DE69132409T2

DE69132409T2 - Einstellbares mehrfachbildanzeigen glättungsverfahren und -gerät

Info

Publication number: DE69132409T2
Application number: DE69132409T
Authority: DE
Inventors: Leonardo Del Castillo; J. Inova; E. Thompson
Original assignee: Metavision Corp
Current assignee: Metavision Corp
Priority date: 1990-11-05
Filing date: 1991-11-05
Publication date: 2001-01-04
Anticipated expiration: 2011-11-06
Also published as: ES2151484T3; US5136390A; EP0556304A1; AU9086091A; CA2095634C; WO1992008319A1; EP0556304A4; EP0556304B1; CA2095634A1; DE69132409D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet von Glättungseinrichtungen für Videobilder und insbesondere eine Glättungseinrichtung, die eine Glättungsfunktion auf die Helligkeit von Videobildern anwendet und ermöglicht, die Funktion für die besonderen Anforderungen eines bestimmten Erzeugungsvorgangs und Projektionssystems maßzuschneidern. Der besondere Vorteil liegt bei Anzeigen, bei denen sich mehrere Videobilder überlappen.
Die US Patentanmeldung Serial Nr. 143,870, die am 14. Januar 1988 hinterlegt wurde (US Patent Nr. 4,974,073) beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Projektion einer nahtlosen Anzeige, die von mehreren Videoprojektoren erzeugt wird, die alle auf eine einzige Leinwand fokussiert sind. Das Bild von jedem Projektor wird so projiziert, dass es einen Abschnitt des Bilds von einem anderen Projektor überlappt. Um die hellen Bänder oder Nähte auszuschließen, die sich in den Bereichen ergeben, in denen sich zwei Bilder überlappen, wird die Helligkeit der Überlappungsabschnitte der Bilder rampenförmig gemacht. Dies wird ausgeführt, indem im Handel erhältliche, Spezialeffektgeneratoren verwendet werden. Während in der Theorie die gleichförmige, stetige Rampenfunktion eines typischen Spezialeffektgenerators, wenn sie auf die Ränder von jedem Bild angewendet wird, einen glatten Übergang von einem Bild zu dem anderen gegeben würde, ist in der Praxis die Helligkeit der projizierten Bilder weder glatt noch durchgehend. Das Bild von einem Videoprojektor wird in Richtung zu den Rändern des Bilds als eine natürliche Funktion des verwendeten Linsensystems dunkler und weist eine Anzahl heller und dunkler Abschnitte auf, die durch normale Unregelmäßigkeiten in dem Signal, Signalzwischenprozessoren, den Projektor, die Projektorleuchtstoffe, das Leinwandreflexionsvermögen und viele andere Faktoren hervorgerufen wird. Diese Unbeständigkeiten ändern sich von einer Videokomponente zur anderen und selbst zwischenunterschiedlichen Komponenten mit identischen Konstruktionen. Des weiteren reagieren unterschiedliche Projektortypen unterschiedlich auf den gleichen Wert der Helligkeitsänderung. Als Ergebnis weist das erscheinende Bild, das durch einen glatten Rampenübergang der Helligkeit der überlappenden Bilder erzeugt wird, üblicherweise mehrere helle und dunkle Bänder und Flecken auf. Entsprechend besteht ein Bedürfnis nach einer Glättungseinrichtung, die einem Benutzer ermöglicht, genau die Glättungskurve einzustellen, mit der die Videohelligskeitssignale in dem Überlappungsbereich und auch in den Nachbarbereichen rampenförmig verarbeitet werden. Eine solche Glättungseinrichtung sollte Anomalien bei einzelnen Projektionssystemen und Unterschiede zwischen der Projektionssystemempfindlichkeit ausgleichen können.
Eine Vorrichtung zum Glätten der Helligkeit eines Videobilds mit den Merkmalen des Oberbegriffs der Ansprüche 9 und 10 ist aus JP-A-2228180 bekannt, die eine Heiligkeitskorrekturschaltung beschreibt, die einen eindimensionalen Speicher enthält, der Helligkeitselemente für eine einzelne, horizontale Abtastlinie halten kann. Ein Verfahren zum Glätten der Helligkeit von zwei angrenzenden, überlappenden Videobildern mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ist aus dem 1988 SID International Symposium, Digest of Technical Papers, Seiten 109-112 bekannt, wo eine Fernsteuerung zur Betätigung einer Mehrzahl von Projektoren durch Wählscheiben beschrieben ist. Es ist eine Fernsteuerungsstation beschrieben, die verwendet wird, Auswahlvorgänge vorzunehmen und Parameter des Mehrprojektorsystems einzustellen, wie die Ausrichtung, die Fokussierung oder die Randübergänge.
Es ist die Zielsetzung der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zur Glättung der Helligkeit zu schaffen.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Helligkeit eines Bildes genau von Einzelelement zu Einzelelement über ein gesamtes Videobild einzustellen. Grobeinstellungen können an Parametern der Helligkeitsrampenkurve gemacht werden, während Feineinstellungen für spezielle Einzelelemente gemacht werden können, um Bildfehler zu korrigieren, die durch die Videokomponenten erzeugt werden.
Diese Zielsetzung wird mit einem Verfahren erreicht, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen eines der Ansprüche 9 oder 10 oder durch einen Speicher mit den Merkmalen des Anspruchs 8.
Bevorzugte Ausführungsformen bilden Gegenstand der Unteransprüche.
Bei einer Ausführungsform umfasst die Erfindung ein Verfahren zur Helligkeitsglättung von zwei aneinander grenzenden, überlappenden Videobildern, die durch zwei einzelnen Videosignalen erzeugt werden, von denen jedes eine Mehrzahl von Einzelelementen jeweils mit einer Helligkeitskomponente aufweist. Das Verfahren umfasst, einen vorbestimmten Satz von Glättungsfaktoren auf die Helligkeitskomponenten der Einzelelemente der zwei Signale anzuwenden, die die durch die Glättungsfaktoren abgeänderten Bilder auf eine Anzeigeeinrichtung zu projizieren, die ausgewählten Glättungsfaktoren in Antwort auf das Aussehen der projizierten Anzeige abzuändern und schließlich eine Darstellung der Glättungsfaktorabänderungen zu speichern.
Die Erfindung ermöglicht, dass eine nahtlose Mehrfachvideobildanzeige durchgehender und gleichförmiger in der Helligkeit als eine herkömmliche, einzelne Videobildanzeige erscheint. Als Ergebnis ist sie nicht nur zur Anzeige mit mehreren überlappenden Videobildern zweckmäßig, sondern auch zur Glättung der Helligkeit eines einzelnen Videobilds.
Diese und andere Gesichtspunkte der Erfindung werden vollständiger durch Bezugnahme auf die folgende, ausführliche Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen verstanden, in denen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Projektionssystems ist, das die vorliegende Erfindung umfasst;
Fig. 2 ein Schema eines Projektionsschirms ist, das die räumliche Beziehung einzelner Glättungskurven im Bezug auf das auf den Projektionsschirm projizierte Bild zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 3 ein Blockdiagramm einer Glättungseinrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 4A eine grafische Darstellung von zwei Glättungskurven für die Überlappungsabschnitte von zwei einzelnen Videobildern als eine Funktion der Helligkeitsamplitude gegenüber der Bildlage ist;
Fig. 4B eine grafische Darstellung der Glättungskurven der Fig. 4A ist, wobei der Schnittpunkt der Kurven verschoben worden ist;
Fig. 4C eine grafische Darstellung der Glättungskurven der Fig. 4A ist, wobei die Abweichungspunkte verschoben worden sind;
Fig. 4D eine grafische Darstellung der Glättungskurven der Fig. 4A ist, wobei die Steigung der rechtsseitigen Kurve erhöht ist;
Fig. 4E eine grafische Darstellung der Glättungskurven der Fig. 4A ist, wobei die Positionen von bevorzugten, einstellbaren Kurvenparameter angegeben sind;
Fig. 5 eine grafische Darstellung einer Glättungskurve für den Rand eines Videobilds ist, wobei ein Pfeil zur Angabe des Orts eines Einzelelements überlagert ist;
Fig. 6 eine grafische Darstellung von zwei Glättungskurven für die Überlappungsabschnitte von zwei Bildern nach einem Feinabstimmvorgang ist; und
Fig. 7 eine grafische Darstellung von zwei alternativen Glättungskurven als eine Funktion der Helligkeitsamplitude gegenüber dem Bildort ist.
