Способ воспроизведения объемного изображения

 

Изобретение относится к области телевидения и может быть использовано при получении объемных телевизионных изображений, а также в объемных компьютерных и телеиграх, в тренажерах, при трехмерной визуализации объектов в научных исследованиях и т.д. Способ воспроизведения объемного изображения, включает преобразование электрических сигналов чередующихся между собой полукадров стереопары в их оптическое изображение. Полукадры включают для каждого элемента изображения электрические сигналы яркости и цветности и электрические сигналы адресов строчно-кадровой развертки. Перед преобразованием электрических сигналов полукадров стереопары в их оптическое изображение определяют координаты глаз наблюдателя и по определенным координатам в направлении каждого из глаз формируют оптическое изображение, предназначенное для него полукадра. Формирование оптического изображения полукадров стереопары осуществляют путем воспроизведения на информационной панели по электрическим сигналам полукадра информационной картины полукадра и формирования с использованием обтюрационной панели светоинформационного потока, синхронного с воспроизведением информационной картины. Светоинформационный поток исходит от рабочей зоны информационной панели и направлен в тот глаз наблюдателя, для которого сформирована данная информационная картина. При воспроизведении информационной картины строчную развертку осуществляют в вертикальной плоскости с расположением элементов разложения в виде столбцов, полукадровую - в горизонтальной плоскости. Горизонтальная полукадровая развертка информационной картины осуществляется синхронно с формированием на обтюрационной панели вертикальных бегущих щелей. В отличие от прототипа при воспроизведении полукадра для левого глаза перемещение столбцов и перемещение щелей осуществляется справа налево, а при воспроизведении полукадра для правого глаза - слева направо; правой границей расположения светового пятна на лице наблюдателя от светоинформационного потока для левого глаза и левой границей расположения светового пятна на лице наблюдателя от светоинформационного потока для правого глаза является вертикальная симметрия лица. 3 з. п. ф-лы, 10 ил.

Настоящее изобретение относится к области телевидения и может быть использовано при получении объемных телевизионных изображений, а также в объемных компьютерных и телеиграх, в тренажерах, при трехмерной визуализации объектов в научных исследованиях и т.д.

Известен способ воспроизведения объемного изображения, при котором изображение стереопары, вырабатываемое компьютером, проецируется на 70-дюймовый экран с лентикулярными линзами шириной 3,6 мм. Изображение стереопары проецируется с учетом параллакса, определяемого положением наблюдателя.

Положение наблюдателя определяется двумя видеокамерами посредством сравнения получаемых изображений подсвеченного маркера с высокой отражательной способностью диаметром 6 мм, помещенного на подбородке наблюдателя.

Данный способ воспроизведения объемного изображения позволяет наблюдать стереоизображение специальных очков, предполагает возможность изменения области положения наблюдателя при восприятии объемного изображения [1] Недостатком известного способа является его сложность и высокая стоимость устройства, реализующего способ.

Известен способ воспроизведения объемного изображения, в котором формируют по определенным координатам наблюдателя в направлении каждого из его глаз оптическое изображение предназначенного ему полукадра стереопары. Формирование оптического изображения осуществляют путем воспроизведения на информационной жидкокристаллической панели информационной картины полукадра и синхронного формирования на обтюрационной жидкокристаллической панели прозрачных вертикальных щелей, таким образом, что исходящий от рабочей зоны информационной панели светоинформационный поток направляется в тот глаз наблюдателя, для которого сформирована данная информационная картина [2] Существенным ограничением в использовании известного способа являются требования высокого быстродействия обтюрационных панелей, в частности, обтюрационные панели должны иметь время релаксации при включении и выключении не более 200-300 мкс, что экономически недоступно в настоящее время.

Целью настоящего изобретения является снижение требований к временным параметрам обтюрационной панели при воспроизведении объемного изображения и обеспечение возможности их изготовления на основе световых жидкокристаллических клапанов, имеющих характерное время восстановления кристаллической структуры под действием электрического поля около 300 мкс, и время ее разрушения после снятия электрического поля 3-5 мс.

Целью изобретения является также возможность использования для получения объемного изображения по заявляемому способу телевизионных каналов со стандартным телевизионным изображением.

Кроме того, целью изобретения является повышение комфортности при восприятии объемного изображения.

