專利名稱：非立體視頻源的立體影像顯示器的控制方法與裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種顯示器的控制裝置與方法，尤其涉及一種非立體視頻源(non-stereo video source)的立體影像顯示器的控制裝置與方法。
立體影像(stereoscopic images)的產生即利用相似的原理。通過讓左、右眼所看的影像各自獨立，立體影像顯示裝置可以讓觀賞者的兩眼看到不同的影像。例如，左右眼的影像可交替地顯示在顯示裝置上，并配合同步快門觀賞器(Synchronized Shutter Viewer)，例如一液晶立體眼鏡(LC shutter glasses)的運作，當顯示裝置顯示左眼影像時遮蔽右眼，當屏幕顯示右眼影像時遮蔽左眼，即可使左眼只能看到左眼的影像，而右眼只能看到右眼的影像。如此周而復始，以快于人類視覺暫留的速度進行交替顯示，立體影像顯示裝置即可使觀賞者感知到立體的影像。
請參考

圖1與圖2，一種現(xiàn)有的立體影像技術是在存儲器1中，提供兩個存儲區(qū)塊B1與B2，以作為存放左眼影像的數(shù)據(jù)與右眼影像的數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)。顯示裝置8所顯示的畫面，交替對應至存放左眼影像與右眼影像的存儲區(qū)塊，即，存儲區(qū)塊B1與B2的其中之一。圖1所示為顯示裝置8所顯示的畫面對應至存儲區(qū)塊B1，以顯示左眼影像的狀況，圖2所示為顯示裝置8所顯示的畫面對應至存儲區(qū)塊B2，以顯示右眼影像的狀況。當顯示不同畫面時，一同步快門觀賞器(Synchronized Shutter Viewer)9需同步地進行切換動作，讓左眼影像只進入使用者的左眼，右眼影像只進入使用者的右眼。
請參照圖3，當視頻源為非立體影像的視頻源時，若欲顯示立體影像，立體影像顯示裝置可將連續(xù)的兩個畫面(frame)分別作為左眼影像與右眼影像。與圖1及圖2類似地，圖3所示的存儲器1中亦以兩個存儲區(qū)塊B1與B2以作為緩沖區(qū)，不過緩沖區(qū)B1與B2中分別儲存了兩個畫面。當顯示存儲區(qū)塊B1中所儲存的影像時，畫面F1與F2交替地顯示于顯示裝置8，以作為左眼影像與右眼影像。而當顯示存儲區(qū)塊B2中所儲存的影像時，畫面F2與F3會交替地顯示于顯示裝置8，以作為下一個左眼影像與右眼影像。
由于連續(xù)的兩個畫面之間具有微小的差異，因此通過此種方式，配合例如同步快門觀賞器，立體影像顯示裝置即可使觀賞者的左眼與右眼接收到不同的影像。當下一畫面，即畫面F3在存儲區(qū)塊B2中準備完畢后，立體影像顯示裝置可切換將存儲區(qū)塊B2中的畫面F2與F3交替地顯示于顯示裝置8，并于存儲區(qū)塊B1準備下一畫面。如此，即可于讀取非立體影像的視頻源后，連續(xù)地撥放立體影像。
然而，上述撥放立體影像的問題，為當影像中的對象的移動方向改變時，觀賞者可能會突然感受到不同的三維效果。例如，若對象原本是由左向右移動，且觀賞者感知到物體位于顯示裝置的「前方」，當對象改變移動方向為由右往左后，觀賞者會突然感知到物體是位在顯示裝置的「后方」。此問題會導致觀賞者無法感受到一致的三維效果，造成觀賞者的困擾。