Ein typisches nahtloses Mehrbildvideoschirm-Projektionssystem kombiniert zwei oder mehrere einzelne Videosignale und projiziert sie alle auf einen einzigen Projektionsschirm. Irgendeine Anzahl von Videobildern kann horizontal, vertikal oder in diagonaler Richtung kombiniert werden, um ein Bild mit den erwünschten Seitenverhältnissen zu erzeugen. Ein typisches Format ist, drei Bilder nebeneinander zu kombinieren, um ein Bild mit einer Standardhöhe mit mehr als der doppelten Standardbreite zu erhalten. Ein solches System verwendet drei Videosignalgeneratoren 10A, 10B, 10C, die durch eine Synchronisiereinrichtung 12 geregelt sind (siehe Fig. 1). Der Signalgenerator kann eine Kamera, ein Empfänger oder irgendeine Art Wiedergabeeinrichtung sein, beispielsweise ein Videoband, ein Laserplattenspieler oder ein Computer. Die erzeugten Videosignale werden alle einer Glättungseinrichtung oder einem Rampengenerator 14 zugeführt, der die Helligkeit der Signale rampenförmig verarbeitet und sie weiter zu drei einzelnen Videoprojektoren 16A, 16B, 16C schickt. Die Projektoren projizieren die Bilder entsprechend den rampenmäßig verarbeiteten Videosignalen auf eine einzelne Projektionswand 18 zur Anzeige. Die Projektoren können Elektronenkanonen sein, die Bilder auf einen Leuchtschirm projizieren, eine Kathodenstrahlröhre oder geregelte Flüssigkristallprojektoren oder geregelte Flüssigkristallprojektoren, die Licht auf einen reflektierenden oder transparenten Projektionsschirm werfen, oder irgendeine Art Videoprojektor und Projektionsschirmsystem. Die Videosignalgeneratoren, die Synchronisiereinrichtung, die Projektoren und der Projektionsschirm für eine typische, nahtlose Mehrbildvideoanzeige können alle handelsübliche Komponenten sein, die im allgemeinen auf dem Markt erhältlich sind. Zur optimalen Auflösung und Beständigkeit wird üblicherweise bevorzugt, dass die Signalgeneratoren Laserplattenspieler sind, und dass ein Abtastverdoppler für jeden Projektor verwendet wird, um die Auflösung der auf die Projektionswand proji zierten Bilder zu verbessern. Ein Rampengenerator kann durch Spezialeffektgeneratoren vorgesehen werden, die auch auf dem Markt üblicherweise erhältlich sind. Jedoch wird bei der vorliegenden Erfindung bevorzugt, dass ein ganz besonderer, abstimmbarer Rampengenerator verwendet wird, der durch einen Mikrocomputer 20 gesteuert wird. Der Mikrocomputer umfasst einen Monitor 20A und eine Tastatur 208. Die Tastatur ermöglicht dem Benutzer, dem Mikrocomputer Befehle zu liefern und kann eine Maus, eine Rollkugel, einen Stift oder eine andere Eingabeeinrichtung umfassen oder durch sie ersetzt werden. Ein Mehrbildvideoprojektionssystem, das Spezialeffektgeneratoren verwendet, ist in der US Patentanmeldung Serial Nr. 07/143,870, die am 14. Januar 1988 eingereicht wurde (US Patent Nr. 4,974,073) beschrieben und ist auf den Zessionar der vorliegenden Erfindung übertragen.
Eine alternative Anordnung ist, die Glättungskurven auf das Videosignal anzuwenden, wenn eine Videoschau erzeugt wird, und dann die rampenmäßig verarbeiteten Signale auf eine Videolaserplatte oder -band zu speichern. Das Projektionssystem verlangt dann keine Glättungseinrichtung während der Projektion, da die Signale bereits rampenmäßig verarbeitet sind. Eine zweite Alternative ist, die Signale von der Glättungseinrichtung auf einen Sender zu übertragen. Die Signale werden dann an einem entfernten Ort empfangen, an dem es keine Glättungseinrichtung gibt, und unmittelbar auf eine Projektionswand projiziert.
Das erscheinende, angezeigte Bild, das, wie in Fig. 1 gezeigt ist, erzeugt wird, ist aus drei einzelnen Videobildern 22A, 228, 22C aufgebaut, von denen jedes einzeln gleichzeitig auf die Leinwand 18 projiziert wird (s. Fig. 2). Dies erlaubt ein Bild in nahezu dreifacher Größe eines herkömmlichen Bilds mit nahezu dreifacher Auflösung eines Einzelbildes. Um die Übergänge zwischen den drei Bildern zu glätten, weisen die Bilder Überlappungen 24A, 24B auf. Weil das gleiche Bild auf den gleichen Abschnitt der Leinwand zweimal projiziert wird, erscheinen diese überlappenden Bereiche oder Nähte wesentlich heller, als die benachbarten Bereiche des sichtbaren Bilds. Eine wichtige Aufgabe der Glättungseinrichtung ist, diesem Effekt entgegenzuwirken, indem die Helligkeit des Bilds an den Nähten rampenförmig verlaufend gemacht wird. Um dies auszuführen, wird eine Rampenfunktion oder Glättungskurve 26A, 26B, 26C (die in Fig. 2 als eine Funktion der Heiligkeitsamplitude gegenüber dem Leinwand- oder Bildort gezeigt ist) auf jedes Videosignal angewendet, bevor es von dem entsprechenden Projektor erhalten wird. Ein typisches NTSC Videosignal ist aus einer Reihe von Abtastzeilen 28A, 28B, 28C aufgebaut, die ein Bild horizontal über den Bildschirm zeichnen. Hunderte von Abtastzeilen werden eine unter der anderen gezeichnet, bis das untere Ende des Bildschirms erreicht und das gesamte Videobild gezeichnet ist. Bei einer typischen nahtlosen Anzeige von drei Bildern werden die Glättungskurven einfach auf das Helligkeitskomponentensignal von jeder Abtastzeile angewendet, um eine relativ gleichförmige, horizontale Helligkeitsverringerung in den überlappenden Bereichen der Bilder zu erreichen. Die Glättungskurven der Fig. 2 sind unterhalb des Abschnitts der Abtastzeile dargestellt, die sie beeinflussen würden.
Bezugnehmend auf Fig. 3 umfasst eine bevorzugte Ausführungsform einer einstellbaren Glättungseinrichtung 14, die besonders für ein Projektionssystem in der Breite von drei Bildern geeignet ist, eine Steuerkarte 29 und drei einzelne Helligkeitseinstellkarten, eine für jeden Bildkanal, für links 30A, für die Mitte 30B und für rechts 30C. Videosignale von den Videosignalgeneratoren werden in jeder Karte über einen Eingangsport 32 erhalten. Der Eingangsport überträgt das Videosignal zu einem Eingangspuffer 34, der das Signal formt, die einlaufende Videozeile trennt und das notwendige Puffern ausführt. Von dem Eingangspuffer wird das Signal zu einer Synchronisiertrenneinrichtung 36 und einer Multiplikationseinrichtung 38 übertragen. Die Synchronisiertrenneinrichtung erfasst Synchronisiersignale in dem Videosignal und erzeugt einen Impuls für jedes Synchronisiersignal. Bei einem üblichen NTSC Videosignal geht jede Abtastzeile ein horizontales Synchronisiersignal voraus. Indem die horizontalen Synchronisiersignale erfasst werden, kann die Synchronisiertrenneinrichtung den Anfang einer jeden Abtastzeile bestimmen. Die Synchronisiertrenneinrichtung kann auch vertikale Synchronisiersignale erfassen, die den Anfang von jedem Abtastzeilenteilbild markieren. Typischerweise gibt es zwei Teilbilder pro Bild. Die Synchronisiertrenneinrichtung erzeugt für jedes vertikale Synchronisiersignal einen unterschiedlichen Impuls. Wenn die Synchronisiertrenneinrichtung ein horizontales Synchronisiersignal erfasst hat, schickt sie einen Impuls zu einer phasenstarren Schleife 38. Die phasenstarre Schleife arbeitet als ein Taktgeber und erzeugt 512 Impulse nach jedem horizontalen Synchronisiersignal. Das Videosignal kann man sich vorstellen, als dass es 512 Einzelelemente oder Bildelemente (Pixel) pro Abtastzeile hat, so dass die Synchronisiertrenneinrichtung zusammen mit der phasenstarren Schleife einen Impuls pro Pixel erzeugt. Die von der phasenstarren Schleife übertragenen Impulse kennzeichnen jedes Pixel für jede Abtastzeile. Dieses Pixelkennungssignal wird zu einer Ablaufeinrichtung 42 geschickt.
