快门式三维图像显示方法及装置与流程

本发明涉及三维显示领域，特别涉及一种快门式三维图像显示方法及装置。

背景技术：

3d(three-dimension，三维)图像显示技术是一种利用双眼视差来使观看者产生立体图像视觉的显示技术，大体上分为裸眼3d显示技术和配合眼镜实现的3d显示技术。作为配合眼镜实现的3d显示技术中的一种，快门式3d显示技术主要通过控制快门眼镜和显示装置实现双眼快速交替的单眼显示，从而使观看者产生立体图像视觉。

例如图1所示，观看者可以佩戴快门眼镜110观看显示设备120的屏幕，显示设备120在帧与帧之间交替地显示左眼图像与右眼图像，快门眼镜110被对应配置为在显示左眼图像时只打开左眼快门，在显示右眼图像时只打开右眼快门。由此，可以使观看者的左眼看到随时间快速刷新的左眼图像，右眼看到随时间快速刷新的右眼图像，从而使观看者产生立体图像视觉。

然而，快门式3d显示技术存在目前难以克服的显示亮度低下的问题。可以理解，左眼图像的显示时段与右眼图像的显示时段是相互分离的，因而每只眼睛都至少有一半的时间处于被快门眼镜遮挡住视线的状态。而且，相关技术中会在左眼帧与右眼帧之间插入黑画面帧以改善两眼间的3d串扰，而这又会进一步减少人眼接收图像的有效时间。

目前，虽然可以通过增大光源亮度来提升显示亮度，但是随之而来的是巨大的功耗增加和光源使用寿命缩短，难以有效地改善上述显示亮度低下的问题。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种快门式三维图像显示方法及装置，可以改善快门式3d显示中显示亮度低下的问题。

第一方面，本发明提供一种快门式三维图像显示方法，包括：

接收待显示的三维图像信号；

根据所述待显示的三维图像信号，在每个重复周期内按照左眼图像、第一黑画面、右眼图像、第二黑画面的顺序进行显示；

控制快门眼镜的左眼快门与右眼快门，使得所述左眼快门开始打开的时刻处于显示所述第二黑画面的时段内，所述右眼快门开始打开的时刻处于显示所述第一黑画面的时段内。

第二方面，本发明还提供一种快门式三维图像显示装置，包括：

由上述技术方案可知，本发明基于对左眼快门与右眼快门的控制，可以将至少一部分快门打开的时间移至显示黑画面的时段内，从而可以增加快门的有效开启时间，使得人眼在快门打开的阶段内能够接收到更多的显示单眼图像的光线，因此可以改善快门式3d显示中显示亮度低下的问题，在不增加功耗的情况下提升快门式3d显示的显示效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是一种快门式3d显示的实现方式示意图；

图2是本发明一个实施例提供的快门式三维图像显示方法的流程图；

图3是本发明一个实施例提供的显示设备的结构框图；

图4是本发明一个对比示例中的显示方式示意图；

图5是本发明一个实施例提供的显示设备的显示方式示意图；

图6是本发明一个实施例提供的显示设备的显示过程示意图；

图7是本发明一个实施例提供的显示设备的显示过程示意图；

图8是本发明一个实施例提供的快门式三维图像显示装置的结构框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

图2是本发明一个实施例提供的快门式三维图像显示方法的流程图。参见图2，本实施例的快门式三维图像显示方法包括：

步骤s1、接收待显示的三维图像信号；

步骤s2、根据待显示的三维图像信号，在每个重复周期内按照左眼图像、第一黑画面、右眼图像、第二黑画面的顺序进行显示；

步骤s3、控制快门眼镜的左眼快门与右眼快门，使得左眼快门开始打开的时刻处于显示第二黑画面的时段内，右眼快门开始打开的时刻处于显示第一黑画面的时段内。

需要说明的是，本实施例的方法的执行主体可以例如是：显示设备(显示面板、手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件)、显示设备中的电子部件、快门眼镜与显示设备的结合、快门眼镜与显示设备中的电子部件的结合、与快门眼镜和显示设备配套使用的电子装置，并可以不仅限于此。其中，显示设备可以例如是液晶显示设备、oled(organiclight-emittingdiode，有机发光二极管)显示设备、qled(quantumdotlight-emittingdiode，量子点发光二极管)显示设备，并可以不仅限于此。

