CN211267005U - 一种数字电影放映*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种数字电影放映***，包括至少一个低动态范围投影仪和至少一个高动态范围投影仪，其中所述***接收数字电影包并将第一图像数据和第二图像数据分别发送到低动态范围投影仪和高动态范围投影仪，所述低动态范围投影仪和所述高动态范围投影仪投射的光被组合成用于观看的投射图像；调制电源，用于根据控制信号调制所述低动态范围投影仪的投射的光的亮度。本实用新型的实施例采用电路形式调节投影仪的出光亮度，仅仅需要电路板就能实现，结构简单，没有光损耗，光效高。进一步，通过本实用新型的优选实施例，可以提高帧间对比度和/或帧内对比度。

Description

一种数字电影放映***

技术领域

本实用新型涉及电影放映技术领域。更具体地，涉及一种数字电影放映***。

背景技术

中国公开号为CN106537899A,名称为《优化用于多投影仪***的驱动方案》的专利申请公开了一种投射***。图1示意性图示出包括多个投影仪的投影仪***。多个投影仪中的全部投影仪均对同一观察区域(例如，投影仪的视场的边界可以相同)贡献光。多个投影仪中的每个投影仪可以将光传送至观察区域中的任何部分。观看者感知投影仪的组合输出。在组合有低动态范围投影仪和高动态范围投影仪(LDR和HDR)的***中，由投影仪中的每个投影仪向最终图像贡献的光的最佳比率可以变化很大。

然而，上述投射***由于使用了光圈结构，使得低动态范围投影仪入射的光出光损耗大、光效低，并且由于光圈的存在也需要存在驱动光圈改变孔径的驱动机构，这势必使得光路***工程实现难度高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种数字电影放映***，以解决现有技术存在的问题中的至少一个。

为达到上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种数字电影放映***，包括：

至少一个低动态范围投影仪和至少一个高动态范围投影仪，其中所述***接收数字电影包并将第一图像数据和第二图像数据分别发送到低动态范围投影仪和高动态范围投影仪，所述低动态范围投影仪和所述高动态范围投影仪投射的光被组合成用于观看的投射图像；

调制电源，用于根据控制信号调制所述低动态范围投影仪的投射的光的亮度。

在一个可选实施例中，所述控制信号与所述数字电影包中原始图像的每帧所需最大输出亮度相关，其中所述所需最大输出亮度＝该帧中像素的最大亮度值/所述原始图像的所有帧中像素的最大亮度值×所述低动态范围投影仪的最大输出亮度。

在一个可选实施例中，所述第一图像数据中每帧中每个像素的亮度值＝所述原始图像的对应帧中对应像素的亮度值×所述原始图像的所有帧中像素的最大亮度值/所述对应帧中像素的最大亮度值。

在一个可选实施例中，所述***还包括

控制硬件，被配置为接收所述数字电影包；并且

被配置为生成所述第一图像数据和所述第二图像数据，分别发送到所述低动态范围投影仪和所述高动态范围投影仪；并且

被配置为生成所述控制信号并将所述控制信号发送到所述调制电源。

在一个可选实施例中，所述***还包括控制硬件，被配置为接收所述数字电影包，其中所述数字电影包包含被发送到所述调制电源的所述控制信号；并且被配置为生成所述第一图像数据和所述第二图像数据，分别发送到所述低动态范围投影仪和所述高动态范围投影仪投射。

在一个可选实施例中，所述数字电影包包含所述第一图像数据、所述第二图像数据和所述控制信号并且所述第一图像数据、所述第二图像数据和所述控制信号分别被发送到所述低动态范围投影仪、所述高动态范围投影仪和所述调制电源。

