一種數字幻影裸眼3d投影技術方法
【專利摘要】一種數字幻影裸眼3D投影技術方法,其特征是選擇兩個具有不同功能的屏幕，一個為篩選屏幕，一個為顯示屏幕，將物體發出的光線經篩選屏幕進行離散篩選處理后，分時地顯現在顯示屏幕上。本方法能夠省去觀看3D必須戴特制眼鏡的煩惱，并通過兩個屏幕的相互配合，可以把像成在屏幕前方，屏幕里和屏幕后方，甚至在屏幕后很遠的地方。
【專利說明】一種數字幻影裸眼3D投影技術方法
所屬【技術領域】
[0001]本發明涉及一種數字幻影裸眼3D投影技術方法。
【背景技術】
[0002]在電影制作領域3D技術已經得到了廣泛應用，且取得了良好效果。但現有的3D技術大多數以“兩場”的傳統3D技術形式存在，為此要求人們必須戴上眼鏡才能觀看，否則不會有立體效果，這帶來兩個問題，一是必須和眼鏡佩戴相配合，因此顯得不夠方便，二是帶上眼鏡才能觀看，給人的真實立體感覺將大打折扣，在人們的內心世界中影響了 3D成像的實際效果。因此研發并使用裸眼3D技術已經成為當前光學領域的熱門課題，且已成為3D技術發展的動力和方向。
【發明內容】
[0003]本項發明出的數字幻影裸眼3D技術方法是根據人眼視覺暫留的特點，以掃描的形式把一個3D圖像分時地呈現。還原這個圖像的立體特點，這樣就會給人以幾乎絕對的真實的立體感覺。
[0004]本項發明原理:處理一個物體的像之前首先需要處理好一個像點所發出的光。正如圖1所示，單個點的發光以散射的方式，傳往四面八方，在這里我們只處理其中的一個方向，而且這些光線有無窮多個，但實際只需要處理其中某一方向的一部分光線，所以可以事先進行光線過濾。如圖2，圖3所示，經過濾后，僅僅留下有限根光線，現以圖3所示過濾后留下的若干光線為例，將這若干光線進行分時地處理，也就是說將呈現它的一幀圖像的光線分成若干時間片分別處理。在時間片I時處理光線1，時間片2時處理光線2，以此類推，當把所有的光線都處理完時，即產生了一幀新的發光點3D幻影圖像。
[0005]上述發明的具體的處理方式如圖4所示，用兩個屏幕來實現前述的對于圖像光線的分時處理，前面的屏幕是一個專門用于圖像光線的離散和篩選的屏幕，以下稱a屏幕，該屏幕和液晶屏幕的液晶部分的作用一樣；后面的屏幕是一個普通的發光用顯示屏幕，以下稱b屏幕，b屏幕的像素要比a屏幕的像素高，兩個屏幕之間具有一定的距離，通常為b屏幕周長的1/8-1/4。
[0006]假設一個點地處于兩個屏幕的中間，利用這兩個屏幕把這個點的發光進行還原，具體的方法就是將呈現這個點的一幀圖像通過a屏幕對其進行離散篩選處理，分時地分開，在時間片I時，a屏幕的I號像素透光，由像點的位置來計算b屏幕的哪一個像素發光；到了時間片2時，a屏幕的2號像素透光，然后計算出b屏幕的另一個像素發光，以此類推，直至到在時間片n時，這個點所發出的最后光線a屏幕的n號像素透光，由像點的位置來計算b屏幕的哪一個像素發光，成像得以完成，形成了一個3D幻影。
[0007]實際操作時沒有必要且沒有條件去一個像點一個像點的呈現一個圖像。在前述中處理一個點的發光時，a屏幕的某一個像素透光時，b屏幕只有一個像素相響應，但是這樣未免有一些浪費。所以在處理一個像的時候，可以這樣處理:在a屏幕某一個像素透光時，b屏幕整個屏幕都有所響應，只是其中的一個像素發光。這樣，就可以實現一幀的像分時地呈現，在時間片I時，a屏幕的I號像素透光，由整個像計算出整個b屏幕的顯示內容，其中只有對應的某一個像素發光，到了時間片2時，a屏幕的2號像素透光，然后計算出屏幕b的另一個像素發光，以此類推，最后呈現如圖5所示的3D幻影。這樣就做到了整個像的3D幻影效果。
[0008]綜上，本項發明為一種數字幻影裸眼3D投影技術，其特征是選擇兩個具有不同功能的屏幕，一個為篩選屏幕，一個為顯示屏幕，將物體發出的光線經篩選屏幕進行離散篩選處理后，分時地顯現在顯示屏幕上。這里所說的離散篩選是指篩選屏幕上的某一像素是否透光，所說的顯現是指顯示屏幕的某一像素的發光，工作時通過篩選屏幕像素的透光和顯示屏幕的發光來實現一幀圖像的分時顯現，從而在顯示屏幕上呈現裸眼可視的3D效果。
