專利名稱：全兼容無閃爍時分立體電視系統(tǒng)的制作方法
以往的時分立體電視系統(tǒng)是利用兩臺間隔一定距離的攝像機(jī)同步拍攝立體圖象，然后將反應(yīng)左攝像機(jī)的視頻信號和反應(yīng)右攝像機(jī)的視頻信號按照奇數(shù)場和偶數(shù)場分別編碼形成時分立體電視圖像。在接收端，這種時分立體電視圖象被顯示在電視屏幕上，觀眾通過配戴液晶立體眼鏡觀看這種時分立體電視圖像，當(dāng)電視機(jī)屏幕上顯示左攝像機(jī)拍攝的圖像時，液晶眼鏡左眼前的液晶鏡片打開，觀眾的左眼通過該液晶鏡片觀看左攝像機(jī)拍攝的電視圖象，此時，右眼前的液晶鏡片關(guān)閉，右眼無法看到電視機(jī)顯示的圖像；當(dāng)電視機(jī)屏幕上顯示右攝像機(jī)拍攝的圖像時，液晶眼鏡右眼前的液晶鏡片打開，觀眾的右眼通過該液晶鏡片觀看右攝像機(jī)拍攝的電視圖象，此時，左眼前的液晶鏡片關(guān)閉，左眼無法看到電視機(jī)顯示的圖像。這種時分式立體電視圖像是快速交替顯示的，而立體液晶眼鏡同步于時分立體電視圖像快速交替開關(guān)，因此觀眾可以看到一副完整的立體電視圖象。
這種時分立體電視系統(tǒng)采用兩臺攝像機(jī)同步拍攝時分立體電視圖像并利用電視信號的奇偶場編碼，該圖像顯示在電視屏幕上時將產(chǎn)生較為嚴(yán)重的閃爍，閃爍的重要原因之一是由于采用兩臺相隔一定距離拍攝的立體電視圖像雙眼視差異過大。當(dāng)我們觀看普通電視節(jié)目時，該電視節(jié)目也是隔場顯示的，之所以沒有出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象或閃爍現(xiàn)象很弱是由于對相隔一場的靜止圖像沒有視差異；對相隔一場的一般運(yùn)動圖像只有很小的視差異；而只有對相隔一場的快速運(yùn)動圖像才有較大視差異，這就是當(dāng)我們看體育電視圖象中的快速運(yùn)動內(nèi)容時，會發(fā)現(xiàn)圖像閃爍的原因。
本發(fā)明提出了一種全兼容無閃爍時分立體電視系統(tǒng)，其特征是利用單個普通攝像機(jī)按照一定的規(guī)則拍攝立體電視圖像，該立體電視圖像無需編碼且同目前的電視制式完全兼容，在電視機(jī)屏幕上顯示的這種立體電視圖像沒有閃爍感覺，當(dāng)觀眾通過裸眼觀察這種立體電視圖像時，該圖像同普通平面電視圖像一樣；當(dāng)觀眾通過被同步信號驅(qū)動的液晶眼鏡觀看這種立體電視圖像時，該圖像將呈現(xiàn)出鮮明的立體圖像的感覺，因此真正達(dá)到全兼容無閃爍立體電視系統(tǒng)的要求。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。


圖1是本發(fā)明的整體框圖。1是全兼容無閃爍時分立體電視攝像機(jī)，它同普通攝像機(jī)完全相同，但攝像師必須照特定的拍攝規(guī)律操作它拍攝立體電視圖像；2是全兼容無閃爍時分立體電視信號發(fā)射裝置，它同以往的電視信號發(fā)射裝置完全相同；5是全兼容無閃爍時分立體電視圖像的記錄設(shè)備，它同普通電視圖象的記錄設(shè)備完全相同，可以記錄在錄象帶4上，也可以記錄在視盤3上；6是發(fā)射天線。將全兼容無閃爍時分立體電視錄象帶4或視盤3放入普通錄像機(jī)7或視盤播放機(jī)8中播放，將播放信號通過視頻電纜11饋入普通電視接收機(jī)9中，或者利用普通電視接收機(jī)9直接自天線19上接收由電視臺播放的全兼容無閃爍時分立體電視信號，普通電視接收機(jī)9接收并顯示這個全兼容無閃爍時分立體電視圖像10，由普通電視接收機(jī)9輸出的視頻電視信號12控制立體液晶眼鏡驅(qū)動信號發(fā)生器13,13將立體液晶眼鏡驅(qū)動信號轉(zhuǎn)換為紅外信號14發(fā)射出去，立體液晶眼鏡15具有紅外信號接收功能，紅外信號傳感器16接收由立體液晶眼鏡紅外驅(qū)動信號14，并轉(zhuǎn)換為立體液晶眼鏡左右液晶鏡片的控制信號，控制液晶鏡片17和18于電視顯示信號的奇偶場同步開關(guān)，觀眾通過立體液晶眼鏡15觀看全兼容無閃爍時分立體電視圖像10，形成立體視覺感覺。