在一个可选实施例中，

所述调制电源为脉冲宽度调制器；

所述控制硬件被配置为：

获取所述数字电影包中原始图像中所有帧图像中所有像素的最大亮度值即标准最大亮度值；

从一帧图像或一组连续帧图像中获取该帧或连续帧中像素的最大亮度值

Bmax，从而得到最亮像素的亮度比例R_MB＝(B_max/标准最大亮度值)*100％；

计算所述帧或连续帧所需的最大输出亮度B_frame＝R_MB*LB，其中LB为低

动态范围投影仪最大输出亮度；

根据所述脉冲电源控制信号的脉冲占空比与所述低动态范围投影仪输出

亮度的映射关系确定B_frame对应的脉冲宽度占空比；

根据所述占空比输出所述控制信号。

在一个可选实施例中，所述控制硬件还被配置为：

将所述帧或连续帧内的每个像素的亮度值B转换为Bt＝B/R_MB＝B*标准最

大亮度值/B_max，从而生成所述第一图像数据。

在一个可选实施例中，所述控制硬件为单片机。

在一个可选实施例中，所述控制信号被与所述数字电影包中的原始图像同帧编码在所述数字电影包中。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型的实施例采用电路形式即调制电源例如脉冲宽度调制器调节投影仪的出光亮度，仅仅需要电路板就能实现，结构简单，没有光损耗，光效高。进一步，通过本实用新型的优选实施例，可以提高帧间对比度和/或帧内对比度。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明；

图1示出现有技术的投射***框图。

图2示出根据本实用新型一个实施例的数字电影放映***。

图3示出根据本实用新型一个实施例的亮度-占空比映射关系图。

图4示出本实用新型另一个实施例的数字电影放映***。

图5示出本实用新型再一个实施例的数字电影放映***。

图中相同或相似的部件以相同或相似的附图标记表示。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型，下面结合优选实施例和附图对本实用新型做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本实用新型的保护范围。

第一实施例——实时分析，实时处理

图2示意性图示出包括一个低动态范围(LDR)投影仪和一个高动态范围(HDR)投影仪的数字电影放映***。本领域技术人员能够理解，本实用新型的方案并不限于此，可以包括多个LDR投影仪和多个HDR投影仪。

在一些实施方式中，多个投影仪中的全部投影仪均对同一观察区域(例如，投影仪的视场的边界可以相同)贡献光。多个投影仪中的每个投影仪可以将光传送至观察区域中的任何部分。观看者感知投影仪的组合输出。在一些实施方式中，投影仪中的每个投影仪投射在观看屏幕的整个显示区域上。

在组合有LDR投影仪和HDR投影仪(LDR和HDR)的***中，由投影仪中的每个投影仪向最终图像贡献的光的最佳比率可以变化很大。该变化是诸如以下的图像和环境属性的结果：

·在屏幕位置处的环境光水平

·图像峰值亮度

·图像平均亮度

·两个投影仪的光输出

·两个投影仪的效率(流明/瓦特)

·LDR投影仪的最小黑色水平

·图像中的黑色的量

·黑特征与亮特征的接近性(光幕照明)

·LDR投影仪中的可以通过HDR投影仪校正的非均匀性(或其他伪影)的存在

·HDR投影仪中的可以通过使用LDR投影仪来减少的斑点(或其他伪影)的存在

·通过示出较暗的内容(用于功耗优化)来降低投影仪的功耗的能力

仍以数字电影放映***1包括一个LDR投影仪10和一个HDR投影仪12为例。***接收数字电影包(Digital Cinema Package DCP)。其中，在本实施例中，数字电影包为本领域公知的标准DCP包，可以存储在影院的图像存储器中并经集成式媒体块(IMB)解码后发送到控制硬件16。在本实施例中，数字电影放映***1包括控制硬件16，其接收所述DCP包，并生成第一图像数据和第二图像数据，分别发送到LDR投影仪10(即图2中的“至LDR的视频”)和HDR投影仪12(即图2中的“至HDR的视频”)，LDR投影仪和HDR投影仪投射的光被组合成用于观看的投射图像。

控制硬件16可以将DCP中的原始图像分别以第一图像数据和所述第二图像数据的形式发送到LDR投影仪和HDR投影仪进行投射。在另一个实施例中，控制硬件16可以将原始图像进行处理再以第一图像数据和所述第二图像数据的形式发送到LDR投影仪和HDR投影仪进行投射。例如，将原始图像采用下文步骤S17的步骤进行处理后得到至LDR的视频。又例如，将原始图像中所有峰值亮度超过LDR动态范围上限的区域之外的区域变为黑色从而形成第二数据图像。

