多个内容项的同时显示的制作方法
【专利摘要】在无需硬件修改的情况下用于在显示器上呈现多个内容项的技术。这些技术确定相对于显示器的第一角度，在该角度处第一内容项将被显示而第二内容项将被隐藏。所述技术还确定第二角度，在该角度第一内容项被隐藏而第二内容项被显示。随后，所述技术计算在第一角度处具有小于阈值的对比度的第一像素值对以及在第二角度处具有小于阈值的对比度的第二像素值对。随后，所述技术呈现所述内容项，使得第一内容项在第一角度处是可察觉的而在第二角度处是隐藏的，而第二内容项在第一角度处是隐藏的而在第二角度处是可察觉的。
【专利说明】多个内容项的同时显示
[0001]背景
[0002]近来，研究者已经探索了各种允许单个显示器在从不同的角度或由不同的人观看时同时呈现不同的内容的技术。这些显示器提供了诸如针对多用户的个性化视图、隐私保护以及立体3D显示之类的新功能。然而，当前的多视图显示器依赖于专门的硬件，这样，显著地限制了它们对于消费者的可用性以及在每日场景中的采用。
[0003]概述
[0004]本文档部分地描述了用于在对显示器或相关联的计算设备没有硬件修改的情况下在所述显示器上呈现多个内容项(例如图像、视频等)的技术。在一些实例中，所述技术确定相对于显不器的第一角度，在该角度处第一内容项将被不出而第二内容项将被隐藏。所述技术还确定相对于显示器的第二角度，在该角度处第一内容项将被隐藏而第二内容项将被示出。随后，所述技术计算在第一角度处具有小于阈值的所观察的对比度的第一像素值对以及在第二角度处具有小于阈值的所观察的对比度的第二像素值对。
[0005]随后，所述技术通过复用(基于第一像素值对的)第一内容项的像素值与(基于第二像素值对的)第二内容项的像素值来在显示器上呈现第一和第二内容项。这样，第一内容项在第一角度处是可察觉的而在第二角度处是隐藏的，而第二内容项在第一角度处是隐藏的而在第二角度处是可察觉的。
[0006]提供所述概述以引入涉及多个不同的内容项的同时显示的概念。这些技术将在以下详细描述中进一步描述。本概述并不旨在标识所要求保护的主题的必要特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]参考附图来描述【具体实施方式】。在附图中，附图标记中最左边的数字标识该附图标记首次出现的附图。在各附图中，使用相同的标号来指示相同的特征和组件。
[0008]图1示出了一种示例场景，其中显示器呈现第一内容项，所述第一内容项对于在第一角度处观看该显示器的第一用户来说是可察觉的，但对于在第二不同角度处观看该显示器的第二用户来说是不可察觉的。另外，该示例场景包括显示器呈现对于在第二角度处的第二用户来说可察觉但对于第一角度处的第一用户来说不可察觉的第二内容项。这样，所述两个用户能够在单个显示器上同时观看不同的内容项。
[0009]图2示出在特定类型的显示器的垂直和水平方向两者中的示例色彩通道亮度曲线。如下所述，这些曲线可以被用于标识被用于呈现内容项的像素值，所述内容项在相对于显示器的一个角度处是可察觉的而在相对于显示器的另一个角度处是不可察觉的。
[0010]图3是一种用于在没有对普通显示器或相关联的计算设备的硬件修改的情况下，在该显示器上呈现第一和第二内容项的过程的示例流程图。该过程包括计算在相应角度处具有小于阈值的相应对比度的像素-值对、基于这些像素-值对标识要呈现的像素值以及使用所标识的像素值来呈现所述第一和第二内容项。
[0011]图4是用于基于所计算的像素-值对来标识用于呈现所述第一和第二内容项的像素值的两个不同的示例过程的示例流程图。
[0012]图5是用于呈现第一和第二内容项的两个不同的示例过程的示例流程图。第一示例过程在空间上复用第一和第二内容项的像素值，而第二示例过程在时间上复用这些像素值。
