СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОБЪЕМНОГО ТЕЛЕВИЗИОННОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ Российский патент 1998 года по МПК H04N15/00 

Изобретение относится к телевидению, точнее к телевизионным средствам получения объемных изображений и может быть использовано в любых телевизионных приемниках для просмотра в объемном изображении любых вещательных телепрограмм, видеофильмов, сцен от игровых телеприставок, видеокамер.

Природная способность зрения человека видеть объемную сцену, располагая только двумя ее ракурсами (изображениями от двух глаз), используется в известных телевизионных средствах [1] для получения стереоскпических объемных изображений. Однако, чтобы видео- телесигнал содержал информацию об обоих ракурсах сцены, требуется использование нестандартного оборудования (специального источника сигнала), что резко сужает сферу применения указанных известных телевизионных средств.

Однако мозг наблюдателя способен выделять пространственную информацию даже из моноскопического изображения, если указанное изображение предъявляется левому и правому глазу наблюдателя раздельно, как левое и правое изображения с взаимным пространственным сдвигом (параллаксом). Для динамических сюжетов, особенно при горизонтальном повороте телекамеры, возникает множество сменяющих друг друга ракурсов, которые запоминаются в мозгу наблюдателя и сравниваются между собой. В результате наблюдатель видит "квазистереоскопическое" изображение, которое для ряда сюжетов мало отличимо от подлинного стереоизображения. Известен способ создания объемного телевизионного изображения, заключающийся в том, что видеосигнал, соответствующий моноскопическому исходному изображению, развертывают на экране в одних (для определенности, нечетных) телевизионных полях без изменения, а в других (четных) - развертывают после предварительного сдвига во времени соответствующих элементов видеосигнала так, что нечетные телевизионные поля образуют на экране левое изображение, сдвинутое в направлении строчной развертки на величину P по отношению к правому изображению, которое образуется развертыванием нечетных телевизионных полей, при этом P=V•T, где V-скорость строчной развертки, T - сдвиг во времени, и направляют световые потоки правого и левого изображений, генерируемые экраном, соответственно в левый и правый глаза наблюдателя [2].

Здесь может использоваться практически любой источник видеосигнала и любое стандартное телевизионное средство наблюдения. Величина P (величина параллакса) задается величиной T временного сдвига. Основным недостатком указанного способа является трудность получения неискаженного цветного объемного изображения, обусловленная необходимостью сдвигать целиком весь видеосигнал для соответствующих телевизионных полей. Здесь для получения неискаженного задержанного цветного видеосигнала необходимо использовать широкополосный канал временной задержки, что является в настоящее время достаточно трудной проблемой. Например, при использовании гираторной интегральной аналоговой линии задержки, содержащейся в микросхеме K174XA27, не удается избежать как потери четкости, так и искажения цветности в задержанном сигнале (особенно для системы телевидения NTSC, наиболее чувствительной к фазо-частотным искажением видеосигнала). Переход к более высококачественным цифровым линиям задержки невозможен для существующего порядка стандартных аналоговых телевизионных средств (телеприемников) без существенного удорожания последних.

Изобретение направлено на решение задачи получения высококачественных цветных и черно-белых объемных изображений с использованием стандартных телевизионных средств (без каких-либо изменений последних) для любых телевизионных систем PAL, SECAM, NTSC и для любых источников видеосигнала.

Техническим результатом, достигаемым при осуществлении изобретения, является повышение качества изображения за счет минимизации или полного устранения каких-либо искажений видеосигнала.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе создания объемного телевизионного изображения, заключается в том, что видеосигнал, соответствующий моноскопическому изображению, развертывают на экране в нечетных телевизионных полях изменения, а в четных - после предварительного сдвига во времени соответствующих элементов видеосигнала так, что четные телевизионные поля образуют на экране левое изображение, сдвинутое в направлении строчной развертки на величину P по отношению к правому изображению, которое образуется развертыванием нечетных телевизионных полей, при этом P= V•T, где V - скорость строчной развертки, T - сдвиг во времени, и направляют генерируемые экраном световые потоки левого и правого изображений соответственно в левый и правый глаз наблюдателя, сдвигают во времени только передние фронты строчных синхроимпульсов.