Способ воспроизведения объемного изображения включает преобразование электрических сигналов чередующихся между собой полукадров стереопары в их оптическое изображение. Каждый элемент изображения (пиксель) полукадра имеет индивидуальную яркость и цветность, а также адрес, т.е. определенное положение на экране информационной панели.

Перед использованием электрических сигналов полукадров стереопары в их оптическое изображение определяют координаты глаз наблюдателя и по определенным координатам в направлении каждого из глаз формируют оптическое изображение предназначенного для него полукадра.

Формирование оптического изображения полукадров стереопары осуществляют путем поочередного воспроизведения на информационной панели информационных картин полукадров для левого и правого глаза и синхронного формирования на обтюрационной панели вертикально бегущих щелей с осуществлением строчной развертки в вертикальном направлении с расположением элементов изображения в виде столбцов, а полукадровой в горизонтальном направлении.

В отличие от прототипа для снижения требований к временным параметрам обтюрационной панели при воспроизведении объемного изображения: при воспроизведении полукадра для левого глаза перемещение столбцов и перемещение щелей осуществляют справа налево, а при воспроизведении полукадра для правого глаза слева направо, правой границей сформированного светового пятна на лице наблюдателя от светоинформационного потока для левого глаза и левой границей сформированного светового пятна на лице наблюдателя от светоинформационного потока для правого глаза является вертикальная плоскость симметрии лица.

Наличие паразитной засветки справа от правого глаза и слева от левого глаза считается при этом несущественным обстоятельством.

Полукадровая развертка может осуществляться как за один проход, так и состоять из N подкадров. В каждом подкадре содержится M/N столбцов, равномерно сдвинутых по горизонтали друг относительно друга и разделенных темными полосами, при этом M общее число столбцов в полукадре, N число подкадров, которое выбирается опытным путем, N≥1.

В этом случае вертикальные бегущие щели на обтюрационной панели, перемещающиеся синхронно с полукадровой разверткой при смене подкадров должны быть расположены на равном расстоянии Di друг от друга, причем D_i D/N где D горизонтальный размер рабочей зоны обтюрационной панели, причем количество одновременно сформированных вертикальных бегущих щелей равно числу светоинформационных столбцов в подкадре, а именно M/N.

Начало каждого следующего подкадра при полукадровой развертке информационной картины для левого глаза сдвигается на один шаг, равный ширине столбца влево относительно предыдущего подкадра, а начало каждого следующего подкадра при полукадровой развертке информационной картины для правого глаза сдвигается на один шаг, равный ширине столбца вправо.

Горизонтальная координата X_iv i-го столбца на информационной панели зависит от горизонтальной координаты вертикальной бегущей щели обтюрационной матрицы (X_io) и координат переносицы наблюдателя C(X_v, Z_v) и определяется выражением: X_iv X_io l·(X_v X_io)/Z_v
здесь l расстояние между обтюрационной и информационной панелями.

Горизонтальный размер информационной картины D_m зависит от координат переносицы наблюдателя и горизонтального размера рабочей зоны (D) обтюрационной панели и определяется выражением:
D_m 2D·(Z_v + l)/Z_v
Формула 2 представляет собой алгоритм связи полукадровых разверток информационной и обтюрационной панелей, включая их взаимную первоначальную установку (X_io 0); формула 3 определяет горизонтальный размер информационной картины при заданном горизонтальном размере рабочей зоны обтюрационной панели и секторе возможных положений наблюдателя.

Каждый полукадр стереопары может быть сформирован стандартным телевизионным сигналом.

Для осуществления воспроизведения объемного изображения с использованием существующей телевизионной техники, формирующей стандартное телевизионное изображение, перед воспроизведением информационных картин полукадра производят преобразование адресов пикселей (элементов разложения, элементов изображения) стандартного телевизионного изображения с вертикальной полукадровой разверткой в адреса этих пикселей для горизонтальной полукадровой развертки, с образованием N подкадров.

