TW201413645A - 一種多視景三次元影像顯示之方法 - Google Patents

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Abstract

本發明為一種三次元影像顯示之方法，主要係針對利用一平面顯示器螢幕與一視景分離裝置，以作為三次元影像之顯示時，提出一多視景3D影像合成之方法與一視景分離裝置結構設計之方法，以達到顯示三次元影像之目的。

Description

一種多視景三次元影像顯示之方法
本發明主要係對於中華民國專利申請案號：100140729專利所揭示之一種多視景三次元影像顯示之方法，針對該專利中所提之動態多視景3D影像合成之方法、與靜態視差光柵裝置設計之方法，提出一種改善之方法，以滿足各種不同應用需求的三次元影像之顯示。以下，說明該100140729專利之缺失。
首先，說明平面顯示器螢幕顏色次畫素與影像的構成。
對於習知液晶螢幕、電漿螢幕、或是OLED螢幕等平面顯示器螢幕，其螢幕顏色次畫素之構成，如圖1~4所示，該顯示器螢幕1顏色次畫素空間排列方式的構成，係個別為垂直條狀排列(Vertical Strip Configuration)、馬賽克排列(Mosaic Configuration)、三角狀排列(Delta Configuration)與Pentile排列。該螢幕顏色次畫素空間個數的構成，係由N×M個次畫素所構成。其中，N為構成該顯示器螢幕水平方向(X軸)次畫素之總數、M則為構成該顯示器螢幕垂直方向(Y軸)次畫素之總數。另外，利用i、j之編號，以表示單一個次畫素垂直與水平位置，其中，0≦j≦N-1；0≦i≦M-1。該單一個次畫素具有PH×PV之大小，其中，PH為次畫素之水平寬度、PV為次畫素之垂直高度。為了後文之圖示說明，定義一座標系XYZ，令該座標系之X軸係設置於水平之方向、Y軸係設置於垂直之方 向、Z軸則以垂直於該顯示器螢幕之方向設置，且該三軸之方向遵守右手定則(Right-hand rule)。另外，該座標系XYZ之原點，係可設置於該螢幕之中心。以下，該座標系XYZ，簡稱為螢幕座標系。是以，對於上述顯示器螢幕所顯示影像V，可如下表示： 其中，V(i,j)即為位於螢幕(i,j)位置次畫素的影像資料。是以，對於任一多視景影像，係可由n(令n≧2)個單一視景影像Vk所構成，並可如下定義： 其中，n為總視景數、k為視景編號數，且0≦k<n；Vk(i,j)為該單一視景影像Vk中，位於(i,j)位置之次畫素影像資料。
以下，說明上述專利100140729所開示多視景3D影像合成方法的缺失。該專利100140729，係透過以下公式，以產生一多視景3D合成影像Σn： 其中，具右傾斜特徵之多視景3D合成影像，其Λ可如下表示：
另外，具左傾斜特徵之多視景3D合成影像，其Λ則如下表示：
上述，各參數與函數int、Mod如下定義：
VΛ(i,j)為位於(i,j)位置VΛ影像之次畫素影像資料；Λ為視景編號數，且Λ<n；n為總視景數；m為水平最小視景影像顯示單元次畫素構成之數目；Q為垂直最小視景影像顯示單元次畫素構成之數目；mQ即構成最小視景影像顯示單元；△為橫向位移相位；Π為橫向位移振幅；j、i為單一個次畫素水平與垂直位置之編號，且0≦j≦N-1、0≦i≦M-1；int為為取整數之函數；Mod為為取餘數之函數。
以下，只以式(4)為例，說明其缺失。例如，對於如圖5所示之雙視景3D合成影像Σn，其中，n=2、m=6、Q=2、△=0、Π=1。為簡化與清楚圖示該雙視景3D合成影像Σn，令VΛ(i,j)=Λ(視景編號數)，即對於VΛ(i,j)處之標示，用0可代表左視景、而對於VΛ(i,j)處之標示，用1以代表右視景；反之亦可。換言之，於圖示顯示3D合成影像時，對於VΛ(i,j)的值，係以Λ(視景編號數)來替代次畫素影像資料，即可清楚顯示螢幕(i,j)位置視景影像之來源，並清楚呈現整體合成的結構特徵。對於該最小視景影像顯示單元mQ，當改變△值時(如△=1)，無法將該mQ個次畫素，以△=1個次畫素為單位，同時向左移動，如圖6所示，VΛ(0,0)、VΛ(0,6)不應是0、1；而是1、0，才能達到mQ 個次畫素，同時達到向左位移△=1個次畫素之目的。另外，式(4)、(5)，亦無法提供對於US Pat.No 6,064,424中所開示多視景3D影像之合成，如圖7所示。