在一个示例中，本实施的方法应用于如图1所示的快门眼镜110和显示设备120，并具体由配置在显示设备120内的图像处理器执行。参见图3，本实施例中的显示设备120包括图像处理器310、时序控制器320、闪烁控制器330、扫描驱动器340、数据驱动器350和显示面板360，其中：

对应于上述步骤s1，图像处理器310通过显示设备120的图像信号输入端口接收三维图像信号，其中的三维图像信号中包含与左眼图像和右眼图像对应的数据。或者，图像处理器310从显示设备120内设置的可读存储介质(诸如只读存储器、随机存取存储器、磁带、软盘、硬盘和光数据存储器)中读取与三维图像信号对应的数据。

对应于上述步骤s2，图像处理器310对接收到的三维图像信号进行处理，得到左眼图像ld和右眼图像rd(在一些实施方式中可以还包括黑色图像)，并输出至时序控制器320。例如，图像处理器310利用帧延迟来产生所要显示的左眼图像ld和右眼图像rd，并从左眼图像ld或右眼图像rd中提取垂直同步信号vsync。时序控制器320从来自图像处理器310的左眼图像ld和右眼图像rd提取图像数据data并生成时序控制信号c1，时序控制信号c1例如包括垂直同步信号(stv)和水平同步信号(cpv)。由此，扫描驱动器340可以在时序控制信号c1的控制下向配置在显示面板360上的多行扫描线sl逐行地输出栅极开启电压，同时数据驱动器340可以在时序控制器320的控制下向配置在显示面板360上的多列数据线dl对应地输出与接收到的图像数据data对应的数据电压，以控制显示面板360中每个像素的灰阶值以显示所要显示的图像。图像处理器310可以通过对其他部件的控制和对三维图像信号的处理来使显示面板360在每个重复周期内按照左眼图像、第一黑画面、右眼图像、第二黑画面的顺序进行显示，显示第一黑画面和第二黑画面的方式示例将在后文详述。

对应于上述步骤s3，闪烁控制器330使用来自图像处理器310的垂直同步信号vsync和来自时序控制器320的参考信号c2(例如包括上述垂直同步信号和上述水平同步信号)产生快门控制信号。在其他实现方式中，闪烁控制器330还可以仅使用来自图像处理器310的垂直同步信号vsync和来自时序控制器320的参考信号c2中的一个产生快门控制信号。在一个示例中，闪烁控制器340使用逻辑电路(诸如锁存器或反相器)与时序控制信号c1同步地产生快门控制信号。由此，快门控制信号可以作用于快门眼镜110，使其在显示左眼图像的时间段内开启左眼快门而关闭右眼快门，在显示右眼图像的时间段内开启右眼快门而关闭左眼快门。同时，图像处理器310可以通过控制垂直同步信号vsync和/或时序控制器320来控制快门控制信号，使得左眼快门开始打开的时刻处于显示第二黑画面的时段内，右眼快门开始打开的时刻处于显示第一黑画面的时段内。在其他实施方式中，也可以由闪烁控制器340或时序控制器320来控制快门控制信号以实现上述控制方式，并可以不仅限于此。

可以看出的是，本发明实施例基于对左眼快门与右眼快门的控制，可以将至少一部分快门打开的时间移至显示黑画面的时段内，从而可以增加快门的有效开启时间，使得人眼在快门打开的阶段内能够接收到更多的显示单眼图像的光线，因此可以改善快门式3d显示中显示亮度低下的问题，在不增加功耗的情况下提升快门式3d显示的显示效果。

