為獲得三維效果而進行的視頻取樣率轉換的制作方法

專利名稱：為獲得三維效果而進行的視頻取樣率轉換的制作方法
背景技術：
1.發明領域本發明涉及視頻信號處理領域，特別是通過視頻取樣率轉換產生三維效果。
2.背景技術高質量視頻顯示系統，例如高清晰度電視(HDTV)系統越來越流行，因此在成本和性能方面的競爭愈加激烈。為了保持競爭力，一個系統必須提供更多功能，更吸引買家，或者擁有其它系統所不具備的性能。最好這些系統能夠以與其他不具備這些性能的系統同樣的價格提供給用戶，因此功能與價格的組合對擴大市場份額和提高利潤有利。
系統所具備的一個獨特功能是，比如，“畫中畫(PIP)”功能，其中第二個視頻圖像可以疊加在主視頻圖像上。最初帶有畫中畫功能的電視機可以賣一個好價錢。隨后競爭的系統提供了附加的畫中畫功能，例如用戶可控制顯示屏上畫中畫的大小和位置。根據計算機接口技術，電視系統目前還可提供“開窗”功能，不同的視頻圖像可以顯示在電視機上不同的窗口中。這些視頻圖像可以是其它電視節目圖像，頻道選擇指南或與主圖像有關的信息，例如包含與正在觀看的節目有關的輔助信息、對廣告商品更細致的觀看等等。提供這些功能的電視機通常利潤空間要比功能較少的電視機大，特別是如果這些功能是新推出的，因為通常加入新功能附加的成本較低，而對此功能的需求卻很大。
基于因特網的電視提供商也希望用同樣的方式來爭奪觀眾，這樣就可以獲得更高的廣告價格。如果某種電視顯示系統提供一種所希望的功能，因特網服務提供商就會提供支持使用這種功能的節目，因此既增加了對包含這種功能的顯示系統的需求量，也提高了提供商業務的訪問量。
為了實現上述提到的畫中畫和開窗視頻效果，每個視頻圖像都必須進行尺度變換以放在相應的顯示區域。在一個數字顯示系統中，取樣率轉換器(SRC)用來完成尺度變換。一個數字化編碼后的視頻圖像由原先圖像的樣值陣列組成；顯示屏區域由像素陣列構成。如果水平和垂直方向上的樣值數與顯示屏水平和垂直方向的像素數相等，就不需要進行尺度變換。每個樣值與相應的像素一一對應，最后顯示的圖像相當于原先圖像。如果像素數目是樣值數的一半，則每隔一個樣值與相應的像素對應。最后顯示的圖像相當于以原來樣值取樣率的一半對圖像進行取樣。也就是說，尺度變換相當于改變取樣率，即所謂的“取樣率轉換器”。通過產生對應于取樣值估計的像素值實現非整數的尺度變換，如果初始取樣率對應于該顯示尺度變換，則獲得所述取樣值的估計。這些產生的像素通常從每個像素位置周圍一組樣值中內插獲得。傳統的顯示系統包括一個垂直樣值取樣率轉換器和一個水平樣值取樣率轉換器，以完成單個方向或二維的尺度變換。
計算機圖形系統可以在顯示屏幕上產生深度感或三維顯象的視覺效果。這些圖形系統使用復雜的圖形加速設備來完成這些三維效果。但圖形加速設備并不能與傳統的視頻再現系統直接兼容，也不能滿足常規視頻顯示系統的質量需求。在視頻顯示系統中應用產生三維效果的圖形加速器裝置很顯然將大大提高顯示系統的成本。
通過使用視頻顯示系統中的二維取樣率轉換能力來產生三維效果，可以實現這些以及其它目的。對視頻圖像應用線性和非線性尺度變換，可以產生深度感。三維效果用來增強顯示系統中現有功能和新功能組的視覺吸引力。象立方體或錐體等多種多面體表現形式，可以用來在物體的每一個面上顯示不同的視頻圖像。將多面體的各個面上的每個圖像相應變換大小后，可以獲得一種深度感。各個面上的圖像可以被選擇來表示一個公共主題的不同的方面，例如與主要信息源相關的數據廣播信息。電視機中頻道的選擇也可以用多面體旋轉的形式展現。同樣可以有其它常見的表現形式，例如用一本書，改變頻道相當于翻頁，每個電視節目以不同的書頁表示。更高級的功能，例如節目分類別，可以表現為書的標簽，這樣便于選擇特定類別。同樣，多面體以某條軸為軸心旋轉可能對應于在所選擇的節目類別中改變頻道，而以另一條軸為軸心旋轉意味著改變節目類別。為了得到這些三維效果，提供通過對傳統顯示系統的取樣率轉換器進行相應的計算后完成的技術。
