用于在3-D图像显示屏上显示3-D图像的系统和方法技术方案

一种包括３－Ｄ显示设备的系统，该３－Ｄ显示设备具有显示屏、用于对该显示屏进行寻址的装置，以及呈像器，该呈像器具有用于３－Ｄ模型的输入和用于至少一个观看点的输入，用以为供给寻址装置而提供图像信息，其中该呈像器包括初始部分（７０），其具有用于３－Ｄ模型和用于主观看点的输入，用以按照主观看点的Ｚ叠置组件（９１，９４）的形式提供目标，所述主观看点Ｚ叠置组件包括含有彩色信息和Ｚ值的多个叠层（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３），该呈像器进一步包括Ｚ叠置组件构造器，其中根据初始阶段产生的主观看点Ｚ叠置组件（９１，９４）来构造用于额外观看点的Ｚ叠置组件（９７），该呈像器还包括另一个图像信息阻挡语义学阶段，用于根据Ｚ叠置组件（９７）产生图像信息（７９）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种系统，包括具有显示屏的3-D显示设备，用于对该显示屏进行寻址的装置；以及呈像器，具有用于3-D模型的输入和用于至少一个观看点的输入，其用于提供供给寻址装置的图像信息。本专利技术还涉及一种供显示设备中使用的呈像器。本专利技术还涉及一种呈像器，其用于产生信息从而作为显示设备的寻址装置的输入。本专利技术还涉及一种用于提供将要供给3-D显示设备的寻址装置的数据的方法。
技术介绍
近来，对在3-D图像显示屏上提供3-D图像有很大的兴趣。人们相信3-D将是成像领域中继彩色成像之后的又一个大的革新。3-D显示设备通常具有在其上显示图像的显示屏。由呈像器来提供显示图像所需的信息(数据)，该呈像器包括用于3-D模型的输入和用于观看点的输入。基本上，可以通过利用立体像对(对准观看者双眼的两个不同图像)、全息技术或显示器中的多平面来产生三维印象。利用多平面技术，构造体图像(volumetric image)，其中用3-D体积的所谓体素来代替3-D像素。大多数多平面显示器的缺点在于体素产生光，但是不阻挡光。这引起透明的目标，对于所显示的图像给出相当朦胧且令人不愉快的外观。利用显示屏的显示器、立体显示器不会受到这种问题的影响。有几种方法来产生立体图像。图像可以是时间多路重叠在3-D显示器上，但是这需要观看者戴上具有例如LCD光闸的眼镜。当同时显示立体图像时，可以通过利用头戴式显示器或者通过利用偏振眼镜(然后利用正交偏振光产生图像)来将图像对准适当的眼睛。观察者佩戴的眼镜有效地将视图传送到每只眼镜。眼镜中的光闸或偏振片与帧频同步以控制传送。为了防止闪烁，相对于二维等效图像帧频必须加倍或者分辨率必须减半。利用这种系统的缺点在于两个图像仅仅产生有限的“环顾”能力。而且，必须佩戴眼镜来产生任何效果。这对于不常佩戴眼镜的那些观察者来说是不愉快的，并且对于已经佩戴眼镜的那些观察者来说这也是潜在的问题，因为附加的这对眼镜不一定合适。代替在观看者的两只眼睛附近分离图像，也可以借助于如视差挡板的分离屏而在显示屏上分离这两个立体图像，如在US 5969850中所示。尽管在不需要专用眼镜来观看3-D图像的意义上在显示屏处分离视图的视图显示是自动立体的，但是它们经常只为处于空间中固定位置的一个观看者工作。观看区域非常窄。在该观看区域之外，观察者看到多个图像或者立体反转，导致非常不愉快的观看。实际上，这意味着对于许多应用来说，例如在起居室中，观看区域非常小从而观看者必须坐在能够看到3-D图像的一个特殊地点。从美国专利US5969850获知的设备提供了通过利用动态视差挡板来解决窄观看区域的解决方案，动态视差挡板即其中挡板狭缝按照产生自动立体显示设备的方式在屏上移动的视差挡板。上面描述了用于提供3-D图像的不同类型和方法，每个都具有其优点和缺点。本专利技术不限于任何特殊类型的3-D设备，尽管可能一些类型的设备比其他类型的设备用得更多。本专利技术涉及呈像器，即提供图像信息(数据)的部分系统。存在朝具有能够在显示屏上提供N个视图即大量视图的显示设备的系统发展的趋势。这些设备能够在显示屏上提供3-D图像，该图像对几个观看者来说在相对较大的视角内可见。不同视图的数量通常为从10个到100个视图。对于那些类型的3-D图象显示器而言，本专利技术特别令人感兴趣。提供多个图像的一种方法是使用与图像一样多的照相机。但是，这一技术是非常昂贵经常不实用并且非常不适合人机交互的游戏。因此，实际上，经常计算或构造图像信息，其中计算或构造的基础可能部分地基于由照相机收集的信息。为了显示图像，特别是在3-D游戏中，使用呈像器。呈像器必须为图像提供数据。