專利名稱：時分式計算機立體圖像顯示系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種時分式立體圖象顯示系統(tǒng)。
根據(jù)顯示系統(tǒng)顯示端所顯示圖象的性質(zhì)，立體圖象顯示系統(tǒng)可分為平面象顯示系統(tǒng)和空間象顯示系統(tǒng)兩大類。平面象顯示系統(tǒng)是以人的雙目視差原理為基礎(chǔ)的立體圖象顯示系統(tǒng)，其顯示端所顯示的是兩幅或多幅具有雙目視差關(guān)系的平面圖象，并通過適當?shù)姆绞绞褂^看者的左眼和右眼分別觀看到相應(yīng)的平面視差圖象(左眼圖象和右眼圖象)，然后通過觀看者的眼睛及大腦的融合作用將兩幅平面視差圖象合成為一幅立體圖象。平面象顯示系統(tǒng)也有多種形式，時分式即是其中之一。所謂時分式立體圖象顯示，其實質(zhì)就是將兩幅具有雙目視差關(guān)系的平面視差圖象在時間上加以分割，以使觀看者的左眼和右眼分別先后(其時間間隔應(yīng)小于100ms)觀看到相應(yīng)的平面視差圖象(左眼圖象和右眼圖象)，然后再通過眼和大腦的融合作用將兩幅平面視差圖象合成為一幅立體圖象。時分式立體圖象顯示方法具有視角范圍寬和無色彩失真等優(yōu)點，是一種經(jīng)濟實用的立體圖象顯示方法，并且在立體電視中得到了實際的應(yīng)用。
時分式立體電視系統(tǒng)主要包括三大部分，即平面視差圖象的產(chǎn)生，平面視差圖象的時間分割和顯示。為了獲得平面視差圖象，可根據(jù)人的雙目視差原理并利用兩臺相隔一定距離的攝象機(左攝象機和右攝象機)從不同的角度同步拍攝同一景物，以得到兩幅具有一定視差關(guān)系的平面視差圖象，即左眼圖象和右眼圖象。在時分式立體電視系統(tǒng)中，平面視差圖象的時間分割是利用時分電路來完成的。左眼圖象和右眼圖象通過時分電路以后，濾除左眼圖象中的偶場信號和右眼圖象中的奇場信號，并保留左眼圖象中的奇場信號和右眼圖象中的偶場信號利用相加器將保留下來的左眼圖象中的奇場信號和右眼圖象中的偶場信號進行時間相加，即得到時分立體電視信號，利用視頻記錄設(shè)備記錄時分立體電視信號可得到時分立體電視錄象帶，顯示和觀看時分立體電視圖象時，應(yīng)將時分立體電視信號的奇偶場同步信號分解出來并通過液晶眼鏡驅(qū)動器同步控制液晶眼鏡的左右眼液晶片的開閉，以保證當電視屏幕上顯示左眼圖象時左眼液晶片打開、右眼液晶片關(guān)閉。而當電視屏幕上顯示右眼圖象時右眼液晶片打開、左眼液晶片關(guān)閉。這樣，佩戴這種液晶眼鏡的觀看者就可觀看到立體電視圖象。從上述時分式立體電視系統(tǒng)的工作原理可以看出，采用時分法顯示立體圖象必須具備以下幾個必要條件。首先，系統(tǒng)采集的圖象信息必須是具有一定視差關(guān)系的平面視差圖象對，即左眼圖象和右眼圖象。其次，左眼圖象和右眼圖象必須從時間上加以分割，并先后加以顯示，而且，時間間隔不能超過一定的限度。第三，必須使觀看者佩戴的液晶眼鏡左右眼液晶片的開閉與左右眼圖象的顯示同步。
時分式立體電視系統(tǒng)雖然不失為一種經(jīng)濟實用的立體圖象顯示系統(tǒng)，但是也具有很大的局限性。首先，時分式立體電視系統(tǒng)的圖象信息來源單一，僅限于視頻信號和射頻信號。其次，顯示平面視差圖象的掃描方式要受到電視接收機制式的限制，主要是采用隔行掃描方式，其圖象穩(wěn)定度和垂直分解度都較低。此外，液晶眼鏡的驅(qū)動方式受到限制，只能采用圖象信號疊加高亮度標志信號的方式，為此，光電接收裝置必須附加在電視屏幕上并占據(jù)電視屏幕的一角，不僅縮小了電視屏幕的顯示面積，也破壞了立體圖象的完美性。隨著計算機多媒體技術(shù)的發(fā)展，計算機處理和顯示圖象的能力大大提高。由于計算機計算速度的提高，也使計算機實時處理和顯示圖象成為可能。因此，利用計算機進行立體圖象的顯示有可能大大擴充圖象信息的來源，并使逐行掃描成為可能。