發明詳述本發明通過在圖像視圖中加入三維(3-D)效果，從而增強了視頻圖像的吸引力。與圖形處理器將三維物體對象提供至二維平面相比，本發明將第三維加到傳統的二維視頻圖像中。也即，在圖形系統中的一個物體除了定義每個物體所在的對象空間中的三維坐標以外，還包括長度、寬度和深度信息。圖形系統完成必要的確定將三維物體投射到二維圖像顯示平面的操作，包括決定相對于假定的觀看者每個物體投影的大小和形狀，決定哪些物體遮住其它物體等等。在本發明中，信息的來源是一幅二維圖像。通過將二維視頻圖像視為一個圖像平面，并模擬圖像平面相對于顯示屏平面的旋轉或其它方位變化，從而將第三維加入到二維視頻圖像中。在進行旋轉時，概念上離觀看者更遠的圖像區域比離觀看者更近的畫面區域要小，這樣就可以表達出一種旋轉圖像的“深度”感。正如下所述，這種深度的模擬是通過修正傳統高質量視頻系統中水平和垂直取樣率轉換器的控制和操作而得到的。


圖1是根據本發明的三維尺度變換器100的示例框圖。如圖所示，三維尺度變換器100包括一個控制單元110、一個垂直取樣率轉換器120和一個水平取樣率轉換器130。注意在這里用取樣率轉換器來表示尺度變換是為了便于理解，因為如前所述，取樣率轉換器通常用于產生尺度變換效果。很顯然，對于考慮本公開內容的本領域的普通技術人員來說，可以采用任何其它尺度變換方式來產生同樣的視覺效果，這些都被包括在本發明的預期范圍內。
除了以下將詳述的方面以外，取樣率轉換器120和130的工作方式與傳統的取樣率轉換器類似，用來將視頻圖像在水平和垂直方向上進行尺度變換。控制單元110通過開關115a-c來控制數據流通過轉換器120和130。控制單元110還提供垂直和水平尺度因子，即VS和HS，來控制垂直120和水平130取樣率轉換器所能提供的尺度變換程度。尺度變換器100的工作過程通過在圖3中示例的流程圖以及相應視頻圖像視圖中的合成效果(如圖4A-4E和圖5A-5C所示)可以清楚地理解。
圖3是根據本發明的三維尺度變換器，如圖1中所示的尺度變換器100的流程圖。注意，為便于參考，介于100和99之間的參考數字與圖1中的數據項對應，而介于300和399的參考數字與圖3中的數據項對應。在310，輸入視頻圖像101加入旋轉或定位102，角度為A。在320，處理路徑有兩條分支，去哪條支路取決于旋轉是以垂直軸還是以水平軸為軸心。此分支相應于由圖1中控制單元110對開關115a-c進行的控制。圖1中所示開關115a-c的設置對應于以Y軸，也就是垂直方向旋轉，即對應圖3中320支路后左路的處理步驟。
眾所周知，一個平面以y軸為軸心旋轉，可以用下述變換式表示x’ ＝x*cos(A)-z*sin(A)(1)y’ ＝y(2)z’ ＝x*sin(A)+z*cos(A)(3)這里x、y、z是旋轉前平面內的坐標，x’、y’、z’是關于y軸旋轉角度A后得到的合成坐標。在這個坐標系統中，z對應于距離觀看者的距離，z為正值比為0或負值時，離開用戶的距離更遠。為便于理解，圖像最初的z值賦0，盡管本領域的普通技術人員可以認識到，如果使用非零值，z*sin(A)項只是將每個z’坐標乘以一個固定值，這一點在水平尺度變換框320后由一個變換框來表示。注意每個x坐標的水平尺度變換都乘以相同的尺度系數，cos(A)。在圖1的示例實施例中，此尺度系數HS由控制單元110提供給水平取樣率轉換器130，轉換器130用這個系數HS對輸入視頻圖像101進行尺度變換。圖4A-4B示出與以a0角度旋轉對應的尺度系數對圖像410a進行尺度變換，得到水平尺度變換后的圖像410b。在圖4B中，已變換尺度圖像410b的長度(extent)X0’等于原圖像410a的長度X0乘以相對于原圖像410a的平面的定位角度a0的余弦值。注意這種以定位角度a0旋轉的水平變換相當于從某個角度觀看圖像時感覺畫面按透視原理縮小的效果，但并不能產生深度感。
