CN102291588A - 立体显示的远程用户控制方法以及其设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种对用于在三维显示器上显示的图像进行修改的方法，包括：接收第一图像和对应的第二图像，当显示器上显示时，第一图像和对应的第二图像共同表示三维图像。显示器的观看者适合佩戴的眼镜提供对三维图像的深度感知。眼镜选择性地向显示器发送对观看者选择性地通过显示器观看二维内容还是三维内容加以指示的信号。眼镜还选择性地向显示器发送对所感知的图像的深度强度和图像亮度加以指示的信号。

Description

立体显示的远程用户控制方法以及其设备
技术领域
本发明总体上涉及对显示在显示器上的立体内容进行远程控制。
背景技术
液晶显示器具有多个像素，每个像素包括：在两个透明电极之间排列的分子层，以及透射轴彼此垂直(在大多数情况下)的两个偏振滤波器。液晶材料由于在两个透明电极上施加电场而扭曲，这控制了对透过液晶材料的光的偏振的影响。因此，利用两个偏振滤波器，通过控制光的偏振的变化量，使得透过的光量能够改变。其他类型的显示器包括不同的技术。
当在二维液晶显示器上显示二维内容时，观看者眼睛之间的角度会聚在显示平面。同样，当在二维液晶显示器上显示二维内容时，眼睛聚焦在显示平面上(即，是调节的(accommodative))。这样，辐辏(vergence)状态和调节状态彼此紧密耦合。在辐辏状态和调节状态紧密耦合的情况下，眼睛通常不会疲劳。
观看者在观看立体显示器时感到疲倦(fatigue)和不适的主要原因之一是由于辐辏-调节冲突。辐辏可以被定义为眼睛的视线或光轴之间的角度。当注视(fixate on)非常远的对象时，视线几乎平行，从而获得非常小的辐辏角。当注视较近的对象时，视线会聚并且辐辏角变大。调节(accommodation)是指典型地眼睛在显示平面上聚焦到的距离。在自然观看中，眼睛的辐辏状态和调节状态紧密耦合。然而，这种耦合在观看立体显示器(如在电影院里和在家中所看到的)时被破坏。
参照图1，对于立体显示器，观察者的眼睛趋向(verge to)整个所示的场景上的不同深度，同时保持调节到显示器表面。由于调节由两个信号(辐辏和模糊)来驱动，因此发生冲突。如果在观看立体显示器时调节遵从辐辏信号，则在许多情况下，眼睛会聚焦到不同于显示器的距离，并且图像会模糊。从而观察者的视觉***切换至依赖模糊信号来控制调节，而忽略来自辐辏的信号。这种去耦合是对立体显示器感到不适的重要原因，从而引起头痛、眼疲劳(eyestrain)，有时还会恶心。
因此，需要一种允许用户在显示内容时修改呈现特性的立体显示***。
发明内容
本发明的一个实施例公开了一种对用于在三维显示器上显示的图像进行修改的方法，包括：(a)接收第一图像和对应的第二图像，第一图像和对应的第二图像共同表示当在所述三维显示器上显示时的三维图像；(b)选择性地从适合于显示器的观看者佩戴的眼镜向显示器发送对三维图像的感知的修改加以指示的信号，以提供对三维图像的深度感知；(c)基于所述信号来修改第一图像与第二图像之间的三维感知。
本发明的另一实施例公开了一种对用于在三维显示器上显示的图像进行修改的方法，包括：(a)接收第一图像和对应的第二图像，第一图像和对应的第二图像共同表示当在所述三维显示器上显示时的三维图像；(b)选择性地从适合于观看者佩戴的眼镜向显示器发送对多个操作模式中的至少一个加以指示的信号，以提供对三维图像的深度感知，所述多个操作模式包括：(i)全局二维操作模式；(ii)单独二维操作模式；(iii)亮度可调整三维操作模式；以及(iv)深度可调整三维操作模式。
本发明的另一实施例公开了一种对用于在三维显示器上显示的图像进行修改的方法，包括：(a)接收第一图像和对应的第二图像，第一图像和对应的第二图像共同表示当在所述三维显示器上显示时的三维图像；(b)选择性地从适合于观看者佩戴的眼镜向所述显示器发送信号，以提供对三维图像的深度感知，所述信号指示所述观看者选择性地通过所述显示器观察二维内容还是三维内容。
