專(zhuān)利名稱(chēng)：娛樂(lè)顯示系統(tǒng)及其互動(dòng)式立體顯示方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種娛樂(lè)顯示系統(tǒng)與顯示方法，且特別是有關(guān)于一種具有互動(dòng)效果的娛樂(lè)顯示系統(tǒng)與顯示方法。
背景技術(shù)：
近來(lái)，具有互動(dòng)式顯示效果的數(shù)位顯示裝置已廣泛應(yīng)用中各種領(lǐng)域當(dāng)中。舉例來(lái)說(shuō)，可根據(jù)使用者的觀賞視角改變廣告內(nèi)容的數(shù)位廣告看板，或是，可根據(jù)使用者的動(dòng)作與視角變化游戲顯示效果的游戲機(jī)臺(tái)等。以目前現(xiàn)有的互動(dòng)式顯示系統(tǒng)為例，請(qǐng)參閱圖1，其繪示一種現(xiàn)有的互動(dòng)式顯示系統(tǒng)100的示意圖。如圖I所示，互動(dòng)式顯示系統(tǒng)100包含用來(lái)顯示內(nèi)容的實(shí)體物件(如本例中的轉(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)120)以及用來(lái)顯示額外資訊的透明顯示器140?；旧?，轉(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)120作為背景，且主要用來(lái)顯示游戲內(nèi)容資訊。另一方面，透明顯示器140作于顯示前景，設(shè)置于轉(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)120與使用者觀察區(qū)域200之間。透明顯示器140可用來(lái)顯示額外動(dòng)態(tài)資訊。藉此，以前景的透明顯示器140配合實(shí)體物件(即轉(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)120)進(jìn)行顯示，可形成前景與背景兩個(gè)圖層，使得互動(dòng)式顯示系統(tǒng)100的畫(huà)面更多樣化。上述例子中，使用者觀察區(qū)域200必須與轉(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)120上的物件以及透明顯示器140上相對(duì)應(yīng)的顯示效果(例如數(shù)字122與圖案142)成一直線，方能對(duì)位正確達(dá)到最佳的效果。請(qǐng)參閱圖2，實(shí)際情況下，使用者觀察視角并非一成不變，例如，依照使用者高度或所站位置不同，使用者的視角不一定會(huì)落在最佳觀察區(qū)域200a的位置。另一方面，目前的現(xiàn)有技術(shù)中，如圖I中的轉(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)120與透明顯示器140所帶來(lái)的顯示效果僅限于二維內(nèi)容的組合。此外，近年來(lái)立體顯示的技術(shù)已逐漸突破，開(kāi)始有立體電影、立體電視等應(yīng)用問(wèn)市。立體顯示器所可藉由同時(shí)將不同視角的左眼影像與右眼影像，分別獨(dú)立呈現(xiàn)給觀賞者的雙眼，進(jìn)而模仿當(dāng)雙眼觀看時(shí)由于眼睛間距所帶來(lái)的景深效果。因此，如何能將立體顯示技術(shù)整合至前述的透明顯示器上，進(jìn)而帶來(lái)更多樣化的互動(dòng)式顯示效果為目前業(yè)界重要的發(fā)展課題。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提出一種娛樂(lè)顯示系統(tǒng)以及互動(dòng)式立體顯示方法，其中娛樂(lè)顯示系統(tǒng)中包含了透明顯示裝置設(shè)置于實(shí)體物件與使用者觀察位置之間，追蹤實(shí)體物件與使用者觀察位置之間的相對(duì)位置關(guān)系計(jì)算修正角度藉以產(chǎn)生立體虛擬物件并顯示于透明顯示裝置上，藉此，可避免使用者觀察位置改變導(dǎo)致的對(duì)位失準(zhǔn)問(wèn)題。此外，另有遮光結(jié)構(gòu)與透明顯示裝置相鄰設(shè)置，遮光結(jié)構(gòu)選擇性切換其遮光開(kāi)關(guān)狀態(tài)藉此模擬立體虛擬物件與實(shí)體物件之間的景深次序關(guān)系(如立體虛擬物件在前景而實(shí)體物件在背景，或?qū)嶓w物件在前景而立體虛擬物件在背景)，藉此，立體虛擬物件的虛擬位置可設(shè)定在實(shí)體物件之前或之后，不受限于實(shí)際設(shè)置的先后關(guān)系。
本揭示內(nèi)容的一態(tài)樣是在提供一種娛樂(lè)顯示系統(tǒng)，用以搭配一實(shí)體物件產(chǎn)生互動(dòng)顯示效果至一觀察區(qū)域，該娛樂(lè)顯示系統(tǒng)包含追蹤模塊、運(yùn)算模塊以及立體顯示模塊。追蹤模塊用以追蹤該觀察區(qū)域與該實(shí)體物件的一相對(duì)位置關(guān)系。運(yùn)算模塊根據(jù)該相對(duì)位置關(guān)系產(chǎn)生至少一立體虛擬物件。立體顯示模塊設(shè)置于該實(shí)體物件與該觀察區(qū)域之間，該立體顯示模塊包含透明顯示裝置以及遮光結(jié)構(gòu)，透明顯示裝置用以顯示該立體虛擬物件。遮光結(jié) 構(gòu)與該透明顯示裝置相鄰設(shè)置并位于該透明顯示裝置與該實(shí)體物件之間，該遮光結(jié)構(gòu)根據(jù)該立體虛擬物件與該實(shí)體物件之間的一虛擬景深次序而切換其遮光開(kāi)關(guān)狀態(tài)。