Die Ablaufeinrichtung wird verwendet, auf einen Port eines Speichers mit wahlfreiem Zugriff (RAM) von 512 · 8 Bit und zwei Anschlüssen zuzugreifen. Am Anfang jeder Abtastzeile setzt die Ablaufeinrichtung die Adresse auf 0. Wenn sie Pixelkennungssignale als Impulse von der phasenstarren Schleife erhält, verfolgt sie RAM Adressen, eine pro Impuls, von 0 bis 511, wobei jedes der 512 Speicherregister in dem Dualport-RAM sequentiell adressiert wird. Jedes der 512 Register in dem Dualport-RAM enthält einen Glättungsfaktor. Jeder Glättungsfaktor ist mit einem bestimmten Pixel in der Abtastzeile verbunden. Wenn die Ablaufeinrichtung durch die Adressen von 0 bis 511 zählt, greift sie auf den Glättungsfaktor zu, der mit jedem Pixel horizontal entlang der Abtastzeile von 1 bis 512 verbunden ist, wenn dieses Pixel zu der Multiplikationseinrichtung 40 gelangt. Die Glättungsfaktoren sind vorzugsweise digitale Zahlen, deren Amplitude eine bestimmte Helligkeitseinstellung oder einen Skallierungsfaktor angibt, der auf das Pixel angewendet werden soll. Der Glättungsfaktor kann angewendet werden, um die Helligkeitskomponente des entsprechenden Pixels abzuschwächen oder zu verstärken. Gegenwärtig wird bevorzugt, dass jeder Glättungsfaktor 8 Bit aufweist, die 255 Helligkeitswerte von vollständiger Dunkelheit bis zu voller Helligkeit ermöglichen. Der 256. Wert ist ein Pfeilsignal, wie es unten erläutert ist. Die Glättungsfaktorwörter von 8 Bit werden zu einem Digital-/Analogwandler 46 geschickt, der das digitale Helligkeitseinstellwort in ein analoges Signal umwandelt. Das analoge Signal wird dann zu der Multiplikationseinrichtung geschickt, damit es mit dem geeigneten Pixel multipliziert wird. Irgendeiner einer großen Vielzahl von Digital-/Analogwandlern, die auf dem Gebiet bekannt sind, kann verwendet werden, die Glättungsfaktorwörter in analoge Faktoren umzuwandeln. Jedoch wird bevorzugt, dass der Digital-/Analogwandler ein gewisses Überabtasten umfasst, damit die Übergänge von einem Wort zu dem nächsten in dem Analogsignal geglättet werden, das zu der Multiplikationseinrichtung übertragen wird.
Nachdem die Glättungsfaktoren in der Multiplikationseinrichtung angewendet worden sind, wird das eingestellte Videosignal ferner zu einem Ausgangstreiber 48 übertragen, der das Ausgangssignal puffert, Impedanzen anpasst und es zu dem Ausgangsport 50 schickt und weiter zu dem entsprechenden Projektor. Jede Helligkeitseinstellkarte kann Videosignale von praktisch irgendeiner Quelle erhalten und sie zu irgendeinem Empfänger übertragen. Während gegenwärtig bevorzugt wird, dass die Karten als die Glättungseinrichtung in der Projektionsanordnung verwendet werden, die in Fig. 1 gezeigt ist, können die Karten während des Filmens, der Herstellung, nach der Herstellung, des Aussendens oder irgendeinem anderen Schritt, der zu der Anzeige der Videobilder führt, verwendet werden.
Die Helligkeitseinstellkarte, die nur einen RAM mit 512 · 8 Bit verwendet, gestattet eine sehr genaue (255 Schattierungen) Steuerung der Helligkeit eines jeden einzelnen Pixels in einer Abtastzeile. Herkömmliche, digitale Schaltungen sind ausreichend schnell, so dass die Verlaufsänderung der Helligkeit auf dem Weg des Videosignals zu dem Pro jektor in Realzeit gemacht werden kann. Helligkeitseinstellungen sind nicht auf Bildnähte beschränkt, sondern können bei irgendeinem Abschnitt eines Bilds gemacht werden.
Der von der Synchronisiertrenneinrichtung in Antwort auf jedes vertikale Synchronisiersignal erzeugte Impuls wird zu einer Sperreinrichtung 51 geschickt. In einem NTSC Signal gibt es eine Zeitverzögerung zwischen Abtastzeilen, wenn das vertikale Synchronisiersignal übertragen wird. Die Sperreinrichtung verhindert, dass Glättungsfaktoren von dem Digital-/Analogwandler auf die vertikalen Synchronisiersignale angewendet werden, indem die Übertragung der Glättungsfaktoren zu der Multiplikationseinrichtung gesperrt wird. Nachdem das nächste horizontale Synchronisiersignal erhalten ist, wird die Sperreinrichtung abgeschaltet, und Glättungsfaktoren gelangen zu der Multiplikationseinrichtung zur Anwendung auf das Videosignal, wie es oben beschrieben ist.
Die Helligkeitseinstellkarte kann in vielfältiger Weise abgeändert werden, um unterschiedliche Ziele zu erreichen. Die oben beschriebene, bevorzugte Ausführungsform ist besonders gut zur Anwendung auf FTSC Signale geeignet. Wenn eine feinere oder gröbere Steuerung der Rampenfunktion gewünscht ist, kann die Frequenz der phasenstarren Schleife verändert werden. Es ist für 512 Glättungsfaktorwörter nicht notwendig, dass auf sie von jeder Abtastzeile auf dem Bildschirm zugegriffen werden kann. Da die Helligkeitsrampenkurve, die in der Multiplikationseinrichtung angewendet wird, eine analoge Kurve ist, können mehr oder weniger Wörter verwendet werden, die Kurve zu erzeugen. Einzelheitselemente unterschiedlicher Größe können statt dessen gewählt werden. Beispielsweise können bei einigen Anwendungen 256 oder weniger Wörter pro Abtastzeile ausreichend sein, während bei anderen Anwendungen bevorzugt werden mag, 1024 oder mehr Glättungsfaktoren pro Abtastzeile zu erzeugen. Die Anzahl der durch die phasenstarre Schleife pro Synchronisiersignal erzeugten Impulse und die Anzahl von Registern in dem RAM können ohne weiteres eingestellt werden, damit sie zu den besonderen Bedürfnissen passen. Zwischenwörter können zur Anwendung auf Zwichenpixel durch Überabtasten erzeugt werden.
Des weiteren kann der Dualport-RAM erweitert werden, damit er eine einzige Gruppe von Glättungsfaktorwörtern für jede horizontale Abtastzeile enthält. In diesem Fall würden die Synchronisiereinrichtung und die phasenstarre Schleife im wesentlichen in gleicher Weise arbeiten. Jedoch würde die Ablaufeinrichtung dann einen kontinuierlichen Adressenstrom von dem ersten Pixel in einem Bild bis zu dem letzten Pixel in einem Bild erzeugen, wobei jedes Mal auf ein unterschiedliches Speicherregister zugegriffen wird. In einem NTSC Signal kann diese ohne weiteres gemacht werden, indem die Synchro nisiertrenneinrichtung angepasst wird, damit sie vertikale Synchronisiersignale erfasst und einen Rücksetzimpuls an die Ablaufeinrichtung am Anfang von jedem Bild schickt. Auf diese Weise kann eine horizontale und vertikale Rampenverarbeitung ausgeführt werden.
Der Rampengenerator kann auch an digitales Video angepasst werden. In einem solchen Fall erfassen die Synchronisiertrenneinrichtung und die phasenstarre Schleife Kennungsanfangsblöcke für digitale Pixelwörter und adressieren die geeigneten Register in dem RAM. Der RAM überträgt Glättungsfaktoren unmittelbar zu einer Multiplikationseinrichtung, die dann das digitale Glättungsfaktorwort mit der digitalen Pixelhelligkeitskomponente multipliziert, und das zusammengesetzte Wort wird dann über den Ausgangsport übertragen. Der Digital-/Analogwandler wird dann natürlich unnötig, obgleich eine Interpolationseinrichtung erwünscht sein kann, um Zwischenglättungsfaktorwörter zu erzeugen.
Wie es ausführlich unten erläutert ist, ist es manchesmal erwünscht, einen Pfeil auf die Leinwand zu projizieren. Jede Helligkeitseinstellkarte 30A umfasst deshalb eine Pfeilerfassungsfunktion. Statt alle möglichen 256 Werte der Helligkeitseinstellung zu verwenden, die von den 8 Bit Wörtern in dem Dualport-RAM erlaubt sind, werden nur 255 verwendet. Der 256. Wert ist ein Pfeilerzeugungswort. Wenn das Wort 256 am Ausgang des Dualport-RAM auftritt, erfasst eine Pfeilerfassungseinrichtung 52, die auf den RAM Ausgang hört, das Pfeilsignalwort und schickt ein Signal zu einem Schalter 54. Der Schalter ersetzt das Pixel, mit dem das Pfeilsignalwort verbunden ist, durch ein mittelweißes Pixel. Da dasselbe Pfeilerzeugungswort bei jeder Abtastzeile adressiert wird, ergibt ein einzelnes Pfeilerzeeugungswort in dem Dualport-RAM eine vertikale Pfeilzeile, die sich über die gesamte Höhe des erscheinenden Bilds auf der projizierten Anzeige erstreckt. Mehrere Pfeile können projiziert werden, indem mehr Pfeilsignalwörter in dem RAM gespeichert werden.
Indem ein Glättungsfaktor zur Einstellung der Helligkeit von jedem Einzelelement in einem Bild gespeichert wird, erlaubt der Dualport-RAM eine sehr genaue Steuerung der Bildhelligkeit. Der RAM gestattet auch, dass die Glättungsfaktoren ohne weiteres durch unterschiedliche Glättungsfaktoren ersetzt werden, damit sie zu unterschiedlichen Anwendungen passen. Der andere Port des Dualport-RAM ist mit der Steuerungskarte 29 über einen Adressen- und Datenport 56 verbunden, der den RAM mit einem Mikrocontroller 54 verbindet. Der Mikrocontroller ist seinerseits mit einem nichtflüchtigen Speicher 56 und über eine Schnittstelle 58 mit dem Mikrocomputer 20 verbunden.