[0013]图6示出可以驻留在计算设备上的几个示例组件，所述组件计算像素值以允许同时呈现多个内容项，如图1所示。在一些实例中，所述设备参考与将呈现所述内容项的显示器相关联的多个色彩通道亮度曲线来计算这些像素值。
【具体实施方式】
[0014]本文档部分地描述了用于在对显示器或相关联的计算设备没有硬件修改的情况下在所述显示器上呈现多个内容项(例如静止图像、视频等)的技术。显示器可以包括液晶显示器(IXD)，例如扭曲向列IXD (TN IXD)、垂直对齐IXD (VA LCD)、平面转换IXD(IPS IXD)或支持如在此所述地呈现多个内容项的技术的其它类型的显示器。在TN LCD示例中，在此所述的技术可以通过利用使得这些LCD依据用户观看显示器的角度来显示变化的亮度和色彩的技术的技术性限制来呈现所述多个内容项。下述讨论进一步详细地描述了这些技术以及用于这些技术的示例使用应用。
[0015]如上简要所述地，能够针对不同的观看角度和/或不同的观众同时呈现两个或更多不同的视图的多视图显示设备在近些年来已经吸引了越来越多的注意力。这样的显示器可以支持多人观看个性化信息，保护个人隐私信息不被局外人窥视或允许自然的立体3D观看体验。为了支持这些应用，各种多视图显示技术已经显露出来，一些技术要求观众佩戴特殊的眼镜作为选择性过滤器，而其它技术着眼于操控光路程的特殊光学设计以便在不同的方向中呈现变化的信息。
[0016]虽然这些技术有吸引力，但它们对专用(且通常是昂贵和笨重的)显示硬件的需求已经限制了普通消费者将它们采纳为在日常场景中使用。为了解决这种挑战，下述的技术提供了一种在一些实现中以纯软件形式实现的解决方案。该解决方案允许在没有硬件修改或扩充的情况下，来自不同的视角的两个独立的视图。该解决方案可以用于例如TN LCD上，而无需额外成本，这样，潜在地支持了用于每天使用的多视图显示场景。
[0017]为了允许这些多视图应用，在此所述的技术故意利用了 TN IXD技术的局限性，SP当从不同的角度观看时，所观察到的这些LCD的亮度和色彩是变化的。这种公知的效应导致IXD被称为“窄视界”，并通常被视作TN IXD技术的一种缺陷。然而，通过仔细研究这种变化的特性，所述技术可以有意识地操控图像的像素色彩，以便使所观察到的图像的对比度最大化或最小化，以在不同的视角上有效地显示或隐藏该图像。通过在空间上或时间上复用针对交替角优化的两个这样的图像，所述技术能够同时显示两个独立的视图，每个视图针对一个不同的视角。
[0018]所述讨论以“概览”章节开始，该章节以高层次描述了用于在普通的显示器上同时显示两个内容项的技术。这个章节还讨论了可以允许这种同时显示的某些显示原理和特性。所述讨论随后转移到名为“示例操作”的章节，该章节示出和描述了几种用于实现所述技术的过程。接着，名为“示例计算设备”的章节示出了可以被配置为计算用于在普通显示器上同时呈现两个内容项的像素值。所述讨论随后在以简要“结论”结尾之前行进到名为“测量亮度曲线”和“示例应用”的章节。本简介，包括节标题和对应的概述，是出于方便读者的目的而提供的，而非旨在限制权利要求的范围，也不旨在限制接下去各节的范围。
[0019]概览
[0020]图1示出了一种示例场景100，在其中第一用户102(1)以相对于显示器104的第一角度(角度显示⑴，角度隐藏⑵)观看显不器104，而弟二用户102(2)以相对于显不器104的第二角度(角度⑵，角度?t(1))观看显示器104。在该示例中，显示器104呈现对第一用户102(1)可观看但对第二用户102(2)隐藏的第一内容项106(1)，并且呈现对第二用户102(2)可观看但对第一用户102(1)隐藏的第二内容项106(2)。显示器104可以通过在空间上或在时间上复用显示器104上的内容项来呈现这些内容项。