圖I繪示一種現(xiàn)有的互動(dòng)式顯示系統(tǒng)的示意圖；圖2繪示圖I中互動(dòng)式顯示系統(tǒng)的畫(huà)面內(nèi)容示意圖；圖3繪示根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例中一種娛樂(lè)顯示系統(tǒng)的功能方塊圖；圖4A繪示根據(jù)本發(fā)明的其中一實(shí)施例中立體顯示模塊、觀察區(qū)域以及實(shí)體物件的不意圖；圖4B繪示圖4A的實(shí)施例中實(shí)體物件與立體顯示模塊上顯示的立體虛擬物件的示意圖；圖4C繪示根據(jù)本發(fā)明的其中一實(shí)施例中立體顯示模塊、觀察區(qū)域以及實(shí)體物件的不意圖；圖4D繪示圖4C的實(shí)施例中實(shí)體物件與立體顯示模塊上顯示的立體虛擬物件的示意圖；圖4E繪示根據(jù)本發(fā)明的其中一實(shí)施例中立體顯示模塊、觀察區(qū)域以及實(shí)體物件的不意圖；圖4F繪示圖4E的實(shí)施例中實(shí)體物件與立體顯示模塊上顯示的立體虛擬物件的示意圖；圖4G繪示根據(jù)本發(fā)明的其中一實(shí)施例中立體顯示模塊、觀察區(qū)域以及實(shí)體物件的不意圖；圖4H繪示圖4G的實(shí)施例中實(shí)體物件與立體顯示模塊上顯示的立體虛擬物件的示意圖；圖5A繪示根據(jù)本發(fā)明的其中一實(shí)施例中對(duì)立體虛擬物件進(jìn)行雙眼視差計(jì)算并產(chǎn)生對(duì)應(yīng)使用者左眼與右眼的兩組影像的示意圖；圖5B繪示圖5A中的左眼影像的示意圖；圖5C繪示圖5A中的右眼影像的示意圖；圖6A至圖6C分別繪示于一實(shí)施例中當(dāng)立體虛擬物件與實(shí)體物件為部份重疊時(shí)的示意圖；圖7A至圖7C分別繪示于另一實(shí)施例中當(dāng)立體虛擬物件與實(shí)體物件為部份重疊時(shí)的不意圖；圖8A與圖8B繪示根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例中的一種亮度補(bǔ)償機(jī)制；圖9A與圖9B繪示根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例中的另一種亮度補(bǔ)償機(jī)制；以及圖10繪示根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例中一種互動(dòng)式立體顯示方法的方法流程圖。
其中，附圖標(biāo)記
100:互動(dòng)式顯示系統(tǒng)
120:轉(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)
140:透明顯示器
142:圖案
122:數(shù)字
SlOC廣S106 :步驟
200，200a, 200b, 200c :觀察區(qū)域
300:娛樂(lè)顯示系統(tǒng)
320:追蹤模塊
340:運(yùn)算模塊
360:立體顯示模塊
362:透明顯示裝置
364:遮光結(jié)構(gòu)
366:立體虛擬物件
380:驅(qū)動(dòng)模塊
400:觀察區(qū)域
420:實(shí)體物件
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對(duì)本發(fā)明的限定。請(qǐng)參閱圖3，其繪示根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例中一種娛樂(lè)顯示系統(tǒng)300的功能方塊圖。如圖3所示的實(shí)施例中，娛樂(lè)顯示系統(tǒng)300包含追蹤模塊320、運(yùn)算模塊340以及立體顯示模塊360，其中，運(yùn)算模塊340耦接至追蹤模塊320與立體顯示模塊360。娛樂(lè)顯示系統(tǒng)300用以搭配一實(shí)體物件(例如商品、廣告物品或游戲道具等)產(chǎn)生互動(dòng)顯示效果至對(duì)應(yīng)使用者雙眼之一觀察區(qū)域，娛樂(lè)顯示系統(tǒng)300例如為一種具有立體顯示模塊的游戲機(jī)臺(tái)。請(qǐng)一并參閱圖4A以及圖4B，圖4A繪示根據(jù)本發(fā)明的其中一實(shí)施例中立體顯示模塊360、觀察區(qū)域400以及實(shí)體物件420的示意圖。圖4B繪示圖4A的實(shí)施例中實(shí)體物件420與立體顯示模塊360上顯示的立體虛擬物件366的示意圖。追蹤模塊320用以追蹤觀察區(qū)域400與實(shí)體物件420的實(shí)際坐標(biāo)并且運(yùn)算所述的觀察區(qū)域400與實(shí)體物件420之間的相對(duì)位置關(guān)系，觀察區(qū)域400例如為使用者的眼睛。舉例來(lái)說(shuō)，追蹤模塊320可配置于娛樂(lè)顯示系統(tǒng)300不影響使用者觀看顯示畫(huà)面的位置，例如娛樂(lè)顯示系統(tǒng)300的角落、上下底面或者側(cè)面的至少一凹槽，用以包含至少一個(gè)感應(yīng)單元(如攝影鏡頭，紅外線追蹤裝置)分別往觀察區(qū)域400以及實(shí)體物件420的方向擷取影像畫(huà)面，隨后經(jīng)影像處理(如去背景、物件辨視等)得知觀察區(qū)域400與實(shí)體物件420的所在位置坐標(biāo)，進(jìn)而計(jì)算觀察區(qū)域400與實(shí)體物件420之間的相對(duì)位置關(guān)系。運(yùn)算模塊340根據(jù)相對(duì)位置關(guān)系產(chǎn)生立體虛擬物件366 (如圖4B所示)，有關(guān)產(chǎn)生立體虛擬物件366詳述于后續(xù)段落。立體顯示模塊360設(shè)置于實(shí)體物件420與觀察區(qū)域400之間，立體顯示模塊360CN 102908783 A
書(shū)
明
說(shuō)