以下，以雙視景用傾斜條狀視差光柵結構，說明上述專利100140729所開示視差光柵裝置設計方法的缺失。
如圖8所示，係雙視景用傾斜條狀視差光柵結構之示意圖。該雙視景用傾斜條狀視差光柵30，主要係由多數個傾斜條狀透光元件31、與多數個傾斜條狀遮蔽元件32所構成。該透光元件31、遮蔽元件32，則構成一單元結構33，並於水平方向，以多次重複排列該單元結構33之方式，以構成整體之傾斜條狀視差光柵30。該透光元件31、遮蔽元件32，個別具有BH、之水平寬度，並具有一傾斜角度θ。該單元結構33之水平寬度則為。另外，該視差光柵30，係對應於一顯示器螢幕1、與一雙視景3D合成影像Σn(n=2、m=3、Q=1、△=0、Π=1)，該顯示器螢幕1，係顯示該雙視景3D合成影像Σn，其中，VΛ(i,j)=0代表左視景L、VΛ(i,j)=1代表右視景R。
如圖9所示，係視景分離作用原理之示意圖。該傾斜條狀視差光柵30，係以LB之距離，裝置於顯示器螢幕1之前。於螢幕座標系下，對於該雙視景3D合成影像Σn，該雙視景傾斜條狀視差光柵30，係可將該3D合成影像Σn，作視景分離之光學作用，且於最佳觀賞距離(Optimum Viewing Distance)Z0上，提供多數個位置為固定之最佳視點(Optimum Viewing Point)，並於該最佳視點OVP(L)、OVP(R)處，提供視景分離之光學作用，達到個別呈現單一視景影 像之目的。其中，L、R各代表左、右視景影像。是以，只要觀賞者的左眼2、右眼3，個別對準於該OVP(L)、OVP(R)，即可觀看到3D影像。
事實上，在最佳觀賞距離Z0，存在一個垂直於Z軸之平面，如圖10所示之最佳觀賞面。於該平面上，存在多數個最佳視點Pk,i,j(xc,yc,Z0)，並於該Pk,i,j(xc,yc,Z0)處，提供視景分離之光學作用，達到個別呈現單一視景影像之目的。其中，令LH該為水平最佳視點間距、LV該為垂直最佳視點間距。一般，會令LH等於雙眼間距IPD的平均值(如63.5mm)。上述各視差光柵參數，於水平方向上，具有以下之關係：
D H =mP H (11)
D V =QP V (12)其中，PH為次畫素之水平寬度、PV為次畫素之垂直高度；m為水平視景最小顯示單元次畫素構成之數目、Q為垂直視景最小顯示單元次畫素構成之數目，令m與Q為大於1 之正整數；DH水平最小視景影像顯示單元之寬度、DV垂直最小視景影像顯示單元之寬度。另外，如前述之定義，該單元結構33之水平寬度則為，根據式(7)，可得PB=nBH。
另外，式(6)、(8)亦可如下表示：
上述各視差光柵參數，於垂直方向上，則具有以下之關係：
將式(9)代入式(15)，可得BV與DH、θ之關係，如下： 令式(13)除以式(17)，可得BH與BV之關係，如下： 令式(8)除以式(16)，可得LV與LH之關係，如下：
另外，對於最佳視點Pk,i,j(xc,yc,Z0)，其中，xc、yc與LH、LV之關係，如下： xc=[n×i-(n-1)/2+j-k]×LH (20)
yc=k×LV (21)其中，n為總視景數、i為水平可視區編號、j為視景數編號、k為垂直可視區編號。另外，對於所有Pk,i,j(xc,yc,Z0)所存在之面，即Z=Z0之面，稱為”最佳觀賞面(Optimum Viewing Plane)”。對於Pk,i,j(xc,yc,Z0)，當i=固定值、j=0時，該Pk,i,j可構成一具傾斜角度θ之斜線20；當i=固定值、j=1時，該Pk,i,j可構成一具傾斜角度θ之斜線21。
如圖11所示，係左視景觀賞區之示意圖。事實上，於最佳觀賞面上，如圖11所示，如前述，該最佳視點Pk,i,0係沿一具傾斜角度θ之斜線20上，作連續之分布。亦即，該斜線20上之任意位置，皆為左眼之最佳視點，且該所有最佳視點，具有一水平觀賞範圍，是以，可構成左視景觀賞區(白色區域)。同樣的道理，如圖12所示，則顯示了右視景觀賞區。