本發(fā)明的目的正是在于獲得一種圖象信號來源廣并且既可進行隔行掃描也可進行逐行掃描的時分式計算機立體圖象顯示系統(tǒng)。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明利用計算機的多種輸入接口采集具有視差關(guān)系并帶有左右眼圖象標志的圖象數(shù)據(jù)對或圖象信號對，所采集的這些圖象數(shù)據(jù)對或圖象信號對經(jīng)計算機處理后獲得的左右眼圖象數(shù)據(jù)分別存入顯示存貯器的相應(yīng)區(qū)域(左眼區(qū)和右眼區(qū))成為左右眼圖象位圖數(shù)據(jù)，分別先后讀出左右眼圖象位圖數(shù)據(jù)并經(jīng)查彩色表后可得到表示紅綠蘭三原色亮度的數(shù)字視頻信號，該數(shù)字視頻信號直接或經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后送入監(jiān)視器并在監(jiān)視器屏幕上先后顯示出左眼圖象和右眼圖象，與此同時，計算機通過驅(qū)動電路使液晶眼鏡左右眼液晶片與左右眼圖象的顯示同步開閉，佩戴這種液晶眼鏡的觀看者即可觀看到三維立體圖象。以下結(jié)合具體實施例對本發(fā)明時分式計算機立體圖象顯示系統(tǒng)的技術(shù)特征作進一步的詳細說明。
附

圖1為本發(fā)明時分式計算機立體圖象顯示系統(tǒng)的框圖;
附圖2為液晶眼鏡驅(qū)動電路的框圖。
參考附圖1和附圖2，本發(fā)明時分式計算機立體圖象顯示系統(tǒng)是由計算機主機、操作臺、圖象數(shù)據(jù)(信號)輸入接口、液晶眼鏡及其驅(qū)動電路組成。操作臺可以是鍵盤、鼠標或觸摸屏，圖象數(shù)據(jù)(信號)輸入接口可以是視頻接口卡，串行通訊卡、網(wǎng)絡(luò)通訊卡、并行通訊卡、光盤或磁盤接口卡并可通過操作臺加以選擇，圖象顯示接口包括圖象生成器、顯示存貯器、陰極射線管控制器(CRTC)、彩色表和D/A轉(zhuǎn)換器(DAC)。具有視差關(guān)系并帶有左右眼圖象標志的一對左右眼圖象數(shù)據(jù)或圖象信號由主機控制進入圖象數(shù)據(jù)(信號)輸入接口，經(jīng)解調(diào)、解碼或彩色解碼、A/D轉(zhuǎn)換等處理后獲得左右眼圖象數(shù)據(jù)對。該左右眼圖象數(shù)據(jù)對可經(jīng)主機直接存入顯示存貯器的相應(yīng)區(qū)域(左眼區(qū)或右眼區(qū))成為需要顯示的圖象的位圖數(shù)據(jù)也可由主機經(jīng)過壓縮編碼和附加左右眼圖象標志等處理后存入外部存貯器成為包含左右眼圖象標志和圖象數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)文件，必要時再通過主機將這些數(shù)據(jù)文件解碼后存入顯示存貯器的相應(yīng)區(qū)域(左眼區(qū)或右眼區(qū))成為需要顯示的圖象的位圖數(shù)據(jù);圖象生成器也可以根據(jù)主機的畫圖命令和存貯在外部存貯器中的畫圖軟件在顯示存貯器的相應(yīng)區(qū)域(左眼或右眼區(qū))生成需要顯示的圖象的位圖數(shù)據(jù)。CRTC一方面向監(jiān)視器輸出水平同步信號和垂直同步信號以控制監(jiān)視器陰極射線管(CRT)電子束進行光柵掃描，另一方面則根據(jù)電子束在監(jiān)視器屏幕上的位置自動計算并生成顯示存貯器的相應(yīng)地址，以控制顯示存貯器不斷地分時讀出存貯在其中的左右眼圖象位圖數(shù)據(jù)。顯示存貯器讀出的位圖數(shù)據(jù)經(jīng)查彩色表以后成為表示紅、綠、蘭三原色亮度的數(shù)字視頻信號，該數(shù)字視頻信號直接或者經(jīng)DAC轉(zhuǎn)換為模似視頻信號(視監(jiān)視器的制式而定)后送入監(jiān)視器并在監(jiān)視器屏幕上分時顯示出左眼圖象和右眼圖象。當監(jiān)視器CRT電子束完成左眼圖象掃描或右眼圖象掃描而進入垂直回掃期間，CRTC即向主機申請中斷，主機接受中斷申請后即進入中斷服務(wù)，查詢出目前掃描的顯存區(qū)域(左眼區(qū)或右眼區(qū))，并向液晶眼鏡驅(qū)動電路發(fā)出指令，以驅(qū)動液晶眼鏡相應(yīng)液晶片阻光、另一液晶片透光。在逐行掃描的情況下，主機還將重新設(shè)置CRTC的相關(guān)寄存器或重新設(shè)置彩色表，之后結(jié)束中斷服務(wù)。
