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DE102024002109A1 - Active multiview 3D display with observer position tracking - Google Patents

Active multiview 3D display with observer position tracking

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Publication number
DE102024002109A1
DE102024002109A1 DE102024002109.4A DE102024002109A DE102024002109A1 DE 102024002109 A1 DE102024002109 A1 DE 102024002109A1 DE 102024002109 A DE102024002109 A DE 102024002109A DE 102024002109 A1 DE102024002109 A1 DE 102024002109A1
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DE
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display
am3d
image
sub
observer
Prior art date
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DE102024002109.4A
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Publication date
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Abstract

Es wird ein aktiver Multiview 3D (AM3D) - Display in Betracht gezogen, in dem Detektoren zur Erkennung der Beobachterposition sowohl parallel als auch senkrecht zur Displayoberfläche verwendet werden. Unter Verwendung von verschiedenen Modi zur Verschiebung mindestens eines der Objekte des AM3D-Displays, wie Parallaxenbarriere, 2D-Displays oder des 3D-Bildes ermöglicht das vorgeschlagene Verfahren den Beobachtungsbereich von den Stereopaaren zu erweitern und das Gelangen des Beobachterblickes in den 3D-Bildbruchbereich zu vermeiden. Darüber hinaus kann man mit dem vorgeschlagenen Ansatz die Parameter eines 3D-Bildes abhängig vom Abstand zwischen dem Beobachter und dem AM3D-Display ändern, um die Wahrnehmung von 3D-Objekten auf AM3D-Display so realitätsnah wie möglich zu gestalten.An active multiview 3D (AM3D) display is considered, in which detectors are used to recognize the observer's position both parallel and perpendicular to the display surface. Using various modes for shifting at least one of the objects of the AM3D display, such as parallax barriers, 2D displays, or the 3D image itself, the proposed method allows the viewing area of the stereo pairs to be extended and prevents the observer's gaze from entering the 3D image breakup area. Furthermore, the proposed approach allows the parameters of a 3D image to be changed depending on the distance between the observer and the AM3D display, in order to make the perception of 3D objects on the AM3D display as realistic as possible.

Description

Der Betrachtungsgegenstand des folgenden Patentes ist ein Verfahren zur Demonstrierung einer beobachtenden 3D-Darstellung in Abhängigkeit von der Lage des Betrachters bei gleichzeitiger Verwendung eines aktiven AM3D-Displays und Detektoren, die die Position des Betrachters sowohl in der Längs- als auch in Querrichtung relativ zur AM3D -Oberfläche des Displays verfolgen. In Abwesenheit der Detektoren, die die Position des Betrachters bestimmen, funktioniert das AM3D-Display wie ein herkömmliches 3D-autostereoskopisches Display (ASD), weil es keine 3D-Brille für die Betrachtung der 3D-Darstellungen erfordert und zeichnet sich durch die Möglichkeit aus, die Darstellung in Volumen von verschiedenen Ansichten und gleichzeitig von mehreren Zuschauern zu sehen. Außerdem kann der Zuschauer sich parallel dem AM3D-Display bewegen und 3D-Objekte wahrnehmen, indem er sie aus N verschiedenen Ansichten betrachtet. Einer der Nachteile der Verwendung von (ASD) besteht darin, dass beim Bewegen des Betrachters entlang des 3D-Displays zu einem periodischen Wechsel der Beobachtungsbereiche eines hochwertigen 3D-Bildes mit den Beobachtungsbereichen eines unterbrochenen 3D-Bildes kommt. Dabei wird die Größe des Betrachtungsbereiches eines hochwertigen 3D-Bildes durch die Menge der N Ansichten und die Größe des Betrachtungsbereiches jedes der Ansichten bestimmt, und die Grenze dieses Betrachtungsbereiches wird mittels Erscheinens von pseudoskopischen Ansichten definiert. In der Praxis bedeutet es, dass in optimaler Entfernung des beobachtenden 3D-Bildes, das aus N > 2 Ansichten besteht, erscheint der Bereich der 3D-Bildunterbrechung dort, wo die Differenz zwischen den Nummern der beobachtenden pseudoskopischen Ansichten im absoluten Wert gleich |N - 1| ist.The subject matter of the following patent is a method for demonstrating an observational 3D representation dependent on the viewer's position, using an active AM3D display and detectors that track the viewer's position both longitudinally and transversely relative to the AM3D surface of the display. In the absence of the detectors determining the viewer's position, the AM3D display functions like a conventional 3D autostereoscopic display (ASD) because it does not require 3D glasses for viewing the 3D representations and is characterized by the ability to view the representation in volume from different perspectives and simultaneously by multiple viewers. Furthermore, the viewer can move parallel to the AM3D display and perceive 3D objects by viewing them from N different perspectives. One of the disadvantages of using ASD (Automatic Display Detection) is that as the viewer moves along the 3D display, the viewing areas of a high-quality 3D image alternate periodically with those of a fragmented 3D image. The size of the viewing area of a high-quality 3D image is determined by the number N of views and the size of the viewing area of each view, and the boundary of this viewing area is defined by the appearance of pseudoscopic views. In practice, this means that at the optimal viewing distance of the 3D image, which consists of N > 2 views, the area of 3D image fragmentation appears where the absolute difference between the numbers of the observing pseudoscopic views is equal to |N - 1|.