圖2是說明攝像師是根據(jù)何種方法來拍攝全兼容無閃爍時分立體電視圖像的。1是普通攝像機(jī)，圖2中畫出該攝像機(jī)連續(xù)運(yùn)動中的三個位置，攝像師在拍攝景物時應(yīng)首先將攝像機(jī)對準(zhǔn)景物中的一點(diǎn)，然后以這一點(diǎn)為中心順時針或逆時針?biāo)叫D(zhuǎn)拍攝。23、24、25、分別表示攝像機(jī)1的鏡頭在不同位置時的情況。26、27、28、分別表示攝像機(jī)1的成象面在不同位置時的成象情況。一組空間距離不同的物體用20、21、22、來表示，其中20表示攝像機(jī)對準(zhǔn)的那一點(diǎn)，22表示位置在20后面的點(diǎn)(遠(yuǎn)景)，21表示位置在20前面的點(diǎn)(近景)，32、35、38分別表示當(dāng)攝像機(jī)對準(zhǔn)景物20運(yùn)動拍攝時，景物20在攝像機(jī)成象面上的象的變化情況；31、34、37分別表示當(dāng)攝像機(jī)對準(zhǔn)景物20運(yùn)動拍攝時，景物21(近景)在攝像機(jī)成象面上的象的變化情況；33、36、39分別表示當(dāng)攝像機(jī)對準(zhǔn)景物20運(yùn)動拍攝時，景物22(遠(yuǎn)景)在攝像機(jī)成象面上的象的變化情況?？梢钥闯?，當(dāng)攝像機(jī)在運(yùn)動中拍攝景物時，由于每一場圖像存在時間差，因此將形成雙眼視差異，這個雙眼視差異的大小同攝像機(jī)的運(yùn)動速度有關(guān)，當(dāng)運(yùn)動速度較快時，隔場圖像之間的雙眼視差異較大；當(dāng)運(yùn)動速度較慢時，隔場圖像之間的雙眼視差異較小；當(dāng)運(yùn)動速度為零時(拍攝靜止圖像)，隔場圖像之間的雙眼視差異為零。46表示顯示這種無閃爍立體電視圖像的電視屏幕，其中32、31、33、表示當(dāng)攝像機(jī)1在位置23時拍攝的空間景物圖像，而35、34、36、表示當(dāng)攝像機(jī)1在位置24時拍攝的空間景物圖像，可以看出它們之間的雙眼視差異，當(dāng)用左眼觀看32、31、33、用右眼觀看35、34、36時，將形成立體視覺，其中景物20的圖像41在屏幕46上，而景物21的圖像43呈現(xiàn)在屏幕46的前面，因此形成立體圖象。由于在攝像機(jī)拍攝景物時，鏡頭一直對準(zhǔn)景物20，所以在攝像機(jī)的成象面上20的象32、35、38、始終在同一個位置，在屏幕46上，20的象也是在同一個位置。
圖3是為了在觀看端識別攝像機(jī)拍攝圖像時的運(yùn)動方向，必須在該立體視頻信號的場消隱后肩上加入識別脈沖信號。應(yīng)該注意的是如果攝像機(jī)拍攝景物時順時針旋轉(zhuǎn)，則左眼所觀察到的圖像必須在時間上先于右眼所觀察到的圖像；相反，如果攝像機(jī)拍攝景物時時逆時針旋轉(zhuǎn)，則右眼所觀察到的圖像必須在時間上先于左眼所觀察到的圖像，因為只有這樣才能保證觀察者所觀察到的立體圖象同實(shí)際景物的深度關(guān)系相符合。由于攝像機(jī)在依據(jù)上述方法拍攝圖像時可能是順時針拍攝，也可能是逆時針拍攝，為了在觀看時可以檢測出來這種不同的旋轉(zhuǎn)方向，立該在視頻信號的場消隱后肩上加上一個識別脈沖，當(dāng)然，如果希望通過光同步信號檢測攝像機(jī)不同的旋轉(zhuǎn)方向，也可以在視頻信號中加入識別脈沖信號。