Для этого, при условии совпадения направлений строчной развертки стандартного телевизионного изображения полукадра и подкадровой развертки, в выражении каждого из адресов в двоичной системе исчисления выделяют k старших, l средних и m младших разрядов, при этом,
I k + l + m,
где I количество разрядов поля адресов,
k, l, m -степени числа 2, причем: число 2i равно общему количеству элементов изображения в полукадре, число 2k равно количеству элементов изображения в столбце, равное количеству строк в стандартном телевизионном изображении полукадра, число 2l равно количеству одновременно существующих столбцов (M/N) в подкадре, число 2m равно количеству подкадров в полукадре (N), затем величины k старших разрядов уменьшают на (i k), величины l средних разрядов изменяют на (k m), т.е. увеличивают или уменьшают в зависимости от соотношения величин k и m, а величины m младших разрядов увеличивают на (k +l), причем элементы изображения полукадра для левого глаза воспроизводят в последовательности вновь полученных адресов, а элементы разложения полукадра для левого глаза воспроизводят после логической инверсии величин l среднего разрядов.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства, реализующего заявляемый способ; на фиг. 2 временная зависимость коэффициента пропускания жидкокристаллической ячейки (a) после подачи на нее управляющего импульса (b); на фиг. 3 схема заполнения информационной панели светоинформационными столбцами при формировании полукадра для правого (a) и левого (b) глаза наблюдателя; на фиг. 4 временные диаграммы: a,b подкадровой развертки; с - тактовых импульсов запуска подкадров; d временная зависимость прозрачности вертикально бегущих щелей обтюрационной панели; е временная зависимость яркости светоинформационных столбцов информационной панели; на фиг.5 - временные диаграммы a развертки светоинформационных столбцов информационной панели, b подкадровой развертки; c, d, e, f поясняющие временные соотношения при потактовом переключении каждой из вертикальных бегущих щелей обтюрационной панели; g, h, i, j поясняющие временные соотношения при потактовом переключении каждого из светоинформационных столбцов информационной панели; на фиг. 6 схема, поясняющая порядок формирования изображения для базовой точки и определение горизонтальной координаты i-го столбца на информационной панели и горизонтальный размер информационной картины в зависимости от координат переносицы наблюдателя; на фиг. 7 расположение левого (L) и правого (R) глаз наблюдателя, границы прозрачности вертикально бегущих щелей обтюрационной панели и положение светоинформационных столбцов информационной панели при воспроизведении полукадра для правого глаза (a) и полукадра для левого глаза (b); на фиг. 8 приведена потактовая последовательность положений вертикальных бегущих щелей обтюрационной панели с учетом степени их прозрачности при формировании полукадров для левого (а) и правого (б) глаз наблюдателя; на фиг.9 - иллюстрация формирования светоинформационных потоков для правого (а) и левого (б) глаз наблюдателя; на фиг.10 иллюстрация преобразования адресов элементов изображения стандартного телевизионного изображения полукадра: a для левого глаза в адреса этих элементов изображения для горизонтальной полукадровой развертки из видеостраницы А в видеостраницу C для случая I=10, k= 5, l= 2 м m=3; b для правого глаза в адреса этих элементов изображения для горизонтальной полукадровой развертки из видеостраницы В в видеостраницу D для случая I=10, k=5, l=2 и m=3.

Способ может быть реализован с помощью устройства для воспроизведения объемного изображения, которое включает (фиг.1) блок воспроизведения объемного изображения 1, вычислитель 2, которым может быть компьютер, имеющий память достаточной емкости и достаточную производительность, и блок определения координат 3 наблюдателя 4.

Блок определения координат 3 может быть выполнен в виде оптического локатора 5 и контррефлекторов 6, оптически связанных с оптическим локатором 5. Контррефлекторы 6 устанавливаются у глаз наблюдателя 4 (например, крепятся на оправе очков). Выход оптического локатора 5 подключен к первому входу вычислителя 2. Ко второму входу вычислителя 2 подключен своим выходом внешний запоминающий блок 7.

Блок воспроизведения объемного изображения 1 имеет светоинформационный излучатель 8 и обтюрационный блок 9. Блок воспроизведения объемного изображения 1 может работать как при использовании изображения полученного с помощью теле- или видеокамер, так и синтезированных с помощью ЭВМ. В дальнейшем, пример осуществления изобретения будет основан на использовании изображения, синтезированного с помощью ЭВМ.

Светоинформационный излучатель 8 конструктивно может быть выполнен различным образом. В описании изобретения приведен вариант светоинформационного излучателя 8 на основе черно-белого однолучевого кинескопа. Однако это не исключает возможности использования предлагаемого технического решения при условии обычной конструкторской доработки для получения цветного объемного изображения.