In dem beobachtenden 3D-Bildunterbrechungsbereich ist es nicht möglich, ein hochwertiges 3D-Bild zu sehen und der Betrachter wird danach streben, so schnell als möglich diesen Bereich zu verlassen und wird sich dabei entweder entlang des AM3D-Displays oder rückwärts bewegen. Die Größe des 3D-Bildunterbrechungsbereiches hängt von der Struktur der Parallaxenbarriere und dem 3D-Bild ab. Es sei zu beachten, dass mit zunehmender Länge des 3D-Bildunterbrechungsbereiches der Übergang zu einem qualitativ hochwertigen unterbrechungsfreien 3D-Bild glatter wird und umgekehrt bei einer Verringerung der Größe des beobachteten 3D-Bildunterbrechungsbereiches wird der Übergang zu einem qualitativ hochwertigen unterbrechungsfreien Bild schärfer, was zum größeren visuellen Unbehagen führt.Within the observed 3D image interruption area, it is not possible to see a high-quality 3D image, and the viewer will strive to leave this area as quickly as possible, either by moving along the AM3D display or backwards. The size of the 3D image interruption area depends on the structure of the parallax barrier and the 3D image itself. It should be noted that as the length of the 3D image interruption area increases, the transition to a high-quality, uninterrupted 3D image becomes smoother; conversely, as the size of the observed 3D image interruption area decreases, the transition to a high-quality, uninterrupted image becomes sharper, leading to greater visual discomfort.

Im Folgenden nennen wir unterbrechungsfrei solchen Bereich der 3D-Bildbetrachtung, in der während der Bewegung des Betrachters entlang des AM3D-Displays kein Stereopaar gesehen wird, das pseudoskopische Ansichten mit Nummern enthält, deren Differenz gleich |N - 1| ist.In the following, we will call such an uninterrupted area of 3D image viewing in which, during the movement of the viewer along the AM3D display, no stereo pair is seen that contains pseudoscopic views with numbers whose difference is |N - 1|.

In diesem Patent wird eine Parallaxenbarriere als spezifisches Beispiel einer geordneten und richtenden Optikstruktur betrachtet, die ein integraler Bestandteil eines AM3D-Displays ist, obwohl ein Linsenraster, eine Anordnung von Prismen, Linsen, oder ein optisches holografisches Element verwendet werden kann.In this patent, a parallax barrier is considered as a specific example of an ordered and directional optical structure that is an integral part of an AM3D display, although a lens grid, an arrangement of prisms, lenses, or an optical holographic element may be used.