[0021]如示例场景100所示，显示器104呈现第一内容项106(1)以使得该内容项在特定角度(角度SiS(1))是可察觉的而在第二、不同的角度(角度^ia))是隐藏的。另外，显示器104呈现第二内容项106(2)以使得该内容项在另一特定角度(角度SiS(2))是可察觉的而在另一第二、不同的角度(角度St^2))是隐藏的。这样，用户102(1)能够观看第一内容项106(1)，而第二用户能够观看第二内容项106(2)。虽然该示例示出每个内容项的隐藏角度对应于另一内容项的显示角度，在其它示例中这些角度可以不同。在任一情况下，所述技术用于允许不同的用户在普通的显示器104上同时观看不同的内容项。
[0022]如上所述，IXD (例如TN IXD)的某些原理和特性允许不同的内容项106(1)和106(2)的同时显示。如所知的，LCD包括在两个偏振器之间的液晶(LC)分子的矩阵，在这些偏振器之下存在均匀的背光。这两个偏振器在垂直方向中被偏振，这样，默认情况下，背光不通过。然而，当来自第一偏振器的偏振光通过LC矩阵时，其偏振方向根据LC分子的方向旋转，使得其不再与第二偏振器的偏振光垂直。这样，所得到的光能够通过第二偏振器。通过的光的确切数量取决于在LC分子和这两个偏振器之间的角度。改变施加到LC分子的电压控制了它们的方向，并进而控制从显示器最终发射的光强度。对该原理进行扩展，每个屏幕像素由三个滤色器(红(R)，绿(G)和蓝(B))和三个独立受控的用于产生各种颜色的LC分子的分组构成。
[0023]依据特定类型的IXD技术，LC分子可以以不同的方式被旋转。具体地，在TNIXD中，LC分子在垂直于显示器的平面的一个平面内被旋转。因此，当观众从不同的角度注视显示器时，视线(因而光传输的线路)相对于LC分子的方向而言也处于不同的角度。这导致光偏振的方向由LC分子不同地旋转，致使从同一像素向不同角度发射的不同的光强度。另外，由于R、G和B光对LC分子稍许不同地进行响应，这可以导致色移。这些效果导致公知的被称为“窄视界”的现象，指示了这些LCD的依赖于用户的观看角度的变化的亮度和颜色。在一些实例中，在此所述的技术可以应用于LCD和/或任意其它类型的展现出如上所述的特性或原理的显示器。
[0024] 图2示出以每-色彩-通道为基础的在特定类型的显示器(在此是特定类型的TNIXD)的垂直和水平两者的方向中的示例色彩通道亮度曲线202(1)，".，202(Μ)。在这些示例曲线202(1)-(Μ)中，所述X轴表示视角而Y轴表示所观察的图像亮度。因此，这样的每个亮度曲线表示了正被显示的从0-255的不同像素值(例如R240意指RGB (240，O, O)的像素值等)。在0°的曲线的Y坐标表示从显示器的前面看到的“真实”亮度。应该理解，图2示出了示例像素值的几条代表性曲线。当然，虽然图2示出几种示例曲线，应该理解在此所述的技术在其它实现中可以使用更多、更少和/或不同的曲线。而且，可以以任意方式获得这些曲线，例如，通过使用在下述名为“测量亮度曲线”的章节中描述的技术或其它方式。
[0025]在该示例中，测量在被静态横向放置时对应于曲线202 (I)-(M)的IXD。对于垂直视角，负角度对应于从底部朝着显示器向上观看显示器(被标记为“底部视图”)，而正角度对应于从顶部朝着显示器向下观看显示器(“顶部视图”)。作为对可能的混淆的预防，注意，在具有可倾斜显示器的膝上计算机并且观众静止地坐在显示器前面的情形中，当显示器面朝上倾斜时观察到底部视图，而当显示器面朝下倾斜时观察到顶部视图。当然，虽然讨论的是膝上型计算机的显示器，应该理解，所述技术可以跨任意其它类型的显示设备(例如电视监视器、移动电话显示器、桌面计算机监视器等)地应用。
