CN1254773C - 交错式立体影像的产生装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种交错式立体影像的产生装置，其主要包括一立体影像引擎、一交错数据处理器以及一计数器。立体影像引擎基于一视频源数据产生一立体影像的一缩小左眼影像与一缩小右眼影像，其中缩小左眼影像与该缩小右眼影像在垂直方向上的尺寸相较于该视频源数据被缩小。交错数据处理器将缩小左眼影像与缩小右眼影像储存于相邻的两存储节段之中，并于显示立体影像时扫描此两相邻的存储节段。计数器则控制显示区域的列号码，使缩小左眼影像与缩小右眼影像的各列能够以交错方式抵达显示区域。本发明亦揭露一种交错式立体影像的产生方法。

Description

交错式立体影像的产生装置及方法

技术领域

本发明涉及一种立体影像的产生装置与方法，特别涉及一种交错式立体影像的产生装置与方法。

背景技术

人类之所以拥有立体的视觉，是因为人类的双眼可以各自独立察知外界的景物，即左眼看到左眼的景物，右眼看到右眼的景物，两者之间有着角度上的差距，而后再经过大脑的自然融合(fusing)，即可于大脑中呈现立体的景物。

3D立体显示器(3D stereo display)是以让左、右眼分别看到具有一角度差的缩小左眼影像与缩小右眼影像的方式，来让观赏者看到立体的影像。为达到此目的，一种作法为让显示器交替地显示缩小左眼影像与缩小右眼影像，观赏者则戴上一液晶眼镜(LCD shutter glasses)，其左右镜片可交替地允许光线通过，且切换的动作与显示器的垂直回扫(vertical retrace)同步。如此，当切换的频率高到某一程度后，观赏者即可观赏到立体的影像。

由于显示立体影像需要较快的运算能力与较大的影像储存空间，因此在现有技术中，多种技术已被发展出来，以加快立体影像的数据运算速度，或是减少显示立体影像所需要存储器空间。例如，交错显示技术(interlace display technique)是将缩小左眼影像显示于显示器的奇数列，缩小右眼影像则显示于显示器的偶数列。如此，缩小左眼影像与缩小右眼影像的数据量均可减少为原本整个影像的一半。

请参照图1，以分辨率为10×10的显示器8(即，显示画面总共有10列)为例，当运用交错显示技术时，视频存储器(video memory)1储存了两个影像数据大小为10×5的缩小左眼影像11与缩小右眼影像12。在显示缩小左眼影像时，缩小左眼影像11的各列分别显示于显示器的第1、3、5、7及9列上，第2、4、6、8及10列则可为空白。相似地，在显示缩小右眼影像时，缩小右眼影像12的各列分别显示于显示器的第2、4、6、8及10列上，第1、3、5、7及9列可为空白。交错显示技术尚有多种不同的实施方式，例如列空白(line-blanking)与双重同步(sync-doubling)等。

然而，在现有技术中，以交错显示技术来显示3D影像时，缩小左眼影像与缩小右眼影像需事先处理。当欲实时且快速地产生3D立体影像，例如连续地产生3D动画的各个页框时，使用软件来实现交错显示技术会有反应速度过慢而导致画面闪烁(flickering)的问题。因此，如何加快交错显示技术的实时处理速度，已为一有待解决的重要课题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的为提供一种交错式立体影像的产生装置及方法，其能够加快交错式立体影像的实时处理速度，同时减少显示3D立体影像时所需的存储器。

为达上述目的，依本发明的交错式立体影像的产生装置主要包括一立体影像引擎、一交错数据处理器以及一计数器。立体影像引擎基于一视频源数据产生一立体影像的一缩小左眼影像与一缩小右眼影像，缩小左眼影像与缩小右眼影像在垂直方向上的尺寸相较于视频源数据被缩小。交错数据处理器将缩小左眼影像与缩小右眼影像储存于两相邻的存储节段中，并于显示立体影像时扫描此两存储节段。计数器控制一显示区域的列号码，使缩小左眼影像与缩小右眼影像的各列能够以交错的方式抵达显示区域。