為產生深度感，根據本發明可提供一種透視視圖。在透視視圖中，離觀看者更遠的物體看起來比離觀看者更近的物體要小。通常，透視視圖是一個線性變換s1＝s0*d0/d1(4)這里s0表示一個物體在距離為d0時的視在大小，s1表示同樣的物體距離為d1時的視在大小。距離d0經常稱作原先圖像的焦距。在本公開中，距離d0等于觀看者距原圖像平面的一個假定的焦距f，距離d1是通過模擬圖像以原圖像平面進行旋轉時引入的z分量而導致離開觀看者的距離d1＝f+z’。因此，方程4可被改寫為x″＝x’*f/(f+z’) (5)y″＝y’*f/(f+z’) (6)如方程5和6所示，當由于圖像旋轉引入距離z’時，x和y坐標進行尺度變換時應為z’的函數。也就是說，每個圖像樣值的x軸和y軸都必須進行尺度變換，變換是已旋轉圖像中每個樣值的z坐標，或深度值的函數。
根據本發明的一個方面，為了減少處理時間，確定與通過旋轉圖像平面而縮小的軸相對的軸的尺度變換對于表達深度感已足夠。例如，在圖4B中，已旋轉圖像410b的最遠范圍X0’按照距離Z0’，離觀看者更遠。為了產生深度方面的透視感，根據本發明的原則，圖像410b最遠范圍X0的垂直大小Y0乘以一個因子f/(f+Z0’)進行尺度變換，得到如圖4C中所示減小的垂直大小Y0’。每個Y坐標以相同方式進行尺度變換，產生圖像410c的傾斜的上下邊緣。注意盡管圖4C中的x坐標與透視圖4B中相比沒有變化，但對y軸進行尺度變換，該變換是距離z的函數，因此產生出深度感。同時應注意在圖4C中，旋轉圖像最近的區域X1’離觀看者比原圖像平面要近，因此垂直大小Y1’乘以對應于系數f/(f+z1’)的尺度變換比在該較近范圍處原來的垂直大小要大，因為在這里所使用的規則中，Z1是負值。
關于圖1，y坐標的這種尺度變換是離觀看者距離的函數，其實現是通過開關115c將水平取樣率轉換器130的輸出送到垂直取樣率轉換器120，并通過一個垂直尺度變換因子VS進行尺度變換，VS作為旋轉圖像的每個坐標的已確定深度參數z的函數而變化。注意在以y軸旋轉時，對每一列x坐標常數值而言，z坐標值也是常數。對旋轉圖像的每一列(離散x值)，控制單元110按照上述方程6為垂直取樣率轉換器提供一個垂直尺度變換VS(x)。如圖3中回路340-370所示，垂直取樣率轉換器120對一列中每個已經進行過水平尺度變換的圖像值應用尺度變換值VS(x)，然后再對下一列經過水平尺度變換的圖像樣值應用下一個尺度變換值VS(x+1)，依次類推，直到已進行水平尺度變換圖像的所有垂直坐標都根據深度系數f/(f+z)進行過變換。在水平和垂直尺度變換后，原圖像進行三維旋轉的模擬像素值結果就可以在380顯示。對本領域的普通技術人員來說，很顯然，在這一步處理時可以應用優化技術。例如，為了減少計算深度系數(f/(f+z))時需要的除法次數，可以確定最近和最遠列的范圍，中間列的尺度因子可以通過內插獲得。
圖4D和4E示出圖像410a經過更大角度a1的旋轉。如前所述，圖4D相當于對圖像410a進行對應于cos(a1)的常數尺度因子的水平尺度變換，圖4E相當于對已進行水平尺度變換圖像410d再進行垂直尺度變換，尺度因子作為離原先圖像平面距離的函數而變化，對應于f/(f+z)。正如上例說明，從圖4A到4C到4E將逐步達到圖像在三維空間中旋轉的感覺。