Darüber hinaus werden wir im Folgenden anstelle der Bezeichnung „AM3D-Display mit Detektoren“, die die Position des Beobachters relativ zur Oberfläche des AM3D -Displays verfolgen, sowie Geräte, die eine Verschiebung von AM3D-Displayobjekten ermöglichen, wie z.B. 2D-Display, Parallaxenbarriere und 3D-Bildverschiebung, die Bezeichnung AM3D-System verwenden.Furthermore, instead of the term "AM3D display with detectors" that track the position of the observer relative to the surface of the AM3D display, as well as devices that enable a shift of AM3D display objects, such as 2D display, parallax barrier and 3D image shift, we will use the term AM3D system in the following.

Die Bezeichnung „aktiver“ im Namen unseres AM3D-Displays mit Positionsverfolgung des Beobachters bedeutet, dass entsprechend der Positionsänderung des Beobachters mindestens einer der obengenannten Objekte verschoben werden kann, wie zum Beispiel Verschiebung des 2D-Displays, Verschiebung der Parallaxenbarriere oder Verschiebung des 3D-Bildes.The term “active” in the name of our AM3D display with observer position tracking means that, according to the change in the observer’s position, at least one of the above-mentioned objects can be moved, such as moving the 2D display, moving the parallax barrier, or moving the 3D image.

In einer Reihe von Patenten werden verschiedene Methoden zum Vergrößern des Beobachtungsbereiches eines hochwertigen 3D-Bildes zwischen zwei benachbarten Bereichen einer beobachtenden 3D-Bildunterbrechung bei ununterbrochener Bewegung des Betrachters in beliebige Richtung entlang des Displays, vorgestellt. Im TW200950501A wird vorgeschlagen, die Position des Betrachters während der Bewegung entlang des Displays mittels Detektoren zu erfassen und erst bei der Annäherung des Betrachters zur Grenze des beobachtenden 3D-Bildunterbrechungsbereiches, neue Ansichten anstelle von bereits gesehenen zu erzeugen.A number of patents present various methods for enlarging the viewing area of a high-quality 3D image between two adjacent areas of an observing 3D image interruption while the viewer is continuously moving in any direction along the display. TW200950501A It is proposed to use detectors to record the viewer's position during movement along the display and to generate new views instead of previously seen ones only when the viewer approaches the boundary of the observing 3D image interruption area.

In den meisten praktischen Fällen weicht der Abstand des Betrachters von der Oberfläche des 3D-Displays vom optimalen Abstand ab, was zur Verringerung der Größe des Beobachtungsbereiches jedes der Ansichten führt. Dies bedeutet, dass die Häufigkeit des Auftretens des Bereichs, in dem die Unterbrechung eines 3D-Bildes beobachtet wird, zunimmt und zu erheblichen visuellen Beschwerden führt. Daher kann es auch bei nicht sehr großen Abweichungen des Beobachters von der Ausgangsposition notwendig werden, eine große Anzahl neuer Ansichten zu generieren, was möglicherweise zusätzliche Zeit,- Hardware- und Finanzressourcen erfordern kann. Außerdem bei kleinen Größen der Betrachtungsbereichen der Ansichten wird das in TW200950501A verwendete Computersystem mit einem Detektor möglicherweise nicht rechtzeitig schaffen, die für die Demonstrierung notwendige Ansichten auf der Oberfläche des 3D-Displays vorzubereiten.In most practical cases, the viewer's distance from the 3D display surface deviates from the optimal distance, reducing the size of the viewing area for each view. This means that the frequency of occurrences where a 3D image break is observed increases, leading to significant visual discomfort. Therefore, even with relatively small deviations of the viewer from the initial position, it may become necessary to generate a large number of new views, potentially requiring additional time, hardware, and financial resources. Furthermore, with small display sizes... The viewing areas of the views will be in TW200950501A The computer system used with a detector may not be able to prepare the views necessary for the demonstration on the surface of the 3D display in time.