缩小左眼影像与缩小右眼影像于垂直方向上的尺寸可被缩小成显示区域于垂直方向上的尺寸的一半。缩小左眼影像与缩小右眼影像于水平方向上的尺寸则可与显示区域于水平方向上的尺寸相同。

交错式立体影像的产生装置可还包括一存储装置，其储存前述的缩小左眼影像与缩小右眼影像。此存储装置可具有两个页框缓冲区，其一储存目前显示中的缩小左眼影像与缩小右眼影像，另一则储存接着显示的缩小左眼影像与缩小右眼影像。存储装置可采用动态随机存取存储器(DRAM)或同步动态随机存取存储器(SDRAM)等。

显示区域可位于一设有微延迟器(micro-retarder)的显示器。微延迟器使显示区域的奇数列与偶数列的极化方向不同。如此，透过一左右镜片极化方向不同的极化眼镜，观赏者的左右眼将可看到不同的影像，即，左眼仅看到左眼影像，右眼仅看到右眼影像。

依本发明的交错式立体影像的产生方法，一立体影像的缩小左眼影像与缩小右眼影像在产生后被储存于两相邻的存储节段中。当显示立体影像时，此两存储节段被扫描。通过控制一显示区域的一列号码，本发明所提供的方法使缩小左眼影像与缩小右眼影像的各列能够以交错方式抵达显示区域。

在开始扫瞄存储节段之前，控制列号码的计数器被归零。在显示缩小左眼影像或缩小右眼影像的其中一列之前，记数器则被加一。

当存储装置具有两个页框缓冲区时，在准备立体影像前，本发明所提供的方法可先决定在哪一个页框缓冲区储存处理中的立体影像。在存储节段的扫描结束后，本发明所提供的方法亦可判断是否切换至另一页框缓冲区。

由于本发明以硬件的架构来实现交错式立体影像的显示，并通过将左眼影像与右眼影像储存于相邻的存储器节段，以及控制显示区域的列号码的方式来处理与显示立体影像，故影像处理与显示的效率可被提升，同时减少了存储器的使用量。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明：

图1为一示意图，显示现有技术中运用交错显示技术来显示立体影像的例子；

图2为一方块图，显示依本发明较佳实施例的交错式立体影像产生装置的结构；

图3为一示意图，显示依本发明的较佳实施例中，交错式立体影像产生的过程；

图4为一流程图，显示依本发明较佳实施例的交错式立体影像的产生中，储存立体影像至存储装置的流程；

图5为一流程图，显示依本发明较佳实施例的交错式立体影像的产生中，显示立体影像至显示器的流程。

图中符号说明：

1         存储装置

11        缩小左眼影像

11a       缩小左眼影像

11b       缩小左眼影像

12        缩小右眼影像

12a       缩小右眼影像

12b       缩小右眼影像

14        视频源数据

2         存储装置控制器

3         立体影像引擎

4         交错数据处理器

401～405  立体影像的储存至存储装置的流程

501～511  立体影像的输出至显示器的流程

6         计数器

8         显示器

81        微延迟器

9         极化眼镜

具体实施方式

以下将参照相关附图，说明依本发明较佳实施例的交错式立体影像的产生装置及方法，其中相同的元件将以相同的参照符号加以说明。

请参照图2，依本发明较佳实施例的交错式立体影像的产生装置实施于一计算机***中，且主要包括一存储装置1、一存储装置控制器2、一立体影像引擎(3D graphics engine)3、以及一交错数据处理器4。本装置与一显示器8以及一极化眼镜(polarized glasses)9配合。显示器8设有一微延迟器(micro-retarder)81。

存储装置1可为任何一种能够储存影像数据的装置。例如动态随机存取存储器(DRAM)或同步动态随机存取存储器(SDRAM)等。在本实施中，存储装置1具有两个页框缓冲区，即页框缓冲区A与页框缓冲区B。当拨放立体动画时，页框缓冲区A储存目前正在显示的页框的缩小左眼影像11a与缩小右眼影像12a，页框缓冲区B则储存下一个准备要显示的页框的缩小左眼影像11b与缩小右眼影像12b。

存储装置控制器2控制存储装置1中的数据存取与搬移动作，其可接受并解译(interpret)其它元件的请求，以及确认数据在存储装置中的地址，以便由存储装置读取数据，或写入数据至存储装置中。