顯示存貯器顯存區(qū)域(左眼區(qū)和右眼區(qū))的劃分可以有多種方式。對于有多個位平面的顯示存貯器，可將所有位平面分為2頁以上的偶數(shù)頁，其中半數(shù)頁為存貯左眼圖象位圖數(shù)據(jù)的左眼區(qū)，另半數(shù)頁為存貯右眼圖象位圖數(shù)據(jù)的右眼區(qū)，每一頁均包括若干個用以顯示色彩的位平面，左眼區(qū)和右眼區(qū)的切換以頁為單位分時交替進行，這種方式的特點是色彩豐富，但是分辨率較差。對于有多個位平面的顯示存貯器，也可將半數(shù)位平面用于存貯左眼圖象位圖數(shù)據(jù)，另半數(shù)位平面用于存貯右眼圖象位圖數(shù)據(jù)，左眼區(qū)和右眼區(qū)的切換以位平面為最小單位分時進行。這種方式的特點正好與第一種方式相反，分辨率較高，但色彩較少。對于只有1個位平面的顯示存貯器，則可分為存貯左眼圖象位圖數(shù)據(jù)的奇數(shù)行掃描線存貯區(qū)(左眼區(qū))和存貯右眼圖象數(shù)據(jù)位圖數(shù)據(jù)的偶數(shù)行掃描線存貯區(qū)(右眼區(qū))，左眼區(qū)和右眼區(qū)的切換是以奇偶行掃描線存貯區(qū)為單位分時進行的。
驅(qū)動電路可以由地址譯碼電路、記憶鎖存電路、電平轉(zhuǎn)換電路和振蕩電路組成。地址譯碼電路接收并識別主機在中斷服務(wù)期間發(fā)出的I/O指令后，將該指令鎖存于記憶鎖存電路中直至主機發(fā)出下一個指令，并通過電平轉(zhuǎn)換電路和振蕩電路將I/O口5V控制信號電平轉(zhuǎn)換為±12V交流電壓以控制液晶眼鏡左右眼液晶片的開閉。
本發(fā)明時分式計算機立體圖象顯示系統(tǒng)可利用各種計算機輸入接口進行數(shù)據(jù)通信，以接受不同傳輸速率和不同編碼形式的圖象數(shù)據(jù)。因此，其圖象信息的來源很廣，除了視頻信號外，傳真機、掃描儀和網(wǎng)絡(luò)通訊等都可用來傳輸具有視差關(guān)系的圖象數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)的描方式多樣，既可以采用隔行掃描，也可以采用逐行掃描。采用逐行掃描時，可提高圖象的穩(wěn)定度和垂直分解度。因此，本發(fā)明可廣泛用于立體傳真，立體可視電話等領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1.一種時分式計算機立體圖象顯示系統(tǒng)，其特征在于它是由計算機主機、操作臺、圖象數(shù)據(jù)(信號)輸入接口、外部存貯器、圖象顯示接口、監(jiān)視器、液晶眼鏡及其驅(qū)動電路組成，操作臺可以是鍵盤、鼠標或觸摸屏，圖象數(shù)據(jù)(信號)輸入接口可以是視頻接口卡、串行通訊卡、網(wǎng)絡(luò)通訊卡、并行通訊卡、光盤或磁盤接口卡并可通過操作臺加以選擇，圖象顯示接口包括圖象生成器、顯示存貯器、陰極射線管控制器(CRTC)、彩色表和D/A轉(zhuǎn)換器(DAC)；具有視差關(guān)系并帶有左、右眼圖象標志的一對左右眼圖象數(shù)據(jù)或圖象信號由主機控制進入圖象數(shù)據(jù)(信號)輸入接口，經(jīng)解調(diào)、解碼或彩色解碼、A/D轉(zhuǎn)換處理后獲得左右眼圖象數(shù)據(jù)對；該左右眼圖象數(shù)據(jù)對可經(jīng)主機直接存入顯示存貯器的相應(yīng)區(qū)域(左眼區(qū)或右眼區(qū))成為需要顯示的圖象的位圖數(shù)據(jù)，也可由主機經(jīng)過壓縮編碼和附加左右眼圖象標志等處理后存入外部存貯器成為包含左右眼圖象標志和圖象數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)文件，必要時再通過主機將數(shù)據(jù)文件解碼后存入顯示存貯器的相應(yīng)區(qū)域(左眼區(qū)或右眼區(qū))成為需要顯示的圖象的位圖數(shù)據(jù)，圖象生成器也可根據(jù)主機的畫圖命令和存貯在外部存貯器中的畫圖軟件在顯示存貯器的相應(yīng)區(qū)域(左眼區(qū)或右眼區(qū))生成需要顯示的圖象的位圖數(shù)據(jù)；CRTC一方面向監(jiān)視器輸出水平同步信號和垂直同步信號以控制監(jiān)視器陰極射線管(CRT)電子束進行光柵掃描，另一方面則根據(jù)電子束在監(jiān)視屏幕上的位置自動計算并生成顯示存貯器的相應(yīng)地址，以控制顯示存貯器不斷地分時讀出存貯在其中的左右眼圖象位圖數(shù)據(jù)，顯示存貯器讀出的位圖數(shù)據(jù)經(jīng)查彩色表以后成為表示紅綠蘭三原色亮度的數(shù)字視頻信號，該數(shù)字視頻信號直接或者經(jīng)DAC轉(zhuǎn)換為模擬視頻信號后送入監(jiān)視器并在監(jiān)視器屏幕上顯示出左眼圖象或右眼圖象；當監(jiān)視器CRT電子束完成左眼圖象掃描或右眼圖象掃描而進入垂直回掃期間，CRTC向主機申請中斷，主機接受中斷申請后即進入中斷服務(wù)，查詢出目前掃描的顯存區(qū)域(左眼區(qū)或右眼區(qū))，并向液晶眼鏡驅(qū)動電路發(fā)出指令，以驅(qū)動液晶眼鏡相應(yīng)液晶片阻光、另一液晶片透光，在逐行掃描的情況下，主機還將重新設(shè)置CRTC的相關(guān)寄存器或重新設(shè)備彩色表，之后結(jié)束中斷服務(wù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的立體圖象顯示系統(tǒng)，其特征在于所述顯示存貯器包括2頁以上的偶數(shù)頁，其中半數(shù)頁為存貯左眼圖象位圖數(shù)據(jù)的左眼區(qū)，另半數(shù)頁為存貯右眼圖象位圖數(shù)據(jù)的右眼區(qū)，每一頁均包括若干個用以顯示彩色的位平面，左眼區(qū)和右眼區(qū)的切換以頁為單位分時進行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的立體圖象顯示系統(tǒng)，其特征在于所述顯示存貯器僅有1頁，但包括2個以上的偶數(shù)個位平面，其中半數(shù)位平面為存貯左眼圖象位圖數(shù)據(jù)的左眼區(qū)，另半數(shù)位平面為存貯右眼圖象位圖數(shù)據(jù)的右眼區(qū)，左眼區(qū)和右眼區(qū)的切換以位平面為最小單位分時進行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的立體圖象顯示系統(tǒng)，其特征在于所述顯示存貯器僅包括1個位平面并分為存貯左眼圖象位圖數(shù)據(jù)的奇數(shù)行掃描線存貯區(qū)(左眼區(qū))和存貯右眼圖象位圖數(shù)據(jù)的偶數(shù)行掃描線存貯區(qū)(右眼區(qū))，左眼區(qū)和右眼區(qū)的切換是以奇偶行掃描線存貯區(qū)為單位分時進行的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述立體圖象顯示系統(tǒng)，其特征在于所述驅(qū)動電路由地址譯碼電路、記憶鎖存電路、電平轉(zhuǎn)換電路和振蕩電路組成，地址譯碼電路識別并接收到主機在中斷服務(wù)期間發(fā)出的I/O指令后，將該指令鎖存于記憶鎖存電路中直至主機發(fā)出下一個指令，并通過電平轉(zhuǎn)換電路和振蕩電路將I/O口5V控制信號電平轉(zhuǎn)換為±12V交流電壓以控制液晶眼鏡左右眼液晶片的開閉。
全文摘要
時分式計算機立體圖象顯示系統(tǒng)涉及一種立體圖象顯示系統(tǒng)，由計算機主機、操作臺、圖象數(shù)據(jù)(信號)輸入接口、外部存貯器、圖象顯示接口、監(jiān)視器、液晶眼鏡及其驅(qū)動電路組成，具有視差關(guān)系的左右眼圖象數(shù)據(jù)或信號對經(jīng)處理后由監(jiān)視器分時顯示，同時通過驅(qū)動電路使液晶眼鏡左右眼液晶片同步開閉，觀察者通過液晶眼鏡并經(jīng)過眼和大腦的融合作用即可觀看到立體圖象。本發(fā)明圖象信息來源廣、掃描方式多樣，故可廣泛用于顯示各種立體圖象。
文檔編號H04N13/04GK1088700SQ9311281
公開日1994年6月29日 申請日期1993年12月24日 優(yōu)先權(quán)日1993年12月24日
發(fā)明者沈笑云, 楊國宇, 唐達, 李昌 申請人:中國民用航空學(xué)院