為達上述目的，本發(fā)明的非立體視頻源的立體影像顯示器的控制裝置主要包括一存儲器、一讀寫控制器(read/write controller)以及一動作分析器(motion analyzer)。存儲器儲存一目前畫面、此目前畫面的前一畫面、以及準備中的此目前畫面的下一畫面。目前畫面與前一畫面分別作為一立體影像的一右眼影像與一左眼影像。讀寫控制器控制目前畫面與下一畫面于存儲器的寫入地址，以及目前畫面與前一畫面的讀取順序。動作分析器則計算下一畫面相對于目前畫面的一下一總運動方向(overall motion direction)，并比較下一總運動方向與目前畫面相對于前一畫面的一前一總運動方向，以控制讀寫控制器讀寫存儲器的動作，使得目前畫面以及下一畫面與右眼影像以及左眼影像之間的對應關系會隨著下一總運動方向與前一總運動方向的水平方向的關系而改變。
此外，本發(fā)明的非立體視頻源的立體影像顯示器的控制方法是先計算非立體視頻源的一目前畫面的下一畫面相對于目前畫面的一下一總運動方向。接著，比較下一總運動方向與目前畫面相對于目前畫面的前一畫面的一前一總運動方向，以依據(jù)一比較結果，決定目前畫面以及下一畫面與作為一立體影像的一右眼影像以及一左眼影像之間的對應關系。
本發(fā)明的一實施例，存儲器可具有一第一緩沖區(qū)以及一第二緩沖區(qū)。第一緩沖區(qū)儲存前一畫面以及目前畫面，第二緩沖區(qū)則儲存目前畫面以及下一畫面。在此例中，讀寫控制器通過改變目前畫面與下一畫面于第二緩沖區(qū)中的寫入地址，來改變目前畫面以及下一畫面與右眼影像以及左眼影像之間的對應關系。
依本發(fā)明的另一實施例，存儲器可具有一第一緩沖區(qū)、一第二緩沖區(qū)以及一第三緩沖區(qū)。第一緩沖區(qū)儲存前一畫面，第二緩沖區(qū)儲存目前畫面，第三緩沖區(qū)則儲存下一畫面。在此例中，讀寫控制器通過改變目前畫面與下一畫面的讀取順序，來改變目前畫面以及下一畫面與右眼影像以及左眼影像之間的對應關系。
依據(jù)本發(fā)明，當影像中的對象的移動方向改變時，畫面與左右眼影像的對應關系可依移動方向的轉換作調整，所以觀賞者可感受到一致的三維效果。
圖1與圖2為示意圖，顯示現(xiàn)有的顯示立體影像的技術；圖3為一示意圖，顯示現(xiàn)有的由非立體視頻源顯示立體影像的技術；圖4為一方塊圖，顯示依本發(fā)明較佳實施例的非立體視頻源的立體影像顯示器的控制裝置的結構；圖5為一流程圖，顯示依本發(fā)明較佳實施例的非立體視頻源的立體影像顯示器的控制方法的流程；圖6為一方塊圖，顯示依本發(fā)明較佳實施例的第一態(tài)樣中，非立體視頻源的立體影像顯示器的控制裝置的結構；圖7A與7B為示意圖，顯示在依本發(fā)明較佳實施例的第一態(tài)樣中，存儲器中數(shù)據(jù)搬移與寫入的狀況；圖8為一方塊圖，顯示依本發(fā)明較佳實施例的第二態(tài)樣中，非立體視頻源的立體影像顯示器的控制裝置的結構；圖9A與9B為示意圖，顯示在依本發(fā)明較佳實施例的第二態(tài)樣中，存儲器中數(shù)據(jù)寫入與讀取的狀況；圖10為一示意圖，顯示在依本發(fā)明較佳實施例中，總運動方向的計算方式。
圖中符號說明1存儲器2存儲器控制器3譯碼器4讀寫控制器41寫入控制器42讀取控制器5動作分析器50~59控制步驟6DAC8顯示裝置9同步快門觀賞器B1緩沖區(qū)B2緩沖區(qū)