立体影像引擎3接收经由总线所传送的视频源数据(video sourcedata)，并将其转换为具有角度差的缩小左眼影像与缩小右眼影像。立体影像引擎3可为一般设置于显示卡上，用以处理3D图形的微处理器，或是具有类似功能的软件或硬件模块。

在本实施中，显示器8的屏幕上设有一微延迟器(micro retarder)81，使得显示器的屏幕上奇数列与偶数列的极化方向不同。当观看显示器所显示画面时，观赏者戴着一极化眼镜(polarized glasses)9。极化眼镜9的左右镜片的极化方向不同，使得观赏者的左眼仅接收到奇数列的影像，右眼仅接收到偶数列的影像。需注意的是，显示器8为具微延迟器的LCD显示器，并根据LCD显示器本身的规格选择模拟或数字输入信号。

交错数据处理器4透过存储装置控制器2将缩小左眼影像与缩小右眼影像储存在两个相邻的存储节段中。请参照图3，在本实施例中，在产生立体影像时，视频源数据14的几何尺寸在垂直方向上会先被缩小成原来的一半。所以在产生缩小左眼影像11与缩小右眼影像12时，所产生的缩小左眼影像11与缩小右眼影像12在垂直方向上的尺寸会仅有视频源数据14的一半。交错数据处理器4会将缩小左眼影像11与缩小右眼影像12储存在存储装置1的两个页框缓冲区之一，且储存于两个相邻的存储节段中。

当输出影像至显示器8的显示区域时，由于缩小左眼影像11与缩小右眼影像12储存在相邻的存储节段中，故缩小左眼影像11与缩小右眼影像12会以交错的方式被读取。亦即，当扫描页框缓冲区的第一列时，缩小左眼影像11的第一列会先被扫描到，接着缩小右眼影像12的第一列会被扫描。如此，当输出到显示器8时，显示器8上显示区域的第一列会显示缩小左眼影像11的第一列，显示器8上显示区域的第二列则显示缩小右眼影像12的第一列。同理，当扫描页框缓冲区的第二列时，缩小左眼影像11的第二列会先被扫描到，接着缩小右眼影像12的第二列会被扫描。如此，当输出到显示器8时，显示器8上显示区域的第三列会显示缩小左眼影像11的第二列，显示区域的第四列则显示缩小右眼影像12的第二列。

在扫描页框缓冲区时，计数器6控制目前显示器8所显示的列号码，使得依先入先出(FIFO，first-in，first-out)顺序传送的影像数据得以正确地显示于显示器8。

当扫描完页框缓冲区的各列后，显示区域所显示的画面即如图3所示，奇数列显示缩小左眼影像11的各列，偶数列则显示缩小右眼影像12的各列。如先前所述，配合微延迟器81与极化眼镜9，观赏者的左眼会仅接收到奇数列的影像，右眼则仅接收到偶数列的影像。如此，观赏者将感知到一立体的影像。

请参照图4，当接收到视频源数据时，立体影像引擎会先缩小视频源数据在垂直方向上的几何尺寸成原来的一半(步骤401)，然后再依视频源数据中的几何信息，产生一立体影像的一缩小左眼影像与一缩小右眼影像(步骤403)。由于在产生立体影像时，视频源数据在垂直方向上的几何尺寸会被缩小，所以缩小左眼影像与缩小右眼影像均为已缩小的影像。

由于自本实施例中，页框缓冲区是采取双缓冲区架构，所以在产生缩小左眼影像与缩小右眼影像之前，需决定在哪一个页框缓冲区中储存处理中的立体影像(步骤402)。例如，若正在显示中的立体影像是由页框缓冲区A输出，则立体影像引擎3可将处理中的影像数据储存在页框缓冲区B中。当页框缓冲区B中的影像数据处理完毕后，显示器8即可输出页框缓冲区B中的影像数据。此时立体影像引擎3可将处理中的影像数据转而储存在页框缓冲区A中。

在决定了储存影像数据的页框缓冲区后，处理中的缩小左眼影像与缩小右眼影像即被储存在页框缓冲区中相邻的的存储节段中(步骤404)。接着，协调显示器的更新速度等因素后，若欲处理下一页框，则回到步骤401，否则结束页框的准备流程(步骤405)。