50是攝像機(jī)輸出的視頻信號中的奇數(shù)場同步信號，58是攝像機(jī)輸出的視頻信號中的偶數(shù)場同步信號，52是攝像機(jī)輸出的圖像信號，當(dāng)攝像機(jī)自左向右旋轉(zhuǎn)拍攝時，在攝像機(jī)輸出的視頻信號奇數(shù)場消隱信號后肩上加入識別信號51、53…，當(dāng)攝像機(jī)自右向左旋轉(zhuǎn)拍攝時，在攝像機(jī)輸出的視頻信號偶數(shù)場消隱信號后肩上加入識別信號54…。如果希望通過圖像信號來反應(yīng)攝像機(jī)的拍攝運(yùn)動方向，則可以將反應(yīng)攝像機(jī)運(yùn)動方向的識別信號加入視頻圖像信號中，當(dāng)攝像機(jī)自左向右旋轉(zhuǎn)拍攝時，在攝像機(jī)輸出的奇數(shù)場視頻信號中上加入識別信號55、56…，當(dāng)攝像機(jī)自右向左旋轉(zhuǎn)拍攝時，在攝像機(jī)輸出的偶數(shù)場視頻信號中加入識別信號57…。當(dāng)該圖像顯示在電視畫面上時，可以看到屏幕的右下角有光標(biāo)，當(dāng)顯示奇數(shù)場圖像60時，該光標(biāo)是明亮的，當(dāng)顯示偶數(shù)場時61時，該光標(biāo)是黑暗的。64和65是光電換能器，它將電視屏幕上顯示的光標(biāo)轉(zhuǎn)換為電信號66和67以供液晶眼鏡同步開關(guān)用。
圖4是全兼容無閃爍時分立體電視系統(tǒng)的立體液晶眼鏡驅(qū)動電路。70是電視機(jī)接收到的電視視頻信號，50和58是該視頻信號的場同步頭，51和53是編入場消隱后肩上的反應(yīng)攝像機(jī)運(yùn)動方向的識別脈沖信號，它放置在奇數(shù)場的場消隱后肩上，反應(yīng)攝像機(jī)自左向右旋轉(zhuǎn)拍攝景物的情況；當(dāng)攝像機(jī)自右向左旋轉(zhuǎn)拍攝景物時，識別脈沖信號54則放置在偶數(shù)場場消隱信號的后肩上。71是行場同步信號分離電路，它將視頻信號中的行同步信號和場同步信號分離出來，72是場同步信號，它送入移相電路73，73將場同步信號72向后延時、反相，以使新形成的場同步脈沖信號的位置恰好同識別脈沖的位置相同，用這個脈沖將視頻信號70中的識別脈沖51、53、54提取出來形成識別脈沖控制信號74，95是由71形成的奇偶場信號，將該信號送入倒相電路75，同時用識別脈沖控制信號74去控制這個奇偶場信號的正相和反相，當(dāng)識別脈沖信號出現(xiàn)在奇數(shù)場時，奇偶場信號的相位不變，當(dāng)識別脈沖信號出現(xiàn)在偶數(shù)場時，奇偶場信號的相位反相，這樣75輸出的奇偶場信號76就同攝像機(jī)拍攝時的旋轉(zhuǎn)方向相一致了。78是1000Hz方波振蕩器，它產(chǎn)生峰峰值12V、占空比為50％的方波振蕩信號，該信號送入開關(guān)電路77中，77根據(jù)奇偶場信號76控制方波振蕩信號79，形成液晶眼鏡鏡片80和81的驅(qū)動信號，達(dá)到控制其開關(guān)的目的。當(dāng)攝像機(jī)自左向右旋轉(zhuǎn)拍攝時，反應(yīng)攝像機(jī)運(yùn)動方向的識別信號在奇數(shù)場，當(dāng)攝像機(jī)拍攝奇數(shù)場圖像85時，左液晶鏡片90打開，右液晶鏡片98關(guān)閉；當(dāng)攝像機(jī)拍攝偶數(shù)場圖像86時，右液晶鏡片92打開，左液晶鏡片91關(guān)閉。當(dāng)攝像機(jī)自右向左旋轉(zhuǎn)拍攝時，反應(yīng)攝像機(jī)運(yùn)動方向的識別信號在偶數(shù)場，當(dāng)攝像機(jī)拍攝奇數(shù)場圖像89時，右液晶鏡片99打開，左液晶鏡片94關(guān)閉；當(dāng)攝像機(jī)拍攝偶數(shù)場圖像88時，左液晶鏡片93打開，右液晶鏡片97關(guān)閉。觀眾通過這樣一副液晶眼鏡即可觀看到無閃爍的立體圖象，而不通過這樣的液晶眼鏡直接觀看電視圖象，則該電視圖象呈現(xiàn)為普通的無閃爍的平面圖象，從而實(shí)現(xiàn)了立體電視的無閃爍全兼容。