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包含透明顯示裝置362以及遮光結(jié)構(gòu)364，立體顯示模塊360中的透明顯示裝置362用以顯示立體虛擬物件366。此處所稱(chēng)的立體虛擬物件366用以搭配實(shí)體物件420的視覺(jué)影像，透過(guò)立體顯示模塊360上的透明顯示裝置362加以顯示。實(shí)際應(yīng)用中，立體虛擬物件366可為游戲影像中搭配實(shí)體物件420的附加游戲資訊，或動(dòng)畫(huà)效果等。于此實(shí)施例中為方便舉例說(shuō)明，實(shí)體 物件420為一球體，且立體虛擬物件366為視覺(jué)上位于球體(實(shí)體物件420)下方的立方型物體，但本發(fā)明并不以上述舉例的三維形狀為限。須注意的是，本發(fā)明中的立體虛擬物件366的形狀、外觀與顯示次序根據(jù)觀察區(qū)域400與實(shí)體物件420之間的相對(duì)位置關(guān)系動(dòng)態(tài)變化。也就是說(shuō)，立體虛擬物件366的顯示內(nèi)容(形狀、外觀與顯示次序)根據(jù)使用者的觀察區(qū)域400位置改變或?qū)嶓w物件420的移動(dòng)而有所變化，藉此達(dá)到互動(dòng)效果。以下段落進(jìn)一步說(shuō)明互動(dòng)效果的產(chǎn)生機(jī)制。請(qǐng)一并參閱圖4C、圖4D、圖4E、圖4F、圖4G以及圖4H，圖4C、圖4E以及圖4G分別繪示根據(jù)本發(fā)明的其他實(shí)施例中觀察區(qū)域400與實(shí)體物件420的相對(duì)位置關(guān)系的示意圖。圖4D繪示圖4C的相對(duì)位置關(guān)系下實(shí)體物件420與立體顯示模塊360上顯示的立體虛擬物件366的示意圖。圖4F繪示圖4E的相對(duì)位置關(guān)系下實(shí)體物件420與立體顯示模塊360上顯示的立體虛擬物件366的示意圖。圖4H繪示圖4G的相對(duì)位置關(guān)系下實(shí)體物件420與立體顯示模塊360上顯示的立體虛擬物件366的示意圖。如圖4A至圖4H所示，透明顯示裝置362的顯示平面具有橫軸Ax (沿水平方向延伸)以及縱軸Ay (沿垂直方向延伸)，此外，觀察區(qū)域400與顯示平面的投影連線形成垂直法線Az。本發(fā)明中，觀察區(qū)域400與實(shí)體物件420之間的相對(duì)位置關(guān)系包含觀察區(qū)域與實(shí)體物件的連線相較垂直法線Az往橫軸Ax偏轉(zhuǎn)的第一相對(duì)角度Θ a(如圖4A所示)、往縱軸Ay偏轉(zhuǎn)的第二相對(duì)角度0b (如圖4C所示)以及觀察區(qū)域400與實(shí)體物件420之間在垂直法線Az上的相對(duì)水平距離Ds (如圖4E所示)。運(yùn)算模塊340根據(jù)第一相對(duì)角度Θ a以及該第二相對(duì)角度Θ b修正物件原型的立體視角效果，于此實(shí)施例中物件原型以一立方型物體為例，并根據(jù)相對(duì)水平距離Ds修正該物件原型(立方型物體)的立體物件大小,進(jìn)而產(chǎn)生立體虛擬物件366 (如圖4B、圖4D、圖4F以及圖4H中的立體虛擬物件366)。圖4A以及圖4B用以說(shuō)明，觀察區(qū)域400與實(shí)體物件420的相對(duì)位置關(guān)為實(shí)體物件420與觀察區(qū)域400的連線相較垂直法線Az沿著橫軸Ax向左側(cè)偏轉(zhuǎn)。因此，運(yùn)算模塊340根據(jù)第一相對(duì)角度Θ a修正物件原型的立體視角效果，產(chǎn)生圖4B中的立體虛擬物件366，由于第一相對(duì)角度Θ a的偏轉(zhuǎn)，此例中使用者由觀察區(qū)域400所看見(jiàn)的立體虛擬物件366為由右往左的視角，將使圖4B的例子中的使用者看見(jiàn)立體虛擬物件366右半側(cè)表面的較大區(qū)域，而僅見(jiàn)左半側(cè)表面的較小區(qū)域。圖4C以及圖4D的例子用以說(shuō)明，觀察區(qū)域400與實(shí)體物件420的相對(duì)位置關(guān)系為實(shí)體物件420與觀察區(qū)域400的連線相較垂直法線Az沿著縱軸Ay向上方偏轉(zhuǎn)。因此，運(yùn)算模塊340根據(jù)第二相對(duì)角度Θ b修正物件原型的立體視角效果，產(chǎn)生圖4D中的立體虛擬物件366，由于第二相對(duì)角度Θ b的偏轉(zhuǎn)，此例中使用者由觀察區(qū)域400所看見(jiàn)的立體虛擬物件366為由下往上的視角，將使圖4D的例子中的立體虛擬物件366向上方伸展。
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圖4E以及圖4F的例子用以說(shuō)明，觀察區(qū)域400與實(shí)體物件420兩者之間的相對(duì)水平距離Ds。運(yùn)算模塊340根據(jù)相對(duì)水平距離Ds修正該物件原型(立方型物體)的立體物件大小，產(chǎn)生圖4F中的立體虛擬物件366，當(dāng)相對(duì)水平距離Ds愈遠(yuǎn)時(shí)，圖4F的例子中的使用者看見(jiàn)立體虛擬物件366的物件較小，反之當(dāng)相對(duì)水平距離Ds愈近時(shí)，使用者看見(jiàn)的立體虛擬物件366則相對(duì)應(yīng)較大。上述圖4A至圖4F中，僅繪示第一相對(duì)角度Θ a、第二相對(duì)角度Θ b或相對(duì)水平距離Ds其中之一發(fā)生變化時(shí)，修正物件原型并產(chǎn)生立體虛擬物件366的示意圖。