如圖11~12所示，該左、右視景觀賞區，同樣具有傾斜條狀之特徵、該傾斜條狀之水平寬度、垂直寬度、傾斜角度，各別為LH、LV、θ。是以，觀賞者只要個別將左右眼移至該左右視景觀賞區、且令左右眼之位置，亦大至呈水平之狀態(假設此狀態下，螢幕係作為Landscape之顯示)，即可觀賞到3D影像。
由於，該專利100140729所陳述之視景分離之作用，是建構在具PV=3PH關係的傳統顯示器營幕上，使得式(9)、式(19)個別具有tanθ≦1/3、LV≧3LH之關係。是以，當左右眼 之位置，呈垂直之狀態時(假設此狀態下，螢幕係作為Portrait之顯示)，由於LV遠超過IPD，是以無法達到觀賞3D的目的。
綜上所述，該專利100140729所陳述視差光柵結構設計之理論，係僅為一狹義之理論。換言之，上述式(6)~(19)所建構的視差光柵，只能對應tanθ≦1/3之設計，且因Q為整數，亦無法對該傾斜角度θ，做更細膩的變更。另外，對於傾斜格狀視差光柵，該式(6)~(19)，亦未完全涵蓋該傾斜格狀視差光柵之設計；亦未涵蓋另一由Lenticular所構成之視景分離裝置，是以，亦存在對應應用範圍不足之缺失。
針對上述之缺失，本發明為一種三次元影像顯示之方法，主要係針對利用一平面顯示器螢幕與一視差光柵之裝置，以作為三次元影像之顯示時，提出一多視景3D影像合成之方法與一視差光柵結構設計之方法，以滿足更大的應用需求，達到顯示三次元影像之目的。
以下說明本發明多視景3D影像合成之方法、與視差光柵結構設計之方法：
1.多視景3D影像合成之方法
如前述之定義，對於顯示器螢幕所顯示之影像V、單一視景影像Vk、一多視景3D合成影像Σn，可如下表示：
其中，具右傾斜特徵之多視景3D合成影像，其Λ可如下表示：
另外，具左傾斜特徵之多視景3D合成影像，其Λ則如下表示：
上述，各參數與函數int、Mod如下定義：
i為螢幕次畫素垂直位置之編號、j螢幕次畫水平直位置之編號；M為器螢幕垂直方向次畫素之總數；N為螢幕水平方向次畫素之總數；且0≦j≦N-1、0≦i≦M-1；VΛ(i,j)為位於(i,j)位置VΛ影像之次畫素影像資料；Λ為視景編號數，且Λ<n；n為總視景數；m為水平最小視景影像顯示單元次畫素構成之數目，係為一正整數；Q為垂直最小視景影像顯示單元次畫素構成之數目，係為一正整數；△為橫向位移相位，係為一整數；Π為橫向位移振幅，係為一整數；k 為視景編號數，且k<n；int為為取整數之函數；Mod為為取餘數之函數。
以下，將上述式(25)、(26)中，帶入各種不同之參數，以顯示各種可能的多視景3D合成影像，如圖13~23所示。為簡化與清楚表示該雙視景3D合成影像Σn，如前述之處理，令VΛ(i,j)=Λ(視景編號數)，即可清楚顯示螢幕(i,j)位置視景影像之來源，並清楚呈現整體合成的結構特徵。
如圖13~15所示，係具垂直特徵之3D合成影像Σn，係對應於垂直條狀視差光柵之使用；如圖16~20所示，係具右傾斜特徵之3D合成影像Σn，係對應於右傾斜條狀、右傾斜格狀視差光柵之使用；如圖21所示，係具左傾斜特徵之3D合成影像Σn，係對應於左傾斜條狀、左傾斜格狀視差光柵之使用。其中，mQ代表最小視景影像顯示單元，係由mQ個次畫素影像所構；該橫向位移相位△值，則影響mQ個次畫素影像之顯示位置，即解決前述式(4)、(5)之缺失。
另外，上述式(25)、(26)，亦可對應3D眼鏡之應用。如圖22所示，係3D快門眼鏡所使用3D影像之格式，一般稱為Page Flipping方式，亦即，於不同時間點，以個別交替顯示左、右影像。如圖23所示，係3D偏光眼鏡所使用3D影像之格式，一般稱為水平交錯影像格式。當然，式(25)、(26)亦可對應於垂直條狀視差光柵、右傾斜條狀、右傾斜格狀、左傾斜條狀、左傾斜格狀Lenticular之使用。另外，式(25)、(26)亦可對應於Landscape顯示與Portrait顯示的使用，其條件是將所有的單一視景影像，先做90度 之影像旋轉後，即可使用式(25)、(26)以做3D影像之合成。