图4是一个对比示例中的显示方式示意图。参见图4，该对比示例中以四帧为一个重复周期(每帧的时长为t2d，因此重复周期的时长为4×t2d)，每个重复周期内依次包括显示左眼图像ld的一帧(以下简称为左眼帧)、显示第一黑画面b1的一帧、显示右眼图像rd的一帧(以下简称为右眼帧)和显示第二黑画面b2的一帧。在对比示例中，显示第一黑画面b1和第二黑画面b2的方式与显示左眼图像ld和右眼图像rd的方式相同，均是随着栅极开启电压的逐行输出而将各自的图像数据逐行写入。因此如图4所示，用于触发第一行的扫描线输出栅极开启电压的垂直同步信号stv会在每一帧的开始时存在一个脉冲。与之对应的，快门控制信号控制快门眼镜的左眼快门在每一左眼帧的开始时刻打开，在每一左眼帧将要结束时关闭；控制右眼快门在每一右眼帧的开始时刻打开，在每一右眼帧将要结束时关闭。从而，每个重复周期的前半段为左眼接收左眼图像ld的时段，后半段为右眼接收右眼图像rd的时段。

在对比示例中容易看出的是，由于快门总会不可避免地存在打开时延t1(从快门开始打开到快门完全打开的时长)和关闭时延t2(从快门开始关闭到快门完全关闭的时长)，因此对比示例中左眼帧和右眼帧内眼睛累计接收到的光通量会相比于忽略打开时延t1和关闭时延t2时有一定程度的减少。再加上第一黑画面b1和第二黑画面b2占据每个重复周期的一半时长，可以看出每只眼睛在每个重复周期内有效接收左眼图像ld或右眼图像rd的时长还不足四分之一，因此在同等条件下会比非3d的一般显示装置在亮度上下降75％以上，很容易造成显示画面昏暗等显示问题。

而且，为了实现例如一秒60帧画面的效果，因为对比示例中每个重复周期的四帧内只能显示一个完整的左眼画面ld和右眼画面rd，所以其实际的帧频将要达到每秒240帧。这不仅要求很高的驱动频率，还要求寻址和写入数据电压的时间更短，技术难度非常大。

图5是本发明一个实施例提供的显示设备的显示方式示意图。参见图5，本实施例中每个重复周期内依次包括显示左眼图像ld的一帧、显示第一黑画面的一段时间、显示右眼图像rd的一帧和显示第二黑画面的一段时间，其中显示第一黑画面和显示第二黑画面的时长相同，并均短于一帧的时长t2d。以显示第二黑画面的时间段为例，该时间段包含一时长为tw的写入时间和时长为th的保持时间(tw+th<t2d)，写入时间内所显示的画面由右眼图像ld切换为第二黑画面，保持时间内显示第二黑画面的状态被保持。基于上述重复周期的组成设置，每个重复周期的时长为2×t2d+2×(tw+th)。而在对快门眼镜的左眼快门和右眼快门的控制上，本发明实施例中左眼快门开始打开的时刻处于显示第二黑画面的时段内，右眼快门开始打开的时刻处于显示第一黑画面的时段内。

比照图4和图5可以看出，本发明实施例相比于对比示例而言将左眼快门和右眼快门的打开时延t1部分移至显示黑画面的时段内，这使得左眼图像ld开始显示时左眼快门已经至少打开了一部分，右眼图像rd开始显示时右眼快门已经至少打开了一部分，从而相对来说左眼在左眼快门打开的时段内能够接收到更多的显示左眼图像ld的光线，右眼在右眼快门打开的时段内能够接收到更多的显示右眼图像rd的光线，因此可以改善快门式3d显示中显示亮度低下的问题，在不增加功耗的情况下提升快门式3d显示的显示效果。