實(shí)際應(yīng)用中，觀察區(qū)域400與實(shí)體物件420之間的相對(duì)位置關(guān)系所包含第一相對(duì)角度Θ a、第二相對(duì)角度Θ b與相對(duì)水平距離Ds等三個(gè)因素中至少兩者可能同時(shí)改變，運(yùn)算模塊340須分別計(jì)算其變化量以產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的立體虛擬物件366，包含虛擬物件366所呈現(xiàn)的方向、角度與坐標(biāo)位置等均可加以修正，請(qǐng)見(jiàn)圖4G與圖4H的例子，于圖4G的例子中，實(shí)體物件420位于偏左上方的較遠(yuǎn)處，運(yùn)算模塊340同時(shí)考量第一相對(duì)角度Ga、第二相對(duì)角度0b與相對(duì)水平距離Ds而產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的立體虛擬物件366則為由右下方往左上方觀察的視角且具有較小的物件大小。以上圖4A至圖4G為舉例方式說(shuō)明本案觀察區(qū)域400與實(shí)體物件420的相對(duì)位置關(guān)系，但實(shí)際應(yīng)用中相對(duì)位置關(guān)系具有各種可能性可以此類(lèi)推，并不僅以上述各例為限。上述例子中，立體虛擬物件366的實(shí)際顯示位置皆在透明顯示裝置362的顯示平面上，由運(yùn)算模塊340根據(jù)相對(duì)位置關(guān)系改變立體虛擬物件366的視角的上下左右與大小遠(yuǎn)近，使立體虛擬物件366在視覺(jué)上與實(shí)體物件420配合，進(jìn)而達(dá)到互動(dòng)效果，當(dāng)實(shí)體物件420的位置改變時(shí)，立體虛擬物件366呈現(xiàn)的形狀大小便可隨之改變。此外，娛樂(lè)顯示系統(tǒng)300可更進(jìn)一步包含驅(qū)動(dòng)模塊380，驅(qū)動(dòng)模塊380耦接于運(yùn)算模塊340與立體顯示模塊360之間，驅(qū)動(dòng)模塊380主要用以根據(jù)運(yùn)算模塊340計(jì)算的立體虛擬物件366驅(qū)動(dòng)立體顯示模塊360上的各個(gè)顯示單元產(chǎn)生立體視覺(jué)的影像效果。在圖4A至圖4G所繪示的例子中，以單一視點(diǎn)例示性說(shuō)明立體虛擬物件366的形狀，但實(shí)際應(yīng)用中因使用者雙眼具有一定視差，立體顯示模塊360上顯示立體虛擬物件366時(shí)須分別對(duì)應(yīng)使用者左眼與右眼分別提供具有視差的兩組影像。請(qǐng)參閱圖5A、圖5B以及圖5C，其用以繪示根據(jù)本發(fā)明的其中一實(shí)施例中對(duì)立體虛擬物件進(jìn)行雙眼視差計(jì)算并產(chǎn)生對(duì)應(yīng)使用者左眼與右眼的兩組影像的示意圖。于圖5A中，繪示了于此實(shí)施例中使用者在觀察區(qū)域400中兩眼分別位在不同的位置，其觀察實(shí)體物件420與立體虛擬物件366的角度將有所差異(即所謂兩眼視差)，因此，當(dāng)運(yùn)算模塊340根據(jù)相對(duì)位置關(guān)系產(chǎn)生立體虛擬物件366的坐標(biāo)位置之后，驅(qū)動(dòng)模塊380可進(jìn)一步根據(jù)雙眼視差產(chǎn)生圖5B中的左眼影像366L以及圖5C中的右眼影像366R，以顯示在透明顯示裝置362上。圖5A至圖5C中以較大的視差作示意講解，本發(fā)明并不以此為限，實(shí)際應(yīng)用中兩眼視差所形成的兩組影像多半僅具有較小差距。至于立體顯示方式可利用時(shí)序分離、光偏振分離或其他各種立體顯示技術(shù)傳遞至使用者的左右兩眼，此為現(xiàn)有技藝之人所熟知，在此不另贅述。于此實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)模塊380依據(jù)時(shí)序分別傳送多個(gè)影像圖框至透明顯示裝置362，這些影像圖框可分別對(duì)應(yīng)左眼影像以及右眼影像，藉此達(dá)到立體的影像效果，但本發(fā)明并不以此為限。須進(jìn)一步說(shuō)明的是，于立體顯示模塊360所顯示的畫(huà)面上(如圖4B、圖4D、圖4F以及圖4H所示)，立體虛擬物件366與實(shí)體物件420可能存在一定的前景后景的次序關(guān)系，當(dāng)立體虛擬物件366與實(shí)體物件420兩者重疊的部份，須依據(jù)兩者的先后面景深次序，使較接近觀察區(qū)域400的一者能遮蓋另一者，方能形成逼真的立體景深效果。因此，本娛樂(lè)顯示系統(tǒng)300的立體顯示模塊360中設(shè)置有遮光結(jié)構(gòu)364。遮光結(jié)構(gòu)364與透明顯示裝置362相鄰設(shè)置并位于透明顯示裝置362與實(shí)體物件420之間，遮光結(jié)構(gòu)364根據(jù)立體虛擬物件366與實(shí)體物件420之間的虛擬景深次序而切換其遮光開(kāi)關(guān)狀態(tài)。請(qǐng)一并參閱圖6A至圖6C，其分別繪示于一實(shí)施例中當(dāng)立體虛擬物件366與實(shí)體物件420為部份重疊時(shí)的示意圖。圖6A與圖6B分別繪示于此實(shí)施例中兩個(gè)子圖框(第一子圖框與第二子圖框)下遮光結(jié)構(gòu)364的遮光開(kāi)關(guān)狀態(tài)示意圖。圖6C則繪示上述兩子圖框因視覺(jué)暫留產(chǎn)生的合并影像的示意圖。于圖6A至圖6C的實(shí)施例中，立體虛擬物件366與實(shí)體物件420對(duì)觀察區(qū)域400的視角而言為部份重疊時(shí)，并且針對(duì)兩者的重疊處OLP于虛擬景深次序中實(shí)體物件420較接近觀察區(qū)域400 (前景)，而立體虛擬物件366較遠(yuǎn)離觀察區(qū)域400 (遠(yuǎn)景)。