B3緩沖區(qū)Fi-1前一畫面Fi目前畫面Fi+1下一畫面存儲器1儲存了一目前畫面Fi、此目前畫面的前一畫面Fi-1、以及準備中的此目前畫面的下一畫面Fi+1。目前畫面Fi與前一畫面Fi-1均為譯碼器3對非立體視頻源進行譯碼之后所得到。在本實施例中，非立體視頻源可為任何一種格式的視頻檔案，譯碼器3則可將此視頻檔案譯碼為一連串的畫面。例如，非立體視頻源可為符合MPEG規(guī)格的視頻檔案，譯碼器3則可為MPEG譯碼器，且本領域技術人員可視實際需求，采用硬件芯片或軟件模塊來作為譯碼器3。
存儲器控制器2控制存儲器1中的數(shù)據(jù)存取與搬移動作。其可接受并解釋(interpret)其它元件的請求，確認數(shù)據(jù)在存儲裝置中的地址，以便由存儲裝置讀取數(shù)據(jù)，或寫入數(shù)據(jù)至存儲裝置中。
數(shù)字/模擬轉換器6將儲存于存儲器中的影像數(shù)據(jù)由數(shù)字型態(tài)轉換為模擬型態(tài)，以輸出于顯示裝置8上，同時發(fā)送一同步信號予同步快門觀賞器9，以使顯示裝置8的屏幕垂直更新動作與同步快門觀賞器9的左、右交替引導動作同步。
動作分析器5可為一軟件模塊，或為一整合于顯卡或芯片組中的硬件芯片或電路，其分析下一畫面Fi+1相對于目前畫面的Fi的相對關系，以得到一下一總運動方向(overall motion direction)。例如，請參照圖10，以MPEG規(guī)格的視頻檔案為例，當譯碼器3對其譯碼以得到各個畫面時，其可得到各個畫面中各個宏模塊(macroblock)M1至M9相對于前一個畫面的對應宏模塊的運動向量(motion vector)V1至V9。如此，將各個宏模塊的運動向量平均，即可得到下一畫面Fi+1相對于目前畫面Fi的下一總運動方向V0。關于MPEG譯碼的過程以及宏模塊與運動向量相關信息，由于為本領域技術人員，故于此不再贅述。
總運動方向可被用來判斷目前畫面Fi中所有對象大致的運動狀況。通過觀察總運動方向在水平方向上的分量方向是否改變，動作分析器5可告知讀寫控制器4是否要切換目前畫面以及下一畫面與右眼影像以及左眼影像的對應關系。例如，若前一畫面被設定為立體影像中的左眼影像，目前畫面被設定為立體影像中的右眼影像，當前一總運動方向在水平方向上的分量為向左，下一總運動方向在水平方向上的分量也向左時，目前畫面可被設定為立體影像中的左眼影像，下一畫面則可被設定為立體影像中的右眼影像，以使觀賞者持續(xù)地感受到相同的三維效果。相反地，若下一總運動方向在水平方向上的分量改為向右，則動作分析器5可切換讀寫控制器4讀寫動作，使得目前畫面被設定為立體影像中的右眼影像，下一畫面被設定為立體影像中的左眼影像。
請參照圖5，在讀取非立體視頻源以顯示立體影像時，動作分析器5會在譯碼器3譯碼以得到下一畫面之前，先計算下一畫面相對于目前畫面的下一總運動方向(步驟51)，并比較下一總運動方向與前一總運動方向的水平方向是否不同(步驟52)。若是相同，則在設定左眼影像與右眼影像時，將目前畫面設定為前一畫面所對應的左眼影像與右眼影像的一(步驟53)，并將下一畫面設定為目前畫面所對應的左眼影像與右眼影像之一(步驟54)。若是不同，則在設定左眼影像與右眼影像時，將目前畫面仍設定為目前所對應的左眼影像與右眼影像之一(步驟55)，并將下一畫面設定為前一畫面所對應的左眼影像與右眼影像之一(步驟56)。在解出下一畫面(步驟57)之后，即將目前畫面設定為前一畫面，將下一畫面設定為目前畫面(步驟58)，并依先前的設定交替地顯示新的前一畫面與目前畫面(步驟59)。若尚未結束(步驟50)，例如視頻檔案尚未播放完畢，則繼續(xù)處理下一畫面。