圖5A-5C示出圖像510a以x軸為軸心旋轉的例子，處理流程見圖3中320后面右路的步驟。眾所周知，沿x軸旋轉導致如下的坐標變換x’＝x(7)y’＝y*cos(A)+z*sin(A)(8)z’＝-y *sin(A)+z*cos(A) (9)如前所述，z具有對應于離觀看者的距離的指向(符號)。圖像510a首先在垂直方向上用常數尺度因子cos(b0)進行尺度變換，產生如圖5B所示的變短的圖像510b，對應圖3中的塊335。
如前所述，與開始以常數尺度因子進行尺度變換的軸相反的軸隨后由一個尺度因子進行尺度變換，該尺度因子作為z坐標，也就是由旋轉引入的深度值的函數而變化，對應前述的方程5。也就是說，圖像510b已旋轉圖像值的每一行都用一個不同的水平尺度因子進行變換，產生圖5C中圖像510c的傾斜水平邊緣。這些傾斜的邊緣可以產生圖像510a關于x軸旋轉的所希望的視覺效果。
圖1中的控制單元通過將開關115a-c切到與圖1中相反的狀態來完成上述處理。因此，視頻圖像101通過115a，送到垂直取樣率轉換器120，使用來自控制單元110的常數垂直尺度因子VS進行尺度變換。然后，已經過垂直尺度變換的圖像經過115b送到水平取樣率轉換器130。水平取樣率轉換器130將已經過尺度變換圖像的每一行用水平尺度因子HS進行變換，每一行的HS由控制單元110根據每行的z-維和給定的焦距f決定。
需要特別注意的是，根據本發明，控制單元通過控制提供給對應于當前用于高質量視頻系統中的取樣速率轉換器的水平和垂直取樣率轉換器的水平和垂直尺度因子HS和VS，可以產生多種透視視圖。如前所述的三維效果和其它一些效果可以用這種方式來完成，同時附加成本最小。還要注意本發明中在一個方向上用常數尺度變換被提供以減少所需的處理量，而仍然可以表現出透視效果。由于處理能力不斷增強，可以輕松地對控制單元110重新設置，無論旋轉軸如何，都可以對取樣率轉換器120和130進行變化的尺度變換，對每幅處理的圖像實現方程5和6。還要注意，為便于理解和高效處理，對處理圖像的特定順序(對于沿y軸旋轉先水平變換再垂直變換，沿x軸旋轉先垂直變換再水平變換)已經加以說明。由于每個方向上的尺度變換與另一個方向無關，所以每個取樣率轉換器120、130的尺度變換可以以任何順序進行。
用來產生三維效果的尺度變換可以與其它技術配合使用。例如，通常提供水平和垂直取樣率轉換器120和130是為了將視頻圖像放在指定的顯示區域上。在一個優選實施例中，用來將圖像變換到指定大小的尺度因子被與三維尺度因子合并。也就是說，如果因子K1是將原圖像變換到顯示區域中的像素所需的水平尺度因子，則在方程式1中用到的尺度因子是K1*cos(A)，在方程式5中，尺度因子是K1*f/(f+z)。
本發明的原則也同樣用于沿z軸旋轉，也就是產生2維操作的效果。眾所周知，z軸旋轉角度A導致下述的坐標變換x’＝x*cos(A)-y*sin(A) (10)y’＝x*sin(A)+y*cos(A) (11)顯然，這些方程可以順序進行處理。這個處理的第一步是垂直尺度變換x’＝x (12)y＝x*sin(A)+y*cos(A) (13)第二步是對已進行垂直尺度變換的坐標再進行水平尺度變換。
x＝x sec(A)-y*tan(A)(14)y″＝y’ (15)因此，為產生沿z軸旋轉的效果，控制單元110通過115a將原圖像送到垂直取樣率轉換器120，并對圖像坐標的每一列提供一個垂直尺度因子cos(A)加上與x有關的平移分量(x*sin(A))。本領域的普通技術人員能夠認識到，該操作相當于對原圖像進行垂直剪切。經過垂直剪切后的圖像隨后通過115b，送到水平取樣率轉換器130，應用對應于sec(A)的水平尺度因子。隨后從垂直剪切過的圖像中剪去與y有關的平移分量(y*tan(A))。這種水平尺度變換和平移相當于水平剪切。兩次剪切處理的結果是圖像的二維旋轉。