Bei der Verwendung werden Glättungsfaktoren durch den Mikrocomputer 20 erzeugt. Der Mikrocomputer lädt die Glättungsfaktoren für jede Helligkeitseinstellkarte durch die Schnittstelle zu dem Microcontroller herab, der dann diese Faktoren in seinem nicht- flüchtigen Speicher speichert. Wenn der Rampengenerator eingeschaltet wird, greift der Microcontroller auf die Glättungsfaktorwerte in seinem nichtflüchtigen Speicher zu und speichert sie in den geeigneten Registern des entsprechenden RAM für jede Helligkeitseinstellkarte 30. Wenn das System arbeitet, werden die Glättungsfaktoren, die im RAM für jede Karte gespeichert sind, verwendet, die Helligkeit der Bilder, wie es oben beschrieben wurde, einzustellen, wie sie empfangen werden. Jedoch kann während der ganzen Zeit der Verwendung der Einrichtung der Mikrocomputer einen neuen Glättungsfaktor oder einen neuen Satz von Glättungsfaktoren zu dem Microcontroller übertragen, der dann die neuen Glättungsfaktoren in seinem nichtflüchtigen Speicher und in dem Dualport-RAM für die geeignete Helligkeitseinstellkarte speichert. Auf diese Weise steuert der Mikrocomputer genau und nahzu sofort den Rampenverlauf sowie den Pfeilort.
Der Mikrocomputer, der zur Berechnung der Glättungsfaktoren verwendet wird, ist vorzugsweise ein herkömmlicher, digitaler Mehrzweckcomputer oder persönlicher Computer mit einer Tastatur, einem Ausgangsport und einem Anzeigemonitor, obgleich eine breite Vielzahl universeller oder speziell ausgebildeter Hardware stattdessen verwendet werden kann. Es wird bevorzugt, dass alle Glättungsfaktoren durch den Mikrocomputer berechnet werden, wobei speziell für diese Aufgabe geschriebene Software verwendet wird. Die Software ist unten ausführlicher beschrieben. Der Mikrocomputer überträgt die Glättungsfaktoren durch einen herkömmlichen seriellen RS 232 Port und über eine herkömmliche Schnittstelle zu dem Microcontroller. Gegenwärtig wird ein Motorola 6809 Michrocontroller verwendet, obgleich ein Zilog Z180 bevorzugt werden kann. Der nicht- flüchtige Speicher ist vorzugsweise ein herkömmlicher EEPROM (elektrisch löschbarer, programmierbarer Festwertspeicher), obgleich ein Batterie gestützter RAM oder eine andere nichtflüchtige Speichereinrichtung auch verwendet werden kann.
Um die Rampenkurve und deshalb die Glättungsfaktoren für eine bestimmte Projektoreinrichtung unter Verwendung der vorliegenden Erfindung zu erzeugen, werden zuerst die Projektoren, die Videosignalquellen, die einstellbare Glättungseinrichtung, die Synchronisiereinrichtung und der Bildschirm miteinander verbunden. Die Projektoren werden so ausgerichtet, dass sie jeweils ein getrenntes Bild auf die Leinwand mit der geeigneten Überlappungsgröße zwischen den Bildern projizieren. Der Mikrocomputer wird mit der Glättungseinrichtung verbunden und schickt anfangs ein Glättungsfaktorwort, das 254 enthält, zu jedem Register der Helligkeitseinstellkarten 30. Bei einer Installation mit drei Projektoren, wie der in Fig. 1 gezeigten, werden drei Datensätze zu dem Microprozessor übertragen, und der Microprozessor lädt die Daten in die entsprechende Karte für jeden Projektor. Die Zahl 254, die in jedem Register gespeichert ist, gibt an, dass keine Amplitudeneinstellung an der Helligkeitskomponente von irgendeinem der Einzelelemente von irgendeinem Videosignal vorgenommen werden soll, d. h., dass die Einheitsverstärkung auf das Videosignal ausgeübt wird.
Als nächstes werden die Rasterränder für jeden Projektor definiert. Einige Projektionssysteme erzeugen an den Rändern ihrer projizierten Bilder Bildfehler. Der Effekt ist gut bekannt und wird teilweise durch Nichtlinearitäten in dem Projektor und den Videosignalkomponenten hervorgerufen. Die vorliegende Erfindung ermöglicht, dass die Ränder des Bildschirms tatsächlich maskiert werden. Indem ein einzelnes Bild auf die Leinwand projiziert wird, können die Bildfehler bei diesem Bild leicht gesehen werden. Der Mikrocomputer wird über die Tastatur angewiesen, einen Glättungsfaktor von 0 in den Speicher für jedes Pixel zu laden, das von Bildfehlern oder irgendwelchen anderen Anomalien verzerrt ist. Bei einem typischen Bildschirm von 512 Pixeln können fünf bis zehn Pixel an beiden Enden des Bildes bei diesem Verfahren abgeschnitten werden. Der Glättungsfaktor von null wird als ein Helligkeitseinstellfaktor gespeichert. Wenn er auf das Pixel angewendet wird, dem er entspricht, bringt er virtuell die Helligkeitskomponente des Videosignals in diesem Pixel auf 0, wodurch der fehlerhafte Bereich des Bilds maskiert wird.
Das Verfahren wird durch die Pfeilerzeugungsfunktion des Rampengenerators leichter gemacht. Mit den Pfeiltasten auf der Tastatur des Mikrocomputers bewegt der Benutzer einen Pfeil, der auf dem Bild angezeigt ist, in Ausrichtung zu einem fehlerhaften Bereich des Bilds. Die Software bewegt den Pfeil, indem das RAM Register geändert wird, in dem das Pfeilgeneratorwort gespeichert ist. Wenn der Pfeil das fehlerhafte Pixel angibt, teilt der Benutzer dem Mikrocomputer über die Tastatur mit, für dieses Pixel einen Glättungsfaktor von null zu erzeugen. Der Glättungsfaktor von 0 wird unmittelbar zu der entsprechenden Helligkeitseinstellkarte herabgeladen, so dass der Benutzer schnell bestimmen kann, ob der Fehler maskiert worden ist. Wenn es nicht der Fall ist, wird der Pfeil bewegt und die Helligkeit des nächsten Pixels wird auf 0 gebracht, bis der Fehler vollständig maskiert ist. Die Glättungsfaktoren und der Pfeil können auch auf dem Monitor des Mikrocomputers während dieses Vorgangs in dem Format der Fig. 5 angezeigt werden, wie es unten beschrieben ist.
Als nächstes wird die Symmetrielinie für jede Überlappung festgelegt. Die Mitte eines jeden Überlappungsbereichs oder die Symmetrielinie zu kennzeichnen, definiert einige Parameter der Glättungskurve für jede Überlappung. Dies kann in vielfältiger Weise gemacht werden. Es wird hier bevorzugt, dass der Mikrocomputer die Mitte von jedem Bild berechnet, nachdem die Rasterränder justiert worden sind, und den Rampengenerator anweist, einen Pfeil in die Mitte von jedem Bild zu projizieren. Der Benutzer bewegt dann die Pfeile aneinandergrenzender Bildschirme zueinander, bis sie sich treffen, wobei die Pfeiltasten der Tastatur verwendet werden. Wenn sich die Pfeile auf der Leinwand überlappen, ist die Symmetrielinie lokalisiert worden. Dem Computer wird dann mitgeteilt, dass die Symmetrielinie für den Überlappungsbereich gefunden wurde, und er berechnet dann eine Glättungskurve für den Bildüberlappungsbereich auf der Grundlage der Symmetrielinie und ihrer Beziehung zu dem justierten Ende einer jeden Abtastzeile.
Eine bevorzugte Form einer üblichen Glättungskurve ist in Fig. 4A gezeigt. Eine Gleichung für eine solche Kurve kann in die Software des Mikrocomputers eingebracht werden, damit die Kurve jedesmal mathematisch erzeugt werden kann, oder eine Reihe von Kurven mit unterschiedlichen Parametern kann in der Software in einer Nachschlagetabelle gespeichert werden. Die in Fig. 4A gezeigte Kurve wird vorzugsweise durch den Mikrocomputer unter Verwendung der folgenden Gleichung erzeugt:
worin x der horizontale Abstand über dem Bildschirm oder den Bildort ist, f(x) der Wert des Glättungsfaktorsworts oder die Helligkeit ist, m der maximale Wert des Glättungsfaktorworts ist, in diesem Fall 254, v die Anzahl von Pixeln in dem Überlappungsbereich nach der Justierung der Rasterkanten ist und k der Wert von f(x) an dem horizontalen Mittelpunkt des Überlappungsbereichs ist. v und k können eingestellt werden, damit sie zu besonderen Anwendungen passen, wie es unten erläutert ist; jedoch erzeugt die obige Formel, wenn k/m kleiner als ungefähr 0,3 oder größer als ungefähr 0,7 ist, Unstetigkeiten in der Kurve. Der Bereich der Kurve außerhalb des Überlappungsbereichs ist flach, d. h., f(x) = m.
