Anordnung der Bildteilinformationen verschiedener Ansichten A(k) auf dem Raster 1 aus Bildelementen x(ij) vorteilhaft in einem streng zweidimensionalen periodischen Muster. Im Beispiel gemäß Fig. 3 umfasst die horizontale Periodenlänge 8 und die vertikale Periodenlänge sechs Bildelemente x(ij), als gestrichelter Rahmen gekennzeichnet. Dabei rührt die Bildteilinformation für jedes Bildelement x(i,j) jeweils von der Position (i,j) aus der entsprechenden Ansicht A(k) her.
In dem hier vorgestellten Ausgestaltungsbeispiel entspricht die vertikale Periodenlänge also vorteilhaft der Anzahl n=6 der dargestellten Ansichten.
Fernerhin entsprechen die Bildelemente x(ij) jeweils einzelnen Farbsubpixeln (R, G oder B).
Die Fig. 4 und Fig. 5 zeigen Sichtbeispiele für ein erstes bzw. ein zweites Betrachterauge bei Zugrundelegung der Verhältnisse der Figuren 1 bis 3. Dabei ist der Parallaxebarrierenschirm 2 im Abstand s in Betrachtungsrichtung vor dem Raster 1 aus Bildelementen x(i,j) angeordnet.
Auf Grund der Sichtbeschränkungswirkung des Parallaxenbarriereschirms 2 sieht bzw. sehen ein oder mehrere Betrachter 3 jeweils mit beiden Augen im Wesentlichen unterschiedliche Bildelemente x(i,j) und/oder Teile davon, wodurch beide Augen jeweils im Wesentlichen unterschiedliche Ansichten A(k) wahrnehmen und damit ein räumlicher Seheindruck entsteht, wie es in den Fig. 4 und Fig. 5 dargestellt ist. Dabei können bis zu einem gewissen Grade die beiden Augen ein- und desselben Betrachters 3 sogar Bildteilinformationen derselben Ansicht A(k) sehen, ohne dass der räumliche Eindruck zerstört wird.
Der Winkel, welcher die besagte horizontale und vertikale Periodenlänge des besagten zweidimensionalen periodischen Musters als Gegen- und Ankathete aufspannt, entspricht im Wesentlichen dem Neigungswinkel a (siehe Fig. 2) der transparenten Abschnitte auf dem Parallaxenbarriereschirm 2 gegenüber der Vertikalen. In Fig. 3 könnte die Gegenkathete zum Beispiel über die untere horizontale gestrichelte Linie und die Ankathete über die rechte vertikale gestrichelte Linie definiert werden. Damit wird in der Regel die beste Kanaltrennung bei der 3D-Darstellung erreicht.
Wie bei verschiedenen anderen 3D-Wiedergabeverfahren auch, entsprechen die Ansichten A(k) jeweils verschiedenen Perspektiven einer Szene oder eines Gegenstandes.
Zur weiteren Illustration einer beispielhaften erfindungsgemäßen Anordnung, welche das erfindungsgemäße Verfahren umsetzt, dienen wiederum die Zeichnungen Fig. 1 bis Fig. 6.
Zunächst zeigt also Fig. 1 den schematischen Aufbau zur Umsetzung der Anordnung.
Darin enthalten sind ein eine Bilddiagonale von etwa 40" messender LCD-Bildschirm vom Typ NEC LCD4010 als Bildwiedergabegerät, ausgestattet mit Farbsubpixeln R, G, B als Bildelemente x(i,j) in einem Raster 1 mit einer Auflösung von Zeilen i=1 ,...,768 und Spalten j=1 ,...,1360*3=4080, wobei auf den Bildelementen x(ij)
Bildteilinformationen verschiedener Ansichten A(k) mit k=1 ,...,n und n=6 sichtbar gemacht werden können sowie ein dem Raster 1 aus Bildelementen x(i,j) im Abstand s in Betrachtungsrichtung eines Betrachters 3 vorgeordneter Parallaxenbarriereschirm 2.
Selbstredend können es auch mehrere Betrachter 3 sein, die auf Grund der erfindungsgemäßen Anordnung einen räumlichen Eindruck gewinnen.
Weiterhin zeigt Fig. 2 den Ausschnitt eines Parallaxenbarriereschirms 2 zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Anordnung. Dieser
Parallaxenbarriereschirm 2 enthält abwechselnd opake und transparente Abschnitte, wobei die transparenten Abschnitte erfindungsgemäß im Wesentlichen geradlinig begrenzten Linien entsprechen, die bei Parallelprojektion des
Parallaxenbarriereschirms 2 auf das Raster 1 aus Bildelementen x(i,j) gegenüber der vertikalen Richtung des Rasters 1 aus Bildelementen x(i,j) um mindestens 21 Grad geneigt sind und ferner in horizontaler Richtung des Rasters 1 aus Bildelementen x(i,j) jeweils mindestens die Breite von 1,9 Bildelementen x(i,j) aufweisen. Der besagte Neigungswinkel von mindestens 21 Grad ist hier als Winkel a eingezeichnet; wegen der Unmaßstäblichkeit der Zeichnung erscheint er sogar deutlich größer als 21 Grad (und ist in praxi oft tatsächlich größer als 21 Grad). Die besagte geforderte
Breite der transparenten Abschnitte wird noch in den Fig. 3 und Fig. 4 augenscheinlich.