方程式10和11還可以轉換為一次水平剪切再接一次垂直剪切。為避免當角度A接近90度時出現的反常效果，控制單元被配置來產生90度旋轉，然后將轉置的圖像使用前述的技術旋轉90-A度。
注意這種順序的剪切處理可以與前述的常規尺度變換組合，以將圖像變換到所分配的顯示區域，也可以與前述沿x軸和y軸旋轉組合，從而產生一種螺旋形的視覺效果以及其它效果。對于本領域的技術人員來說，顯然，其它效果也可以通過適合的數學變換來實現，例如模擬球形或具有一個或多個圖像貼在其表面上的其它復雜的形狀。
視頻圖像上模擬三維效果可用來為視頻顯示系統提供多種視覺增強性能。圖2是根據本發明的一個視頻顯示系統的結構框圖。在本領域中，高質量視頻顯示系統通常允許通過選擇器201從同時顯示在250上的多個視頻圖像源Va、Vb、Vc等中進行選擇。例如，一個常見的畫中畫電視系統允許同時顯示來自兩個視頻圖像源的圖像。一個常見的多媒體計算機系統允許在多個分立的窗口中同時顯示多個圖像，僅受限于輸入的有效性、信號源帶寬和計算機系統的性能。
按照本發明，前面提出的三維尺度變換器100通常用來響應用戶控制230，對一個或多個所選擇的圖像產生三維效果。例如，選擇器210和尺度變換器100根據用戶發出的頻道改變指令被配置，將一個頻道的圖像“旋轉”出去，而將另一個頻道的圖像旋轉進來。也就是說，圖4A、4C和4E系列可以用來將第一個頻道被顯示為基本上旋轉離開用戶的畫面。當旋轉角度到達90度時，選擇器可以被配置將第二個頻道提供給尺度變換器100，當作圖像平面繼續向180度旋轉。以這種方式，第二個頻道的圖像看起來是在含有第一個頻道畫面的圖像平面的“反面”。類似地，在一個多頻道系統中，系統可以在顯示當前頻道時進行配置以對下一個頻道的顯示初始化；一旦當前圖像被旋轉一個預定角度，則啟動該后來的顯示。同樣，下一個圖像的方位角度可以與當前圖像的角度直接相關，例如角度為90-A，從而仿真互相正交的圖像。還可以產生其它效果。例如，由用戶發出的頻道上升指令可以實現在一個方向旋轉，而頻道下降可以實現以相反的方向旋轉。以同樣的方式，跳到某個指定的頻道可以被仿真為關于與用于增加頻道選擇的軸相對的軸旋轉。這些效果以及其它三維視覺效果的實現在本領域的技術人員閱讀了本公開后將是顯而易見的。
圖6A-B，7和8A-B是根據本發明原則而實現的實例效果。這些例子為說明而用，并非說明本發明的使用范圍僅限于這幾個例子。這些例子示出三維建模器220用于配置多個透視圖像之間的方位和關系以獲得一種相關的視覺效果。
圖6A示出一個三維方塊的兩個面。第一個圖像610被提供以出現在與圖像平面一致的方塊的一個表面上，，第二個圖像620被提供以出現在與圖像平面傾斜的方塊的另一個表面上。這種表現形式還可以作為“開窗”畫中畫顯示的替換形式，其中傾斜的圖像作為第二幅圖像。這種表現形式可以是出現在更大主圖像中的多圖像畫中畫圖像，并允許用戶在觀看主圖像的同時看到兩個畫中畫圖像。這種表現形式也可以是具有與主圖像有關的輔助“數據廣播”信息(例如表演者的榮譽和經歷等)620的主圖像610。在電子商務領域，備用圖像620可以是與定購圖像610中廣告商品有關的信息。使用多圖像展示的優點在本領域中是共同的；本發明提供了一種裝置，該裝置以比靜態二維展示更具視覺吸引力的形式提供多圖像展示。