Um mit der Feineinstellung der Glättungskurve zu beginnen, wird eine übliche Glättungs- oder Rampenkurve durch den Mikrocomputer in die Glättungseinrichtung und in die RAM Register für jede Karte herabgeladen. Die Glättungskurve wird nicht auf die vorhergehend justierten Rasterränder angewendet. Ein Bild kann dann von den rampenmäßig verarbeiteten Videosignalen auf die Leinwand projiziert werden. Gleichzeitig zeigt der Mikrocomputer eine grafische Darstellung ähnlich der der Fig. 4A auf seinem eigenen Monitor an. Fig. 4A zeigt einen Bereich von zwei Glättungskurven für den Schnitt von zwei Bildern, eine Kurve 26A für ein linkes Bild und eine Kurve 26B für ein mittleres Bild. Ähnlich Fig. 2 stellt Fig. 4A die Glättungskurven als eine Auftragung der Helligkeit oder der Glättungsfaktoramplitude auf der vertikalen Achse und der Bildschirmposition oder des Bildorts auf der horizontalen Achse dar.
Die Helligkeit des linken Bilds wird abgeschwächt, wenn es seine rechte Grenze auf der Leinwand erreicht, und die Helligkeit des mittleren Bilds wird abgeschwächt, wenn es seine linke Grenze oder Rand auf der Leinwand erreicht. Die Glättungskurve 26A des linken Bilds hat einen flachen Abschnitt 70 auf der linken Seite der Fig. 4A, in dem die Helligkeit des Projektors unbeeinflusst ist (Einheitsverstärkung). Der flache Abschnitt erstreckt sich bis zu einem Abweichungspunkt 72 am Rand der Bildüberlappung. Dieser Punkt kann ein Wendepunkt in einigen Fällen sein, wobei es aber bei der dargestellten Kurve der Punkt ist, an dem die Kurve von der Horizontalen abweicht. Von dem Abweichungspunkt an werden die Glättungsfaktoren verringert (abnehmende Verstärkung) so dass die Helligkeit des linken Bilds verringert wird, bis die Rampenkurve ihren Nullschnittpunkt 74 an dem gegenüberliegenden Ende der Überlappung erreicht. Das rechte Bild weist ähnlich einen flachen Abschnitt 76 auf, in dem die Glättungsfaktoren eine maximale Amplitude haben, und die projizierte Helligkeit ist maximal bis zu einem Abweichungspunkt 78, der mit dem Anfang des Überlappungsbereichs übereinstimmt. Die Glättungsfaktoramplitude nimmt dann bis auf einen Nullschnittpunkt 80 an ihrem äußersten linken Ende ab. Die Kurven haben einen Schnittpunkt 82, an dem die Glättungsfaktoren, die den überlappenden Pixeln für das linke und das mittlere Bild entsprechen, die gleiche Amplitude aufweisen. Idealerweise stellt diese Amplitude die Videosignalhelligkeit so ein, dass die zwei Projektoren genau die halbe Helligkeit erzeugen, die für die Bereiche 70, 76 mit Einheitsverstärkung erzeugt wird. Es wird bevorzugt, dass die Software des Mikrocomputers ermöglicht, dass die gesamte Rampenfunktion als Ganzes und in Teilen auf seinen Monitor in einem Format angezeigt werden kann, das dem in den Fig. 4 bis 7 gezeigten ähnlich ist.
Indem das projizierte Bild beobachtet wird, wenn die Standardkurve angewendet wird, kann der Benutzer eine Anzahl grober Einstellungen an der Glätte des Gesamtbilds vornehmen. Beispielsweise können die Glättungskurven von einer Seite zur anderen ver schoben werden. Wenn die Mitte einer jeden Überlappung oder Naht heller als ihre Ränder ist, kann der Schnittpunkt 82 der zwei Kurven im Bezug auf die Amplitude verringert werden. In Fig. 4B ist der Parameter k bei beiden Kurven verringert worden, um den Schnittpunkt abzusenken. Wenn andererseits die Ränder auf beiden Seiten des Überlappungsbereichs heller als die Überlappung sind, dann können die Abweichungspunkte 72, 78 weiter voneinander fort bewegt werden. In Fig. 4C ist der Parameter v bei beiden Kurven vergrößert worden, um die Abweichungspunkte weiter voneinander fortzubewegen. Die Kurven können auch unabhängig eingestellt werden, wenn erkannt wird, dass die Abfallcharakteristik der Helligkeit eines Projektors oder des Videosignals von dem des anderen unterschiedlich ist. Wenn beispielsweise der Projektor des mittleren Bilds nicht auf die Glättungsfaktoren so gut wie der Projektor des linken Bilds anspricht, kann dies ausgeglichen werden, indem die Glättungsfaktoramplituden für den gesamten Überlappungsbereich des mittleren Bilds 26B abgesenkt werden. In Fig. 4D ist der Parameter k nur bei der mittleren Kurve 26B verringert worden.
Es wird bevorzugt, dass es einen bestimmten Satz von Kurvenparametern gibt, die im Bezug auf die Amplitude aufwärts und abwärts und in Bezug auf den Bildschirmort nach links und rechts bewegt werden können, um jede Kurve einzustellen, damit die beste Glättungswirkung für die betreffenden besonderen Anzeigekomponenten erreicht werden. Beispiele bevorzugter, einstellbarer Parameter sind in den Feldern in Fig. 4E angegeben. Die einstellbaren Parameter umfassen vorzugsweise die Abweichungspunkte 72, 78, den Schnittpunkt 82, die Nulldurchgänge 74, 80 sowie einen Mittelpunkt 84 des unteren Zweigs und einen Mittelpunkt 86 des oberen Zweigs. Der Mikrocomputer kann so programmiert werden, dass der Benutzer irgendeinen dieser Projektionsanordnungsparameter nach oben, nach unten, nach links oder nach rechts bewegen kann, wobei die Tastatur verwendet wird. Die Steigung irgendeiner der Kurven wird durch die Bewegung dieser Parameter beeinflusst. Der Computer zeichnet die Standardkurve erneut, wenn die Glättungsfaktoren eingestellt werden, so dass die Kurve die erneut definierten Kurvenparameter glatt schneidet und die Stetigkeit der Kurven beibehalten wird. Die erneut gezeichnete Kurve ergibt einen neuen Satz von Glättungsfaktoren, die von dem Computer berechnet wurden, und zu der Glättungseinrichtung übertragen wurden. Die Glättungseinrichtung ermöglicht, dass die Ergebnisse der Grobeinstellung unmittelbar auf der Leinwand sichtbar sind. Der Mikrocomputer wird vorzugsweise programmiert, eine Darstellung der erneut gezeichneten Kurven auf seinem Monitor anzuzeigen.
Die Grobwerteinstellungen sind natürlich nicht auf den Überlappungsbereich begrenzt. Da der Rampengenerator einen Glättungsfaktor für jedes Pixel über die gesamte Weite des Bildschirms speichert, können auch Glättungsfaktoren auf andere Bereiche des Bilds angewendet werden. Beispielsweise verlassen sich die meisten Anzeigen darauf, dass optische Linsen ein Bild erzeugen, das in der Mitte des Bilds heller als an den Bildrändern ist. Bei der normalen Betrachtung ist dies kein Problem, weil das menschliche Auge ohne weiteres die abnehmende Helligkeit zu den Bildrändern hin akzeptiert. Wenn jedoch mehrere Bilder nebeneinander projiziert werden, sieht das Auge eine graduelle Zunahme der Helligkeit in Richtung zu den Mitten der drei Bilder und eine Verringerung der Helligkeit in Richtung zu den Überlappungsbereichen. Eine gleichmäßige Helligkeit über die gesamte Leinwand kann erreicht werden, indem ein Kurvenparameter nahe der Mitte des Bildschirms definiert und dieser Parameter zwischen den Abweichungspunkten herabgezogen wird, bis die Mitte von jedem Bild nicht heller als die Überlappungsbereiche ist. Die mittleren Kurvenparameter herabzuziehen, bewirkt, dass der Computer die Kurven erneut zeichnet, indem die Glättungsfaktoren eingestellt werden, um ein örtliches Minimum in der Mitte des Bilds zu erreichen, wobei nach und nach zu den Abweichungspunkten in den Überlappungsbereichen erhöht und dann erneut abgenommen wird.