如前述US Pat.No 6,064,424中所開示之多視景3D合成影像，係可透過以之公式以產生： 其中，Λ由式(25)、(26)產生，a、b、c、d係為一組控制常數，當a=1、b=0、c=任意、d≧n時，式(27)計算之結果與式(25)、(26)一致；當a=2、b=1、c=n、d=n時，式(27)即可產生該US Pat.No 6,064,424中所開示之多視景3D合成影像，如圖24所示。是以，該專利6,064,424所採用之多視景3D合成影像，僅為式(25)~(27)之特例，如圖25所示，其中，因視景編號數定義不同之關係，將圖示之視景編號數加1，即可完全對應該專利所示之視景編號數。另外，本發明式(25)~(27)更具功效，可產生更多種不同特徵之多視景3D合成影像，如圖26~29所示。
綜上所述，透過本發明式(25)、(26)、(27)，可產生更多樣的多視景3D合成影像，以對應具垂直條狀、右傾斜條狀、右傾斜格狀、左傾斜條狀、左傾斜格狀等特徵結構視差光柵之使用。另外，透過改變橫向位移相位△之數值(令橫向位移相位為時間之變數，如△(t))，即可讓整體之合成影像，做一水平位移之操作，即可達到提供動態多視景3D合成影像之目的。
2.視差光柵結構設計之方法
對於上述光柵結構設計所對應應用面的不足，重新定義一更廣義的公式，且可同時滿足各種顯示器螢幕、各種3D合成影像、單方向顯示、與雙方向顯示應用之需求。首 先，定義傾斜角度θ：
D H =mP H (29)
D V =QP V (30)其中，q為傾斜率，係可為一實數。當q>0時，代表θ向左傾；當q<0時，則代表θ向右傾；當q=0時，則代表θ不具傾斜特徵。另外，於水平方向上，各視差光柵之設計參數，具有以下之關係：
於垂直方向上，各視差光柵之設計參數，具有以下之關係：
對於式(28)~(36)，若令q=0，可得tan θ=0，亦即，可得θ=0°；再將tan θ=0，代入式(35)、(36)，可得BV=∞、LV=∞。上述該θ=0°之條件，即構成垂直條狀視差光柵之結構，如圖30所示。
另外，對於傾斜格狀視差光柵結構之設計，基本上完全相同於傾斜條狀結光柵結構之設計，如圖31所示，首先，根據式(31)、(32)以設計一具格狀特徵之透光元件41、一具格狀特徵之遮蔽元件42，該透光元件41、遮蔽元件42，則構成一格狀單元結構43，並於水平方向，以多次重複排列該格狀單元結構43之方式，首先構成一水平結構44。另外，於垂直方向，係根據一遞增位移量S，如圖示所示，例如S=PH。透過多次重複排列該水平結構44之方式，以構成該傾斜格狀視差光柵40。是以，對於傾斜格狀視差光柵結構，因垂直方向上，該水平結構44具有逐次位移之設計，整體而言，該傾斜格狀視差光柵結構，亦具有一傾斜角θ之特徵。該傾斜角θ與位移量S之關係，如下：S=DV×tanθ=qDH (37)
例如：(a)對於次畫素尺寸具有PV=3PH關係、RGB為水平方向排列特徵之顯示器螢幕，令DH=3PH、DV=PV、q=1/3、n=2時，可得S=PH，可對應如圖16所示之雙視景3D合成影像之應用。(b)對於次畫素尺寸具有PV=3PH關係、RGB為Delta排列特徵之顯示器螢幕，令DH=3PH、DV=PV、q=1/6、n=2時，可得S=PH/2，可對應如中華民國專利申請案號：99134699中所揭示之雙視景3D合成影像之應用(圖11、13)。(c)對於次畫素尺寸具有PV=3PH關係、RGB為Mosaic排列特徵之顯示器螢幕，令DH=3PH、DV=PV、q=1、n=2時，可得S=3PH，θ=45°，可對應如中華民國專利申請案號：99127429中所揭示之雙視景3D合 成影像之應用(圖11)。
為了因應時下手持裝置雙方向顯示影像之應用，本發明式(28)~(36)，亦可滿足只用單一種光柵之結構，以達到雙方向顯示3D影像之目的。對於式(28)~(37)之使用，需令DH、DV、q具有以下之關係：DH=DV (38)