于其中一子圖框(如圖6A中的第一子圖框)，遮光結(jié)構(gòu)364全面啟動(dòng)遮光并在透明顯示裝置362顯示該立體虛擬物件366未重疊該實(shí)體物件420的部份(也就是顯示立體虛擬物件366減去重疊處0LP)，如此一來(lái)，遮光結(jié)構(gòu)364隔絕了來(lái)自背景的光線與影像，僅由透明顯示裝置362顯示該立體虛擬物件366未重疊該實(shí)體物件420的部份，在重疊處OLP排除立體虛擬物件366，達(dá)到立體虛擬物件366位在遠(yuǎn)景的效果。于此實(shí)施例中，透明顯示裝置362可為主動(dòng)發(fā)光顯示裝置等顯示面板的透光率實(shí)質(zhì)上大于80%的顯示裝置，或透明顯示裝置362包含側(cè)向式背光源(圖中未示)，因此，透明顯示裝置362可在不須背景光源的情況下顯示立體虛擬物件366，而遮光結(jié)構(gòu)364可例如是能夠部分致動(dòng)的主動(dòng)發(fā)光顯示裝置等顯示面板透光率實(shí)質(zhì)上大于80%的顯示裝置，且遮光結(jié)構(gòu)364利用部份致動(dòng)功能在顯示面板上部分顯示不透光部分透光以使實(shí)體物件420的光線可透過(guò)該遮光結(jié)構(gòu)364。于另一子圖框(如圖6B中的第二子圖框)，該遮光結(jié)構(gòu)364不啟動(dòng)遮光而透明顯示裝置362切換至透明狀態(tài)，讓使用者能直接觀察到實(shí)體物件420，因此在重疊處OLP排除了立體虛擬物件366并使實(shí)體物件420覆蓋于其上，達(dá)到立體虛擬物件366位在遠(yuǎn)景而實(shí)體物件420在前景的效果。藉此，兩子圖框因視覺(jué)暫留產(chǎn)生的合并影像效果如圖6C所示。請(qǐng)一并參閱圖7A至圖7C，其分別繪示于另一實(shí)施例中當(dāng)立體虛擬物件366與實(shí)體物件420為部份重疊時(shí)的示意圖。圖7A與圖7B分別繪示于此實(shí)施例中兩個(gè)子圖框(第一子圖框與第二子圖框)下遮光結(jié)構(gòu)364的遮光開(kāi)關(guān)狀態(tài)示意圖。圖7C則繪示上述兩子圖框因視覺(jué)暫留產(chǎn)生的合并影像的示意圖。于圖7A至圖7C的實(shí)施例中，立體虛擬物件366與實(shí)體物件420對(duì)觀察區(qū)域400的視角而言為部份重疊時(shí)，并且針對(duì)兩者的重疊處OLP于虛擬景深次序中立體虛擬物件366較接近觀察區(qū)域400 (前景)，而實(shí)體物件420較遠(yuǎn)離觀察區(qū)域400 (遠(yuǎn)景)。于其中一子圖框(如圖7A中的第一子圖框)，遮光結(jié)構(gòu)364全面啟動(dòng)遮光并在透明顯示裝置362顯示立體虛擬物件366，如此一來(lái)，遮光結(jié)構(gòu)364隔絕了來(lái)自背景的光線與影像，僅由透明顯示裝置362顯示該立體虛擬物件366，在重疊處OLP可顯示立體虛擬物件366而排除實(shí)體物件420，達(dá)到立體虛擬物件366位在前景的效果。于此實(shí)施例中，透明顯示裝置362可為主動(dòng)發(fā)光顯示裝置，或透明顯示裝置362包含側(cè)向式背光源(圖中未示)，因此，透明顯示裝置362可在不須背景光源的情況下顯示立體虛擬物件366。
于另一子圖框(如圖7B中的第二子圖框)，遮光結(jié)構(gòu)364僅于立體虛擬物件366與實(shí)體物件420的重疊處OLP部份啟動(dòng)遮光而透明顯示裝置362切換至透明狀態(tài)，讓使用者能直接觀察到實(shí)體物件420。藉此，兩子圖框因視覺(jué)暫留產(chǎn)生的合并影像效果如圖7C所示。此外，于圖7A至圖7C的實(shí)施例中，因于第一子圖框時(shí)，遮光結(jié)構(gòu)364全面啟動(dòng)遮光，且于第二子圖框時(shí)，立體虛擬物件366與實(shí)體物件420的重疊處OLP亦進(jìn)行遮光，可能使得重疊處OLP的顯示亮度特別低，與立體虛擬物件366其他未重疊部份不協(xié)調(diào)。因此，本發(fā)明中的娛樂(lè)顯示系統(tǒng)300可進(jìn)一步對(duì)立體虛擬物件366與實(shí)體物件420的重疊處OLP進(jìn)行亮度補(bǔ)償。例如，針對(duì)各別子圖框調(diào)整透明顯示裝置362亮度以進(jìn)行重疊處OLP的亮度補(bǔ)償。請(qǐng)參閱圖8A以及圖SB，其繪示根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例中的一種亮度補(bǔ)償機(jī)制。如圖8A所示，于第一子圖框的開(kāi)啟時(shí)間中，遮光結(jié)構(gòu)364全面啟動(dòng)遮光并在透明顯示裝置362顯示立體虛擬物件366。其中，立體虛擬物件366與實(shí)體物件420的未重疊處設(shè)定透明顯示裝置362為100%顯示亮度，而重疊處OLP設(shè)定透明顯示裝置362為50%顯示亮度。如圖8B所示，于第二子圖框中，重疊處OLP不進(jìn)行遮光，且透明顯示裝置362設(shè)定在重疊處OLP以50%顯示亮度繼續(xù)顯示立體虛擬物件366的重疊部份。如此一來(lái)，于第一子圖框與第二子圖框分別以均等亮度(50%顯示亮度)在透明顯示裝置362上顯示立體虛擬物件366的重疊部份，藉此對(duì)重疊處OLP的亮度補(bǔ)償。如此一來(lái)，第一子圖框啟動(dòng)遮光，第二子圖框不啟動(dòng)遮光。并且,立體虛擬物件366的未重疊處在第一子圖框的時(shí)間具有100%顯示亮度，立體虛擬物件366的重疊處OLP在一個(gè)影像圖框的時(shí)間(即第一子圖框與第二子圖框)具有50%顯示亮度，藉此完成亮度補(bǔ)償，可避免亮度不均的現(xiàn)象。另外，在每一影像圖框之間更可包含一空白區(qū)間，透明顯示裝置362于空白區(qū)間顯示黑畫(huà)面，用以避免圖框之間的干擾，然本實(shí)施例不加以局限.