圖6B示出三維塊的旋轉。注意在此例中，旋轉是沿軸650進行，z分量并不與原圖像610的平面對應，因此旋轉除了產生圖像的水平位移外，還會引入水平尺度變化，從而提高了深度感。也就是說，當塊沿軸650以如圖所示的方向旋轉時，圖像610和620移到左邊，而同時當圖像610與觀看平面的角度增加時，該圖像繼續收縮，而圖像620繼續擴展。注意可使用多種用戶接口來產生這個旋轉。在前例中，一個頻道上升或頻道下降指令可以產生塊的旋轉，以將第二個圖像620變為主觀看平面，替代圖6A中最終方向中的圖像610，這樣來自另一個源的圖像占據圖6A中圖像620的位置。可替代地，還可能用一個指向裝置，這樣當用戶指向并選擇圖6A中的圖像620時，視頻系統200產生如圖6B所示的旋轉。也就是得到這樣一個印象，即三維物體根據頻道選擇指令移動，或是響應于與三維物體交互而獲得頻道選擇，如圖2中所示選擇器210和三維尺度變換器100之間的雙向箭頭215。考慮到本公開，這些和其它接口對于本領域的技術人員是顯而易見的。
圖7示出一個三維塊中的表示，其中有三個面可以觀看，圖像710、720、730分別投射在這三個面上。如上所述，這三個圖像可能是三個不同的電視節目，來自一個DVD播放機的三個不同場景，一個主圖像和與主圖像相關的補充圖像等等。此例示出圖像720的變化的垂直尺度變換，圖像730的變化的水平尺度變換。用戶控制230控制選擇器210和尺度變換器100，以便于三維塊的表示以垂直軸750或水平軸760為軸心旋轉。可選擇的軸都可以對應不同的選擇機制。例如，電視的高級用戶接口包括用來在觀看的同時對節目的選擇進行分類(諸如“新聞”、“運動”、“喜劇”等)的裝置。在本發明的優選實現方案中，沿一條軸旋轉對應于在一類節目中選擇，例如將一個頻道變到下一個新聞節目，而沿其它軸旋轉對應于改變類別。
盡管本發明只以簡單的三維物體，例如圖6A、6B和圖7中的塊來展示，但也可以使用其它形式來進一步提高視頻顯示系統的視覺吸引力。對于一個給定的三維物體其Z坐標的決定可能被擴展超出前面給定的方程1-3和7-9。計算機圖形領域中的普通技術人員能夠定義適合在圖1的控制單元110中實現的其他表現形式，用于對一個圖像平面的三維變換進行模擬。例如，圖8A示出圖像810作為書本850的一頁。當選擇一幅新圖像來觀看時，視頻系統200模擬出翻頁效果以顯示出新的圖像820，如圖8B所示。進一步利用書本的類比，圖中所示的書本850有標簽801和802，便于從書的不同“部分”進行選擇，例如“喜劇”部分、“戲劇”部分等等。當用戶選擇了一個標簽或選擇一個類別時，視頻系統200提供模擬翻閱多頁的效果，以顯示該書簽或該類別的第一頁(視頻圖像)。
前述只說明了本發明的原理。應當理解，盡管在這里沒有清楚地描述或說明，本領域的專業人員可以設計各種包含本發明原理的方案，并且這些都包含在隨后的權利要求的精神和范圍內。
權利要求
1.一個視頻顯示系統(100)包括一個水平尺度變換器(130)，被配置對輸入視頻圖像(101)在水平方向上進行尺度變換；一個垂直尺度變換器(120)，被配置對輸入視頻圖像(101)在垂直方向上進行尺度變換；以及一個控制器(110)，可操作地連接到水平(130)和垂直(120)尺度變換器，它被配置通過水平(130)和垂直(120)尺度變換器對輸入視頻圖像(101)完成對應于輸入視頻圖像(101)的透視視圖(410c，410e，510c，620，720，730，810)的尺度變換，其中透視視圖是通過對水平(120)和垂直(130)尺度變換器中的至少一個應用變化的尺度因子(HS，VS)來獲得的，以提供輸入視頻圖像(101)。
2.如權利要求1所述的視頻顯示系統(100)，還包括一個多輸入視頻圖像源(210)，并且其中控制器(110)還可以被配置有選擇地提供多個輸入圖像的至少兩個輸入視頻圖像(610，620)，以形成對應三維物體表現形式的合成透視視圖。
3.如權利要求2所述的視頻顯示系統(100)，還包括一個用戶控制(230)，以便于改變三維物體表現形式的方位(650)，從而改變每個輸入視頻圖像(101)的透視視圖。
4.如權利要求3所述的視頻顯示系統(100)，其中方位(650)的改變對應于從多個輸入視頻圖像(101)源中選擇輸入視頻圖像的改變。