以下說明兩種不同設定畫面與左右眼影像間對應關系的實施例。其中，圖6、圖7A與圖7B所示為第一態(tài)樣，圖8、圖9A與圖9B所示者為第二態(tài)樣。
請參照圖6，在第一態(tài)樣中，存儲器1具有兩個緩沖區(qū)B1與B2。緩沖區(qū)B1儲存前一畫面Fi-1與目前畫面Fi，緩沖區(qū)B2則儲存目前畫面Fi與目前畫面的下一畫面Fi+1。讀寫控制器4包括一寫入控制器41與一讀取控制器42。動作分析器5控制讀寫控制器4中的寫入控制器41，以改變畫面在存儲器1中的儲存地址。
在存儲器1的緩沖區(qū)B1與B2中，前半部所儲存的數(shù)據(jù)被設定為左眼影像，后半部所儲存的則被設定為右眼影像。因此，讀寫控制器4可以通過改變畫面在緩沖區(qū)中的儲存地址是前半部或后半部，來改變畫面與左眼影像與右眼影像的對應關系。
圖7A顯示總運動方向的水平方向并未改變的情況。如圖7A所示，前一畫面Fi-1被設定為左眼影像，儲存在緩沖區(qū)B1的前半部中，目前畫面Fi則被設定為右眼影像，儲存在緩沖區(qū)B1的后半部中。由于下一總運動方向的水平方向與前一總運動方向的水平方向相同，所以讀寫控制器4中的寫入控制器41會將目前畫面Fi搬移到緩沖區(qū)B2的前半部，而下一畫面Fi+1在譯碼后，會被儲存在緩沖區(qū)B2的后半部。
圖7B則顯示總運動方向的水平方向改變的情況。由于下一總運動方向的水平方向與前一總運動方向的水平方向不同，所以讀寫控制器4中的寫入控制器41會將目前畫面Fi搬移到緩沖區(qū)B2的后半部，而下一畫面Fi+1在譯碼后，會被儲存在緩沖區(qū)B2的前半部，以使觀賞者持續(xù)地感受到相同的三維效果。
請參照圖8，在第二態(tài)樣中，存儲器1具有三個緩沖區(qū)B1、B2與B3。緩沖區(qū)B1儲存前一畫面Fi-1，緩沖區(qū)B2儲存目前畫面Fi，緩沖區(qū)B3則儲存下一畫面Fi+1。與第一態(tài)樣相似地，讀寫控制器4也包括一寫入控制器41與一讀取控制器42。動作分析器5控制讀寫控制器4中的讀取控制器42，以改變畫面從存儲器1中被讀取時的讀取順序。
圖9A顯示總運動方向的水平方向并未改變的情況。如圖9A所示，前一畫面Fi-1被設定為左眼影像，儲存在緩沖區(qū)B1中，目前畫面Fi則被設定為右眼影像，儲存在緩沖區(qū)B2中。由于下一總運動方向的水平方向與前一總運動方向的水平方向相同，所以讀寫控制器4中的讀取控制器42會在下一畫面Fi+1在緩沖區(qū)B3中被譯碼完畢后，將儲存在緩沖區(qū)B2中的目前畫面設定為左眼影像，以及將儲存在緩沖區(qū)B3中的下一畫面設定為右眼影像來讀取。
圖9B則顯示總運動方向的水平方向改變的情況。由于下一總運動方向的水平方向與前一總運動方向的水平方向不同，所以在緩沖區(qū)B3中被譯碼完畢后，讀寫控制器4中的讀取控制器42會將儲存在緩沖區(qū)B2中的目前畫面設定為右眼影像，以及將儲存在緩沖區(qū)B3中的下一畫面設定為左眼影像來讀取，以使觀賞者持續(xù)地感受到相同的三維效果。