mPH=QPV (39)
q=1 (40)方可得θ=45°之條件，並讓BV與BH、LV與LH具有以下之特徵：BH=BV (41)
LH=LV (42)
如圖32~33所示，係具有雙方向等效視景分離作用左右視景觀賞區構成之示意圖。該具有傾斜條狀特徵之左右視景觀賞區，當該傾斜條狀之水平寬度、垂直寬度、傾斜角度，具有上述θ=45°、與LV=LH之關係時，換言之，具有雙方向等效視景分離作用時，不論螢幕是作為Landscape、或Portrait之顯示，觀賞者皆可找到適當之觀賞位置，使得其雙眼係可同時進入該左右視景觀賞區，達到觀賞3D影像之目的。例如：上述例(c)所構成傾斜格狀視差光柵之結構，即可在具Mosaic排列顯示器螢幕，只使 用單一種光柵之結構，達到顯示雙視景3D合成影像之目的。
本發明式(28)~(42)，所針對視差光柵結構設計，雖屬於靜態之結構，但亦可提供動態視差光柵結構之設計。所謂動態視差光柵結構，如中華民國專利申請案號：098145946專利中所揭示，係指光柵之透光與遮蔽元件結構之位置，係為時間之涵數。亦即，配合上述動態多視景3D合成影像，該動態視差光柵，可達到呈現具全畫面解析度3D影像之目的。
另外，本發明式(28)~(42)，係針對視差光柵之結構，所提供之設計，對於另一種視景分離裝置Lenticular而言，由於，Lenticular與視差光柵具有等效之光學作用，是以，本發明所提供式(28)~(42)，亦適用於Lenticular之設計。如圖34所示，係具等效光學作用Lenticular視景分離作用之示意圖。該Lenticular 50係由多數個柱狀形透鏡51所構成，該單一個柱狀形透鏡51所具有之透鏡焦距f、與結構寬度PS，係可對應於圖9所示視差光柵之結構，以達到等效光學之作用，其關係如下：f=LB (43)
PS=PB (44)其中，f=2r，r係為構成該單一柱狀形透鏡51圓形表面52之半徑，該圓形面52之圓心53，係位於該等效視差光柵30的裝置距離LB之上。所謂的等效光學作用，係對於同樣如圖8、圖9所示之雙視景3D合成影像Σn，該具有上述式(43)、 (44)關係之Lenticular 31，係可以同樣於圖9所示之最佳觀賞距離Z0、最佳視點OVP(L)、OVP(R)處，對該3D合成影像Σn，作視景分離之光學作用，達到顯示3D影像之目的。另外，對於具傾斜條狀特徵之Lenticular，如圖35所示，由於柱狀形透鏡32構成之特徵，其構成圓形透鏡的斷面(斷面長度為PScosθ)，係與水平方向(X軸)，呈θ之角度。為區分該柱狀形透鏡51結構寬度之定義，以下，稱PS為水平斷面結構寬度；稱PScosθ為傾斜斷面結構寬度，當θ=0°時，該傾斜斷面結構寬度，即等於水平斷面結構寬度。是以，該視景分離的作用，其最佳視點OVP(L)、OVP(R)不再延水平分佈，如圖36所示，而是延該斷面所構成之線23分佈，且具有最佳視點間距LH。又因觀賞者的雙眼一般係呈水平狀態之故，對於左眼的最佳視點OVP(L)而言，其所對應的右眼最佳視點，則成為OVP’(R)，且該水平之最佳視點間L’H，即對應平均雙眼間距IPD。是以，
另外，將式(32)代入式(44)中之PB(如前述，PB=BH+)，可得PS=PB=nBH (46)
將式(43)、PScosθ代入式(33)，可得
最後，將式(47)代入式(45)，可得
是以，當式(43)、(44)條件成立時，以上證明了Lenticular與視差光柵具有等效光學作用。例如：令n=2、PS=2BH、f=LB，Lenticular所呈現的水平最佳視點間距(如式(48))與視差光柵所呈現的水平最佳視點間距LH(式(33))，係為一致。亦即，將式(43)、(44)之關係，代入上述視差光柵之設計公式，即式(28)~(36)，即可獲得Lenticular設計公式，如下：
D H =mP H (50)
D V =QP V (51)