[0009]相比傳統裸眼3D技術，本項發明具有如下優勢:
[0010](I)數字幻影裸眼3D投影技術方法的優勢相比傳統3D技術有一個明顯進步，就是讓人們擺脫了眼鏡。傳統的3D技術通過眼鏡讓左眼看到的物體和右眼看到的物體在大腦里合成一個物像，當然對這樣超越真實感的體驗“暈”的人大有人在。而數字幻影裸眼3D投影技術對一個像的發光特點的高度還原產生的是幾乎絕對的真實感，而非超越真實感，不會有人對它有“暈”的感覺。在這一點上和全息3D投影技術很像。
[0011](2)數字幻影裸眼3D投影技術方法通過兩個屏幕的相互配合，可以把像成在屏幕前方，屏幕里和屏幕后方，甚至在屏幕后很遠的地方，而全息3D技術只能將像成在十分有限的區域。也就是在成像自由度上數字幻影投影技術遠超過全息3D技術。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1:為單個點的發光示意圖；
[0013]圖2:為單個點的發光過濾立體示意圖；
[0014]圖3:為單個點的發光過濾平面示意圖；
[0015]圖4:為發光點所呈現的3D效果圖；
[0016]圖5:為發光物體所呈現的3D效果圖；
[0017]圖6:為未經過任何簡化處理的單個時間片示意圖；
[0018]圖7:為縮減視角之后的示意圖；
[0019]圖8:為多點同時掃描示意圖；
[0020]圖9:為多列同時掃描示意圖；
【具體實施方式】
[0021]依據以上發明的數字幻影裸眼3D的技術，選擇1024*768的24位色真彩色為a屏幕，b屏幕要比a屏幕大，以1200*800的24位色真彩色為b屏幕，以此計算:
[0022](I) a屏幕每一幀的信息量(比特):
[0023]依據前述的方法，a屏幕對一個點的掃描，與之對應就需要b屏幕一幀的掃描，b屏幕一幀的數據量為1200*800*24=23040000約為23Mbit。而a屏幕掃描完一個周期才是一個像的一幀，一幀的掃描點數為1024*768=786432，總數據量為786432*32040000=18119393280000約為18.1Tbit的數據量。而這僅為一幀的數據量，而要投入正常使用則每秒至少要完成24幀，連續放映才會有效果。因此而言這么多的數據量是災難性的，短期的計算技術不可能達到這驚人的要求。
[0024](2) b屏幕的信息量
[0025]b屏幕的每秒的幀數相當于a屏幕每秒要掃描的次數，以a屏幕每秒24幀為例，則b屏幕需要每秒顯示的幀數為24*1024*768=18874368約18.9M幀/秒。
[0026]這同時也是災難性的，現在還沒有任何一個日常用的屏幕能達到如此之快的要求。
[0027]針對上面的兩個“災難性需求”的緩解方法構想:
[0028]上述提到的兩個硬指標的技術限制使得這項技術可能要等到以后技術足以滿足這“災難性數據需求”才能使這項技術得以發展。但可以將其用一些方法來降低這些需求，使其“不那么災難性”，初步想通過以下兩種方式解決。
[0029](I)縮減視角構想:
[0030]可以通過犧牲屏幕的有效視角換取可觀的數據量的減少。所采用的方法是a屏幕的一次掃描對于b屏幕就是一巾貞,而b屏幕的一巾貞是一整個的屏幕都亮起來(如圖6)。過大的視角是基本上沒有人看的。很容易想象，沒人會站得過高并俯視屏幕，或者坐得過偏來看屏幕。所以大可以把這些人們非常難用到的刁角度忽略掉。
[0031]這里假設a屏幕的一次掃描b屏幕只相應a屏幕對應的點附近的一個橢圓，而不是全屏亮(如圖7)。這樣就大大縮小了數據量，假設這個橢圓的長軸200像素，短軸100像素。這樣b屏幕的數據量就是pi*100*50=15705而這樣一幀的數據量就下降到了 786432*15705*24=296421949440bit大約37GB。可見，雖然數據量依然不樂觀，但比18.1Tbit要緩解了很多。目前的顯卡的計算技術可以達到每秒進行T次的浮點計算，對于37GB每幀的計算量依照目前的顯卡來說是可以完成的。