而且，本实施例相比于对比示例而言将左眼快门和右眼快门的关闭时延t2部分移至显示黑画面的时段内，即上述步骤s3中的控制快门眼镜的左眼快门与右眼快门可以包括：控制快门眼镜的左眼快门，使得左眼快门开始关闭的时刻处于显示第一黑画面的时段内；以及，控制快门眼镜的右眼快门，使得右眼快门开始关闭的时刻处于显示第二黑画面的时段内。可以看出，该设计同样有助于改善快门式3d显示中显示亮度低下的问题。

在一个示例中，上述步骤s3具体包括：在显示第一黑画面的时段内触发右眼快门的打开，以使右眼快门在右眼画面开始显示时完全打开；以及，在显示第二黑画面的时段内触发左眼快门的打开，以使左眼快门在左眼画面开始显示时完全打开。基于该设计，可以更大程度地增加眼镜能接收到的显示单眼图像的光线。同时可以理解的是，减少人眼看到黑画面的时间显然是有利于显示效果的，因此可以按照快门完全打开的时刻与单眼画面开始显示的时刻一致的方式控制快门眼镜，和/或，按照开始关闭的时刻与单眼画面结束显示的时刻一致的方式控制快门眼镜。

此外，本实施例相比于对比示例而言改变了显示第一黑画面和第二黑画面的方式。具体地，对比示例中是通过向逐行地写入与黑色对应的数据电压来显示黑画面的，而本实施例则是在黑画面的写入时间(时长为tw)内将所有行的像素同时置黑。在一个示例中，对于例如oled的自发光型显示面板，可以通过在对应时段内(例如上述写入时间内)中止对像素内的发光元件的电源供应来实现第一黑画面和第二黑画面的显示(例如控制为oled提供阳极电压的电压线在显示黑画面的时段内将至公共端电位)。在又一个示例中，对于例如液晶显示面板等带有背光源的显示面板，可以通过在对应时段内(例如上述写入时间内)关闭背光源来显示第一黑画面和第二黑画面(例如上述闪烁控制器向背光源输出闪烁控制信号，使得背光源响应于该闪烁控制信号在显示黑画面的时段内中止背光照明)。在又一个示例中，可以通过在对应时段内控制所有扫描线同时输出栅极开启电压或控制多组扫描线逐组输出栅极开启电压，并控制所有数据线输出与黑色对应的数据电压，来显示第一黑画面和第二黑画面。例如，可以在显示黑画面的时段内(例如上述写入时间内)控制输入到扫描驱动器上的重置信号(xon)有效，使得扫描驱动器向所有行扫描线同时输出栅极开启电压；同时，在显示黑画面的时段内(例如上述写入时间内)控制数据驱动器向所有列数据线输出与黑色对应的数据电压。可以看出，可以通过上述三种方式来将所有行的像素同时置黑，而且可以不仅限于此。

可以看出，由于本实施例相较于对比示例而言可以省去逐行输出栅极开启电压的过程，因此可以极大程度地缩短黑画面的写入时间。而且，在与上述控制快门开始关闭的时刻处于显示黑画面的时段内的设置相结合时，由于单眼图像切换至黑画面的时间足够短甚至可以忽略不计，因此可以有效解决由单眼图像切换至黑画面的过程被人眼看到而使显示效果劣化的问题。

总体上，通过比照图4和图5可知，本发明实施例能够缩短每个重复周期内显示黑画面的时长，缩短每个重复周期的时长，并能够提升每个重复周期内显示单眼画面的时长所占的比例，同时可以增加每个单眼图像的显示时间内人眼接收到的显示光线，能够从多个方面提升快门式3d显示设备的显示亮度。而且，比照图4与图5中垂直同步信号stv的波形可知，对比示例中每个重复周期内要刷新4个显示帧，而本实施例中则仅需要刷新2个显示帧，比如为了实现例如一秒60帧画面的效果，对比示例须达到一秒240帧，而本实施例则只需要一秒120帧，其不仅降低了对驱动频率方面的要求，还可以使得寻址和写入数据电压可用的时间更长，有利于显示效果的提升。