請(qǐng)參閱圖9A以及圖9B，其繪示根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例中的另一種亮度補(bǔ)償機(jī)制。如圖9A所示，于第一子圖框中，遮光結(jié)構(gòu)364全面啟動(dòng)遮光并在透明顯示裝置362顯示立體虛擬物件366。其中，立體虛擬物件366與實(shí)體物件420的未重疊處設(shè)定透明顯示裝置362為100%顯示亮度，而重疊處OLP設(shè)定透明顯示裝置362為200%顯示亮度。如圖9B所示，于第二子圖框中，重疊處OLP進(jìn)行遮光。也就是說(shuō)，于第一子圖框，啟動(dòng)該遮光結(jié)構(gòu)全面遮光，并在透明顯示裝置362以增強(qiáng)亮度(如200%顯示亮度)顯示立體虛擬物件362的重疊部份。藉此，亦可完成亮度補(bǔ)償，可避免亮度不均的現(xiàn)象。另一方面，請(qǐng)一并參閱圖10，其繪示根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例中一種互動(dòng)式立體顯示方法的方法流程圖?；?dòng)式立體顯示方法對(duì)應(yīng)實(shí)體物件產(chǎn)生互動(dòng)顯示效果至觀察區(qū)域，于該實(shí)體物件與該觀察區(qū)域之間設(shè)置有一透明顯示裝置以及一遮光結(jié)構(gòu)，上述物件與結(jié)構(gòu)可參考先前實(shí)施例及圖式說(shuō)明，在此不另贅述。如圖10所示,互動(dòng)立體顯示方式首先執(zhí)行步驟S100,追蹤該觀察區(qū)域與該實(shí)體物件的坐標(biāo)位置并且產(chǎn)生觀察區(qū)域與該實(shí)體物件相對(duì)位置關(guān)系。該相對(duì)位置關(guān)系包含以觀察區(qū)域?yàn)榛鶞?zhǔn)點(diǎn)，相對(duì)于觀察區(qū)域的實(shí)體物件于第一方向軸所夾的一第一相對(duì)角度、于垂直于第一方向軸的第二方向軸所夾的一第二相對(duì)角度以及相對(duì)于觀察區(qū)域的實(shí)體物件的相對(duì)水平距離(可參照?qǐng)D4A至圖4F所示)。
接著，執(zhí)行步驟S102，根據(jù)相對(duì)位置關(guān)系產(chǎn)生至少一立體虛擬物件。其中，產(chǎn)生至少一立體虛擬物件的步驟S102可進(jìn)一步根據(jù)該第一相對(duì)角度以及該第二相對(duì)角度修正一物件原型的立體視角效果，根據(jù)該相對(duì)水平距離修正該物件原型的立體物件大小，以及，根據(jù)該物件原型的修正結(jié)果，產(chǎn)生該立體虛擬物件(可參照?qǐng)D4A至圖4F所示)。接著，執(zhí)行步驟S104，顯示立體虛擬物件于透明顯示裝置。于此步驟中，可依據(jù) 時(shí)序分別產(chǎn)生多個(gè)影像圖框至透明顯示裝置，這些影像圖框分別對(duì)應(yīng)左眼影像以及右眼影像，藉此形成立體虛擬物件其立體視覺(jué)效果。以及，執(zhí)行步驟S106，根據(jù)立體虛擬物件與實(shí)體物件之間的虛擬景深次序而切換遮光結(jié)構(gòu)的遮光開(kāi)關(guān)狀態(tài)(可參照?qǐng)D6A至圖6C以及圖7A至圖7C所示)。此外，在步驟S102完成并產(chǎn)生立體虛擬物件之后，互動(dòng)立體顯示方式可進(jìn)一步執(zhí)行步驟S103，對(duì)立體虛擬物件進(jìn)行雙眼視差計(jì)算，分別產(chǎn)生對(duì)應(yīng)左右眼的影像(如圖5A至圖5C所示)。透明顯示裝置上所顯示的每一個(gè)影像圖框至少包含兩個(gè)子圖框，若該虛擬景深次序?yàn)樵搶?shí)體物件較接近該觀察區(qū)域時(shí)，于其中一子圖框，啟動(dòng)該遮光結(jié)構(gòu)全面遮光，并在該透明顯示裝置顯示該立體虛擬物件未重疊該實(shí)體物件的部份。于另一子圖框，關(guān)閉該遮光結(jié)構(gòu)，并將該透明顯示裝置切換至透明狀態(tài)(可參照?qǐng)D6A至圖6C)。若該虛擬景深次序?yàn)樵摿Ⅲw虛擬物件較接近該觀察區(qū)域時(shí)，于其中一子圖框，啟動(dòng)該遮光結(jié)構(gòu)全面遮光，并在該透明顯示裝置顯示該立體虛擬物件。于另一子圖框，啟動(dòng)該遮光結(jié)構(gòu)于該立體虛擬物件與該實(shí)體物件的重疊處部份遮光，并切換該透明顯示裝置至透明狀態(tài)(可參照?qǐng)D7A至圖7C)。為避免使得重疊處的顯示亮度偏低，與其他未重疊部份不協(xié)調(diào)。因此，本發(fā)明中的互動(dòng)式立體顯示方法可進(jìn)一步對(duì)立體虛擬物件與實(shí)體物件的重疊處進(jìn)行亮度補(bǔ)償，例如，針對(duì)該立體虛擬物件與該實(shí)體物件的重疊處，于第一子圖框與第二子圖框分別以一均等亮度在該透明顯示裝置上顯示該立體虛擬物件的重疊部份(可參照?qǐng)D8A至圖SB及前述對(duì)應(yīng)實(shí)施例)，或是，于第一子圖框，啟動(dòng)該遮光結(jié)構(gòu)全面遮光，并在該透明顯示裝置以一增強(qiáng)亮度顯示該立體虛擬物件的重疊部份(可參照?qǐng)D9A至圖9B及前述對(duì)應(yīng)實(shí)施例)，亮度補(bǔ)償?shù)募?xì)節(jié)已見(jiàn)于前述實(shí)施例在此不另贅述。綜上所述，本發(fā)明提出一種娛樂(lè)顯示系統(tǒng)以及互動(dòng)式立體顯示方法，其中娛樂(lè)顯示系統(tǒng)中包含了透明顯示裝置設(shè)置于實(shí)體物件與觀察區(qū)域之間，追蹤實(shí)體物件與觀察區(qū)域之間的相對(duì)位置關(guān)系產(chǎn)生立體虛擬物件并顯示于透明顯示裝置上，藉此，可避免使用者位置改變導(dǎo)致的對(duì)位失準(zhǔn)問(wèn)題。