请参照图5，当显示一立体影像时，依本发明较佳实施例的交错式立体影像的产生装置首先会将记数器归零(步骤501)，然后从一页框缓冲区的起始位置开始扫描(步骤502)。由于一立体影像的缩小左眼影像与缩小右眼影像是储存在相邻的存储节段中，所以当扫描页框缓冲区的第一列时，缩小左眼影像的第一列与缩小右眼影像的第一列会依序被读取。此时，先将记数器加一(步骤503)使其数字由零变为一，并依据记数器的数字将缩小左眼影像的第一列显示于显示器的第一列(步骤504)；然后再将记数器加一(步骤505)使其数字由一变为二，并依据记数器的数字将缩小右眼影像的第一列显示于显示器的第二列(步骤506)。

在扫描过页框显示区的第一列后，由于页框缓冲区的扫描尚未结束(步骤507)，所以页框缓冲区的下一列，即第二列会继续被扫描(步骤510)，并再将记数器加一，使记数器的数字由二变成三。如此，通过扫描页框缓冲区的各列，以及以记数器来控制显示器的显示列数，缩小左眼影像与缩小右眼影像将可以逐列交错的方式显示于显示器上。

若页框缓冲区已扫描结束，则判断是否切换至另一页框缓冲区(步骤508)。若另一页框缓冲区中的缩小左眼影像与缩小右眼影像已准备完毕，则进行页框缓冲区的切换动作(步骤511)，例如，将起始扫描的存储装置地址指针指向另一页框缓冲区的起始地址。

若目前的页框缓冲区已扫描完毕，又不切换至另一页框缓冲区，则判断是否已拨放完毕。若不切换至另一页框缓冲区的原因，是目前的页框缓冲区中所储存的数据已是最后一个页框的数据，则结束整个流程。若不切换至另一页框缓冲区的原因，是下一页框缓冲区中的数据尚未准备好，则目前页框缓冲区中的缩小左眼影像与缩小右眼影像将再次显示于显示器。

依据本实施例，在连续拨放多个页框，例如拨放动画时，上述图4与图5的流程可能会同时进行。换言之，本实施例所揭露的交错式立体影像的产生方法同时在一页框缓冲区准备立体影像数据，以及显示另一页框缓冲区中的影像数据至显示器。如此，可加快影像的处理速度，减少在拨放动画时影像延迟的发生机率。

需注意的是，本领域技术人员对上述内容进行各种等效的修改与变更，而不超出本发明的精神与范畴。例如，本发明所提供的交错式立体影像的产生装置亦可实施于电视机、电子游戏机或其它任何一种具有影像显示功能的电器用品中。此外，在上述的实施例中，存储装置是采用双缓冲区结构。然而，本领域技术人员亦可采用其它的缓冲区结构，例如使用单一页框缓冲区来显示立体影像。

因此，以上所述仅为举例性，而非为限制性。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于权利要求的范围中。

Claims (21)

1.一种交错式立体影像的产生装置，包含：

一立体影像引擎，其基于一视频源数据产生一立体影像的一缩小左眼影像与一缩小右眼影像，该缩小左眼影像与该缩小右眼影像在垂直方向上的尺寸相较于该视频源数据被缩小；

一交错数据处理器，其将该缩小左眼影像与该缩小右眼影像储存于相邻的两存储节段中，并于显示该立体影像时扫描该存储节段；

一计数器，其控制一显示区域的一列号码，使该缩小左眼影像与该缩小右眼影像的各列能够以交错方式抵达该显示区域；以及

一存储装置，其储存该缩小左眼影像与该缩小右眼影像。

2.如权利要求1所述的交错式立体影像的产生装置，其特征在于：该缩小左眼影像与该缩小右眼影像于垂直方向上的尺寸被缩小成该显示区域于垂直方向上的尺寸的一半。

3.如权利要求1所述的交错式立体影像的产生装置，其特征在于：该缩小左眼影像与该缩小右眼影像于水平方向上的尺寸与该显示区域于水平方向上的尺寸相同。

4.如权利要求1所述的交错式立体影像的产生装置，其特征在于：该存储装置具有一页框缓冲区，该缩小左眼影像与该缩小右眼影像储存于该页框缓冲区中。

5.如权利要求1所述的交错式立体影像的产生装置，其特征在于：该存储装置具有两个页框缓冲区，该页框缓冲区之一储存目前显示中的缩小左眼影像与缩小右眼影像，该页框缓冲区的另一储存接着显示的缩小左眼影像与缩小右眼影像。