需要说明的是，在上述各例中，每个重复周期内的左眼画面和/或右眼画面可以仅显示一帧，也可以连续显示一帧以上，第一黑画面和第二黑画面的显时长也可以根据应用需求进行调整，以达到所需的显示效果。

在图5所示显示方式的基础上，可能会存在显示亮度不均匀的问题。参见图6，以左眼图像ld的显示过程为例，每一显示帧开始时，扫描驱动器会响应于垂直同步信号(stv)向第一行扫描线sl1输出栅极开启电压，同时多列数据线上分别加载与左眼图像ld的第一行图像数据对应的数据电压，以实现第一行全部像素的数据电压的写入，此后第一行像素会在该显示帧剩下的时间内保持为显示左眼图像ld的第一行的状态。在时序控制器的控制下，扫描驱动器在向第一行扫描线sl1输出一段时间的栅极开启电压之后会向第一行扫描线sl2输出一段时间的栅极开启电压，同时多列数据线上分别加载与左眼图像ld的第二行像素对应的数据电压，完成第二行像素的数据电压的写入，并在该显示帧剩下的时间内保持为显示左眼图像ld中的第二行的状态。依此类推，随着向第三行扫描线sl3、第四行扫描线sl4等多行扫描线逐行地输出栅极开启电压，会依次完成第三行、第四行等多行像素的数据电压写入，并在数据电压写入后保持为显示左眼图像ld相应行的状态。

然而在图5所示的显示方式下，在显示左眼图像ld的显示帧结束的很短一段时间内，全部行的像素都会被置黑。其结果是，第一行像素显示左眼图像ld的时间最长，而其余行像素显示左眼图像ld的时间逐行变短，最后一行像素显示左眼图像ld的时间最短。由此，在使用者佩戴快门眼镜观看显示设备显示的画面时，左眼会按照图6所示的过程接收到“左眼画面ld——黑画面(包括结合了第一黑画面的显示和左眼快门的遮挡)——左眼画面ld——黑画面”的显示图像，这会使得显示面板靠上边的画面看起来比较亮，下边的画面看起来比较暗，而无法呈现所希望的亮度分布下的左眼图像。

针对这一问题，在本发明的一个实施例中，上述步骤s2：根据待显示的三维图像信号，在每个重复周期内按照左眼图像、第一黑画面、右眼图像、第二黑画面的顺序进行显示，可以包括：控制数据电压的大小，使得由显示第一黑画面和第二黑画面而亮度下降的像素得到来自数据电压的亮度补偿；或者，控制栅极开启电压在像素行之间的传递顺序，使得时间上相邻的重复周期内栅极开启电压在像素行之间的传递顺序相反。

在一种实现方式下，可以在图6所示的显示过程的基础上，按照每一行像素显示亮度下降的比例，同比提升所写入的数据电压的大小。由于每一显示帧内每行像素显示的时间都是受到时序控制器所输出的信号的控制的，因此可以依此预先确定出每行像素之间实际显示单眼画面的时间的比例大小。由此，可以通过对例如图像处理器或者数据驱动器的调整来分别对与每一行像素的数据电压进行相对应比例的升高。比如，在保持与第一行像素对应的数据电压不变的情况下，将与第二行像素对应的数据电压统一提升0.2％，将与第三行像素对应的数据电压统一提升0.45％，等等，以使所有行的像素由显示第一黑画面和第二黑画面而亮度下降的部分都被所提升的数据电压补偿回来，从而能够呈现所希望的亮度分布的单眼图像。

在另一种实现方式下，可以将图6所示的显示过程变更为图7所示的显示过程。参见图7，所示出的在时间上相邻的两个重复周期中，前一重复周期内栅极开启电压是从第一行扫描线开始向后逐行输出的，而后一重复周期内栅极开启电压是从最后一行扫描线开始向前逐行输出的。由此，虽然每一显示帧内每行像素之间仍存在显示单眼图像的时间不同的问题，但是相邻两个显示帧内每一行像素显示单眼图像的时间总和却是相同的。因此，在显示帧的刷新速度快到人眼察觉不到的情况下，所显示的单眼画面不存在显示亮度不均匀的问题。

