[发明专利]被动式立体影像系统及其影像处理方法

说明书

技术领域

本发明与影像显示系统相关，并且尤其与提升立体影像清晰度的技术相关。

背景技术

随着各种相关软硬件技术的进步，商用和家用的立体影像显示设备皆渐趋成熟，立体影像也成为多媒体领域中受到高度瞩目的发展趋势。现有的立体影像显示技术大致包含主动式和被动式两种，分述如下。

主动式立体影像显示技术于屏幕上先后交替播放左眼和右眼的影像。在播放左眼影像时，观看者所佩戴的专用眼镜会遮蔽其右眼。在播放右眼影像的时候，立体眼镜则会遮蔽观看者的左眼。观看者的视觉系统会自动将双眼在先后时间分别接收到的影像组合起来，成为立体影像。由于视觉暂留效应的关系，只要左眼影像和右眼影像更替的频率够快，观看者并不会察觉眼前的景象在某些时间被立体眼镜遮蔽。主动式显示技术的缺点在于，两端须设有无线沟通机制，才能令显示设备上的画面切换时立体眼镜亦同步切换。因此，该立体眼镜的价格较高，也较为笨重。更有甚者，一般人眼可容许的单一画面更新频率为60赫兹以上。倘若人眼目视以低于60赫兹频率播放的影像资讯，视觉效果上会产生闪动(flicker)，并进一步造成人眼的不舒适感。因此，由于主动式立体影像显示技术于屏幕上先后交替播放左眼和右眼的影像，利用主动式显示技术的显示系统需支援双倍于一般显示系统的显示频率，始能于人眼视觉效果上达成相当的显示频率。换言之，主动式显示技术只适用于能将画面更新频率提高为120赫兹的显示系统，因此未被广泛接受。

被动式立体影像显示则是在同一画面中同时呈现左眼影像和右眼影像。如图1所示，画面中的奇数列像素R1、R2、R3…对应于右眼影像，而偶数列像素L1、L2、L3…对应于左眼影像。以显示器的纵向解析度为1080像素的情况为例，该画面包含两个影像：540列的右眼影像数据和540列的左眼影像数据，两者水平交错。

被动式立体影像显示器外部贴有偏光膜。举例而言，对应于奇数列像素R1、R2、R3…的偏光角度可被设计为45度，对应于偶数列像素L1、L2、L3…的偏光角度可被设计为135度。相对应地，观看者所佩戴的眼镜的右眼镜片仅容偏光角度为45度的光线通过，左眼镜片则是仅容偏光角度为135度的光线通过，左右眼分别接收不同影像。同样是利用人类的视觉特性，观看者会将其左眼和右眼在同一时间分别接收到的影像组合起来，成为立体影像。

偏光膜的成本不高，整体而言，被动式立体影像显示系统的价格较低，其专用眼镜也较主动式系统所使用者简单轻巧。因此，目前被动式立体影像显示系统在市场上的接受度较高。

如上所述，图1所示的画面由左右眼影像交错排列而成，因此，供显示的左眼影像数据和右眼影像数据的纵向解析度各仅有540像素。然而，实际上一开始输入的原始左眼影像数据和原始右眼影像数据原本的纵向解析度同样皆为1080像素。所以，原始左眼影像与原始右眼影像各自经由运算合并后而产生分别具有540像素纵向解析度的右眼影像数据与左眼影像数据。最普遍的运算合并方式是将原始右(左)眼影像中相邻的两列像素取平均值以产生一个供显示的一列像素。举例而言，由原始右眼影像中最上方的第一列和第二列像素取平均值，产生图1画面中的第一列像素R1。同理，将原始右眼影像中最上方的第三列和第四列像素取平均值可产生图1画面中的第三列像素R2。这种做法的缺点在于，即便该显示器的纵向解析度为1080像素，观看者左右眼各自所见的画面的纵向解析度却仅有540像素，相当于原始影像的资讯量被减半。因此，观看者可能会感觉影像的亮度不够、细节不足、清晰度不佳。

为了解决被动式立体影像显示器细节不足的问题，另有将画面更新频率加倍的先前技术，比方说，由60赫兹提高为120赫兹。换言之，除了以空间分离的概念区分左右眼影像，此先前技术更进一步采用时间分离的概念增加画面解析度。于此先前技术中，原始左眼影像被分为两组，原始右眼影像也被分为两组。于1/120秒时，屏幕上呈现的画面如图2(A)，交错包含原始右眼影像的奇数列数据(RO1、RO3、RO5…)及原始左眼影像中的奇数列数据(LO1、LO3、LO5…)。接着在2/120秒时，屏幕上呈现的画面如图2(B)，交错包含原始右眼影像的偶数列数据(RO2、RO4、RO6…)及原始左眼影像中的偶数列数据(LO2、LO4、LO6…)。