圖5是這種全兼容無閃爍時分立體電視系統(tǒng)的攝像機(jī)運(yùn)動方向自動識別電路。視頻信號100送入模數(shù)轉(zhuǎn)換電路101，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，行場同步分離電路102形成行同步信號和奇偶場信號，用奇偶場信號去驅(qū)動場存儲器104和103，控制104存儲奇數(shù)場圖象信號、控制103存貯偶數(shù)場圖象信號，同時分別讀出103和104中的同一個位置地址上的奇偶場圖象信號，可以讀出同一地址上的16×16Bit的圖象信號，送到比較電路105，105比較103中的圖象信號和104中的圖象信號的全部行位移，以此辨別在時間上是奇數(shù)場圖象信號在先還是偶數(shù)場圖象信號在先，如果奇數(shù)場圖像信號在時間上先于偶數(shù)場圖象信號，則說明攝像機(jī)在自左向右旋轉(zhuǎn)拍攝；如果奇數(shù)場圖像信號落后于偶數(shù)場圖象信號，則說明攝像機(jī)在自右向左旋轉(zhuǎn)拍攝。將這樣辨別出的攝像機(jī)運(yùn)動方向信號疊加到視頻信號中去，即可形成能反應(yīng)攝像機(jī)運(yùn)動方向的、具有攝像機(jī)運(yùn)動方向識別信號的視頻信號70，將該視頻信號送入液晶眼鏡驅(qū)動電路后，即可控制液晶眼鏡的同步開關(guān)，其工作原理同圖四中的敘述完全相同。這樣在拍攝時即便沒有加入反應(yīng)攝像機(jī)運(yùn)動方向的識別信號，在接收端也可以通過電路自動地識別出攝像機(jī)在拍攝時的運(yùn)動方向并依此控制液晶眼鏡的同步開關(guān)，保證觀眾可以觀賞到無閃爍的立體圖像。
權(quán)利要求
1．本發(fā)明涉及一種無閃爍全兼容時分式立體電視系統(tǒng)，該立體電視系統(tǒng)的主要特征是采用單個攝像機(jī)拍攝這種無閃爍立體電視圖象，攝像機(jī)在拍攝這種立體電視圖象時，首先應(yīng)該對準(zhǔn)景物中的一點(diǎn)，然后使攝像機(jī)圍繞該點(diǎn)自左向右旋轉(zhuǎn)拍攝或自右向左旋轉(zhuǎn)拍攝，并將該圖像記錄、發(fā)射、傳輸、并通過普通電視接收機(jī)顯示該圖像，觀眾通過受視頻信號控制的立體液晶眼鏡觀看這種無閃爍立體電視圖像，如果攝像機(jī)對準(zhǔn)景物中的一點(diǎn)自左向右旋轉(zhuǎn)拍攝，則當(dāng)電視接收機(jī)顯示奇數(shù)場圖象時，應(yīng)控制立體液晶眼鏡左眼前的液晶鏡片打開，右眼前的液晶鏡片關(guān)閉，以使觀眾左眼看到的圖象在時間上超前于右眼看到的圖象；如果攝像機(jī)對準(zhǔn)景物中的一點(diǎn)自右向左旋轉(zhuǎn)拍攝，則當(dāng)電視接收機(jī)顯示奇數(shù)場圖象時，應(yīng)控制立體液晶眼鏡右眼前的液晶鏡片打開，左眼前的液晶鏡片關(guān)閉，以使觀眾右眼看到的圖象在時間上超前于左眼看到的圖象，觀眾戴上這種立體液晶眼鏡可以欣賞到無閃爍時分立體電視圖像，觀眾不戴這種立體液晶眼鏡，可以欣賞到無閃爍的平面圖象。
2．權(quán)利要求1中所述的“采用單個攝像機(jī)拍攝這種無閃爍立體電視圖象，攝像機(jī)在拍攝這種立體電視圖象時，首先應(yīng)該對準(zhǔn)景物中的一點(diǎn)，然后使攝像機(jī)圍繞該點(diǎn)自左向右旋轉(zhuǎn)拍攝或自右向左旋轉(zhuǎn)拍攝，并將該圖像記錄…”，其特征是記錄該電視信號時，將反應(yīng)攝像機(jī)運(yùn)動方向的識別脈沖信號加在奇數(shù)場或偶數(shù)場的場消隱信號后肩上，當(dāng)攝像機(jī)自左向右旋轉(zhuǎn)拍攝時，將反應(yīng)攝像機(jī)運(yùn)動方向的識別脈沖信號加在奇數(shù)場場消隱信號的后肩上，當(dāng)攝像機(jī)自右向左旋轉(zhuǎn)拍攝時，將反應(yīng)攝像機(jī)運(yùn)動方向的識別脈沖信號加在偶數(shù)場場消隱信號的后肩上。