Wenn die Grobeinstellung abgeschlossen ist, können bestimmte Punkte entlang der Kurve einzeln eingestellt werden. Der Grobeinstellvorgang ist wirksam, glatte und graduelle Probleme bei der Bildhelligkeit zu überwinden. Jedoch zeigen viele Projektionssysteme ein Aberrationsverhalten nur an bestimmten Punkten. Als Ergebnis können bestimmte Bereiche eines Bilds unterscheidbar heller oder schwächer als andere Bereiche eines Bilds sein. Dies ist besonders üblich in Richtung zu den Rändern eines Bilds, die mit den Überlappungsbereichen zusammenfallen, obgleich die vorliegende Erfindung Einstellungen ermöglicht, die über das gesamte Bild gemacht werden können. Um bestimmte Glättungsfaktoren für bestimmte Einzelelemente fein einzustellen, beispielsweise für Pixel oder für bestimmte Pixelgruppen, bewirkt der Computer, dass ein Pfeil auf dem Bildschirm angezeigt wird. Vorzugsweise zeigt der Computer wie bei der Grobeinstellung eine Darstellung der Glättungskurve an, die zu dem Zeitpunkt und den Pfeil 88 auf seinem Monitor in einem Format angewendet wird, das dem in Fig. 5 gezeigten ähnlich ist. Unterschiedliche Bereiche der Glättungskurve können durch Bewegen des Pfeils betrachtet werden. Die Pfeiltasten auf der Tastatur des Mikrocomputers können verwendet werden, den Pfeil zu bewegen, bis er die Pixel in einem Problembereich für ein Bild angibt. Der Glättungsfaktor, der mit dem bestimmten Pixel verbunden ist, das durch den Pfeil angegeben wurde, kann dann aufwärts oder abwärts durch die Tastatur eingestellt werden, um dieses Problem auszugleichen. Benachbarte Pixel können eingestellt werden, indem der Pfeil bewegt wird, um die Nachbarpixel anzugeben und die Glättungsfaktoren entsprechend diesen Pixeln einzustellen. Dieser Vorgang kann fortgesetzt werden, bis alle sichtbaren Bildfehler wirksam entfernt oder maskiert worden sind. Der Vorgang kann für ein bestimmtes Bild unter Verwendung eines Projektors alleine und bei allen Projektoren ausgeführt werden, die gleichzeitig arbeiten. Die Verwendung nur eines Projektors bietet den Vorteil, dass von einem Projektor in einem Überlappungsbereich erzeugte Bildfehler isoliert und korrigiert werden können, ohne das Überlappungsbild von dem Nachbarprojektor zu beeinflussen.
Ein Grobeinstellung kann auch ausgeführt werden, indem der Cursor verwendet und mehrere Glättungsfaktoren zusammen eingestellt werden. Bei der Verwendung des Monitors zeigen sich Einstellungen an einzelnen Glättungsfaktoren nicht nur als eine Änderung des Aussehens des sichtbaren Bilds auf der Leinwand sondern auch als eine Änderung bei der auf dem Monitor des Mikrocomputers angezeigten Kurve (s. Fig. 5). Nachdem die Grobeinstellungs- und Feineinstellungsvorgänge abgeschlossen sind, kann die endgültige Kurve von der Standardkurve sehr verschieden sein, die als Ausgangspunkt verwendet wurde (s. z. B. Fig. 6).
Während die in Fig. 4 gezeigten Kurven für viele Anwendungen bevorzugt werden, wird bei einigen Anwendungen eine unterschiedliche Kurve bevorzugt. Diese Kurve ist grob in Fig. 7 gezeigt. Es wird gegenwärtig bevorzugt, dass der Mikrocomputer programmiert wird, beide Kurven zu erzeugen, so dass die Kurvenauswahl durch Versuch und Fehler vorgenommen werden kann, während die Kurven auf das projizierte Bild angewendet werden. Die hier beschriebenen Kurven arbeiten gut bei einer Projektionsanordnung, wie bei der in Fig. 1 gezeigten. Andere Kurven können für andere Zwecke besser arbeiten. Die Kurve der Fig. 7 wird durch die Gleichung erzeugt:
f(x) = m(x/v)1/g
worin f(x), m, x und v definiert sind wie bei der Fig. 4, und g ein Parameter ist, der die Krümmung der Kurve bestimmt. v und g können eingestellt werden, um die Kurve grob einzustellen. Die Kurve wird an ihren Endpunkten abgeändert, wenn sich x null nähert, indem die Abänderung überlagert wird:
f(x) = (1/2)f(x + 1) für 0 ≤ x ≤ n
n wird typischerweise so ausgewählt, dass es ungefähr acht ist, so dass die Glättungsfaktorwerte für die letzten acht Pixel nach unten eingestellt werden. Die Wirkung dieser Einstellung ist klar in Fig. 7 gezeigt. Wie bei der Kurve der Fig. 4A ist der Abschnitt unterhalb des Überlappungsbereichs flach, d. h., f(x) = m.
Die endgültig eingestellten Kurven werden in dem nichtflüchtigen Speicher des Microcontrollers gespeichert und dort zur zukünftigen Verwendung gesichtert. Sie können auch in dem Mikrocomputer gespeichert werden. Der Mikrocomputer kann von dem Rampengenerator getrennt und verwendet werden, andere Rampengeneratoren zu kalibrieren. Wenn das Projektionssystem eingeschaltet wird, greift der Mikrocomputer auf die gespeicherten, fein eingestellten Kurven in seinem nichtflüchtigen Speicher zu, lädt diese in die entsprechende Karte für jeden Bildkanal herab, und die Projektion kann beginnen. Bei herkömmlichen Videoprojektoren auf der Grundlage von Kathodenstrahlröhren ändern sich die Kennlinien des Projektors mit der Zeit. Es wird bevorzugt, dass die Glättungsfaktoren periodisch erneut kalibriert werden. Dies wird einfach gemacht, indem der Mikrocomputer erneut verbunden und die groben und feinen Abstimmeinstellungen gemacht werden, wie sie oben beschrieben sind.
Obgleich bevorzugt wird, dass die Glättungsfaktoren genau für jede einzelne Projektionsanordnung kalibriert werden, mag dies, wenn eine geringere Qualität der Glättung annehmbar ist, nicht notwendig sein. Statt dessen kann ein einzelner Satz fester Glättungskurven in dem nichtflüchtigen Speicher gespeichert werden. Zur besseren Steuerung kann ein standardisierter Satz von Glättungskurven für einen unterschiedlichen Projektor, einen Videospieler und Bildschirmkombinationen hergestellt und dann in dem nichtflüchtigen Speicher der Karten des Controllers gespeichert werden. Ein Schalter kann an dem Glättungseinrichtungsgehäuse vorgesehen werden, um die Glättungskurve entsprechend der Projektionsanordnung auszuwählen, die verwendet wird. Der Benutzer schaltet dann einfach den Schalter für seine Projektionsinstallation ein und verbindet die Vorrichtung. Eine adäquate, aber nicht optimale Rampenfunktion wird dann auf die Videosignale angewendet. Alternativ kann der nichtflüchtige Speicher auf einem einzelnen, getrennten Chip vorgesehen werden, wobei die Glättungsfaktoren eingebrannt oder dauerhaft in irgendeiner anderen Weise gespeichert werden. Die Rampenfuktionen können dann durch Ersatz des Speicherchips ausgetauscht werden.
Viele Videosignale haben getrennte Helligkeitskomponenten für jede Farbe. Ein typisches NTSC Videoprojektionssystem hat ein einziges Helligkeitssignal für rot, grün und blau. Ein typischer Projektor verhält sich für jede Farbe unterschiedlich. Wenn die Glattheit über die kombinierte, sichtbare Bildleinwand mit einem Bild optimiert wird, das hauptsächlich blau oder weiss ist, dann ist, wenn ein hauptsächlich rotes Bild erscheint, das erschienene Bild nicht länger glatt. Da bei einem typischen Projektor die Rot-, Grün- und Blauanteile des Bilds durch unterschiedliche Teile des Projektors erzeugt werden, hat jede Farbe unterschiedliche Bildfehler und Nichtlinearitäten. Die Glättungseinrichtung der vorliegenden Erfindung kann auch mit einer getrennten Helligkeitseinstellkarte für jede Farbkomponente des Videosignals versehen sein, und mit kleineren Abänderungen an dem Eingangspuffer, um die Farbkomponenten der Signal zu demultiplexen. Bei dieser Anordnung werden neun Karten der in Fig. 3 gezeigten Art für ein System mit drei Projektoren verlangt. Jeder Karte wird eine bestimmte Farbe und ein bestimmtes Bild zugeordnet. Der gleiche Einstellvorgang, wie er oben beschrieben wurde, wird bei jeder Farbe angewendet, indem ein Bild projiziert wird, das hauptsächlich oder ausschließlich aus der entsprechenden Farbe besteht, und wobei dann die Glättungsfaktoreinstellungen gemacht werden.
Die besondere in Fig. 3 gezeigte Hardwarekonfiguration ist nicht notwendig, die vorliegende Erfindung auszuführen, sondern ist nur in beispielhafter Weise vorgesehen. Drei, neun oder mehr Helligkeitseinstellkarten können auf einer einzigen gedruckten Leiterkarte oder in einem einzigen, integrierten Schaltungschip kombiniert werden. Die Controllerkarte kann auch mit einer oder mehreren Helligkeitseinstellkarten integriert werden. Die beschriebene Ausführungsform wird wegen ihrer Flexibilität bevorzugt und weil sie bestehende Bauteile verwendet. Die Einrichtung 14 mit einer Controllerkarte kann mit einer Helligkeitseinstellkarte verwendet werden, um ein einzelnes Bild zu beeinflussen, oder mit einer größeren Anzahl Karten, um eine größere Anzahl Bilder zu beeinflussen. In den Ansprüchen wird unten der Ausdruck "Einzelelement" verwendet, um sich auf einen Bereich eines Videobilds zu beziehen. Das Einzelelement kann ein Pixel sein oder kann irgendein anderer Größenbereich eines Videobilds sein.

