专利名称：全兼容无闪烁时分立体电视系统的制作方法
以往的时分立体电视系统是利用两台间隔一定距离的摄像机同步拍摄立体图象，然后将反应左摄像机的视频信号和反应右摄像机的视频信号按照奇数场和偶数场分别编码形成时分立体电视图像。在接收端，这种时分立体电视图象被显示在电视屏幕上，观众通过配戴液晶立体眼镜观看这种时分立体电视图像，当电视机屏幕上显示左摄像机拍摄的图像时，液晶眼镜左眼前的液晶镜片打开，观众的左眼通过该液晶镜片观看左摄像机拍摄的电视图象，此时，右眼前的液晶镜片关闭，右眼无法看到电视机显示的图像；当电视机屏幕上显示右摄像机拍摄的图像时，液晶眼镜右眼前的液晶镜片打开，观众的右眼通过该液晶镜片观看右摄像机拍摄的电视图象，此时，左眼前的液晶镜片关闭，左眼无法看到电视机显示的图像。这种时分式立体电视图像是快速交替显示的，而立体液晶眼镜同步于时分立体电视图像快速交替开关，因此观众可以看到一副完整的立体电视图象。
这种时分立体电视系统采用两台摄像机同步拍摄时分立体电视图像并利用电视信号的奇偶场编码，该图像显示在电视屏幕上时将产生较为严重的闪烁，闪烁的重要原因之一是由于采用两台相隔一定距离拍摄的立体电视图像双眼视差异过大。当我们观看普通电视节目时，该电视节目也是隔场显示的，之所以没有出现闪烁现象或闪烁现象很弱是由于对相隔一场的静止图像没有视差异；对相隔一场的一般运动图像只有很小的视差异；而只有对相隔一场的快速运动图像才有较大视差异，这就是当我们看体育电视图象中的快速运动内容时，会发现图像闪烁的原因。
本发明提出了一种全兼容无闪烁时分立体电视系统，其特征是利用单个普通摄像机按照一定的规则拍摄立体电视图像，该立体电视图像无需编码且同目前的电视制式完全兼容，在电视机屏幕上显示的这种立体电视图像没有闪烁感觉，当观众通过裸眼观察这种立体电视图像时，该图像同普通平面电视图像一样；当观众通过被同步信号驱动的液晶眼镜观看这种立体电视图像时，该图像将呈现出鲜明的立体图像的感觉，因此真正达到全兼容无闪烁立体电视系统的要求。
下面结合附图对本发明的原理作进一步详细的说明。
图1是本发明的整体框图。1是全兼容无闪烁时分立体电视摄像机，它同普通摄像机完全相同，但摄像师必须照特定的拍摄规律操作它拍摄立体电视图像；2是全兼容无闪烁时分立体电视信号发射装置，它同以往的电视信号发射装置完全相同；5是全兼容无闪烁时分立体电视图像的记录设备，它同普通电视图象的记录设备完全相同，可以记录在录象带4上，也可以记录在视盘3上；6是发射天线。将全兼容无闪烁时分立体电视录象带4或视盘3放入普通录像机7或视盘播放机8中播放，将播放信号通过视频电缆11馈入普通电视接收机9中，或者利用普通电视接收机9直接自天线19上接收由电视台播放的全兼容无闪烁时分立体电视信号，普通电视接收机9接收并显示这个全兼容无闪烁时分立体电视图像10，由普通电视接收机9输出的视频电视信号12控制立体液晶眼镜驱动信号发生器13,13将立体液晶眼镜驱动信号转换为红外信号14发射出去，立体液晶眼镜15具有红外信号接收功能，红外信号传感器16接收由立体液晶眼镜红外驱动信号14，并转换为立体液晶眼镜左右液晶镜片的控制信号，控制液晶镜片17和18于电视显示信号的奇偶场同步开关，观众通过立体液晶眼镜15观看全兼容无闪烁时分立体电视图像10，形成立体视觉感觉。