数字电影放映***1还包括调制电源14，又称为可调制电源，用于根据来自控制硬件的控制信号调制LDR投影仪的投射的光的亮度。注意，本申请中所述调制电源，意指以电路而不是光路的形式对LDR投影仪的投射的光的亮度进行调制。

可选地，调制电源为脉冲宽度调制器，采用改变脉宽占空比的方式对LDR投影仪中的光源的亮度进行调制。脉冲宽度调制器可以包括电源控制器和占空比改变单元。电源控制器用于接收所述控制信号并指令占空比改变单元改变脉冲信号的占空比。对于脉冲宽度调制技术是本领域技术人员公知的，在此不再赘述。

在另一个示例中，调制电源可以用最常见的数模转换器来实现。例如以数字信号控制输出不同电压/电流值的模拟信号从而控制LDR投影仪光源的电压或电流。

相比于现有技术的光圈方案,本实用新型采用电路形式即调制电源例如脉冲宽度调制器调节投影仪的出光亮度，仅仅需要电路板就能实现,结构简单，没有光损耗，光效高。

为了能够根据控制信号更加精细地控制出光亮度，控制硬件16可以根据例如通过预先实验得到针对每个特定投影仪的控制数据即控制信号和LDR投影仪输出亮度的对应关系，从而生成控制信号并将所述控制信号发送到所述调制电源14。

在调制电源为脉冲宽度调制器的示例中，所述控制数据为脉冲控制信号的脉冲占空比与所述投影图像的像素亮度的映射关系。

进一步，在脉宽调制的示例中，例如通过设定一个占空比测量一个LDR投影仪输出亮度值，从而得到一个样本点，采集多个样本点数据，能得到调制脉冲信号的占空比与LDR投影仪输出亮度的对应关系。从而可以得到图像每帧所需最大输出亮度和脉冲控制信号的脉冲占空比之间的映射关系。

这种关系可以以对应表的形式呈现，也可以以如图3所示的图的形式呈现，本实用新型不做限定。

在需要时例如需要调制时该映射关系以数字信号形式发送给控制硬件，控制硬件据此生成控制信号。

在另一个具体示例中，控制硬件16为单片机，该映射关系可以硬编程于单片机中的Flash中。

在另一个具体示例中，控制硬件16为微处理器，该映射关系可以为存储在存储介质中的如图3所示的数据图表。

本领域技术人员能够理解，本申请的映射关系不限于以上述方式表现，无论是接收外来的、硬编程在单片机中的、还是存储在存储器中仅仅是本领域的惯用手段，并且本实用新型的实用新型目的也不在于此。

在一个具体示例中，设定：

DCP中原始图像中所有像素的亮度范围为0～标准最大亮度值，例如0～255；

DCP中的原始图像中每个像素的原始亮度值定义为B，转换后的第一图像数据(即至LDR的视频)的亮度值定义为Bt；

LDR投影仪的最大输出亮度为LB(全功率输出)

LDR激光光源输出功率的可调节范围为0～100％

在现有技术的投影仪中，在投影过程中，LDR投影仪激光光源的输出功率恒定不变。每个特定的LDR投影仪输入的图像每帧对应的激光光源的亮度恒定。

在一个实施例中，控制硬件16被配置为(例如执行硬编码在Flash中的代码)实现：

S10、获取所述DCP原始图像(即图像存储器中存储的原始图像)中所有帧图像中所有像素的最大亮度值-标准最大亮度值。

S12、从一帧图像或一组连续帧图像中获取该帧或连续帧中像素的最大亮

度值Bmax，从而得到最亮像素的亮度比例R_MB＝(B_max/标准最大亮度值)*100％。

具体地，获取数字电影包一帧图像中所有像素的最大亮度值，或者，获取连续的一个镜头图像(在本方案中称为一组连续帧图像)中所有像素的最大亮度值。本领域技术人员明了，术语“一个镜头图像”是指连续的一段影像，比如,在一段电影中,先在画面里有一朵花,接着画面切换成一个女孩的脸,再换成从远处看的女孩蹲在花丛中,那么其中女孩的脸的那一段算作一个镜头，之前那一段又算作一个镜头等等..注意，如果画面不是切换,而是从花上移动到女孩脸上,只能算同一个镜头。