本发明的另一实施例公开了一种对用于在三维显示器上显示的图像进行修改的设备，包括：(a)接收部分，接收第一图像和对应的第二图像，第一图像和对应的第二图像共同表示当在所述三维显示器上显示时的三维图像；(b)发送部分，选择性地向所述显示器发送对三维图像的感知的修改加以指示的信号，以提供对三维图像的深度感知，所述信号指示；(c)修改部分，基于所述信号来修改第一图像与第二图像之间的三维感知。
附图说明
图1示出了辐辏距离和焦距。
图2示出了适合的三维内容。
图3A和3B示出了图像偏移。
图4示出了立体眼镜和电视。
图5示出了模式选择技术。
图6示出了控制机制。
具体实施方式
为了减轻眼睛的不适，优选地，立体场景的内容在一定的深度范围内，该深度范围会使辐辏与调节之间的冲突降低。优选地，该范围是眼睛的焦深，可以大约为0.66(±0.33)屈光度(从-0.33到+.33的范围)或者其他适合的值。此外，该范围可以依赖于显示器的具体观看者。该深度范围内的调节不会引起图像的显著可检测模糊。那么，用于调节的模糊信号和辐辏信号不会有太多的相互冲突，因此减轻了观看者的不适。该深度范围可以被称作Percival的舒适双目视觉准则所确定的Percival舒适区(PZC，Percival′s zone of comfort)。通常，舒适区描述了疲倦、眼疲劳和/或不适。
在立体电影产业中，在制作立体内容的一般实践(general practice)向着略微降低引起辐辏-调节冲突的条件发展。例如，许多工作室正在对立体电影采用“Window-into-a-world”方法，其中，所有三维内容都被置于显示平面之外。这是有利的，因为PZC在显示器后面比在显示器前面延伸得更远(远离观察者)。然而，当对象从屏幕向着观察者突出(pointout)(可能地延伸到PZC之外)时，会出现一些被认为在立体电影中看起来最“印象深刻”的场景。
参照图2，可以观察到，不同的立体内容集合具有不同特性，这会引起疲倦。这样的特性主要依赖于显示参数和观看状况，使得内容供应商很难制作出保证不引起不适的素材，并且使显示器制造商难以以保证不引起不适的方式呈现这样的素材。为了更准确地减轻观看者的疲倦，可以对内容进行处理，以解决特定的显示规范和针对特定观看者的观看状况。
多种图像捕获、显示和观看参数可以影响对立体内容的感知。参照图3A和图3B，此外，左图像与右图像之间的横向分离也会影响对立体内容的感知。眼睛70表示观看者的示例，水平线72表示显示表面，方框74是预期的刺激物(stimuli)，方框76是预测的错误感知到的刺激物。在图3A中所有显示参数是适当的，并且预期的刺激物和感知的刺激物相同。在图3B中，左图像已经移至右侧，右图像已经移至左侧，引起感知到的刺激物的压缩。
不尝试要求内容供应商提供适合的内容，而是期望使用其他技术来允许观看者选择性地降低或改变由立体显示器引起的观看者不适。在使用平面显示表面的现有三维显示器中，使用专用眼镜来提供三维景象(appearance)。通常，专用眼镜是被动(passive)设备和/或主动(active)设备。
不要求观看者利用遥控器使用电视机中的菜单处理来调整立体显示参数，优选地，允许各个单独观看者能够在观看显示器的同时调整显示器的立体特性。用于调整显示器的立体特性的控制器应当集成在观看者所佩戴的眼镜中。这样，当不同的观看者使用眼镜来观看立体内容时，每个观看者可以进行适合于该观看者的眼睛以及该观看者的具体观看状况的调整。
参照图4，允许单独调整的一种技术是包括使用一对按钮利用眼镜的调整机制。也可以使用任何其他适合的选择机制。一个按钮100在被按压时增加针对观看者的深度感知。另一个按钮110在被按压时减小针对观看者的深度感知。眼镜发送由电视130接收的信号140，信号140指示是增加还是减小深度感知。电视修改在显示器上显示的深度感知。这样，观看者可以选择性地增加和/或减小所观看到的深度感知，这也可以减轻由辐辏-调节冲突而引起的不适。
作为示例，用户所佩戴的眼镜在与适合的显示器结合使用时向用户提供对三维图像的深度感知。在许多情况下，感知到的三维图像是与显示器上左图像和右图像的交替显示同步的快门眼镜的结果。在按压眼镜上的按钮100、100之一时，向显示器提供对增加还是减小针对观看者的三维感知加以指示的信号。在接收到来自眼镜的信号时，该信号可以增大图像之间的差异(disparity)，或者减小图像之间的差异。通常，显示器使得左图像和右图像的全部或一部分彼此相对移位。