Конкретная частная форма осуществления способа заключается в выполнении временного сдвига передних фронтов синхроимпульсов в нечетных телевизионных полях путем суммирования видеосигнала с дополнительными импульсами, полярность которых противоположна полярности строчных синхроимпульсов, передние фронты дополнительных импульсов совпадают во времени с исходным положением передних фронтов соответствующих строчных синхроимпульсов, а задние фронты дополнительных импульсов определяют результирующее положение передних фронтов соответствующих синхроимпульсов.

Дополнительным техническим результатом при реализации указанной конкретной частной формы осуществления способа является расширение функциональных возможностей за счет варьирования параметрами дополнительных импульсов.

Фиг. 1 поясняет функциональную схему осуществления способа.

Фиг. 2 иллюстрирует вид строчных синхроимпульсов со сдвинутыми передними фронтами в четных телевизионных полях.

Фиг. 3 поясняет механизм возникновения параллакса между изображениями в четных и нечетных телевизионных полях.

Фиг. 4 поясняет использование дополнительных импульсов для осуществления сдвига во времени передних фронтов строчных синхроимпульсов.

Фиг. 5 пояснят выполнение канала обработки видеосигнала.

Способ осуществления следующим образом (фиг. 1).

Видеосигнал, соответствующий моноскопическому исходному изображению, в нечетных телевизионных полях (строки которых указаны сплошными линиями) развертывают на экране 1 без изменения, а в четных полях (строки указаны пунктиром) - после предварительного сдвига во времени передних фронтов строчных синхроимпульсов. Генерируемый экраном 1 световой поток 2 от правого изображения, формируемого в нечетных телевизионных полях, направляют в правый глаз 3 наблюдателя, а световой поток 4 от правого изображения, формируемого в четных телевизионных полях - в правых глаз 5 наблюдателя.

Механизм появления параллакса между изображениями в нечетных и четных телевизионных полях обусловлен следующим. В нечетных телевизионных полях видеосигнал каждой строки оставлен без изменения по сравнению с исходным. В четных телевизионных полях передний фронт 6 строчного синхросигнала (фиг.2) каждой строки задержан во времени на величину T по отношению к исходному положению 7 переднего фронта этого строчного синхросигнала. Система строчной развертки любого стандартного телевизора или видеомонитора синхронизируется передними фронтами строчных синхроимпульсов [3]. Обратный ход луча каждой строки начинается только после прихода переднего фронта соответствующего строчного синхроимпульса (указанный передний фронт является началом отсчета времени обратного хода). Сравним начало процесса развертки для строки нечетного поля (с передним фронтом 6) и строки четного поля (с передним фронтом 8) для одного и того же момента синхронизации (фиг. 3). Временной промежуток t₁ (включающий в себя время обратного хода) от момента синхронизации по предыдущей строке данного поля до момента начала развертки следующей строки является одним и тем же для строк нечетных и четных полей. Поэтому в момент времени t₀ для сигнала строки нечетного поля (передний фронт 8) начнется разворачиваться начальный элемент 9 информационного содержания нечетной строки, а для сигнала строки четного поля (передний фронт 6) - элемент 10, отстоящий во времени от начального элемента 11 информационного содержания данной строки на величину T временного сдвига. Это означает, что на экране начальные элементы всех строк четных полей будут сдвинуты влево на величину параллакса P=V•T по отношению к начальным элементам всех строк нечетных полей, где V - скорость сточной развертки. Поэтому все изображение, формируемое в четных полях, будет сдвинуто на величину параллакса T влево относительно изображения, формируемого в нечетных полях. В результате раздельного наблюдения каждым глазом соответствующего изображения наблюдатель воспринимает единую объемную сцену, находящуюся за экраном 1.

В конкретной частной форме способа (фиг. 4) передние фронты строчных синхроимпульсов в четных телевизионных полях сдвигают от исходного положения 12_i (i - номер телевизионной строки в четном поле) до результирующего положения 13_i путем суммирования видеосигнала с дополнительными импульсами 14_i, полярность которых противоположна полярности строчных синхроимпульсов, передние фронты 15_i дополнительных импульсов совпадают во времени с исходным положением 12_i передних фронтов соответствующих строчных синхроимпульсов, а задние фронты 16_i дополнительных импульсов определяют результатирующее положение 13_i передних фронтов соответствующих синхроимпульсов.