Светоинформационный излучатель 8 состоит из кинескопа 10 с экраном 11 и блоков развертки столбцов 12, подкадровой развертки 13, полукадровой развертки 14 и яркости 15.

Обтюрационный блок 9 включает обтюрационную жидкокристаллическую панель 16 и блок управления 17. Обтюрационная панель 16 жестко зафиксирована перед экраном 11 кинескопа 10, имеет с ним оптическую связь и выполнена с возможностью образовывать бегущие в горизонтальном направлении вертикальные прозрачные щели 18. Выход блока управления 17 подключен ко входу обтюрационной панели 16, а вход к первому выходу вычислителя 2. Второй, третий, четвертый и пятый выходы вычислителя 2 подключены соответственно к входам блоков развертки столбцов, подкадровой, полукадровой разверток 12-14 и ко входу блока яркости 15 светоинформационного излучателя 8. Оптический локатор 5 жестко механически зафиксирован относительно кинескопа 10 светоинформационного излучателя 8. Выходы блоков развертки столбцов, подкадровой, полукадровой разверток 12 -14 и выход блока яркости 15 электрически соединены с соответствующими разъемами кинескопа 10. Кинескоп 10 выполнен с возможностью образовывать на экране 11 светоинформационные столбцы 19.

Светоинформационный излучатель 8 и обтюрационная панель 16, оптический локатор 5 и контррефлекторы 6 попарно связаны между собой оптически. В качестве оптического локатора 5 может быть использован инфракрасный локатор, описанный в [3] В качестве вычислителя 2 персональный компьютер типа IBM PC/AT 386/387 или иной с достаточно высоким быстродействием.

Применяемый здесь термин "блок воспроизведения объемного изображения" обозначает устройство, воспроизводящее объемное изображение, как полученное с помощью теле- или видеокамер, так и синтезированное на ЭВМ.

Применяемый здесь термин "контррефлектор" обозначает оптический элемент, обладающий намного более значительной способностью отражать в сторону излучателя падающее на него оптическое излучение, чем окружающие его предметы. Несколько оптических элементов, расположенных таким образом, что отраженный ими сигнал воспринимается оптическим локатором как один общий сигнал принимаются в данном случае как один "контррефлектор".

При реализации заявляемого способа осуществляют преобразование электрических сигналов чередующихся между собой полукадров стереопары для левого и правого глаза в их оптическое изображение. Полукадры для левого и правого глаза включают для каждого элемента изображения электрические сигналы яркости, цветности и электрические сигналы адресов строчно -кадровой развертки.

Перед преобразованием электрических сигналов стереопары в их оптическое изображение определяют координаты переносицы наблюдателя и по определенным координатам в направлении каждого из глаз наблюдателя формируют оптическое изображение предназначенного для него полукадра.

Формирование оптического изображения стереопары осуществляют путем воспроизведения на информационной панели по электрическим сигналам полукадра информационной картины полукадра, а также формирования светочувствительного потока, исходящего от рабочей зоны информационной панели и направленного в тот же глаз наблюдателя, для которого сформирована данная информационная картина. Светоинформационный поток формируется синхронно с воспроизведением информационной картины.

Перед воспроизведением информационных картин кадра:
в оперативном запоминающем устройстве вычислителя 2 формируют четыре видеостраницы A, B, C, D с объемом каждой видеостраницы, достаточным для записи телевизионного изображения полукадра,
записывают в оперативном запоминающем устройстве вычислителя 2 стандартное телевизионное изображение полукадра для левого глаза на видеостраницу А и стандартное телевизионное изображение полукадра для правого глаза на видеостраницу В,
преобразуют адреса элементов разложения стандартного телевизионного изображения полукадра для левого глаза с вертикальной кадровой разверткой на видеостранице А в адреса элементов разложения для горизонтальной кадровой развертки и записывают преобразованное изображение полукадра на видеостранице С,
преобразуют адреса элементов разложения стандартного телевизионного изображения полукадра для правого глаза с вертикальной кадровой разверткой на видеостранице В в адреса элементов преобразованное изображение покукадра на видеостранице D.

При общем количестве элементов изображения в полукадре, равном 1024, общем количестве столбцов в полукадре М, равном 32, количестве одновременно существующих столбцов M/N, равном 4, и количестве подкадров N, равном 8, будем иметь следующие значения I, k, l, m:
I=10, k=5, l=2 и m=3.