图2是说明摄像师是根据何种方法来拍摄全兼容无闪烁时分立体电视图像的。1是普通摄像机，图2中画出该摄像机连续运动中的三个位置，摄像师在拍摄景物时应首先将摄像机对准景物中的一点，然后以这一点为中心顺时针或逆时针水平旋转拍摄。23、24、25、分别表示摄像机1的镜头在不同位置时的情况。26、27、28、分别表示摄像机1的成象面在不同位置时的成象情况。一组空间距离不同的物体用20、21、22、来表示，其中20表示摄像机对准的那一点，22表示位置在20后面的点(远景)，21表示位置在20前面的点(近景)，32、35、38分别表示当摄像机对准景物20运动拍摄时，景物20在摄像机成象面上的象的变化情况；31、34、37分别表示当摄像机对准景物20运动拍摄时，景物21(近景)在摄像机成象面上的象的变化情况；33、36、39分别表示当摄像机对准景物20运动拍摄时，景物22(远景)在摄像机成象面上的象的变化情况。可以看出，当摄像机在运动中拍摄景物时，由于每一场图像存在时间差，因此将形成双眼视差异，这个双眼视差异的大小同摄像机的运动速度有关，当运动速度较快时，隔场图像之间的双眼视差异较大；当运动速度较慢时，隔场图像之间的双眼视差异较小；当运动速度为零时(拍摄静止图像)，隔场图像之间的双眼视差异为零。46表示显示这种无闪烁立体电视图像的电视屏幕，其中32、31、33、表示当摄像机1在位置23时拍摄的空间景物图像，而35、34、36、表示当摄像机1在位置24时拍摄的空间景物图像，可以看出它们之间的双眼视差异，当用左眼观看32、31、33、用右眼观看35、34、36时，将形成立体视觉，其中景物20的图像41在屏幕46上，而景物21的图像43呈现在屏幕46的前面，因此形成立体图象。由于在摄像机拍摄景物时，镜头一直对准景物20，所以在摄像机的成象面上20的象32、35、38、始终在同一个位置，在屏幕46上，20的象也是在同一个位置。
图3是为了在观看端识别摄像机拍摄图像时的运动方向，必须在该立体视频信号的场消隐后肩上加入识别脉冲信号。应该注意的是如果摄像机拍摄景物时顺时针旋转，则左眼所观察到的图像必须在时间上先于右眼所观察到的图像；相反，如果摄像机拍摄景物时时逆时针旋转，则右眼所观察到的图像必须在时间上先于左眼所观察到的图像，因为只有这样才能保证观察者所观察到的立体图象同实际景物的深度关系相符合。由于摄像机在依据上述方法拍摄图像时可能是顺时针拍摄，也可能是逆时针拍摄，为了在观看时可以检测出来这种不同的旋转方向，立该在视频信号的场消隐后肩上加上一个识别脉冲，当然，如果希望通过光同步信号检测摄像机不同的旋转方向，也可以在视频信号中加入识别脉冲信号。50是摄像机输出的视频信号中的奇数场同步信号，58是摄像机输出的视频信号中的偶数场同步信号，52是摄像机输出的图像信号，当摄像机自左向右旋转拍摄时，在摄像机输出的视频信号奇数场消隐信号后肩上加入识别信号51、53…，当摄像机自右向左旋转拍摄时，在摄像机输出的视频信号偶数场消隐信号后肩上加入识别信号54…。如果希望通过图像信号来反应摄像机的拍摄运动方向，则可以将反应摄像机运动方向的识别信号加入视频图像信号中，当摄像机自左向右旋转拍摄时，在摄像机输出的奇数场视频信号中上加入识别信号55、56…，当摄像机自右向左旋转拍摄时，在摄像机输出的偶数场视频信号中加入识别信号57…。当该图像显示在电视画面上时，可以看到屏幕的右下角有光标，当显示奇数场图像60时，该光标是明亮的，当显示偶数场时61时，该光标是黑暗的。64和65是光电换能器，它将电视屏幕上显示的光标转换为电信号66和67以供液晶眼镜同步开关用。