此外，另設(shè)有遮光結(jié)構(gòu)與透明顯示裝置相鄰，遮光結(jié)構(gòu)選擇性切換其遮光開(kāi)關(guān)狀態(tài)藉此模擬立體虛擬物件與實(shí)體物件之間的景深次序關(guān)系(如立體虛擬物件在前景而實(shí)體物件在遠(yuǎn)景，或?qū)嶓w物件在前景而立體虛擬物件在遠(yuǎn)景)，藉此，立體虛擬物件的虛擬位置可設(shè)定在實(shí)體物件之前或之后，不受限于實(shí)際設(shè)置的先后關(guān)系。雖然本揭示內(nèi)容已以實(shí)施方式揭露如上，然其并非用以限定本揭示內(nèi)容，任何熟習(xí)此技藝者，在不脫離本揭示內(nèi)容的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本揭示內(nèi)容的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的申請(qǐng)專(zhuān)利范圍所界定者為準(zhǔn)。
1權(quán)利要求
1.一種娛樂(lè)顯示系統(tǒng)，用以搭配一實(shí)體物件產(chǎn)生互動(dòng)顯示效果至一觀察區(qū)域，其特征在于，該娛樂(lè)顯示系統(tǒng)包含一追蹤模塊，設(shè)置于該實(shí)體物件與該觀察區(qū)域之間，用以追蹤該觀察區(qū)域與該實(shí)體物件的一相對(duì)位置關(guān)系；一運(yùn)算模塊，根據(jù)該相對(duì)位置關(guān)系計(jì)算至少一立體虛擬物件的顯示參數(shù)；以及一立體顯示模塊，設(shè)置于該實(shí)體物件與該觀察區(qū)域之間，該立體顯示模塊包含一透明顯示裝置，用以顯示該至少一立體虛擬物件；以及一遮光結(jié)構(gòu)，與該透明顯示裝置相鄰設(shè)置并位于該透明顯示裝置與該實(shí)體物件之間，該遮光結(jié)構(gòu)根據(jù)該立體虛擬物件與該實(shí)體物件之間的一虛擬景深次序而切換其遮光開(kāi)關(guān)狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的娛樂(lè)顯示系統(tǒng)，其特征在于，該透明顯示裝置的顯示平面具有一橫軸以及一縱軸，該觀察區(qū)域與該透明顯示裝置的顯示平面的投影連線形成一垂直法線，該相對(duì)位置關(guān)系包含該觀察區(qū)域與該實(shí)體物件的連線相較該垂直法線往該橫軸偏轉(zhuǎn)的一第一相對(duì)角度、往該縱軸偏轉(zhuǎn)的一第二相對(duì)角度以及該觀察區(qū)域與該實(shí)體物件之間在該垂直法線上的一相對(duì)水平距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的娛樂(lè)顯示系統(tǒng)，其特征在于，該運(yùn)算模塊根據(jù)該第一相對(duì)角度以及該第二相對(duì)角度計(jì)算一物件原型的立體虛擬物件視角，并根據(jù)該相對(duì)水平距離計(jì)算該物件原型的立體虛擬物件大小。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的娛樂(lè)顯示系統(tǒng)，其特征在于，更包含一驅(qū)動(dòng)模塊，該驅(qū)動(dòng)模塊依據(jù)時(shí)序分別傳送多個(gè)影像圖框至該透明顯示裝置，所述影像圖框分別對(duì)應(yīng)左眼影像以及右眼影像。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的娛樂(lè)顯示系統(tǒng)，其特征在于，該透明顯示裝置上所顯示的每一所述影像圖框至少包含兩個(gè)子圖框，于第一子圖框時(shí)該遮光結(jié)構(gòu)全面啟動(dòng)遮光，于第二子圖框時(shí)該遮光結(jié)構(gòu)根據(jù)該虛擬景深次序選擇性地于該立體虛擬物件與該實(shí)體物件的重疊處部份啟動(dòng)遮光。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的娛樂(lè)顯示系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)該立體虛擬物件與該實(shí)體物件重疊，且于該虛擬景深次序中該實(shí)體物件較接近該觀察區(qū)域時(shí)，于第一子圖框，該遮光結(jié)構(gòu)全面啟動(dòng)遮光并在該透明顯示裝置顯示該立體虛擬物件未重疊該實(shí)體物件的部份，于第二子圖框，該遮光結(jié)構(gòu)不啟動(dòng)遮光而該透明顯示裝置切換至透明狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的娛樂(lè)顯示系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)該立體虛擬物件與該實(shí)體物件重疊，且于該虛擬景深次序中該立體虛擬物件較接近該觀察區(qū)域時(shí)，于第一子圖框，該遮光結(jié)構(gòu)全面啟動(dòng)遮光并在該透明顯示裝置顯示該立體虛擬物件，于第二子圖框，該遮光結(jié)構(gòu)僅于該立體虛擬物件與該實(shí)體物件的重疊處部份啟動(dòng)遮光而該透明顯示裝置切換至透明狀態(tài)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的娛樂(lè)顯示系統(tǒng)，其特征在于，該透明顯示裝置為一主動(dòng)發(fā)光顯示裝置，或該透明顯示裝置包含一光源。