綜上所述，本發明為一種三次元影像顯示之方法，主要係針對利用一平面顯示器螢幕與一視景分離裝置，以作為三次元影像之顯示時，提出一多視景3D影像合成之方法與一視景分離裝置結構設計之方法，以達到顯示三次元影像之目的。以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已， 當不能以之限定本發明所實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬於本發明專利涵蓋之範圍內。亦即，對於本發明所開示之方法中，其所對應之視景分離裝置，亦適用於液晶型之視景分離裝置。另外，對於Lenticular，所具有柱狀形透鏡表面之結構，亦適用於非球面之結構。謹請 貴審查委員明鑑，並祈惠准，是所至禱。
1‧‧‧平面顯示器螢幕
2‧‧‧左眼
3‧‧‧右眼
20‧‧‧最佳視點Pk,i,0所構成之斜線
21‧‧‧最佳視點Pk,i,1所構成之斜線
22‧‧‧Lenticular最佳視點分佈線
30‧‧‧傾斜條狀視差光柵
31‧‧‧傾斜條狀透光元件
32‧‧‧傾斜條狀遮蔽元件
33‧‧‧單元結構
40‧‧‧傾斜格狀視差光柵
41‧‧‧格狀透光元件
42‧‧‧格狀遮蔽元件
43‧‧‧格狀單元結構
44‧‧‧水平結構
50‧‧‧Lenticular
51‧‧‧柱狀形透鏡
52‧‧‧柱狀形透鏡圓形表面
53‧‧‧圓形面之圓心
XYZ‧‧‧螢幕座標系
X、Y、Z‧‧‧座標軸方向
N‧‧‧顯示器螢幕水平方向次畫素之總數
M‧‧‧顯示器螢幕垂直方向次畫素之總數
j、i‧‧‧單一個次畫素之水平與垂直位置編號
PH‧‧‧次畫素之水平寬度
PV‧‧‧次畫素之垂直高度
V‧‧‧顯示器螢幕所顯示影像
V(i,j)‧‧‧位於螢幕(i,j)位置次畫素的影像資料
Vk‧‧‧單一視景影像
Vk(i,j)‧‧‧單一視景影像Vk中，位於(i,j)位置之次畫素影像資料
k、Λ、Λ’、0、1、2、3、4、5、6‧‧‧視景編號數
Σn‧‧‧多視景3D合成影像
n‧‧‧總視景數
m‧‧‧水平最小視景影像顯示單元次畫素構成之數目
Q‧‧‧垂直最小視景影像顯示單元次畫素構成之數目
mQ‧‧‧最小視景影像顯示單元
△‧‧‧橫向位移相位
△(t)‧‧‧以時間為變數之橫向位移相位
t‧‧‧時間
Π‧‧‧橫向位移振幅
int係‧‧‧取整數之函數
Mod‧‧‧取餘數之函數
BH‧‧‧透光元件之水平寬度
Bv‧‧‧透光元件之垂直高度
‧‧‧遮蔽元件之水平寬度
PB‧‧‧單元結構之水平寬度
θ‧‧‧傾斜條狀視差光柵之傾斜角度
L‧‧‧左視景
R‧‧‧右視景
Z0‧‧‧最佳觀賞距離
LB‧‧‧傾斜條狀視差光柵之裝置距離
OVP(L)、OVP(R)、Pk,i,j(xc,yc,Z0)‧‧‧最佳視點
xc‧‧‧最佳視點之x座標
yc‧‧‧最佳視點之y座標
i‧‧‧水平可視區編號
j‧‧‧視景數編號
k‧‧‧垂直可視區編號
LH、L’H‧‧‧水平最佳視點間距
LV‧‧‧垂直最佳視點間距
IPD‧‧‧雙眼間距
DH‧‧‧水平最小視景影像顯示單元之寬度
DV‧‧‧垂直最小視景影像顯示單元之寬度
a、b、c、d‧‧‧控制常數
q‧‧‧傾斜率
S‧‧‧遞增位移量
f‧‧‧柱狀形透鏡焦距
PS‧‧‧柱狀形透鏡結構寬度
r‧‧‧柱狀形透鏡圓形表面之半徑
圖1所示，係顏色次畫素為垂直條狀排列構成螢幕之示意圖。
圖2所示，係顏色次畫素為馬賽克排列排列構成螢幕之示意圖。
圖3所示，係顏色次畫素為三角狀排列構成螢幕之示意圖。
圖4所示，係顏色次畫素為Pentile排列構成螢幕之示意圖。
圖5所示，係n=2、m=6、Q=2、△=0、Π=1所構成雙視景3D合成影像之示意圖。
圖6所示，係係n=2、m=6、Q=2、△=1、Π=1所構成雙視景3D合成影像之示意圖。
圖7所示，係US Pat.No 6,064,424中所開示多視景3D合成影像構成之示意圖。
圖8所示，係雙視景用傾斜條狀視差光柵結構之示意圖。
圖9所示，係視差光柵視景分離作用原理之示意圖。
圖10所示，係視差光柵最佳觀賞面構成之示意圖。
圖11所示，係左視景觀賞區之示意圖。
圖12所示，係右視景觀賞區之示意圖。
圖13~15所示，係具垂直特徵3D合成影像之示意圖。