图4是全兼容无闪烁时分立体电视系统的立体液晶眼镜驱动电路。70是电视机接收到的电视视频信号，50和58是该视频信号的场同步头，51和53是编入场消隐后肩上的反应摄像机运动方向的识别脉冲信号，它放置在奇数场的场消隐后肩上，反应摄像机自左向右旋转拍摄景物的情况；当摄像机自右向左旋转拍摄景物时，识别脉冲信号54则放置在偶数场场消隐信号的后肩上。71是行场同步信号分离电路，它将视频信号中的行同步信号和场同步信号分离出来，72是场同步信号，它送入移相电路73，73将场同步信号72向后延时、反相，以使新形成的场同步脉冲信号的位置恰好同识别脉冲的位置相同，用这个脉冲将视频信号70中的识别脉冲51、53、54提取出来形成识别脉冲控制信号74，95是由71形成的奇偶场信号，将该信号送入倒相电路75，同时用识别脉冲控制信号74去控制这个奇偶场信号的正相和反相，当识别脉冲信号出现在奇数场时，奇偶场信号的相位不变，当识别脉冲信号出现在偶数场时，奇偶场信号的相位反相，这样75输出的奇偶场信号76就同摄像机拍摄时的旋转方向相一致了。78是1000Hz方波振荡器，它产生峰峰值12V、占空比为50％的方波振荡信号，该信号送入开关电路77中，77根据奇偶场信号76控制方波振荡信号79，形成液晶眼镜镜片80和81的驱动信号，达到控制其开关的目的。当摄像机自左向右旋转拍摄时，反应摄像机运动方向的识别信号在奇数场，当摄像机拍摄奇数场图像85时，左液晶镜片90打开，右液晶镜片98关闭；当摄像机拍摄偶数场图像86时，右液晶镜片92打开，左液晶镜片91关闭。当摄像机自右向左旋转拍摄时，反应摄像机运动方向的识别信号在偶数场，当摄像机拍摄奇数场图像89时，右液晶镜片99打开，左液晶镜片94关闭；当摄像机拍摄偶数场图像88时，左液晶镜片93打开，右液晶镜片97关闭。观众通过这样一副液晶眼镜即可观看到无闪烁的立体图象，而不通过这样的液晶眼镜直接观看电视图象，则该电视图象呈现为普通的无闪烁的平面图象，从而实现了立体电视的无闪烁全兼容。
图5是这种全兼容无闪烁时分立体电视系统的摄像机运动方向自动识别电路。视频信号100送入模数转换电路101，转换为数字信号，行场同步分离电路102形成行同步信号和奇偶场信号，用奇偶场信号去驱动场存储器104和103，控制104存储奇数场图象信号、控制103存贮偶数场图象信号，同时分别读出103和104中的同一个位置地址上的奇偶场图象信号，可以读出同一地址上的16×16Bit的图象信号，送到比较电路105，105比较103中的图象信号和104中的图象信号的全部行位移，以此辨别在时间上是奇数场图象信号在先还是偶数场图象信号在先，如果奇数场图像信号在时间上先于偶数场图象信号，则说明摄像机在自左向右旋转拍摄；如果奇数场图像信号落后于偶数场图象信号，则说明摄像机在自右向左旋转拍摄。将这样辨别出的摄像机运动方向信号叠加到视频信号中去，即可形成能反应摄像机运动方向的、具有摄像机运动方向识别信号的视频信号70，将该视频信号送入液晶眼镜驱动电路后，即可控制液晶眼镜的同步开关，其工作原理同图四中的叙述完全相同。这样在拍摄时即便没有加入反应摄像机运动方向的识别信号，在接收端也可以通过电路自动地识别出摄像机在拍摄时的运动方向并依此控制液晶眼镜的同步开关，保证观众可以观赏到无闪烁的立体图像。
权利要求