需要说明的是，上述快门式三维图像显示方法还可以应用于任意一种包含处理部件和存储部件的电子设备，其中的处理组件可以包括应用专用集成电路(asic)、数字信号处理器(dsp)、数字信号处理设备(dspd)、可编程逻辑器件(pld)、现场可编程门阵列(fpga)、中央处理器(cpu)、控制器、微控制器和微处理器中的至少一种；其中的存储组件可以包括只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)、磁带、软盘、硬盘和光数据存储设备中的至少一种。在一种可能的实现方式中，存储组件中存储有与上述各实例的快门式三维图像显示方法对应的指令，该指令可由电子设备的处理部件执行，以完成上述快门式三维图像显示方法。

图8是本发明一个实施例提供的快门式三维图像显示装置的结构框图。参见图8，该快门式三维图像显示装置包括：

接收模块81，用于接收待显示的三维图像信号；

显示模块82，用于根据所述待显示的三维图像信号，在每个重复周期内按照左眼图像、第一黑画面、右眼图像、第二黑画面的顺序进行显示；

控制模块83，用于控制快门眼镜的左眼快门与右眼快门，使得所述左眼快门开始打开的时刻处于显示所述第二黑画面的时段内，所述右眼快门开始打开的时刻处于显示所述第一黑画面的时段内。

需要说明的是，本实施例的装置可以例如是显示面板、手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件，并可以不仅限于此。

可以看出的是，本发明实施例基于对左眼快门与右眼快门的控制，可以将至少一部分快门打开的时间移至显示黑画面的时段内，从而可以增加快门的有效开启时间，使得人眼在快门打开的阶段内能够接收到更多的显示单眼图像的光线，因此可以改善快门式3d显示中显示亮度低下的问题，在不增加功耗的情况下提升快门式3d显示的显示效果。

在一种可能的实现方式中，所述显示模块82包括：

第一显示单元，用于通过在对应时段内中止对像素内的发光元件的电源供应，显示所述第一黑画面和所述第二黑画面；

或者，

第二显示单元，用于通过在对应时段内控制所有扫描线同时输出栅极开启电压或控制多组扫描线逐组输出栅极开启电压，并控制所有数据线输出与黑色对应的数据电压，显示所述第一黑画面和所述第二黑画面；

或者，

第三显示单元，用于通过在对应时段内关闭背光源，显示所述第一黑画面和所述第二黑画面。

在一种可能的实现方式中，所述显示模块82还包括：

第一控制单元，用于控制数据电压的大小，使得由显示第一黑画面和第二黑画面而亮度下降的像素得到来自数据电压的亮度补偿；

或者，

第二控制单元，用于控制栅极开启电压在像素行之间的传递顺序，使得时间上相邻的重复周期内栅极开启电压在像素行之间的传递顺序相反。

在一种可能的实现方式中，所述控制模块83包括：

第三控制单元，用于控制快门眼镜的左眼快门，使得所述左眼快门开始关闭的时刻处于显示所述第一黑画面的时段内；

第四控制单元，用于控制快门眼镜的右眼快门，使得所述右眼快门开始关闭的时刻处于显示所述第二黑画面的时段内。

在一种可能的实现方式中，所述控制模块83包括：

第一触发单元，用于在显示所述第一黑画面的时段内触发所述右眼快门的打开，以使所述右眼快门在所述右眼画面开始显示时完全打开；

第二触发单元，用于在显示所述第二黑画面的时段内触发所述左眼快门的打开，以使所述左眼快门在所述左眼画面开始显示时完全打开。

关于上述实施例中的装置，其中各个模块和单元的执行操作的具体方式已经在上文的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。