例如，针对特定显示尺寸、特定观看距离而母版制作(master)的内容(例如，用于电影院观看的三维电影)，当在与制作期间假定的那些条件不同的条件下显示这些内容时，即，当在家中在居室观看条件下，在支持三维功能的电视机上回放三维电影时，这些内容可以需要调整。对眼镜的控制为观看者提供了直接立即的视觉反馈，因为用户不需要在调整过程期间让他的眼睛离开屏幕，并且用户不必另外通过会妨碍可见性的偏振(主动或被动)眼镜来查看遥控单元按钮。
控制机构可以以任何适合的方式与眼镜集成。例如，控制机构可以夹在现有眼镜上，或者集成到眼镜本身中。在任一情况下，眼镜上控制机构与显示器之间的通信链路使用无线网络140，例如蓝牙。来自眼镜上深度控制单元的控制信号激活电视机上适合的深度缩放操作。优选地，控制机构还包括重置按钮120，以使电视机返回到缺省模式，在缺省模式下，不会因为眼镜而施加附加的图像处理。重置按钮还可以是使用其他按钮而获得的功能，例如，通过将一个或两个按钮按压足够长的时间而获得的功能。图4示出了用户通过按压(+)或(-)按钮来增加或减小左图像与右图像之间的差异的实施例。
参照图6，可以以任何适合方式与眼镜合并的控制机构200可以包括：(a)接收部分210，接收第一图像和对应的第二图像，当在所述三维显示器上显示时，第一图像和对应的第二图像共同表示三维图像；(b)发送部分220，选择性地向显示器发送对三维图像的感知的修改加以指示的信号，以提供对三维图像的深度感知；(c)修改部分230，基于所述信号来修改第一图像与第二图像之间的三维感知。
在另一实施例中，可以包括“模式”控制按钮150以控制电视所处的观看模式。例如，不同观看模式可以包括：(1)全局二维模式，(2)单独二维模式，(3)亮度可调整三维模式，以及(4)深度可调整三维模式。参照图5，当观看者按压“模式”按钮150时，当前观看模式在所有可用模式之间顺序地切换(或者以任何其他方式切换)。在不同观看模式下，+/-和“重置”按钮可以通过眼镜和显示器来触发不同行为。
具体地，当使用全局(global)二维模式200时，所有观看者观察到在支持三维功能的电视(例如，任何显示器)上显示的二维图像。为了实现该全局二维操作模式，眼镜上的两个透镜保持开启(例如，主动眼镜)，而+/-按钮可以减小和/或增加图像亮度，“重置”按钮将亮度变为缺省值。为了提供全局二维操作模式，在显示器上仅示出左图像或右图像连同期望的亮度级别。
具体地，当使用单独二维模式210时，一个或多个观看者可以观察到三维图像，而其他观看者可以同时观察到二维图像。这允许各个单独用户观看在支持三维功能显示器上的二维图像内容。为了实现该单独二维操作模式，作为一个实施例，透镜中仅一个透镜(左或右)开启(对于主动眼镜)，而+/-按钮可以增加和/或减小图像亮度，“重置”按钮将亮度变为缺省值。针对主动眼镜的另一(优选的)实施例是：针对第一(例如，左眼)图像开启两个透镜，针对第二(例如，右眼)图像关闭两个透镜，使得观看者可以仅看到二维图像，其中“+/-”和“重置”按钮以类似方式操作。为了提供单独二维操作模式，在电视上显示左图像和右图像连同期望的亮度级别(对于主动眼镜，交替地显示左图像和右图像)。
具体地，当使用亮度可调整三维模式220时，所有观看者观察到具有全局亮度级别的三维图像。这允许用户在观看三维内容时以适合的方式调整显示器的亮度。为了实现该亮度可调整三维模式，每个透镜交替开启(针对主动眼镜)，而+/-按钮可以增加和/或减小图像亮度，“重置”可以将亮度变为缺省级别。为了实现该亮度可调整三维模式，在电视上示出左图像和右图像连同期望的亮度级别(对于主动眼镜，交替地示出左图像和右图像)。
具体地，当使用深度可调整三维模式230时，眼镜向电视提供控制信号，以调整深度感知。这允许用户将三维效果调整到更适合于他们的具体观看状况。为了实现这一点，每个透镜交替开启(针对主动眼镜)，而+/-按钮可以增加和/或减小图像亮度，“重置”可以将亮度变为缺省级别。为了实现该模式，可以以期望的调整深度在电视上示出左图像和右图像(对于主动眼镜，交替地示出左图像和右图像)。优选地，深度调整可以发生在电视内的三维视频信号路径中。