Für den Fachmann selbstredend bekannt werden die Parameter für den Parallaxenbarriereschirm 2 gemäß beiden aus dem eingangs genannten Kaplan- Artikel bekannten Gleichungen (1) und (2) berechnet; Beispielparameter folgen weiter unten. Eingangsparameter sind dabei insbesondere auch die Höhe und die Breite der Bildelemente x(i,j).
Die Bildelemente x(i,j) entsprechen jeweils einzelnen Farbsubpixeln (R, G oder B).
Des Weiteren gibt Fig. 3 eine beispielhafte Bildkombination der Bildteilinformationen von sechs verschiedenen Ansichten A(k) mit k=1 ,... ,6 wieder. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung erfolgt die Zuordnung der Bildteilinformationen verschiedener Ansichten A(k) auf dem Raster 1 aus Bildelementen x(ij) vorteilhaft in einem streng zweidimensionalen periodischen Muster. Im Beispiel der Fig. 3 umfasst die horizontale Periodenlänge 8 und die vertikale Periodenlänge 6 Bildelemente x(i,j), als 6 Farbsubpixel R, G, B, wie in der Zeichnung durch die Strichlinien angedeutet. Dabei rührt die Bildteilinformation für jedes Bildelement x(i,j) jeweils von der Position (i,j) aus der entsprechenden Ansicht A(k) her.
In dem hier vorgestellten Ausgestaltungsbeispiel entspricht die vertikale Periodenlänge also vorteilhaft der Anzahl n=6 der dargestellten Ansichten.
Die Fig. 4 und Fig. 5 zeigen Sichtbeispiele für ein erstes bzw. ein zweites Betrachterauge bei Zugrundelegung der Verhältnisse der Figuren 1 bis 3. Dabei ist der Parallaxenbarrierenschirm 2 im Abstand s in Betrachtungsrichtung vor dem Raster 1 aus Bildelementen x(ij), d.h. genauer gesagt vor der Bildfläche des LCD- Bildschirms 1, angeordnet.
Auf Grund der Sichtbeschränkungswirkung des Parallaxenbarriereschirms 2 sieht bzw. sehen ein oder mehrere Betrachter 3 jeweils mit beiden Augen im Wesentlichen unterschiedliche Bildelemente x(j,j) und/oder Teile davon, wodurch beide Augen jeweils im wesentlichen unterschiedliche Ansichten A(k) wahrnehmen und damit ein räumlicher Seheindruck entsteht, wie es in den Fig. 4 und Fig. 5 dargestellt ist. Dabei können bis zu einem gewissen Grade die beiden Augen ein- und desselben Betrachters 3 sogar Bildteilinformationen derselben Ansicht A(k) sehen, ohne dass der räumliche Eindruck zerstört wird.
Der Winkel, welcher die besagte horizontale und vertikale Periodenlänge des besagten zweidimensionalen periodischen Musters als Gegen- und Ankathete aufspannt, entspricht im Wesentlichen dem Neigungswinkel a (siehe Fig. 2) der transparenten Abschnitte auf dem Parallaxenbarriereschirm 2 gegenüber der Vertikalen. In Fig. 3 würde die Gegenkathete zum Beispiel über die untere horizontale gestrichelte Linie und die Ankathete über die rechte vertikale gestrichelte Linie definiert werden. Damit wird in der Regel die beste Kanaltrennung bei der 3D-Darstellung erreicht.
Wie bei verschiedenen anderen 3D-Wiedergabeverfahren auch entsprechen die
Ansichten A(k) jeweils verschiedenen Perspektiven einer Szene oder eines
Gegenstandes.
Um zu praktisch gut herstellbaren Anordnungen zu gelangen, besteht der Parallaxenbarriereschirm 2 bevorzugt aus einem Glassubstrat, auf welches an der Rückseite die eigentliche Barrierestruktur aufgebracht ist. Andere Ausgestaltungen sind möglich, wie etwa Substrate, die nicht aus Glas bestehen (z. B. aus Kunststoff). Vorzugsweise ist nun die Barrierestruktur ein belichteter und entwickelter fotografischer Film, der rückseitig auf das Glassubstrat auflaminiert ist, wobei bevorzugt die Emulsionsschicht des fotografisches Films nicht zum Glassubstrat zeigt.
Fernerhin enthält der Parallaxenbarriereschirm 2 vorteilhaft Mittel zur Verminderung von Störlichtreflexen, bevorzugt mindestens eine interferenzoptische Entspiegelungsschicht. Es können aber auch übliche Antiglare-Mattierungen zum Einsatz kommen.