依本發(fā)明，由于當影像中的對象的移動方向改變時，畫面與左右眼影像的對應關系可依移動方向的轉換作調整，所以觀賞者可感受到一致的三維效果。
需注意的是，本領域技術人員可對其進行各種等效的修改與變更，而不超出本發(fā)明的精神與范疇。例如，當使用兩個緩沖區(qū)時，可采用交錯式(interleaved)或雙倍同步(sync doubling)技術，以減少存儲器的使用或增快畫面的顯示速度。
因此，以上所述僅為舉例性，而非為限制性。任何未脫離本發(fā)明的精神與范疇，而對其進行的等效修改或變更，均應包含于權利要求書范圍中。
權利要求
1.一種非立體視頻源的立體影像顯示器的控制裝置，其特征在于，包含一存儲器，其儲存一目前畫面、該目前畫面的前一畫面、以及準備中的目前畫面的下一畫面，該目前畫面與前一畫面分別作為一立體影像的一右眼影像與一左眼影像；一讀寫控制器，其控制該目前畫面與下一畫面于存儲器的寫入地址，以及目前畫面與前一畫面的讀取順序；以及一動作分析器，其計算該下一畫面相對于該目前畫面的一下一總運動方向，并比較下一總運動方向與目前畫面相對于前一畫面的一前一總運動方向，以控制該讀寫控制器讀寫存儲器的動作，使該目前畫面以及下一畫面與右眼影像以及左眼影像之間的對應關系會隨著下一總運動方向與前一總運動方向的水平方向的關系而改變。
2.如權利要求1所述非立體視頻源的立體影像顯示器的控制裝置，其特征在于，還包含一譯碼器，其自該非立體視頻源產生前一畫面、目前畫面以及下一畫面。
3.如權利要求1所述非立體視頻源的立體影像顯示器的控制裝置，其特征在于該存儲器具有一第一緩沖區(qū)以及一第二緩沖區(qū)，該第一緩沖區(qū)儲存前一畫面以及目前畫面，該第二緩沖區(qū)則儲存目前畫面以及下一畫面。
4.如權利要求3所述非立體視頻源的立體影像顯示器的控制裝置，其特征在于該讀寫控制器通過改變目前畫面與下一畫面于第二緩沖區(qū)中的寫入地址，來改變該目前畫面以及下一畫面與右眼影像以及左眼影像之間的對應關系。
5.如權利要求1所述非立體視頻源的立體影像顯示器的控制裝置，其特征在于該存儲器具有一第一緩沖區(qū)、一第二緩沖區(qū)以及一第三緩沖區(qū)，該第一緩沖區(qū)儲存前一畫面，第二緩沖區(qū)儲存目前畫面，第三緩沖區(qū)則儲存下一畫面。
6.如權利要求5所述非立體視頻源的立體影像顯示器的控制裝置，其特征在于該讀寫控制器通過改變目前畫面與下一畫面的讀取順序，來改變目前畫面以及下一畫面與右眼影像以及左眼影像之間的對應關系。
7.如權利要求1所述的非立體視頻源的立體影像顯示器的控制裝置，其特征在于該非立體視頻源為一MPEG規(guī)格的視頻檔案，且該動作分析器是平均下一畫面中各宏模塊的運動向量，以得到下一總運動方向。
8.一種非立體視頻源的立體影像顯示器的控制方法，其特征在于，包含計算該非立體視頻源的一目前畫面的下一畫面相對于目前畫面的一下一總運動方向；比較下一總運動方向與目前畫面相對于目前畫面的前一畫面的一前一總運動方向；以及依據(jù)該比較步驟的一比較結果，決定目前畫面以及下一畫面與作為一立體影像的一右眼影像以及一左眼影像之間的對應關系。
9.如權利要求8所述非立體視頻源的立體影像顯示器的控制方法，其特征在于該對應關系決定步驟包含是通過改變目前畫面與下一畫面于存儲器中的寫入地址來完成。
10.如權利要求8所述非立體視頻源的立體影像顯示器的控制方法，其特征在于該對應關系決定步驟是通過改變目前畫面與下一畫面從存儲器讀取的順序來完成。