Для преобразования адресов (фиг.10) видеостраницы А в адреса видеостраницы С в записи адреса в двоичной системе исчисления значения пяти старших разрядов (k= 5) c 9-го по 5-й включительно первой видеостраницы А уменьшают на 5 (i -k 5), т.е. цифра в адресе в двоичной системе исчисления, стоящая на 9-й позиции переносится на 4-ю позицию, цифра с 8-й позиции переносится на 3-ю, цифра с 7-й позиции переносится на 2-ю, с 6-й на 1-ю и с 5-й на 0-ю. Таким же образом, значения двух (I 2) средних разрядов 4-й и 3-й преобразуются соответственно в 6-й и 5-й (k m 2). Значения трех ( m 3) младших разрядов 2-й, 1-й и 0-й преобразуются соответственно в 9-1, 8-й и 7-й.

Для элемента изображения занимающего, например, 2-ю позицию в 5-й строке на видеостранице А вышеприведенные преобразования будут осуществлены следующим образом.

Адрес обозначающий 2-. позицию в 5-й строке в двоичной системе исчисления будет иметь вид: 0010100010, причем младшие пять разрядов00010 характеризуют 2-ю позицию в строке, а старшие пять разрядов 00101. характеризуют номер строки.

При преобразовании без изменения расположения цифр в группе номера позиций цифр пяти старших разрядов 00101. уменьшаются на 5 (k 5), в результате чего цифры перемещаются на следующие позиции00101, номера позиций двух средних разрядов (I2)00. увеличивают на 2 (k m 2), в результате чего цифры без изменения их взаимного расположения перемещаются на следующие позиции00. а номера позиций цифр трех младших разрядов (m 3)010 увеличивают на 7 (k + l 7), в результате чего, цифры перемещаются на следующие позиции 010.

В результате преобразования адрес элемента изображения на видеостранице С примет следующий вид: 0100000101, причем младшие пять разрядов обозначают положение элемента изображения в столбце, а старшие пять разрядов порядковый номер столбца по времени его появления на информационной панели.

Аналогичным образом проводят преобразование адресов всех остальных элементов изображения.

Элементы изображения полукадра (пиксели) с видеостраницы С воспроизводят в последовательности вновь полученных адресов.

При преобразовании адресов страницы В в адреса страницы D (для правого глаза зрителя) после операций, аналогичных операциям при преобразовании адресов элементов изображения полукадра для левого глаза, производят логическое инвертирование каждого из I двоичных разрядов, что позволит воспроизводить видеоизображения для левого и правого глаз без изменения направления подкадровой развертки.

Преобразование адресов (фиг.10b) видеостраницы В в адреса видеостраницы D для случая, когда I=10, k=5, l=2 и m=3 производят следующим образом.

В записи адреса в двоичной системе исчисления значения пяти старших разрядов (k 5) с 9-го по 5-й включительно выдеостраницы B уменьшают на 5 (1-k= 5), т.е. цифра в адресе в двоичной системе исчисления, стоящая на 9-й позиции переносится на 4-ю позиция, цифра с 8-й позиции переносится на 3-ю, цифра с 7-й позиции переносится на 2-ю, с 6-й на 1-ю и с 5-й на 0-ю. Значения трех (m=3) младших разрядов 2-й, 1-й и 0-й преобразуются соответственно в 9-й, 8-й и 7-й.

Таким образом, значения двух (1=2) средних разрядов 4-й и 3-й преобразуются соответственно в 6-й и 5-й (k-m=2), при этом в каждом разряде 0 заменяется на 1, а 1 заменяется на 9, т.е. при транспонировании адресов в данном случае проводят операцию логической инверсии.

Преобразование адресов видеостраниц А и В по вышеприведенным правилам производят при условии совпадения направлений строчной развертки стандартного телевизионного изображения и подкадровой развертки в заявленном техническом решении.