[0026]类似地，对于水平视角，负角度对应于从左观看显示器，而正角度对应于从右观看显示器。如示例曲线202 (I)-(M)所示，R、G和B通道曲线中的每个曲线通常遵循相同的趋势，而在确切数量上有稍许差异。而且，虽然这些曲线202 (I)-(M)对应于特定IXD，这些曲线的趋势可以概括成一个不同的显示器(例如TN LCD)的阵列，尽管设备之间的确切数量可以变化。
[0027]如在示例曲线202(1)-(M)中所示，垂直视角展示可以比水平视角示出在光强度中的更剧烈的变化。在LCD实例中，这可以归因于这样的事实:当视线处于与LC分子旋转相同的平面内时，这两者之间的角度也沿视角剧烈变化，虽然当视线垂直于旋转平面时所述相关性并不剧烈。LCD制造商通常将LC分子旋转平面设置为针对“更广视界”水平优化，因为该方向是观众更加可能移动或分布的方向。
[0028]示例操作
[0029]图3是一种用于在没有对普通显示器或相关联的计算设备的硬件修改的情况下，在该显示器上呈现第一和第二内容项的过程300的示例流程图。该过程300(以及每一个在此描述的过程)被示为逻辑流程图中的动作集合，该动作集合表示可用硬件、软件或其组合来实现的操作序列。在软件的上下文中，这些框表示存储在一个或多个计算机可读介质上的计算机指令，这些指令在由一个或多个处理器执行时执行既定操作。注意，描述过程的次序并不旨在解释为限制，并且任何数目的所述动作可以按任何次序组合以实现本过程或替换过程。另外，在不背离此处所述的主题的精神和范围的情况下，个别框可彼此并行地实现，或者可从过程中删除个别框。
[0030]在302，过程300确定第一内容项要被显示的角度(角度显示ω)以及第一内容项将被隐藏的角度(角度β?ω)。在一些实例中，过程300通过从用户接收指定角度的输入来确定这些角度。另外，在304，过程300确定第二、不同的内容项要被显示的角度(角度SiS(2))以及第二内容项将被隐藏的角度(角度⑵)。如上所述，在一些实例中，角度SiS(1)可以对应于角度ISli⑵，而角度? (2)可以对应于角度ISIi (I)。
[0031]通常，为了是在角度!^示出相应内容项，而在角度隐藏内容项，所述内容项可以由使得在角度最大化它们的所观察到的对比度而同时在角度具有低于可察觉对比度的阈值t的所观察的对比度的像素色彩构成。因此，过程300可以寻求定位在给定IXD上针对给定角度对(角度和角度S|i)的像素色彩的组合。注意，该对比度可以被很容易地表示为在所观察的亮度值之间的差值，在一些实例中依据照度通过对数关系，它也可以被等价地转换成对比度率。
[0032]这样，在306，过程300为R、G和B中的每个标识在角度(1)处具有小于阈值的对比度的像素值对。在308，如下将进一步详细讨论的，过程300随后从在角度⑴处小于阈值的像素值对中标识在角度(1)处具有最大对比度的像素值对。在310，同时，过程300为R、G和B中的每个类似地标识在角度⑵处具有小于阈值的对比度的像素值对。在312，过程300随后从在角度(2)处小于阈值的像素值对中标识在角度！处具有最大对比度的像素值对。
[0033]为了在308和312处分别标识所述第一和第二像素值对，所述技术可以针对每个对采用各个击破方案。就是说，所述技术可以首先着眼于允许显示和隐藏由单个色彩通道(R，G或B)构成的每个相应内容项。就此，在该示例中的曲线202(1)-(M)指示了在负垂直视角的范围上，多个曲线彼此交叉。两个曲线的每次交叉指示了这两个对应的像素色彩值从该视角看起来是完全相同的，并且因此可以被用于隐藏该内容项。另一方面，每对曲线202 (I) - (M)在交叉点以外快速分叉，这意味着它们确实能够在其它角度示出图像。类似地，当垂直视角朝更大的正角度移动时许多曲线快速收敛，这也是在这些角度隐藏信息的有希望的候选。相反，在该示例中，水平视角中的曲线202(1)-(M)是大致平行的并且不交叉，意味着通过改变该示例显示设备的水平视角来隐藏图像可能是困难的。如上所述，这可以是因为示例LCD已经为在水平视角中维护更多可视性而被优化过。