11.如權利要求8所述非立體視頻源的立體影像顯示器的控制方法，其特征在于，還包含譯碼以得到下一畫面；以及設定該目前畫面為前一畫面，以及設定下一畫面為目前畫面。
12.如權利要求8所述非立體視頻源的立體影像顯示器的控制方法，其特征在于該非立體視頻源為一MPEG規(guī)格的視頻檔案，且計算步驟是通過平均下一畫面中各宏模塊的運動向量來完成。
13.一種計算機系統(tǒng)，包含一譯碼器，其自該非立體視頻源產生一前一畫面、該目前畫面的前一畫面、以及準備的目前畫面的下一畫面，目前畫面與前一畫面分別作為一立體影像的一右眼影像與一左眼影像；一存儲器，其儲存目前畫面、前一畫面以及下一畫面；一存儲器控制器，其控制存儲器中的數(shù)據(jù)存取與搬移動作；一讀寫控制器，其控制目前畫面與下一畫面于存儲器的寫入地址，以及目前畫面與前一畫面的讀取順序；以及一動作分析器，其計算下一畫面相對于目前畫面的一下一總運動方向，并比較下一總運動方向與目前畫面相對于前一畫面的一前一總運動方向，以控制讀寫控制器讀寫存儲器的動作，使目前畫面以及下一畫面與右眼影像以及左眼影像之間的對應關系會隨著下一總運動方向與前一總運動方向的水平方向的關系而改變。
14.如權利要求13所述計算機系統(tǒng)，其特征在于該存儲器具有一第一緩沖區(qū)以及一第二緩沖區(qū)，該第一緩沖區(qū)儲存前一畫面以及目前畫面，第二緩沖區(qū)則儲存目前畫面以及下一畫面。
15.如權利要求14所述計算機系統(tǒng)，其特征在于該讀寫控制器是通過改變目前畫面與下一畫面于第二緩沖區(qū)中的寫入地址，來改變目前畫面以及下一畫面與右眼影像以及左眼影像之間的對應關系。
16.如權利要求13所述計算機系統(tǒng)，其特征在于該存儲器具有一第一緩沖區(qū)、一第二緩沖區(qū)以及一第三緩沖區(qū)，第一緩沖區(qū)儲存前一畫面，第二緩沖區(qū)儲存目前畫面，第三緩沖區(qū)則儲存下一畫面。
17.如權利要求16所述計算機系統(tǒng)，其特征在于該讀寫控制器是通過改變目前畫面與下一畫面的讀取順序，來改變目前畫面以及下一畫面與右眼影像以及左眼影像之間的對應關系。
18.如權利要求13所述計算機系統(tǒng)，其特征在于該非立體視頻源為一MPEG規(guī)格的視頻檔案，且該動作分析器是平均下一畫面中各宏模塊的運動向量，以得到下一總運動方向。
全文摘要
一種非立體視頻源的立體影像顯示器的控制裝置，主要包括存儲器、讀寫控制器及動作分析器。存儲器儲存目前畫面、此目前畫面的前一畫面及準備中的此目前畫面的下一畫面。目前畫面與前一畫面分別作為立體影像的右眼影像與左眼影像。讀寫控制器控制目前畫面與下一畫面于存儲器的寫入地址及目前畫面與前一畫面的讀取順序。動作分析器則計算下一畫面相對于目前畫面的下一總運動方向，并比較下一總運動方向與目前畫面相對于前一畫面的前一總運動方向，以控制讀寫控制器讀寫存儲器的動作，使目前畫面及下一畫面與右眼影像及左眼影像之間的對應關系會隨著下一總運動方向與前一總運動方向的水平方向的關系而改變。
文檔編號G06F12/06GK1455339SQ0211901
公開日2003年11月12日 申請日期2002年4月30日 優(yōu)先權日2002年4月30日
發(fā)明者李潤容, 呂忠晏 申請人:矽統(tǒng)科技股份有限公司