5.如權利要求3所述的視頻顯示系統(100)，其中三維物體的表現形式對應一本包括多頁的書(850)的表現形式，表現形式的方位(650)的改變對應翻動多頁中的一頁。
6.如權利要求3所述的視頻顯示系統(100)，其中用戶控制(230)便于通過多個方位控制來改變方位(750，760)，每個方位控制(750，760)對應來自多個視頻圖像源的不同組輸入視頻圖像，并且每次方位(750，760)的改變對應從相應輸入視頻圖像組中改變對輸入視頻圖像的選擇。
7.如權利要求1所述的視頻顯示系統(100)，其中水平尺度變換器(130)對應一個水平掃描率轉換器，并且垂直尺度變換器(120)對應一個垂直掃描率轉換器。
8.一種在顯示面上提供多個視頻圖像的方法，包含將所述多個視頻圖像的每一個與三維物體的表現形式的一個面相結合(310)，并且對每個視頻圖像確定對應于相對于顯示面的相應面的角度(A)的旋轉尺度(cos(A))，根據旋轉尺度對視頻圖像進行尺度變換(330，335)以產生變換尺度的圖像值的陣列，確定對應于相對于顯示面的變換尺度的圖像值的陣列的每個變換尺度的圖像值的深度的感覺尺度變換(350，355)，以及根據感覺尺度對每個尺度變換的圖像值進行尺度變換(360，365)，以產生對應于視頻圖像的象素值的一個陣列。
9.如權利要求8所述的方法，其中視頻圖像的尺度變換(330，335)對應視頻圖像的垂直取樣率轉換(335)和水平取樣率轉換(330)中的選擇的一個，并且每個已變換尺度圖像值的尺度變換(360，365)對應來自所選擇的一個的垂直和水平取樣率轉換中對應的一個。
10.一個被配置來存儲于存儲器中以由一個處理設備執行的程序，該程序被配置來使得視頻圖像(310)與一個三維物體的表現形式的一個面相結合，使得能夠確定對應于相對于一個顯示面的面的角度的一個旋轉尺度，使得能夠根據旋轉尺度對視頻圖像進行尺度變換(330，335)，以產生一個被變換尺度的圖像值的陣列，使得能夠確定對應于相對于顯示面的已變換尺度的圖像值的陣列的每個已變換尺度圖像值的深度的感覺尺度變換(350，355)，以及使得能夠根據感覺尺度而對已變換尺度的圖像值進行尺度變換(360，365)，以產生對應于視頻圖像的象素值的一個陣列。
11.如權利要求10所述的程序還包括啟動一個用戶控制，該用戶控制便于改變三維物體的表現形式的方位(650)，從而改變旋轉尺度和感覺尺度中的至少一個。
全文摘要
視頻顯示系統具有的二維取樣率轉換功能用來產生三維效果。對視頻圖像應用線性和非線性尺度變換,可以表達深度感。三維效果用來增強顯示系統中現有功能和新功能的視覺吸引力。象立方體或錐體等多種多面體表現形式,可以在該表現形式的每一個面上顯示不同的視頻圖像。在每個面上將每個圖像適當進行尺度變換后,可以獲得一種深度感。不同面上的圖像可以被選擇以代表一個共同主題的不同方面,例如與主要信息源有關的數據廣播信息。電視機中頻道的選擇也可以用多面體旋轉的形式展現。同樣可以有其它常見的表現形式,例如可以使用一本書的表現形式,其中改變頻道被呈現為對該書翻頁,每個電視節目呈現在不同的書頁上。更高級的功能,例如節目分類別,可以表現為書的標簽,這樣便于選擇特定類別。同樣,多面體以某條軸為軸心旋轉可以對應于在所選類別中改變頻道,而以另一條軸為軸心旋轉對應于改變類別。提供了技術,用于利用通過適合于對傳統顯示系統的取樣率轉換器進行的計算而獲得這些三維效果。
文檔編號H04N5/262GK1350748SQ00807392
公開日2002年5月22日 申請日期2000年12月12日 優先權日2000年1月10日
發明者L·波蘭德, J·揚森 申請人:皇家菲利浦電子有限公司