При отсутствии наблюдателя 4 блок воспроизведения объемного изображения 1 вырабатывает плоское изображение для определенной заранее известной точки 0(0,1500) на расстоянии 1500 мм от центра экрана 11 кинескопа 10 на фиг. 6. На каждую вертикальную бегущую щель 18 в обтюрационной панели 16 обтюрационного блока 9 вырабатывается один светоинформационный столбец 19 на экране 11 кинескопа 10 светоинформационного излучателя 8. Положение каждой из вертикальных бегущих щелей 18 в обтюрационной панели 16 таково, что она компланарна соответствующему светоинформационному столбцу 19 на экране 11 и точке 0. Точка 0 при этом будет находиться в зоне светотени. Поэтому, наблюдать это плоское изображение можно лишь несколько правее точки 0(фиг.6). В частности, расстояние 1 между обтюрационной панелью 16 и экраном 11, ширина светоинформационного столбца 19 и вертикальной бегущей щели 18 выбираются так, чтобы наиболее удобные условия наблюдения приходились на окрестности точки A₀(32,1500). При этом блок развертки столбца 12 воспроизводит на экране 11 кинескопа 10 за первый проход подкадровой развертки M/N светоинформационных столбцов.

Поскольку последовательность выводимых яркостных пикселей на экран 11 кинескопа 10 со второй видеостраницы B соответствует последовательности развертки, вырабатываемой блоками 12 -14, то левее точки 0(0,1500) в окрестности точки A(32,1500) можно увидеть слитное видеоизображение первого полукадра.

Временная диаграмма развертки светоинформационных столбцов 19, подкадровой и полукадровой разверток, а также последовательности высвечивания светоинформационных столбцов 19 и вертикальных бегущих щелей 18 приведена на фиг. 4 и 5.

Горизонтальная полукадровая развертка информационной картины осуществляется синхронно с формированием на обтюрационной панели нескольких вертикальных бегущих щелей 18 (фиг. 7). При этом при воспроизведении полукадра для левого глаза воспроизведение светоинформационных столбцов 19 и перемещение вертикальных бегущих щелей 18 осуществляют сперва налево, а при воспроизведении полукадра для правого глаза слева направо.

Полукадровая развертка информационных картин содержит, например, (фиг. 3,4) 8 подкадров, в каждом подкадре 4 столбца, равномерно сдвинутых по горизонтали друг относительно друга, длительность подкадра T_s.

В этом случае формирование светоинформационных потоков осуществляют путем формирования на обтюрационной панели вертикальных бегущих щелей, перемещающихся синхронно с полукадровой разверткой при смене подкадров и расположенных на равном расстоянии D_i друг от друга, причем
D_i=D/8,
где D горизонтальный размер рабочей зоны обтюрационной панели, а количество одновременно сформированных вертикальных бегущих щелей 18 также равно числу одновременно сформированных столбцов 19 в подкадре, а именно 4. При полукадровой развертке информационной картины для левого глаза начало каждого следующего подкадра сдвигается на один столбец 19 влево относительно предыдущего подкадра, а при полукадровой развертке информационной картины для правого глаза на один столбец 19 вправо.

Блок развертки столбцов 12 воспроизводит на экране 11 кинескопа 10 за первый проход подкадровой развертки светоинформационные столбцы со следующими номерами: 1¹, 2¹, 3¹, 4¹.

Столбцы (1¹, 2¹, 3¹, 4¹) пронумерованы в порядке их развертки на информационной панели за время одного подкадра. Надстрочные цифры в номерах столбцов обозначают номер подкадра.

За второй проход полукадровой развертки воспроизводятся светоинформационные столбцы 19 с номерами 1², 2², 3², 4², то есть со сдвижкой по горизонтали на один светоинформационный столбец 19 от каждого воспроизведенного светоинформационного столбца 19 за предыдущий проход.

За третий проход воспроизводятся светоинформационные столбцы 19 с номерами 1³, 2³, 3³, 4³. За число проходов i=8 такими светоинформационными столбцами 19 будет покрыт весь экран. В каждом светоинформационном столбце 19 воспроизводится яркостная информация, принятая вычислителем 2 от внешнего запоминающего блока 7 и переданная им на блок яркости 15 без изменения.