Darüber hinaus kann es auch bei optimalem Abstand des Betrachters zur Displayoberfläche dazu kommen, dass das Auge des Betrachters in den 3D-Bildunterbrechungsbereich gerät, wenn das Kriterium va > n e / -τa erfüllt ist, dabei ist va - die durchschnittliche Geschwindigkeit der Bewegung des Beobachters entlang der 3D-Displayoberfläche mit Intervall n × e, n - ist die Anzahl der Ansichten, die vom Betrachter beobachtet wird, bevor er sich der 3D-Bildunterbrechungsgrenze annähert. Der Parameter e bezeichnet hier und überall weiter den Abstand zwischen den Pupillen der Augen des Betrachters, und τa - ist der Zeitraum, der das 3D-System benötigt, um ein Stereopaar zur Demonstration vorzubereiten, welches keine pseudoskopischen Ansichten enthält. Dieses Stereopaar soll sich in den Bereichen des 3D-Displays befinden, welche von einem Betrachter gesehen werden, der sich an der Grenze des Intervalls n × e befindet.Furthermore, even at an optimal viewing distance, the viewer's eye may enter the 3D image interruption zone if the criterion v <sub>a </sub>>n<sub>e</sub> / -τ <sub>a </sub> is met, where v <sub> a</sub> is the average speed of the observer's movement along the 3D display surface with interval n × e, n is the number of views the viewer sees before approaching the 3D image interruption boundary, e is the distance between the viewer's pupils, and τ <sub>a </sub> is the time the 3D system needs to prepare a stereo pair for demonstration purposes that contains no pseudoscopic views. This stereo pair should be located in the areas of the 3D display visible to a viewer positioned at the boundary of interval n × e.

Es sei zu beachten, dass in (ASD) und TW200950501A im Gegensatz zu unserem Verfahren, die Größe des Beobachtungsbereiches jedes Ansichtes einer 3D-Darstellung für jeden Abstand vom Betrachter bis zum 3D-Display fixiert ist und e nicht überschreitet. In unserem Verfahren kann die Größe des Beobachtungsbereiches eines Stereopaares durch das AM3D-System gesteuert und auf eine Größe eingestellt werden, die dem Zuschauer das beste Seherlebnis des 3D-Bildes bietet.It should be noted that in (ASD) and TW200950501A In contrast to our method, the size of the viewing area for each view of a 3D representation is fixed for every distance from the viewer to the 3D display and does not exceed a certain value. In our method, the size of the viewing area of a stereo pair can be controlled by the AM3D system and adjusted to a size that provides the viewer with the best viewing experience of the 3D image.

Aus dem obengenannten wird deutlich, dass einer der wichtigsten Parameter eines 3D-Bildes die Größe des Betrachtungsbereichs Ri des Stereopaares S(i - 1, i) ist, wo i die Nummer, der von einem Auge betrachteten Ansicht bezeichnet. Da wir in unserem Ansatz die Möglichkeit haben, die Größe des Beobachtungsbereiches Ri zu steuern und entsprechend zu ändern, kann diese Größe so gestaltet werden, dass Ri > e. Deshalb, auch wenn das Kriterium va < n e / τa für TW200950501A nicht erfüllt ist, ist es durch die Vergrößerung des Beobachtungsbereiches Ri in unserem Ansatz möglich, die Erfüllung des Kriteriums va < ∑i Ri / τa bei gleicher Anzahl der beobachteten Ansichten wie in TW200950501A zu erreichen, was die Beobachtung des unterbrechungsfreien 3D-Bildes aufgrund der Erzeugung zusätzlicher Stereopaaransichten ermöglicht. Es sei zu beachten, dass sich der Index i in der oben diskutierten Summierung je nach der Bewegungsrichtung des Betrachters von N - n + 1 bis N oder von n bis 1 ändern kann.From the above, it becomes clear that one of the most important parameters of a 3D image is the size of the viewing area R <sub>i</sub> of the stereo pair S(i - 1, i), where i denotes the number of views seen by one eye. Since our approach allows us to control and modify the size of the viewing area R <sub>i</sub> , this size can be designed such that R <sub>i </sub>> e. Therefore, even if the criterion v <sub>a</sub> <e<sub>n</sub> / τ <sub>a</sub> applies to TW200950501A If this condition is not met, it is possible to fulfill the criterion v a < ∑ i R i / τ a with the same number of observed views as in [previous approach] by increasing the observation range R i in our approach. TW200950501A This achieves the uninterrupted observation of the 3D image by generating additional stereo pair views. It should be noted that the index i in the summation discussed above can change from N - n + 1 to N or from n to 1, depending on the viewer's direction of movement.