[0032]( 2 )多點同時掃描構想:
[0033]前面提出了縮減視角，這樣如果依然a屏幕以逐點掃描的方式處理的話，那么b屏幕大部分時間是暗著的，利用這些被浪費的暗著的部分，令a屏幕多點同時進行掃描，這些點對應的b屏幕的區域不得有重疊，這樣，即可最大化利用b屏幕以減少a屏幕的掃描周期。將a屏幕分成若干塊，如果按照前述設想的長軸200和短軸100，a屏幕分成的區塊其像素尺寸為200*100，則a屏幕只需要掃描200*100次就完成了一幀的掃描，這樣對b屏幕的硬件需求就大大減小了(如圖8)。b屏幕只需要每秒200*100*24=480000幀即可。雖然數字仍然不樂觀，但相比18.9M幀/秒已經大大緩解，甚至現有的技術已經能夠達到這個數字。
[0034]在此之上可以基于一個假設來進行更進一步的簡化。假設人兩個眼睛永遠是水平的，我們可以進行多列同時掃描的操作。掃描的每一個時間片，對于前面的屏幕A是若干個列在同時掃描，而后面的屏幕B只需要計算不考慮人眼的高低變化的數據量，這就意味著A屏幕的一個點對應著B屏幕的一個很短的單行的點(如圖9)。這樣對屏幕B的能力要求下降得更低。但這樣做的代價就是當人眼上下移動時，看到的像也會隨之上下移動。
[0035]為了將本項技術盡快應用，也可以實現一個低像素的屏幕(比如200*300)，實際上，很多的裸眼3D技術(例如視差屏障)都采用犧牲像素來實現裸眼3D效果的方法。
[0036]像素的限制直接減少了屏幕a的一個像素的掃描從那個點放出的光線的密度，如果密度過小，而人眼的位置正好的話，則會出現相鄰的兩條光線分別照在了人眼瞳孔的左邊和右邊。造成了這個眼睛對這一像素什么都看不見的現象。為此需要在b屏幕前邊加一個能夠起到光線擴散的薄膜材料，將一個像素的發光通過這個膜材料進行擴散，但只能擴散到一個像素。這樣就會使整個屏幕的發光連續，而且光線的變化比較緩和，可以說是填充了若干的實際不存在的像素點。以此來使得屏幕發出的光連續，而避免前面提到的問題，當然這也可以用于現在的顯示技術，讓顯示器呈現的圖像更加細膩。
【權利要求】
1.一種數字幻影裸眼3D投影技術方法，其特征是選擇兩個具有不同功能的屏幕，一個為篩選屏幕，一個為顯示屏幕，將物體發出的光線經篩選屏幕進行離散篩選處理后，分時地顯現在顯示屏幕上。
2.根據權利要求1所述的幻影裸眼3D投影技術方法，其特征是方法所說的分時地顯現是指在時間片I時，篩選屏幕的I號像素透光，其它不透光，同時由像點的位置特征計算出顯示屏幕的某個像素點發光，以此類推。
3.根據權利要求1所述的幻影裸眼3D投影技術方法，其特征是方法所說的篩選屏幕和顯示屏幕之間有一定的距離，在篩選屏幕的某一個像素透光時，顯示屏幕整個屏幕都有所響應，只是其中的一個像素發光。
4.根據權利要求1所述的幻影裸眼3D投影技術，其特征是方法中篩選屏幕的一個像素透光時，顯示屏幕的只是其中的一部分屏幕對其相應。
5.根據權利要求1所述的幻影裸眼3D投影技術方法，其特征是方法中篩選屏幕同時進行多點掃描，顯示屏幕可以分區進行顯示。
6.根據權利要求1所述的幻影裸眼3D投影技術方法，其特征在于選擇1024*768的24位色真彩色顯示屏為篩選屏幕，選擇1200*800的24位色真彩色顯示屏為顯示屏幕，也可以采用分辨率更低數的屏幕作為篩選屏幕和顯示屏幕。
7.根據權利要求1所述的幻影裸眼3D投影技術，其特征在于在顯示屏幕前面加一個薄膜材料。
【文檔編號】G03B35/18GK103605259SQ201310311528
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年7月23日 優先權日:2013年7月23日
【發明者】劉書戩 申請人:劉書戩