3．權(quán)利要求1中所述的“采用單個攝像機(jī)拍攝這種無閃爍立體電視圖象，攝像機(jī)在拍攝這種立體電視圖象時，首先應(yīng)該對準(zhǔn)景物中的一點(diǎn)，然后使攝像機(jī)圍繞該點(diǎn)自左向右旋轉(zhuǎn)拍攝或自右向左旋轉(zhuǎn)拍攝，并將該圖像記錄…”，其特征是記錄該電視信號時，將反應(yīng)攝像機(jī)運(yùn)動方向的識別脈沖信號加在奇數(shù)場或偶數(shù)場圖象信號中，當(dāng)攝像機(jī)自左向右旋轉(zhuǎn)拍攝時，將反應(yīng)攝像機(jī)運(yùn)動方向的識別脈沖信號加在奇數(shù)場圖象信號中，當(dāng)攝像機(jī)自右向左旋轉(zhuǎn)拍攝時，將反應(yīng)攝像機(jī)運(yùn)動方向的識別脈沖信號加在偶數(shù)場圖象信號中，兩種識別脈沖信號加入圖象信號中的位置應(yīng)相同。
4．權(quán)利要求1中所述的“采用單個攝像機(jī)拍攝這種無閃爍立體電視圖象，攝像機(jī)在拍攝這種立體電視圖象時，首先應(yīng)該對準(zhǔn)景物中的一點(diǎn)，然后使攝像機(jī)圍繞該點(diǎn)自左向右旋轉(zhuǎn)拍攝或自右向左旋轉(zhuǎn)拍攝，并將該圖像記錄…”，其特征是記錄該電視信號時，完全按照記錄普通電視信號的方法記錄，不加入任何攝像機(jī)運(yùn)動方向識別脈沖信號。
5．權(quán)利要求1中所述的“…觀眾通過受視頻信號控制的立體液晶眼鏡觀看這種無閃爍立體電視圖像…”，其特征是首先自電視機(jī)接收到的視頻信號中檢測出反應(yīng)攝像機(jī)運(yùn)動方向的識別脈沖信號，并利用這個脈沖信號去控制立體液晶眼鏡的開關(guān)。
6．權(quán)利要求1中所述的“…觀眾通過受視頻信號控制的立體液晶眼鏡觀看這種無閃爍立體電視圖像…”，其特征是首先將電視機(jī)接收到的視頻信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并按奇數(shù)場圖象和偶數(shù)場圖象存儲，然后再按所存儲的奇數(shù)場圖象和偶數(shù)場圖象同時讀出并加以比較，以此鑒別攝像機(jī)的運(yùn)動方向，產(chǎn)生攝像機(jī)運(yùn)動方向脈沖識別信號，并利用這個脈沖識別信號去控制立體液晶眼鏡的開關(guān)。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種全兼容無閃爍時分立體電視系統(tǒng),其特征是利用單個普通攝像機(jī)按照一定的方法拍攝立體電視圖像,該立體電視圖像同目前采用的電視制式完全兼容,在電視機(jī)屏幕上顯示的這種立體電視圖像沒有閃爍感覺,當(dāng)觀眾通過裸眼觀察這種立體電視圖像時,該圖像同普通平面電視圖像一樣,當(dāng)觀眾通過被同步信號驅(qū)動的立體液晶眼鏡觀看這種立體電視圖像時,該圖像則呈現(xiàn)出立體圖像的感覺,因此真正達(dá)到全兼容無閃爍立體電視系統(tǒng)的要求。
文檔編號H04N15/00GK1230858SQ9810108
公開日1999年10月6日 申請日期1998年3月26日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月26日
發(fā)明者李昌, 侯春萍 申請人:天津三維顯示技術(shù)有限公司