二维模式的一个优点是，允许观看者在观看二维内容的同时继续佩戴眼镜，所述二维内容例如是在三维节目内容之间***的二维商业内容。观看者不期望当内容在三维内容与二维内容之间变化时反复摘下和戴上眼镜。观看者期望切换至二维观看的另一原因是个人偏好和/或舒适原因。观看者不能简单地摘下眼镜来观看三维显示器上的二维图像，这是因为在没有眼镜的情况下，两个眼睛同时看到左图像和右图像。这在整个图像中产生许多双边缘，可能引起不适。全局二维模式允许所有观看者切换至二维模式，而单独二维模式允许任何单独观看者切换至二维模式而其他观看者仍可以观看不受影响的三维模式模式。
当观看者观看三维内容时，存在影响他们观看体验的两个主要因素，即，二维图像亮度和三维深度。眼镜减小了感知到的图像亮度，这是由于眼镜对光固有的交替阻挡。在亮度可调整三维模式中，观看者可以保持深度不变，并且基于他们的偏好调整亮度。如果三维深度太强或太弱，则观看者可以切换至深度可调整模式并且调整图像深度。在这两种模式下，观看者的调整会影响其他人。
在另一实施例中，观看者的亮度或深度调整可以至少部分地在眼镜本地(local to the glasses)，使得不会影响其他人。
上述方法可以通过一种设备来实现，该设备包括：(a)接收部分，接收第一图像和对应的第二图像，当在所述三维显示器上显示时，第一图像和对应的第二图像共同表示三维图像；(b)发送部分，选择性地向显示器发送对三维图像的感知的修改加以指示信号，以提供对三维图像的深度感知；(c)修改部分，基于所述信号来修改第一图像与第二图像之间的三维感知。
上述方法还可以通过一种设备来实现，该设备包括：(a)接收部分，接收第一图像和对应的第二图像，当在所述三维显示器上显示时，第一图像和对应的第二图像共同表示三维图像；(b)选择性地向显示器发送对多个操作模式中的至少一个加以指示的信号，以提供对三维图像的深度感知，所述多个操作模式包括：(i)全局二维操作模式；(ii)单独二维操作模式；(iii)亮度可调整三维操作模式；以及(iv)深度可调整三维操作模式。
上述方法还可以通过一种设备来实现，该设备包括：(a)接收部分，接收第一图像和对应的第二图像，当在所述三维显示器上显示时，第一图像和对应的第二图像共同表示三维图像；(b)选择性地向显示器发送信号，以提供对三维图像的深度感知，所述信号指示观察者通过显示器选择性地观察二维内容还是三维内容。
本发明可以具有对用于在三维显示器上显示的图像进行修改的方法特征，包括：(a)接收第一图像和对应的第二图像，当在所述三维显示器上显示时，第一图像和对应的第二图像共同表示三维图像；(b)从观看者适合佩戴的眼镜选择性地向显示器发送对多个操作模式中的至少一个加以指示的信号，以提供对三维图像的深度感知，所述多个操作模式包括：(i)全局二维操作模式；(ii)单独二维操作模式；(iii)亮度可调整三维操作模式；以及(iv)深度可调整三维操作模式。
本发明可以具有所述方法特征，其中，所述全局二维操作模式包括：显示所述三维图像的仅第一图像或第二图像。
本发明可以具有所述方法特征，其中，所述单独二维操作模式包括：眼镜仅允许观看者观看到第一图像或第二图像。
本发明可以具有所述方法特征，其中，所述亮度可调整操作模式包括：选择性地调整显示器的亮度。
本发明可以具有所述方法特征，其中，所述深度可调整操作模式包括：调整由显示器提供的深度感知。
本发明可以具有对用于在三维显示器上显示的图像进行修改的方法特征，包括：(a)接收第一图像和对应的第二图像，当在所述三维显示器上显示时，第一图像和对应的第二图像共同表示三维图像；(b)选择性地从观看者适合佩戴的眼镜向显示器发送信号，以提供对三维图像的深度感知，所述信号指示观看者选择性地通过显示器观察二维内容还是三维内容。
上述说明书中采用的术语和表达方式在这里用于描述但不用于限制，并且在使用这样的术语和表达方式时并不意在排除所示和所描述的特征或其部分的等同物，应当认识到本发明的范围仅由所附权利要求限定和限制。