圖16~20所示，係具右傾斜特徵3D合成影像之示意圖。
圖21所示，係具左傾斜特徵3D合成影像之示意圖。
圖22所示，係3D快門眼鏡所使用3D影像格式之示意圖。
圖23所示，係3D偏光眼鏡所使用3D影像格式之示意圖。
圖24所示，係由a=2、b=1、c=7、d=7、n=7、m=1、Q=1、Π=1、△=0所構成具右傾斜特徵多視景3D合成影像之示意圖。
圖25所示，係由a=2、b=1、c=7、d=7、n=7、m=1、Q=1、Π=1、△=1所構成具右傾斜特徵多視景3D合成影像之示意圖。
圖26所示，係由a=2、b=1、c=7、d=7、n=7、m=1、Q=1、Π=1、△=0所構成具左傾斜特徵多視景3D合成影像之示意圖。
圖27所示，係由a=2、b=1、c=7、d=7、n=7、m=1、Q=1、Π=1、△=1所構成具左傾斜特徵多視景3D合成影像之示意圖。
圖28所示，係由a=2、b=1、c=7、d=7、n=7、m=1、 Q=2、Π=1、△=0所構成具右傾斜特徵多視景3D合成影像之示意圖。
圖29所示，係由a=2、b=1、c=7、d=7、n=7、m=1、Q=2、Π=1、△=1所構成具右傾斜特徵多視景3D合成影像之示意圖。
圖30所示，係垂直條狀視差光柵結構構成之示意圖。
圖31所示，係傾斜格狀視差光柵結構構成之示意圖。
圖32~33所示，係具有雙方向等效視景分離作用左右視景觀賞區構成之示意圖。
圖34所示，係具等效光學作用Lenticular視景分離作用之示意圖。
圖35所示，係柱狀形透鏡構成特徵之示意圖。
圖36所示，係Lenticular最佳觀賞面構成之示意圖。
1‧‧‧平面顯示器螢幕
2‧‧‧左眼
3‧‧‧右眼
30‧‧‧傾斜條狀視差光柵
X、Y、Z‧‧‧螢幕座標系
BH‧‧‧透光元件之水平寬度
‧‧‧遮蔽元件之水平寬度
PB‧‧‧單元結構之水平寬度
θ‧‧‧傾斜條狀視差光柵之傾斜角度
L‧‧‧左視景
R‧‧‧右視景
Z0‧‧‧最佳觀賞距離
LB‧‧‧傾斜條狀視差光柵之裝置距離
OVP(L)、OVP(R)‧‧‧最佳視點

Claims (8)

  1. 一種多視景三次元影像顯示之方法，係關於利用一平面顯示器螢幕與一視差光柵所構成之視景分離裝置，以作為雙方向顯示三次元影像時，主要係提供一多視景3D影像合成之方法，對多數個單一視景影像VΛ，做視景影像合成之處理，以產生一多視景3D合成影像Σn，以及，提供一視景分離裝置結構設計之方法，以產生一視差光柵之結構；該視差光柵，係多數個透光元件、與遮蔽元件所構成；是以，利用該平面顯示器螢幕，以顯示該多視景3D合成影像Σn，另外，利用該視差光柵，則可對該多視景3D合成影像Σn，做視景分離之作用以及顯示3D影像，其中，該多視景3D影像合成之方法，係由下列公式所構成： 其中，其Λ可如下兩式表示： 另外，對於該視景分離裝置結構設計方法，則由下列公式所構成： D H =mP H (5) D V =QP V (6) S=DV×tanθ=qDH (13)上述，各參數與函數int、Mod如下定義：i為螢幕次畫素垂直位置之編號、j螢幕次畫水平直位置之編號；M為器螢幕垂直方向次畫素之總數；N為螢幕水平方向次畫素之總數；且0≦j≦N-1、0≦i≦M-1；PH為次畫素之水平寬度；PV為次畫素之垂直高度；n為總視景數；VΛ(i，j)為位於螢幕(i，j)位置上單一視景影像之次畫素影像資料；Λ為視景編號數，且Λ<n；m為水平最小視景影像顯示單元次畫素構成之數目，係為一正整數；Q為垂直最小視景影像顯示單元次畫素構成之數目，係為一正整數；△為橫向位移相位，係為一整數；Π為橫向位移振幅，係為一整數；int為為取整數之函數；Mod 為為取餘數之函數；BH為透光元件之水平寬度；Bv為透光元件之垂直高度；為遮蔽元件之水平寬度；θ為條狀視差光柵結構之傾斜角度；Z0為最佳觀賞距離；LB為視差光柵之裝置距離；LH為水平最佳視點間距；LV為垂直最佳視點間距；DH為水平最小視景影像顯示單元之寬度；DV為垂直最小視景影像顯示單元之寬度；q為傾斜率，係為一實數；S為格狀視差光柵遞增位移量。