Claims

1. Verfahren zur Glättung der Helligkeit von mindestens zwei benachbarten, überlappenden Videobildern, wobei die Videobilder von zumindest zwei einzelnen Videosignalen erzeugt werden, die Signale eine Mehrzahl von Einzelelementen umfassen, jedes Einzelelement die Größe zwischen einem Bruchteil eines Pixels der Videobilder und einer Mehrzahl von Pixeln der Videobilder aufweist und jedes Element eine Helligkeitskomponente hat, wobei das Verfahren umfasst:

a) Anwenden eines vorbestimmten Satzes von Glättungsfaktoren auf die Helligkeitskomponenten der Einzelelemente der zumindest zwei Videobilder, wobei jeder Glättungsfaktor dem Einzelelement zugeordnet ist, auf das er angewendet wird; und

b) Projizieren der durch die Glättungsfaktoren abgeänderten Bilder auf eine Anzeigeeinrichtung;

gekennzeichnet durch

c) Abändern einzelner Glättungsfaktoren unabhängig voneinander in Antwort auf das Aussehen der projizierten Bilder; und

d) Speichern der abgeänderten Glättungsfaktoren.

2. Verfahren des Anspruchs 1, bei dem Abänderungsschritt umfasst:

Projizieren eines Pfeils auf die Anzeige, der den Bildort angibt, der einem bestimmten Einzelelement entspricht, und

Abändern des Glättungsfaktors, der dem bestimmten Einzelelement zugeordnet ist.

3. Verfahren des Anspruchs 2, wobei der Abänderungsschritt des Weiteren umfasst:

Bewegen des projizierten Pfeils, um den Bildort eines unterschiedlichen, bestimmten Einzelelements anzugeben,

Abändern des Glättungsfaktors, der dem unterschiedlichen, bestimmten Einzelelement zugeordnet ist, und

Wiederholen der Schritte zur Bewegung des Pfeils und zur Abänderung des Glättungsfaktors, bis ein erwünschtes Aussehen der projizierten Bilder erhalten worden ist.

4. Verfahren des Anspruchs 1, das umfasst:

Auftragen einer Darstellung von zumindest einem Teil des Satzes von Glättungsfaktoren mit einer vorbestimmten Glätte als stetige Funktion einer Glättungsfaktoramplitude als Funktion des Orts des Einzelelements, dem der Glättungsfaktor zugeordnet ist,

Anzeigen der Darstellung auf einem Monitor,

Ändern der Amplitude des ausgewählten Glättungsfaktors,

Ändern der Amplituden von Glättungsfaktoren nahe dem geänderten Glättungsfaktor mit einem Wert, der ausreicht, die vorbestimmte Glätte der angezeigten Auftragung beizubehalten, und

Anzeigen einer Darstellung der geänderten Glättungsfaktoren auf dem Monitor.