Der Parallaxenbarriereschirm 2 ist mittels eines Abstandshalters zur Wahrung des weiter oben definierten Abstandes s dauerhaft an dem Bildwiedergabegerät 1 angebracht, beispielsweise angeklebt oder angeschraubt.
Für die beschriebene beispielhafte Anordnung auf Basis eines 40"-LCD-Bildschirms sind folgende weitere Parameter vorteilhaft:
Die Farbsubpixel (R, G, B) entsprechen bekanntlich in dem Beispiel den Bildwiedergabeelementen x(i,j), wobei deren Höhe der jeweils etwa 0,648 mm und die Breite etwa 0,216 mm beträgt.
Gemäß der Bemaßung in Fig. 6 stehen die transparenten Abschnitte des Parallaxenbarriereschirms 2 gegenüber der Vertikalen unter einem Neigungswinkel a=23, 96248897°. Die Breite e der besagten Abschnitte in horizontaler Richtung des Rasters 1 mit den Bildelementen x(i,j) beträgt 0,4305692 mm und ihre Höhe I beträgt 0,968781 mm. Die horizontale Periode ze beträgt 1,7222768 mm und die vertikale Periode zl der transparenten Abschnitte beträgt 3,875124 mm.
In einer weiteren Ausführung kommt an Stelle des 40"-LCD-Bildschirms ein 32"-LCD- Bildschirm vom Typ NEC LCD3210 als Bildwiedergabegerät zur Anwendung. Auch hier werden die Farbsubpixel (R, G, B) als Bildwiedergabeelemente x(ij) eingesetzt. Dabei ist ebenfalls eine Auflösung von Zeilen i=1 ,...,768 und Spalten j= 1 ,..., 1360*3=4080 vorgesehen, wobei die Höhe der Bildwiedergabeelemente x(i,j) etwa 0,511 mm und die Breite etwa 0,17033 mm beträgt, die Bildteilinformationen verschiedener Ansichten A(k) gemäß Fig. 3 angeordnet sind, der Neigungswinkel a der transparenten Abschnitte des Parallaxenbarriereschirms 2 gegenüber der Vertikalen 23,96248897° ist und die Breite e der besagten Abschnitte in horizontaler Richtung des Rasters 1 mit den Bildelementen x(i,j) jeweils 0,339776 mm und ihre Höhe I 0,764496 mm beträgt. Die horizontale Periode ze beträgt 1 ,359104 mm und die vertikale Periode zl der transparenten Abschnitte beträgt 3,057984 mm (vergleiche Fig. 6).
Zu bemerken ist noch, dass die LCD Bildschirme NEC LCD3210 und NEC 4010 zwar nativ über 1366*3 Bildelemente in der Horizontalen verfügen, für die pixelgenaue Ansteuerung jedoch in der Regel nur 1360*3=4080 horizontale Bildelemente, d.h. Farbsubpixel R, G, B verwendet werden können.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kommt ein 17"-LCD-Bildschirm vom Typ BenQ
FP72E als Bildwiedergabegerät zur Anwendung.
Auch hier werden die Farbsubpixel (R, G, B) als Bildwiedergabeelemente x(i,j) eingesetzt. Dabei ist ebenfalls eine Auflösung von Zeilen i=1 1024 und Spalten j=1 ,..., 1280*3=3840 vorgesehen, wobei die Höhe der Bildwiedergabeelemente x(i,j) etwa 0,264 mm und die Breite etwa 0,088 mm beträgt, die Bildteilinformationen verschiedener Ansichten A(k) gemäß Fig. 3 angeordnet sind, der Neigungswinkel a der transparenten Abschnitte des Parallaxenbarriereschirms 2 gegenüber der
Vertikalen 23,96248897° ist und die Breite e der besagten Abschnitte in horizontaler Richtung des Rasters 1 mit den Bildelementen x(i,j) jeweils 0,175762 mm und ihre Höhe I 0,3954645 mm beträgt.
Die horizontale Periode ze beträgt 0,703048 mm und die vertikale Periode zl der transparenten Abschnitte beträgt 1,581858 mm (vergleiche Fig. 6).
Die Vorteile der Erfindung sind vielseitig. Insbesondere erlauben das erfindungsgemäße Verfahren und die entsprechenden Anordnungen eine autostereoskopische Darstellung auf Basis der Barrieretechnologie, wobei für gleichzeitig mehrere Betrachter eine verbesserte Wahrnehmbarkeit durch eine verbesserte Bildhelligkeit, verminderte Moire-Effekte und eine gegenüber dem Stand der Technik erhöhte sichtbare (monokulare) Auflösung erzielt werden, was gewünscht war. Gleichzeitig kann mit der Erfindung auch eine verhältnismäßig große Bewegungsfreiheit beim 3D-Sehen für den bzw. die Betrachter erzielt werden. Die Erfindung kann mit verhältnismäßig einfachen Mitteln realisiert werden.