Структурная схема канала 17 для осуществления требуемой обработки телевизионного видеосигнала представлена на фиг. 5. Видеосигнал от источника 18 поступает на один из входов сумматора 19, на другой вход которого через ключевой элемент 20 от генератора 21 поступают дополнительные импульсы. Блок синхронизации 22 открывает ключевой элемент 20 только во время поступления строк четных телевизионных полей, а также синхронизирует генерацию дополнительных импульсов с прохождением через сумматор 19 строчных синхроимпульсов четных полей. С выхода сумматора 19 видеосигнал поступает на вход стандартного телевизионного средства 23. Стандартным телевизионным средством 25 может быть, например, бытовой телевизор или видеомонитор, а источниками видеосигнала 18 - видеомагнитофон, видеоплеер, игровая видеоприставка, видеокамера.

Улучшение качества объемного изображения обусловлено минимизацией (практическим отсутствием) каких-либо (амплитудных, фазочастотных и других) искажений информационного содержания видеосигнала вследствие отсутствия какой-либо обработки элементов информационного содержания.

Расширение функциональных возможностей обусловлено возможностью видоизменять геометрию наблюдаемой объемной сцены для достижения различных художественных эффектов. Например, для получения нарастающей снизу вверх глубины объемной сцены генерируют последовательность дополнительных импульсов, длительность которых максимальна в начале кадровой развертки (начинающейся вверху экрана) и линейно убывает с течение кадровой развертки.

Варьирование формой дополнительных синхроимпульсов позволяет, например, упростить регулировку канала обработки видеосигнала. В частности, дифференцирование дополнительных импульсов позволяет автоматически получить одинаковые значение постоянной составляющей результатирующего видеосигнала в четных и нечетных полях.

Литература
1. Патент Великобритании N 2216360, H 04 N 13/00, опублик. 04.10.89.

2. Заявка PCT WO 88/10546, H 04 N 15/00, опублик. 29.12.88.

3. Фельдман Л.Д. Черно-белый телевизор. - М.: Энергия, 1975, с. 28.1

Способ получения объемного телевизионного изображения относится к стереоскопическому телевидению и может быть использован в любых телевизорах, подключенных через видеовход к произвольному источнику видеосигнала. Сущность изобретения: использование временной задержки только передних фронтов строчных синхроимпульсов для четных телевизионных полей позволяет получить параллакс между изображением в четных телевизионных полях и изображением в нечетных телевизионных полях с последующим направлением светового потока от полученных таким образом левого и правого изображений соответственно в левый и правый глаза наблюдателя. Технический результат: улучшение качества изображения за счет отсутствия обработки информационного содержания видеосигнала. Конкретная частная форма способа: использование дополнительных импульсов, суммируемых с видеосигналом, для получения требуемой задержки передних фронтов строчных синхроимпульсов. 2 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Способ получения объемного телевизионного изображения, заключающийся в том, что видеосигнал, соответствующий моноскопическому исходному изображению, развертывают на экране в нечетных телевизионных полях без изменения, а в четных - после предварительного сдвига во времени элементов видео-сигнала так, что четные телевизионные поля образуют левое изображение, сдвинутое вдоль строчной развертки на величину Р по отношению к правому изображению, которое образуется нечетными телевизионными полями, при этом Р = V•N, где V - скорость строчной развертки, Т - сдвиг во времени, и направляют генерируемые экраном световые потоки левого и правого изображений соответственно в левый и правый глаз наблюдателя, отличающийся тем, что в четных телевизионных полях сдвигают во времени только передние фронты строчных синхроимпульсов. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что передние фронты строчных синхроимпульсов сдвигают путем суммирования видеосигнала с дополнительными импульсами, полярность которых противоположна полярности строчных синхроимпульсов, при этом передние фронты дополнительных импульсов совпадают во времени с исходным положением передних фронтов соответствующих строчных синхроимпульсов, а задние фронты дополнительных импульсов определяют результирующее положение передних фронтов соответствующих синхроимпульсов. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что варьируют параметры дополнительных импульсов, например длительность или форму.