5. Verfahren des Anspruchs 1, bei dem das Videosignal ein analoges Spannungssignal umfasst, dessen Amplitude sich mit der Zeit ändert, und bei dem der vorbestimmte Satz von Glättungsfaktoren verwendet wird, das analoge Spannungssignal abzuändern, dessen Amplitude sich mit der Zeit ändert.

6. Verfahren des Anspruchs 1, bei dem die Videosignale eine Mehrzahl von Farbkomponenten umfassen, die jeweils eine Helligkeitskomponente für jedes Einzelelement aufweisen, und bei dem jeder Glättungsfaktor der Helligkeitskomponente einer bestimmten Farbkomponente zugeordnet ist.

7. Verfahren des Anspruchs 1, bei dem jedes Einzelelement einem einzelnen Pixel entspricht.

8. Speichereinrichtung, die an ein Videoprojektionssystem angepasst ist und Glättungsfaktoren enthält, die gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 erzeugt wurden.

9. Vorrichtung zur Glättung der Helligkeit eines Videobilds in einem Videobildanzeigesystem, wobei das Videobild von dem Videosignal erzeugt wird, das Synchronisiersignale umfasst und eine Mehrzahl von Einzelelementen aufweist, wobei jedes Einzelelement eine Größe zwischen einem Bruchteil eines Pixels des Videobilds hat und einer Mehrzahl von Pixeln des Videobilds und eine Helligkeitskomponente aufweist, wobei die Vorrichtung umfasst:

einen Eingangsport (32) zum Empfang des Videosignals,

eine Erfassungseinrichtung (36) zum Erfassen der Synchronisiersignale des empfangenen Videosignals und zum Erzeugen eines Einzelementkennungssignals in Antwort auf die Synchronisiersignale,

einen Speicher mit einer Mehrzahl von Registern, von denen jedes einen Glättungsfaktor speichert, wobei jeder Glättungsfaktor einem bestimmten Einzelelement zugeordnet ist und eine bestimmte Helligkeitseinstellung angibt, die auf das Einzelelement anzuwenden ist, dem er zugeordnet ist,

eine Adressiereinrichtung (42) zum Zugriff auf den gespeicherten Glättungsfaktor in dem Speicher, der dem gekennzeichneten Einzelelement zugeordnet ist, in Antwort auf ein Einzelelementkennzeichnungssignal

eine Einrichtung, zum Anwenden der bestimmten Helligkeitseinstellung des Glättungsfaktors, auf den zugegriffen wurde, auf das Einzelelement, dem er zugeordnet ist, und

ein Ausgangsport (50) zur Übertragung des sich ergebenden Videosignals, dadurch gekennzeichnet,

dass der Speicher (44) Glättungsfaktoren enthält, die entsprechend dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 erzeugt worden sind.

10. Vorrichtung zum Glätten der Heiligkeit von Überlappungsbereichen von teilweise überlappten Videobildern in einem Videobildanzeigesystem, in dem die Videobilder von einer Mehrzahl von Videosignalgeneratoren zur Erzeugung von Videosignalen erzeugt und durch eine Mehrzahl von Projektoren auf eine Anzeige projiziert werden, jedes Videosignal Synchronisiersignale umfasst und eine Mehrzahl von Einzelelementen aufweist, jedes Einzelelement ein Größe zwischen einem Bruchteil eines Pixels des Videobilds und einer Mehrzahl von Pixeln des Videobilds und eine Helligkeitskomponente aufweist, wobei die Vorrichtung eine Mehrzahl von Videoverarbeitungsschaltungen (30A, 30B, 30C) umfasst, von denen jede aufweist:

einen Eingangsport (32) zum Empfang des Videosignals,

einen Speicher mit einer Mehrzahl von Registern, von denen jedes einen Glättungsfaktor speichert, wobei jeder Glättungsfaktor einem bestimmten Einzel element zugeordnet ist und eine bestimmte Helligkeitseinstellung angibt, die auf das Einzelelement anzuwenden ist, dem er zugeordnet ist,

die Vorrichtung eine gemeinsame Glättungseinrichtung (14) umfasst, die die Mehrzahl von Videoverarbeitungsschaltungen (30A, 30B, 30C) umfasst, die zwischen den Videosignalgeneratoren (10A, 10B, 10C) und Projektoren (16A, 16B, 16C) verbunden sind, um eine gleichzeitige Einstellung einzelner Helligkeitskomponenten der sich teilweise überlappenden Bilder in den Überlappungsbereichen zu ermöglichen.

11. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 9 oder 10,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Speicher (44) einen einzigen Satz von Glättungsfaktorwörtern für jede der Mehrzahl von Abtastzeilen enthält, die das Videobild definieren, und jede Registeradresse Glättungsfaktoren speichert, die auf das Videobild angewendet werden können, um die Helligkeit unterschiedlicher Bereiche des Videobilds unabhängig einzustellen.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, in der die Erfassungseinrichtung (36) einen Zähler zur Erzeugung einer vorbestimmten Anzahl von Kennzeichnungssignalen nach jedem Synchronisiersignal umfasst.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, in der das Videosignal horizontale Synchronisiersignale umfasst und die Kennzeichnung von Einzelelementen durch die Erfassungseinrichtung (36) die Erfassung der horizontalen Synchronisiersignale umfasst.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, in der das Videosignalvertikale Synchronisiersignale umfasst und die Kennzeichnung der Einzelelemente durch die Erfassungseinrichtung (36) die Erfassung vertikaler Synchronisiersignale umfasst.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, in der die Videosignaleinzelelemente seriell erhalten werden, die Einzelelementkennzeichnungssignale seriell erzeugt werden und die Adressiereinrichtung (42) einen Sequenzer umfasst, um sequentielle Register des Speichers (44) seriell zu adressieren.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, in der der Speicher (44) ein Speicher mit wahlfreiem Zugriff ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, in der das Videosignal in einem analogen Format erhalten wird und die Glättungsfaktoren in einem digitalen Format gespeichert sind, wobei die Einrichtung zum Anwenden der bestimmten Helligkeitseinstellung der Glättungsfaktoren umfasst:

einen Digital-/Analogwandler (46) zur Umwandlung digitaler Glättungsfaktoren in eine Helligkeitseinstellung im analogen Format, und eine Multiplikationseinrichtung (38) zur Multiplikation der umgewandelten Helligkeitseinstellung mit dem entsprechenden analogen Einzelelementbereich des analogen Videosignals.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, die des Weiteren einen Pfeilgenerator (52) aufweist, der eine Pfeilerfassungseinrichtung umfasst, die auf eine vorgekennzeichnete Glättungsfaktorhelligkeitseinstellungsangabe reagiert, wobei die Pfeilerfassungseinrichtung die vorgekennzeichnete Angabe erfasst, der Pfeilgenerator ein Pfeileinzelelement in Antwort darauf erzeugt und das Pfeileinzelelement dem Einzelelemente überlagert, dem der Glättungsfaktor zugeordnet ist.

19. Vorrichtung des Anspruchs 18, in der der Pfeilgenerator (52) einen Schalter (54) zum Empfang des Videosignals, nachdem die Glättungsfaktoren angewendet worden sind, und zum Ersetzen von Pfeileinzelelementen umfasst, denen die vorgekennzeichnete Angabe zugeordnet ist, durch ein erzeugtes Pfeileinzelelement.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, die des Weiteren umfasst:

einen zweiten Eingangsport zum Empfang von Glättungsfaktoren von einer externen Quelle, und

einen Bus zum Einschreiben der Glättungsfaktoren in den Speicher.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, die einen zweiten Eingangsport, eine Erfassungseinrichtung, einen Speicher, eine Adressiereinrichtung, einen Multiplexer und einen Ausgangsport zur Glättung der Helligkeit eines weiteren Videobilds umfasst.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, die umfasst:

einen dritten Eingangsport zum Empfang von Glättungsfaktoren von einer externen Quelle und

einen Bus zum Einschreiben der Glättungsfaktoren in den Speicher.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Videosignal eine Mehrzahl Farbkomponenten für jedes Einzelelement aufweist, jede Farbkomponente eine Helligkeitskomponente aufweist und jeder bestimmten Farbkomponente ein einziger Satz von Glättungsfaktoren zugeordnet ist.