[0034]当然，应该理解曲线202(1)_(M)仅仅是示例曲线，并且其它显示设备可以与在水平和/或垂直方向中相交曲线相关联。而且，一些显示设备(例如桌面监视器、平板或板式计算设备、电子书、智能电话、微软Surface计算机等)可以是可旋转的，这样，用户可以物理旋转或执行一个动作来启动从横向向纵向(反之亦然)的显示视图的旋转以利用在此所述的技术。
[0035]返回到过程300，所述技术使用米用角度^⑴、角度⑴、对比度阈值⑴和特定LCD的色彩通道的亮度曲线作为输入的自动算法来查找在单个色彩通道(R，G或B)中的第一像素值对。所述算法首先搜索具有在角度^^⑴处小于t的所观察的对比度(即所观察的亮度中的差异)的每个可能的像素值对。随后，在这些对中，所述算法搜索并选择在角度S^(I)处具有最大所观察的对比度的对。
[0036]另外,过程300可以利用使用角度⑵、角度⑵、对比度阈值⑴和特定IXD的色彩通道的亮度曲线作为输入的相同方案来查找第二像素值对。该阈值可以包括在两个像素值之间的对比度对于人类用户而言无法被察觉的任意阈值(例如0、1、5、10等等)。而且，虽然该示例针对第一和第二像素值对利用了相同的阈值，在其它实例中，过程300在定位这些像素值对时可以利用不同的各自阈值。
[0037]如上所述，像素值对可以由使用曲线202(1)_(M)的算法来找到。下述表(表1)列出了在一个示例色彩通道(G)中的两个示例角度处的示例值和它们各自所观察到的亮度，其中对a被用于呈现第一内容项，所述第一内容项在+25°处示出图像而在-25°处被隐藏，而对b被用于执行相反操作。类似地，对a’被用于在+10°处示出所述第一内容项而在-10°处将其隐藏，而对b’被用于执行相反操作。
[0038]
【权利要求】
1.一种方法，包括: 为要在显示器上呈现的第一内容项确定所述第一内容项要被隐藏的视角(角度68?⑴)； 标识在所述角度(1)处具有小于阈值的对比度的第一像素值对； 为要在所述显示器上呈现的第二内容项确定所述第二内容项要被隐藏的视角(角度β藏⑵); 标识在所述角度⑵处具有小于所述阈值的对比度的第二像素值对； 通过复用至少部分基于所述第一和第二像素值对的像素值来在所述显示器上呈现所述第一和第二内容项。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述动作还包括: 确定所述第一内容项要被显示的视角(角度SiS(1));以及 确定所述第二内容项要被显示的视角(角度显示⑵); 并且其中:(1)所述 标识所述第一像素值对包括从在角度(1)处具有小于所述阈值的对比度的各像素值对中标识在角度(1)处具有最大对比度的一个像素值对，以及(2)所述标识所述第二像素值对包括从在角度⑵处具有小于所述阈值的对比度的各像素值对中标识在角度⑵处具有最大对比度的一个像素值对。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述标识所述第一和第二像素值对包括标识红色通道的第一和第二像素值对，并且所述动作还包括: 标识在所述角度⑴处具有小于所述阈值的对比度的绿色通道的第一像素值对； 标识在所述角度⑵处具有小于所述阈值的对比度的绿色通道的第二像素值对； 标识在所述角度^^⑴处具有小于所述阈值的对比度的蓝色通道的第一像素值对；以及 标识在所述角度⑵处具有小于所述阈值的对比度的蓝色通道的第二像素值对；