Claims (17)

1.一种对用于在三维显示器上显示的图像进行修改的方法，包括：
接收第一图像和对应的第二图像，当在所述三维显示器上显示时第一图像和对应的第二图像共同表示三维图像；
从显示器的观看者适合佩戴的眼镜选择性地向显示器发送对所述三维图像的感知的修改加以指示的信号，以提供对三维图像的深度感知；
基于所述信号来修改第一图像与第二图像之间的三维感知。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述修改包括：增加对三维图像的深度感知。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述修改包括：减小对三维图像的深度感知。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述修改包括：通过致动眼镜上的按钮来增加深度感知。
5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述修改包括：通过致动眼镜上的按钮来减小深度感知。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述修改包括：通过致动眼镜上的按钮来重置深度感知。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述眼镜选择性地向显示器发送对全局二维操作模式加以指示的信号。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述眼镜选择性地向显示器发送对单独二维操作模式加以指示的信号。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述眼镜选择性地向显示器发送对亮度可调整三维操作模式加以指示的信号。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述眼镜选择性地向显示器发送对深度可调整三维操作模式加以指示的信号。
11.一种对用于在三维显示器上显示的图像进行修改的方法，包括：
接收第一图像和对应的第二图像，当在所述三维显示器上显示时第一图像和对应的第二图像共同表示三维图像；
从观看者适合佩戴的眼镜选择性地向显示器发送对多个操作模式中的至少一个加以指示的信号，以提供对三维图像的深度感知，所述多个操作模式包括：
全局二维操作模式；
单独二维操作模式；
亮度可调整三维操作模式；以及
深度可调整三维操作模式。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述全局二维操作模式包括：显示三维图像的仅第一图像或第二图像。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述单独二维操作模式包括：眼镜仅允许观看者观看第一图像或第二图像。
14.根据权利要求11所述的方法，其中，所述亮度可调整三维操作模式包括：选择性地调整显示器的亮度。
15.根据权利要求11所述的方法，其中，所述深度可调整三维操作模式包括：调整由显示器提供的深度感知。
16.一种对用于在三维显示器上显示的图像进行修改的方法，包括：
接收第一图像和对应的第二图像，当在所述三维显示器上显示时第一图像和对应的第二图像共同表示三维图像；
从观看者适合佩戴的眼镜选择性地向显示器发送信号，以提供对三维图像的深度感知，所述信号指示所述观看者选择性地通过显示器观察二维内容还是三维内容。
17.一种对用于在三维显示器上显示的图像进行修改的设备，包括：
接收部分，接收第一图像和对应的第二图像，当在所述三维显示器上显示时第一图像和对应的第二图像共同表示三维图像；
发送部分，选择性地向显示器发送对三维图像的感知的修改加以指示的信号，以提供对三维图像的深度感知；
修改部分，基于所述信号来修改第一图像与第二图像之间的三维感知。
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