具体地，通过比较所有亮度值筛选出最大的值。

则，每一帧或连续帧对应的激光功率输出比例由以下两步确定：

S14、计算所述帧或所述连续帧所需的最大输出亮度B_frame＝R_MB*LB；

S16、根据上述映射关系确定B_frame对应的脉冲宽度占空比；

S18、根据所述占空比输出所述控制信号。

通过上述步骤，通过调节每一帧或连续帧对应的输出亮度，实现了帧间顺序对比度的提升。

例如前一帧是个非常亮的场景，亮度接近100％，下一帧是个夜晚的亮度，亮度接近全黑0。

对于现有的方法，现状投影仪激光光源总是恒定输出，例如以全功率输出，即100％亮。当光源发出的光通过光学路径转到投影仪的DMD的镜子阵列上，每个镜子能够以+12度和-12度两种偏转角度转动，呈现出对入射光的开和关两种状态)。对于帧图像为非常亮的场景时，可以非常有效的利用激光光源出射的光。然而，对于夜晚亮度的场景，虽然镜子处于关的状态，然而由于激光光源仍以恒定功率输出进入镜子阵列中的光仍会漏光，黑色画面被漏光影响，而不能接近全黑。这样，在两帧之间亮暗对比度会被削弱。

利用本申请的控制硬件，根据每帧图像所需的最大输出亮度，动态分析所需的脉冲调制占空比，从而能够调整激光光源的输出功率(实时分析)，例如从图3中可以看出，对于帧图像为非常亮的场景时(所需的最大输出亮度大)，则所需的脉冲调制占空比也大，从而激光光源的输出功率也调大。反之，对于帧图像为非常暗的场景时(所需的最大输出亮度小)，则所需的脉冲调制占空比也小，从而激光光源的输出功率也调小。从而，实现了帧间顺序对比度的提升。并且，由于不需要激光光源恒定全功率输出，从而大大提高了激光光源的寿命。并且，由于上述映射关系是针对每个特定投影仪经过试验获取的，通过采样足够多的样本点，能够做到精确控制。

进一步，控制硬件16还被配置为：在步骤S16之后，

S17、将所述帧内的每个像素的亮度值B转换为Bt＝B/R_MB＝B*标准最大亮

度值/B_max，从而生成所述第一图像数据发送至LDR投影仪(实时处理)

通过上述步骤，将每一帧内亮的区域补偿的最多，变为标准最大亮度值，暗的区域没有补偿，灰色区域补偿的少(这可以通过改变DMD小镜子转动频率的变化来实现)。通过帧内所有像素亮度的拉伸转换，实现了帧内对比度的提升。

上述方案中，对投影仪光源的控制信号和对来自LDR和HDR投影仪的光的同步可以通过帧同步技术实现，属于本领域的公知常识，在此不再赘述。

实际上，从上述示例可以看出，利用本申请的映射关系和上述方法得到如何调整投影仪的出光亮度仅仅是一个优选实施例，本领域技术人员能够根据其它方式进行调整，只要能够获取投影图像的像素亮度，通过调制电源例如脉宽调制器对投影仪的出光功率进行调整，使得投影图像中需要亮的区域更亮，需要暗的区域更暗即可。

可选地，所述控制硬件16还被配置为在判断所述数字电影包的帧图像的峰值亮度超过低动态范围投影仪的动态范围上限的情况下，向所述高动态范围投影仪发送亮度控制信号。若没有超过，则不发送亮度控制信号。

第二实施例——预先分析，实时处理

图4示意性图示出包括LDR投影仪和HDR投影仪的数字电影放映***的第二实施例。请注意，与第一实施例相同或相似的方案，在本实施例中不再赘述或者简略说明。

数字电影放映***2包括一个LDR投影仪20和一个HDR投影仪22，这两个投影仪被配置为分别接收第一图像数据(即图4中的“至LDR的视频”)和第二图像数据(即图4中的“至HDR的视频”)，并且使得由LDR投影仪和HDR投影仪投射的光被组合成用于观看的投射图像。