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之一種多視景三次元影像顯示之方法，其中該式(2)、(3)，對於該視景編號數Λ，係更可做以下之運算： 其中，a、b、c、d係為一組控制常數，其值，係可為a=1、b=0、c=任意、d≧n、或為a=2、b=1、c=n、d=n，n為總視景數。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之一種多視景三次元影像顯示之方法，其中該平面顯示器螢幕，其顏色次畫素空間排列的方式，係可由垂直條狀排列、馬賽克排列、三角狀排列與Pentile排列所構成。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之一種多視景三次元影像顯示之方法，其中該平面顯示器螢幕，係可以Landscape、與Portrait方式，以顯示影像。
  5. 一種多視景三次元影像顯示之方法，係關於利用一平面顯示器螢幕與一Lenticular所構成之視景分離裝置，以作為雙方向顯示三次元影像時，主要係提供一多視景3D影 像合成之方法，對多數個單一視景影像VΛ，做視景影像合成之處理，以產生一多視景3D合成影像Σn，以及，提供一視景分離裝置結構設計之方法，以產生一Lenticular之結構；該Lenticular，係多數個柱狀形透鏡所構成，該單一個柱狀形透鏡，具有一透鏡焦距f、一水平斷面結構寬度PS、與一半徑為r之圓形表面，該r與f，係具有f=2r之關係；是以，利用該平面顯示器螢幕，以顯示該多視景3D合成影像Σn，另外，利用該Lenticular，則可對該多視景3D合成影像Σn，做視景分離之作用以及顯示3D影像，其中，該多視景3D影像合成之方法，係由下列公式所構成： 其中，其Λ可如下兩式表示： 另外，對於該視景分離裝置結構設計方法，則由下列公式所構成： D H =mP H (19) D V =QP V (20) 上述，各參數與函數int、Mod如下定義：i為螢幕次畫素垂直位置之編號、j螢幕次畫水平直位置之編號；M為器螢幕垂直方向次畫素之總數；N為螢幕水平方向次畫素之總數；且0≦j≦N-1、0≦i≦M-1；PH為次畫素之水平寬度；PV為次畫素之垂直高度；n為總視景數；VΛ(i，j)為位於螢幕(i，j)位置上單一視景影像之次畫素影像資料；Λ為視景編號數，且Λ<n；m為水平最小視景影像顯示單元次畫素構成之數目，係為一正整數；Q為垂直最小視景影像顯示單元次畫素構成之數目，係為一正整數；△為橫向位移相位，係為一整數；Π為橫向位移振幅，係為一整數；int為為取整數之函數；Mod為為取餘數之函數；θ為Lenticular結構之傾斜角度；Z0為最佳觀賞距離；LH為水平最佳視點間距；LV為垂直最佳視點間距；DH為水平最小視景影像顯示單元之寬度；DV為垂直最小視景影像顯示單元之寬度；q為傾斜率，係為一實數；另外，當θ≠0°時，該柱狀形透鏡傾斜斷面結構寬度為PScosθ。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之一種多視景三次元影像顯示之方法，其中該式(16)、(17)，對於該視景編號數Λ，係更可做以下之運算： 其中，a、b、c、d係為一組控制常數，其值，係可為a=1、b=0、c=任意、d≧n、或為a=2、b=1、c=n、d=n，n為總視景數。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之一種多視景三次元影像顯示之方法，其中該平面顯示器螢幕，其顏色次畫素空間排列的方式，係可由垂直條狀排列、馬賽克排列、三角狀排列與Pentile排列所構成。
  8. 如申請專利範圍第5項所述之一種多視景三次元影像顯示之方法，其中該平面顯示器螢幕，係可以Landscape、與Portrait方式，以顯示影像。
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