Пропускание света обтюраторационной панелью 16 после подачи на нее импульса запуска сложным образом зависит от времени. На фиг. 2 приведена временная диаграмма коэффициента пропускания вертикальной бегущей щели 18 обтюрационной панели 16, выполненной на супертвистовом жидком кристалле, после подачи импульса запуска. Отметим существенно разные времена затенения (около 300 мкс) и просветления (около 3 мс) вертикальной бегущей щели 18 обтюрационной панели 16. Поэтому, за время прохода подкадра (около 1мс), к моменту сдвига вертикальной бегущей щели 18 из текущей i-позиции на соседнюю i+1-позицию состояние вертикальной бегущей щели 18 в i-позиции будет несколько более "светлым", к моменту сдвига вертикальной бегущей щели 18 в i+2 позицию вертикальная бегущая щель 18 i-позиции станет еще более "светлой", вертикальная бегущая щель 18 i+1-позиции станет более светлой и т.д. В целом, в штатном режиме, при передаче, например, изображения для левого глаза наблюдателя 4, текущее состояние обтюрационной панели 16 будет иметь вид, представленный на фиг. 8а, с четкими и контрастными границами справа от включенной вертикальной бегущей щели 18 и длинной зоной полутени слева от нее, при этом синхронно с тактами подкадровой развертки происходит сдвиг позиций вертикальных бегущих щелей 18 справа налево до тех пор, пока каждая вертикальная бегущая щель 18 не пройдет расстояние D_i. На этом закончится развертка одного полукадра длительностью около 20 мс и за это время будет сформировано видеоизображение для левого глаза наблюдателя 4.

Между концом текущего полукадра и началом следующего выдерживают паузу T_k, равную времени релаксации жидкокристаллической ячейки.

При передаче видеоинформации для правого глаза наблюдателя 4 необходимо лишь изменить направление сдвига вертикальных бегущих щелей 18 обтюрационной панели 16, т.е. i-позиция каждой вертикальной бегущей щели 18 должна последовательно сместиться после импульсов запуска в последовательности подкадров для правого глаза в i-1, i-2 и т.д. (фиг. 8b).

По сумме двух полукадров для правого и левого глаз наблюдателя получают видеоинформацию полного кадра.

При появлении наблюдателя 4 в произвольном положении (переносица в точке C(X_v, Z_v)) оптический локатор 5 зафиксирует сигналы от контррефлекторов 6. Так как контррефлекторов 6 два, то оптический локатор 5 зафиксирует два разнесенных во времени сигнала. По угловым координатам луча оптического локатора 5 в момент фиксации сигналов вычислитель 2 определяет угловые координаты контррефлекторов 6, а поскольку контррефлекторы 6 закреплены на очках наблюдателя 4, то и угловые координаты (X_v, Y_v) переносицы (точка C на фиг. 6) наблюдателя 4. Так как контррефлекторы 6 расположены на известном расстоянии друг от друга, то по величине этого расстояния и углу между положениями луча оптического локатора 5 в моменты фиксации сигналов от контррефлекторов 6 вычислитель 2 определяет также и расстояние (Z_v) до переносицы наблюдателя 4.

Горизонтальная координата X_iv i-го столбца на информационной панели в зависимости от положения вертикальной бегущей щели обтюрационной матрицы (X_io) и координат переносицы наблюдателя (X_v, Z_v) изменяется. Изменяется также и горизонтальный размер информационной картины D_m в зависимости от координат переносицы наблюдателя.

Вычислитель 2 рассчитывает горизонтальную координату X_iv i-го столбца на информационной панели и горизонтальный размер информационной картины D_m по формулам 2 и 3 и выдает соответствующие команды на блоки разверток 12-14. Закон движения вертикальных бегущих щелей 18 обтюрационной панели 16 остается неизменным. Это позволит выполнить условие компланарности для точки C(X_v, Z_v) вертикальных бегущих щелей 18 обтюрационной панели 16 и светоинформационных столбцов 19 на экране 11 кинескопа 10. Тогда по сумме двух полукадров зритель 4 получит полную видеоинформацию кадра обоими глазами раздельно. Если два полукадра передают изображение стереопары, то зритель 4 в этом случае увидит объемное изображение.

Правой границей расположения светового пятна на лице наблюдателя 4 от светоинформационного потока для левого глаза и левой границей расположения светового пятна на лице наблюдателя 4 от светоинформационного потока для правого глаза является вертикальная плоскость симметрии лица (фиг. 9). Граница светотени должна проходить между глаз наблюдателя 4 по его переносице. Наличие паразитной засветки справа от правого глаза наблюдателя 4 и слева от левого глаза наблюдателя 4 считается при этом несущественным обстоятельством.

Таким образом предлагаемый способ получения объемного изображения позволяет:
снизить требования к временным параметрам информационной и обтюрационной панели при воспроизведении объемного изображения;
использовать для получения объемного изображения, после соответствующего преобразования адресов, стандартное телевизионное изображение;
повысить комфортность при восприятии объемного изображения.