1．本发明涉及一种无闪烁全兼容时分式立体电视系统，该立体电视系统的主要特征是采用单个摄像机拍摄这种无闪烁立体电视图象，摄像机在拍摄这种立体电视图象时，首先应该对准景物中的一点，然后使摄像机围绕该点自左向右旋转拍摄或自右向左旋转拍摄，并将该图像记录、发射、传输、并通过普通电视接收机显示该图像，观众通过受视频信号控制的立体液晶眼镜观看这种无闪烁立体电视图像，如果摄像机对准景物中的一点自左向右旋转拍摄，则当电视接收机显示奇数场图象时，应控制立体液晶眼镜左眼前的液晶镜片打开，右眼前的液晶镜片关闭，以使观众左眼看到的图象在时间上超前于右眼看到的图象；如果摄像机对准景物中的一点自右向左旋转拍摄，则当电视接收机显示奇数场图象时，应控制立体液晶眼镜右眼前的液晶镜片打开，左眼前的液晶镜片关闭，以使观众右眼看到的图象在时间上超前于左眼看到的图象，观众戴上这种立体液晶眼镜可以欣赏到无闪烁时分立体电视图像，观众不戴这种立体液晶眼镜，可以欣赏到无闪烁的平面图象。
2．权利要求1中所述的“采用单个摄像机拍摄这种无闪烁立体电视图象，摄像机在拍摄这种立体电视图象时，首先应该对准景物中的一点，然后使摄像机围绕该点自左向右旋转拍摄或自右向左旋转拍摄，并将该图像记录…”，其特征是记录该电视信号时，将反应摄像机运动方向的识别脉冲信号加在奇数场或偶数场的场消隐信号后肩上，当摄像机自左向右旋转拍摄时，将反应摄像机运动方向的识别脉冲信号加在奇数场场消隐信号的后肩上，当摄像机自右向左旋转拍摄时，将反应摄像机运动方向的识别脉冲信号加在偶数场场消隐信号的后肩上。
3．权利要求1中所述的“采用单个摄像机拍摄这种无闪烁立体电视图象，摄像机在拍摄这种立体电视图象时，首先应该对准景物中的一点，然后使摄像机围绕该点自左向右旋转拍摄或自右向左旋转拍摄，并将该图像记录…”，其特征是记录该电视信号时，将反应摄像机运动方向的识别脉冲信号加在奇数场或偶数场图象信号中，当摄像机自左向右旋转拍摄时，将反应摄像机运动方向的识别脉冲信号加在奇数场图象信号中，当摄像机自右向左旋转拍摄时，将反应摄像机运动方向的识别脉冲信号加在偶数场图象信号中，两种识别脉冲信号加入图象信号中的位置应相同。
4．权利要求1中所述的“采用单个摄像机拍摄这种无闪烁立体电视图象，摄像机在拍摄这种立体电视图象时，首先应该对准景物中的一点，然后使摄像机围绕该点自左向右旋转拍摄或自右向左旋转拍摄，并将该图像记录…”，其特征是记录该电视信号时，完全按照记录普通电视信号的方法记录，不加入任何摄像机运动方向识别脉冲信号。
5．权利要求1中所述的“…观众通过受视频信号控制的立体液晶眼镜观看这种无闪烁立体电视图像…”，其特征是首先自电视机接收到的视频信号中检测出反应摄像机运动方向的识别脉冲信号，并利用这个脉冲信号去控制立体液晶眼镜的开关。
6．权利要求1中所述的“…观众通过受视频信号控制的立体液晶眼镜观看这种无闪烁立体电视图像…”，其特征是首先将电视机接收到的视频信号进行模数转换，并按奇数场图象和偶数场图象存储，然后再按所存储的奇数场图象和偶数场图象同时读出并加以比较，以此鉴别摄像机的运动方向，产生摄像机运动方向脉冲识别信号，并利用这个脉冲识别信号去控制立体液晶眼镜的开关。
全文摘要
本发明提出了一种全兼容无闪烁时分立体电视系统,其特征是利用单个普通摄像机按照一定的方法拍摄立体电视图像,该立体电视图像同目前采用的电视制式完全兼容,在电视机屏幕上显示的这种立体电视图像没有闪烁感觉,当观众通过裸眼观察这种立体电视图像时,该图像同普通平面电视图像一样,当观众通过被同步信号驱动的立体液晶眼镜观看这种立体电视图像时,该图像则呈现出立体图像的感觉,因此真正达到全兼容无闪烁立体电视系统的要求。
文档编号H04N15/00GK1230858SQ9810108
公开日1999年10月6日 申请日期1998年3月26日 优先权日1998年3月26日
发明者李昌, 侯春萍 申请人:天津三维显示技术有限公司