数字电影放映***2还包括调制电源24，用于根据控制信号调制LDR投影仪的投射的光的亮度。可选地，调制电源为脉冲宽度调制器，采用改变脉宽占空比的方式对LDR投影仪中的光源的亮度进行调制。

数字电影放映***2还包括控制硬件26，被配置为接收所述数字电影包，其中所述数字电影包包含被发送到所述调制电源的所述控制信号；并且被配置为生成所述第一图像数据和所述第二图像数据，分别发送到所述低动态范围投影仪和所述高动态范围投影仪投射。其中第一图像数据为原始图像每帧内的每个像素的亮度值经第一实施例中的步骤S17转换后得到的；第二数据图像可以为将原始图像中所有峰值亮度超过LDR动态范围上限的区域之外的区域变为黑色从而得到。

在本实施例中，用于调制所述调制电源的控制信号可以在制作数字电影包时预先被直接编码在其中(预先分析)，例如在第一实施例中的映射关系的基础上得到脉宽调制占空比数据，利用帧同步技术直接将占空比数据与第一图像数据和第二图像数据以DCP格式进行同步编码在其中，并存放在影院的图像存储器中。IMB在解码时，将控制信号直接发送给调制电源。原始图像每帧内的每个像素的亮度值经第一实施例中的步骤S17转换后得到第一图像数据(实时处理)。

可选地，调制电源24为脉冲宽度调制器，包括电源控制器和占空比改变单元。电源控制器用于接收所述控制数据并生成控制信号，指令占空比改变单元改变脉冲信号的占空比。

在不违反逻辑的情况下，第一实施例的其它可选示例也可以应用到第二实施例中。

第三实施例——预先分析，预先处理

图5示意性图示出包括LDR投影仪和HDR投影仪的数字电影放映***的第三实施例。请注意，与第一实施例相同或相似的方案，在本实施例中不再赘述或者简略说明。

数字电影放映***3包括一个LDR投影仪30和一个HDR投影仪32，这两个投影仪被配置为分别接收第一图像数据(即图5中的“至LDR的视频”)和第二图像数据(即图5中的“至HDR的视频”)，并且使得由LDR投影仪和HDR投影仪投射的光被组合成用于观看的投射图像。

数字电影放映***3还包括调制电源34，用于根据控制信号调制LDR投影仪的投射的光的亮度。可选地，调制电源为脉冲宽度调制器，采用改变脉宽占空比的方式对LDR投影仪中的光源的亮度进行调制。

所述***被配置为接收来自IMB的数字电影包。在本实施例中，所述数字电影包包含所述第一图像数据、所述第二图像数据和所述控制信号并且所述第一图像数据、所述第二图像数据和所述控制信号分别被发送到所述低动态范围投影仪、所述高动态范围投影仪和所述调制电源。

其中用于调制所述调制电源的控制信号以及将原始图像每帧内的每个像素的亮度值经第一实施例中的步骤S17转换后得到第一图像数据在制作数字电影包时预先被直接编码在其中(预先分析，预先处理)，同时，第二图像数据也可以在制作数字电影包时预先被直接编码在其中。这样的数字电影包可以存放在影院的图像存储器中。IMB在解码时，将控制信号直接发送给调制电源。将所述第一图像数据和所述第二图像数据分别被发送到所述低动态范围投影仪和所述高动态范围投影仪。

在本方案中，无需控制硬件，这适用于本身有数字电影包制版的电影公司。

可选地，在本方案中，对于HDR投影仪的亮度控制信号也可以直接编码在DCP中。

在不违反逻辑的情况下，第一实施例的其它可选示例也可以应用到第二实施例中。

在本实用新型的描述中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定，对于本领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本实用新型的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之列。

Claims (1)

1.一种数字电影放映***，其特征在于，包括：

至少一个低动态范围投影仪和至少一个高动态范围投影仪，其中所述***接收数字电影包并将第一图像数据和第二图像数据分别发送到低动态范围投影仪和高动态范围投影仪，所述低动态范围投影仪和所述高动态范围投影仪投射的光被组合成用于观看的投射图像；

调制电源，用于根据控制信号调制所述低动态范围投影仪的投射的光的亮度。

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