对于简单的立体显示器而言，即其中观看点的数量N＝2，呈像器两个图像提供数据，而对于更复杂的3-D，例如自动立体显示器，视图的数量相当大地增大，目前达到N～10，对于将来的3-D显示器，期望达到N～100，需要该呈像器提供更多的视图并因此提供更多的数据。该呈像器可以是显示设备本身的一部分，或者可以是独立的设备，其用于提供图像信息从而将其供给图像设备作为显示设备的寻址装置的输入或者显示设备的输入。在这方面，最为重要的是，不仅必须生成许多视图信息，特别但不专门针对3D游戏，对于每个观看点的图像质量还优选基本上相等。目前的呈像技术利用呈像器，其根据3-D模型和所述单独视图的观看点来为每个单独的视图提供图像信息，即数据。尽管这些方法对于N＝2的3-D成像是有用的，但是存在这样一种趋势，即需要提供数量日益增长的观看点，以便增大视场并允许从许多不同的观看点看到图像。这是真实的，特别是不专门地针对3-D游戏。例如，当多个对手(即观看者)在显示屏上彼此交战时，所有对手平等地交战是很重要的。为了满足这一条件，必须提供具有基本上相等的图像质量并具有高速和高清晰度的大量观看点。对于人机交互的游戏而言，应该实时提供所有的数据，因此需要在线提供多个大型数据集合。利用现有技术很难获得这些条件。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供能够快速、精确且详细地提供例如自动立体的3-D显示设备的图像并提高效率的已知设备的可替换方案。为此，依照本专利技术的系统的特征在于呈像器包括初始部分，其具有用于3-D模型和用于主观看点的输入，用以按照主观看点Z叠置组件的形式提供目标，该Z叠置组件包括一叠层，每一层都包括含有彩色信息和Z值的阵列，该呈像器进一步包括Z叠置组件(Z-stack)构造器，用于根据初始阶段产生的主观看点Z叠置组件为附加的观看点构造Z叠置组件，还包括另一个图像信息阻塞语义学阶段，用于根据Z叠置组件产生图像信息。该呈像器包括初始部分，其以一组具有彩色(RGB)和深度值(Z)的像素的形式来提供在将要显示的图像中包括的目标。初始阶段具有用于3-D模型和用于主观看点的输入。该初始阶段的输出是包括多个叠层的Z叠置组件，这些叠层包括用于主观看点的彩色(RGB或单色)信息和Z值。该呈像器在下面的Z叠置组件构造器中使用主观看点Z叠置组件，其中，根据包括用于主观看点的彩色信息(RGB或单色)信息和Z值的主观看点Z叠置组件来构造包括用于额外观看点的颜色信息(RGB或单色)和Z值的Z叠置组件。然后在下一个图像信息阻塞语义学阶段中，各个Z叠置组件被转换为提供给寻址装置的图像信息。当产生目标时，这些目标具有RGB坐标(彩色，或者在单色像的情况下是单色)以及X-Y-Z坐标(空间位置)，有时还有不透明度(α)的值。构造观看点的图像基本上限定了将目标投射到对应于观看点的平面上。在提供中最突出的特征之一在于在前面的目标阻挡了其他更远的目标。该呈像器应该考虑这一点，将所有目标简单地投射到屏幕上将导致更远离前景目标的目标透过这些前景目标发光，这将完全导致前景目标的鬼影一样的外观。已经知道，可以通过所谓的帧/Z缓冲器方法在呈像管中(这是呈像器的另一个称谓)产生图像。在3-D模型中的每个目标留下以(至少)具有颜色(RGB)和深度值(Z)的一组像素形式的初始纹理阶段。在阻挡语义学阶段，每个目标像素的Z值与Z缓冲器中的适当像素进行比较。如果目标Z值小于(比当前的目标更接近于观看者的目标)，那么分别在帧和Z缓冲器中的适当像素中复制目标的RGB和Z值。这一方案以黑色帧缓冲器和充满-∞的Z缓冲器开始，之后所有目标通过该本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，包括具有显示屏的３－Ｄ显示设备，用于对该显示屏进行寻址的装置，以及呈像器，该呈像器具有用于３－Ｄ模型的输入和用于至少一个观看点的输入，用以为供给寻址装置而提供图像信息，其中该呈像器包括初始部分（７０），其具有用于３－Ｄ模型和用于主观看点的输入，用以按照主观看点的Ｚ叠置组件（９１，９４）的形式提供目标，所述主观看点Ｚ叠置组件包括含有彩色信息和Ｚ值的多个叠层（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３），该呈像器进一步包括Ｚ叠置组件构造器，其中根据初始阶段产生的主观看点Ｚ叠置组件（９１，９４）来构造用于额外观看点的Ｚ叠置组件（９７），该呈像器还包括另一个图像信息阻挡语义学阶段，用于根据Ｚ叠置组件（９７）产生图像信息（７９）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：PA雷德特，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]