Следует иметь в виду, что изложенный в описании изобретения вариант выполнения изобретения не является единственным. При реализации заявленного технического решения некоторые признаки могут быть заменены эквивалентными.

Источники информации
K. Omura, N. Tetsutani, F. Kushino. Lenticular Stereoscopic Display System with Eye-Position Tracking and without Special-Equipmеnt Needs, SID 94 DIGEST, с. 187-190.

H. Isono, M. Yasuda, H. Sasazawa. Autostereosсopic 3D LCD Display Using LCD-Generated Parallax Barrier, Japan display, 92, с 303-306.

Формула изобретения

1. Способ воспроизведения объемного изображения, при котором воспроизводят полукадры стереопары с присвоенным каждому элементу изображения адресом, при этом перед воспроизведением полукадров определяют координаты глаз наблюдателя и затем в направлении каждого из глаз формируют оптические изображения предназначенных им полукадров путем поочередного воспроизведения на информационной панели информационных картин полукадров для левого и правого глаза и синхронного формирования на обтюрационной панели вертикальных бегущих щелей с осуществлением строчной развертки в вертикальном направлении с расположением элементов изображения в виде столбцов, а полукадровой в горизонтальном направлении, отличающийся тем, что при воспроизведении полукадра для правого глаза наблюдателя перемещение столбцов и щелей осуществляют слева направо, а при воспроизведении полукадра для левого глаза наблюдателя справа налево, правой границей расположения проекции на лице наблюдателя от светоинформационного потока для левого глаза и левой границей расположения проекции на лице наблюдателя от светоинформационного потока для правого глаза является вертикальная плоскость симметрии лица.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что полукадровую развертку информационной картины выполняют содержащей N подкадров с M/N столбцами в каждом подкадре, равномерно сдвинутыми по горизонтали друг относительно друга, при этом M общее число столбцов в полукадре, N число подкадров, N > 1, при полукадровой развертке информационных картин для правого глаза начало каждого следующего подкадра сдвигают на один шаг, равный ширине столбца, вправо относительно предыдущего подкадра, а при полукадровой развертке информационных картин для левого глаза на один шаг, равный ширине столбца, влево, вертикальные бегущие щели на обтюрационной панели перемещают синхронно с полукадровой разверткой и при смене подкадров располагают на равном расстоянии D_i друг от друга, причем D_i D/N, где D горизонтальный размер рабочей зоны обтюрационной панели, N число подкадров, N > 1, а количество одновременно сформированных вертикальный щелей также равно числу столбцов в подкадре, а именно M/N.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что по определенным координатам глаз наблюдателя определяют координаты переносицы наблюдателя (X_v, Z_v) и в зависимости от координат переносицы наблюдателя определяют горизонтальную координату X_iv i-го столбца на информационной панели и горизонтальный размер информационной картины D_m по формулам
X_iv X_io l · (X_v - X_io)Z_v;
D_m 2 · (Z_v + l)/Z_v,
где l расстояние между обтюрационной и информационной панелями;
X_io горизонтальная координата вертикальной бегущей щели обтюрационной панели;
D горизонтальный размер рабочей зоны обтюрационной панели.

4. Способ по пп. 1 3, отличающийся тем, что перед воспроизведением информационной картины полукадра производят преобразование адресов элементов изображения стандартного телевизионного изображения полукадра в адреса этих элементов изображения для горизонтальной полукадровой развертки, для чего в выражении каждого из адресов в двоичной системе исчисления выделяют k старших, l средних и m младших разрядов, при этом Y k + l + m, где Y разрядность поля адресов, k, l, m степени числа 2, причем число 2ⁱ равно общему количеству элементов изображения в полукадре, число 2^k количеству элементов изображения в столбце, равное количеству строк в стандартном телевизионном изображении полукадра, число 2ⁱ равно количеству одновременно существующих столбцов в подкадре (M/N), число 2^m - количеству подкадров в полукадре (N), затем разрядность величин k старших разрядов уменьшают на i k, разрядность величин l средних разрядов изменяют на k m, а разрядность величин m младших разрядов увеличивают на k + l, причем после преобразования элементы разложения полукадра воспроизводят в последовательности вновь полученных адресов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10