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述动作还包括，在所述呈现之前: 抖动所述第一内容项的像素值的至少一部分； 将所述第一内容项的每个像素值映射到八种颜色之一，所述八种色彩可从所述红色、绿色和蓝色通道中的第一像素值对的组合中得到，并在所述显示器上呈现所述第一内容项的每个经映射的像素值；以及 抖动所述第二内容项的像素值的至少一部分； 将所述第二内容项的每个像素值映射到八种颜色之一，所述八种色彩可从所述红色、绿色和蓝色通道中的第二像素值对的组合中得到，并在所述显示器上呈现所述第二内容项的每个经映射的像素值。
5.一种或多种计算设备，包括: 一个或多个处理器；以及 驻留在所述一个或多个处理器上或存储可由所述一个或多个处理器执行的指令的一个或多个组件，所述一个或多个组件被配置为使得所述一个或多个处理器执行下述动作，包括: 确定相对于显不器的第一角度，在该角度处第一内容项将被显不而第二内容项将被隐藏；确定相对于所述显示器的第二角度，在该角度处第一内容项将被隐藏而第二内容项将被显示； 计算在所述第一角度处具有小于第一阈值的对比度的第一像素值对； 计算在所述第二角度处具有小于第二阈值的对比度的第二像素值对；以及 将所述第一和第二像素值对与所述第一内容项或所述第二内容项中的至少一个相关联地存储。
6.如权利要求5所述的一种或多种计算设备，其特征在于，所述动作还包括: 将所述第一内容项的像素值线性内插到由所述第一像素值对所定义的像素值的范围内； 将所述第二内容项的像素值线性内插到由所述第二像素值对所定义的像素值的范围内；以及 存储所述第一和第二内容项的经线性内插的像素值以供呈现所述第一和第二内容项。
7.如权利要求5所述的一种或多种计算设备，其特征在于，还包括:至少部分基于所述第一和第二像素值对来在所述显示器上呈现所述第一和第二内容项，以便所述第一内容项在所述第一角度处被显示而在所述第二角度处被隐藏，而所述第二内容项在所述第一角度处被隐藏而在所述第二角度处被显示。 并且其中所述呈现包括下述至少一项:(I)在空间上复用所述第一内容项和所述第二内容项，或(2)在时间上复用所述第一内容项和所述第二内容项。
8.一种计算设备，包括: 显示器； 一个或多个处理器；以及 存储计算机可执行指令的一个或多个计算机可读介质，当在一个或多个处理器上执行所述计算机可执行指令时，使得所述一个或多个处理器呈现内容项，所述内容项包括变化的色彩的像素值且具有在相对于所述显示器的第一角度处在所述显示器上可察觉的而在相对于所述显示器的第二、不同的角度处在所述显示器上不可察觉的对比度。
9.如权利要求8所述的计算设备，其特征在于，其中: 所述内容项包括第一内容项；以及 所述指令进一步使得所述一个或多个处理器呈现第二、不同的内容项，所述内容项包括在显示器上与所述第一内容项的像素值复用的像素值，所述第二内容项的像素值具有在相对于所述显示器的第二角度处在所述显示器上可察觉的而在相对于所述显示器的第一角度处在所述显示器上不可察觉的对比度。
10.如权利要求9所述的计算设备，其特征在于，其中:(I)所述第一和第二内容项的像素值在所述显示器上被在空间上复用，以便所述显示器的第一部分的像素呈现第一内容项的像素值而所述显示器的第二、不同部分的像素呈现所述所述第二内容项的像素值，或(2)所述第一和第二内容项在所述显示器上被在时间上复用，使得所述第一内容项的像素值在偶数编号的帧期间在所述显示器的像素上被呈现，而所述第二内容项的像素值在奇数编号的帧期间在所述显示器的像素上被呈现。
【文档编号】G09G5/14GK104054123SQ201280067553
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2012年1月19日 优先权日:2012年1月19日
【发明者】X·曹, S·金, D·S·谭, H·张 申请人:微软公司