9.一種互動(dòng)式立體顯示方法，對(duì)應(yīng)一實(shí)體物件產(chǎn)生互動(dòng)顯示效果至一觀察區(qū)域，于該實(shí)體物件與該觀察區(qū)域之間設(shè)置有一透明顯示裝置以及一遮光結(jié)構(gòu)，其特征在于，該互動(dòng)立體顯示方式包含追蹤該觀察區(qū)域與該實(shí)體物件的一相對(duì)位置關(guān)系；根據(jù)該相對(duì)位置關(guān)系計(jì)算至少一立體虛擬物件顯示參數(shù)；顯示該立體虛擬物件于該透明顯示裝置；以及根據(jù)該立體虛擬物件與該實(shí)體物件之間的一虛擬景深次序而切換該遮光結(jié)構(gòu)的遮光開(kāi)關(guān)狀態(tài)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的互動(dòng)式立體顯示方法，其特征在于，該透明顯示裝置的顯示平面具有一橫軸以及一縱軸，該觀察區(qū)域與該透明顯示裝置的顯示平面的投影連線形成一垂直法線，該相對(duì)位置關(guān)系包含該觀察區(qū)域與該實(shí)體物件的連線相較該垂直法線往該橫軸偏轉(zhuǎn)的一第一相對(duì)角度、往該縱軸偏轉(zhuǎn)的一第二相對(duì)角度以及該觀察區(qū)域與該實(shí)體物件之間在該垂直法線上的一相對(duì)水平距離，其中計(jì)算至少一立體虛擬物件顯示參數(shù)的步驟包含根據(jù)該第一相對(duì)角度以及該第二相對(duì)角度計(jì)算一物件原型的立體視角；根據(jù)該相對(duì)水平距離計(jì)算該物件原型的立體物件大小；以及根據(jù)該物件原型的計(jì)算結(jié)果，得到該至少一立體虛擬物件。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的互動(dòng)式立體顯示方法，其特征在于，更包含依據(jù)時(shí)序分別產(chǎn)生多個(gè)影像圖框至該透明顯示裝置，所述影像圖框分別對(duì)應(yīng)左眼影像以及右眼影像。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的互動(dòng)式立體顯示方法，其特征在于，該透明顯示裝置上所顯示的每一個(gè)影像圖框至少包含兩個(gè)子圖框，若該虛擬景深次序?yàn)樵搶?shí)體物件較接近該觀察區(qū)域時(shí)，該互動(dòng)立體顯示方法包含于第一子圖框，啟動(dòng)該遮光結(jié)構(gòu)全面遮光，并在該透明顯示裝置顯示該立體虛擬物件未重疊該實(shí)體物件的部份；以及于第二子圖框，關(guān)閉該遮光結(jié)構(gòu)，并將該透明顯示裝置切換至透明狀態(tài)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的互動(dòng)式立體顯示方法，其特征在于，該透明顯示裝置上所顯示的每一個(gè)影像圖框至少包含兩個(gè)子圖框，若該虛擬景深次序?yàn)樵摿Ⅲw虛擬物件較接近該觀察區(qū)域時(shí)，該互動(dòng)立體顯示方法包含于第一子圖框，啟動(dòng)該遮光結(jié)構(gòu)全面遮光，并在該透明顯示裝置顯示該立體虛擬物件；以及于第二子圖框，啟動(dòng)該遮光結(jié)構(gòu)于該立體虛擬物件與該實(shí)體物件的重疊處部份遮光，并切換該透明顯示裝置至透明狀態(tài)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的互動(dòng)式立體顯示方法，其特征在于，當(dāng)該立體虛擬物件與該實(shí)體物件重疊，對(duì)該立體虛擬物件與該實(shí)體物件的重疊處進(jìn)行亮度補(bǔ)償。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的互動(dòng)式立體顯示方法，其特征在于，進(jìn)一步包含針對(duì)該立體虛擬物件與該實(shí)體物件的重疊處，于第一子圖框與第二子圖框分別以一均等亮度在該透明顯示裝置上顯示該立體虛擬物件的重疊部份。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的互動(dòng)式立體顯示方法，其特征在于，進(jìn)一步包含于第一子圖框，在該透明顯示裝置以一增強(qiáng)亮度顯示該立體虛擬物件的重疊部份。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的互動(dòng)式立體顯示方法，其特征在于，進(jìn)一步包含于每一所述影像圖框之間更包含一空白區(qū)間，于該空白區(qū)間該透明顯示裝置顯示一黑畫(huà)面。
全文摘要
本發(fā)明有關(guān)于一種娛樂(lè)顯示系統(tǒng)，用以搭配實(shí)體物件產(chǎn)生互動(dòng)顯示效果至觀察區(qū)域，娛樂(lè)顯示系統(tǒng)包含追蹤模塊、運(yùn)算模塊以及立體顯示模塊。追蹤模塊用以追蹤觀察區(qū)域與實(shí)體物件的相對(duì)位置關(guān)系。運(yùn)算模塊根據(jù)相對(duì)位置關(guān)系產(chǎn)生立體虛擬物件。立體顯示模塊設(shè)置于實(shí)體物件與觀察區(qū)域之間，立體顯示模塊包含透明顯示裝置以及遮光結(jié)構(gòu)，透明顯示裝置用以顯示立體虛擬物件。遮光結(jié)構(gòu)與透明顯示裝置相鄰設(shè)置并位于透明顯示裝置與實(shí)體物件之間，遮光結(jié)構(gòu)根據(jù)立體虛擬物件與實(shí)體物件之間的虛擬景深次序而切換其遮光開(kāi)關(guān)狀態(tài)。
文檔編號(hào)A63F13/02GK102908783SQ20121038786
公開(kāi)日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月20日
發(fā)明者孫宜嶙, 賴世倫, 蔡永生, 董人郎 申請(qǐng)人:友達(dá)光電股份有限公司