6.如权利要求1所述的交错式立体影像的产生装置，其特征在于：还包含：一存储装置控制器，其控制该存储装置中的数据存取与搬移动作。

7.如权利要求1所述的交错式立体影像的产生装置，其特征在于：该存储装置包含一动态随机存取存储器。

8.如权利要求1所述的交错式立体影像的产生装置，其特征在于：该存储装置包含一同步动态随机存取存储器。

9.如权利要求1所述的交错式立体影像的产生装置，其特征在于：该显示区域位于一显示器，该显示器设有一微延迟器，使该显示区域的奇数列与偶数列的极化方向不同。

10.一种计算机***，包含：

一存储装置，其具有至少一页框缓冲区；

一存储装置控制器；

一立体影像引擎，其基于一视频源数据产生一立体影像的一缩小左眼影像与一缩小右眼影像，该缩小左眼影像与该缩小右眼影像在垂直方向上的尺寸相较于该视频源数据在垂直方向上的尺寸被缩小；

一交错数据处理器，其透过该存储装置控制器将在该缩小左眼影像与该缩小右眼影像储存于该页框缓冲区中相邻的两存储节段中，并于显示该立体影像时扫描该存储节段；以及

一计数器，其控制一显示区域的一列号码，使该缩小左眼影像与该缩小右眼影像的各列能够于经过该数字/数字转换器的转换后，以交错方式抵达该显示区域。

11.如权利要求10所述的计算机***，其特征在于：该存储装置所具有的页框缓冲区的数目为两个。

12.如权利要求10所述的计算机***，其特征在于：该存储装置包含一动态随机存取存储器。

13.如权利要求10所述的计算机***，其特征在于：该存储装置包含一同步动态随机存取存储器。

14.如权利要求10所述的计算机***，其特征在于：还包含：

一显示器，该显示区域位于该显示器，且该显示器设有一微延迟器，使该显示区域的奇数列与偶数列的极化方向不同。

15.一种交错式立体影像的产生方法，包含：

基于一视频源数据产生一立体影像的一缩小左眼影像与一缩小右眼影像，该缩小左眼影像与该缩小右眼影像在垂直方向上的尺寸相较于该视频源数据被缩小；

将该缩小左眼影像与该缩小右眼影像储存于相邻的两存储节段中；以及

扫描该存储节段，并通过控制一显示区域的一列号码，使该缩小左眼影像与该缩小右眼影像的各列能够以交错方式抵达该显示区域。

16.如权利要求15所述的交错式立体影像的产生方法，其特征在于：该缩小左眼影像与该缩小右眼影像于垂直方向上的尺寸被缩小成该显示区域于垂直方向上的尺寸的一半。

17.如权利要求15所述的交错式立体影像的产生方法，其特征在于：该缩小左眼影像与该缩小右眼影像于水平方向上的尺寸与该显示区域于水平方向上的尺寸相同。

18.如权利要求15所述的交错式立体影像的产生方法，其特征在于：还包含：

决定在哪一个页框缓冲区储存处理中的立体影像。

19.如权利要求15所述的交错式立体影像的产生方法，其特征在于：该列号码是通过一计数器来控制。

20.如权利要求19所述的交错式立体影像的产生方法，其特征在于：该控制该列号码的步骤包含：

在开始扫瞄该存储节段之前将该计数器归零；以及

在显示该缩小左眼影像或该缩小右眼影像的其中一列之前，将该记数器加一。

21.如权利要求15所述的交错式立体影像的产生方法，其特征在于：该相邻的存储节段位于一页框缓冲区中，且该方法还包含：

当该存储节段的扫描结束后，判断是否切换至另一页框缓冲区。

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