Darüber hinaus kann n in den allermeisten Fällen so gewählt werden, dass es sich in der Umgebung der Intervallmitte befindet, d.h. neben der Ansicht, welche mittels Operation IntegerPart [N / 2] ausgerechnet wird.Furthermore, in most cases n can be chosen such that it is in the vicinity of the interval midpoint, i.e. next to the view which is calculated using the IntegerPart [N / 2] operation.

Bei dem hier vorgeschlagenen Ansatz sollten wir nicht von einer separaten Ansicht, sondern von einem Stereopaar sprechen, da wir nicht einzelne Ansichten, sondern Stereopaare synchron über die AM3D-Displayoberfläche bewegen. Wenn eine der verschiebenden Ansichten nicht einem und demselben Stereopaar entspricht oder gehört, wie die benachbarte, so erhalten wir ein 3D-Bild von geringer Qualität.In the approach proposed here, we should speak of a stereo pair rather than a separate view, since we are moving stereo pairs synchronously across the AM3D display surface, not individual views. If one of the moving views does not correspond to or belong to the same stereo pair as its neighbor, we will obtain a low-quality 3D image.

Es sei zu beachten, dass wenn wir über die Größe des Beobachtungsbereiches einer bestimmten Ansicht n in (ASD) während der Bewegung des Beobachters sprechen, so meinen wir in Wirklichkeit die Größe der Beobachtungsbereiche, in denen ein Übergang beispielsweise von der Betrachtungsansicht n zur Betrachtungsansicht n + 1 stattfindet. Der Übergang von der Beobachtung einer Ansicht zur Beobachtung einer anderen, kann auf unterschiedliche Weise definiert werden, die Größe des Beobachtungsbereichs des Übergangs wird jedoch in allen Fällen gleich sein. Bestimmen wir die Größe des Beobachtungsbereichs des Übergangs zwischen den benachbarten Ansichten so, dass sich bei einem solchen Übergang der Beitrag einer beliebigen Ansicht zum Subpixelwert vom Maximal- zum Minimalwert ändert, beispielweise von 1 auf 0.It should be noted that when we speak of the size of the observation area of a particular view n in (ASD) during the observer's movement, we actually mean the size of the observation areas in which a transition occurs, for example, from viewing view n to viewing view n + 1. The transition from observing one view to observing another can be defined in different ways, but the size of the observation area of the transition will be the same in all cases. Let us determine the size of the observation area of the transition between adjacent views such that, during such a transition, the contribution of any given view to the subpixel value changes from its maximum to its minimum value, for example, from 1 to 0.

Ähnlich wie oben wird gemeint, wenn man über die Größe des Beobachtungsbereichs Ri des Stereopaars S(i - 1, i) in unserem AM3D-Display spricht, wird tatsächlich die Größe des Übergangsbereiches von der Beobachtung des Stereopaars S(i - 1, i) zur Beobachtung des Stereopaars S(i, i + 1) gemeint, oder wenn sich der Beobachter mit abnehmenden Nummern der beobachteten Ansichten bewegt, dann zur Beobachtung des Stereopaars S(i - 2, i - 1). Bestimmen wir die Größe des Beobachtungsbereiches des Übergangs zwischen benachbarten Stereopaaren so, dass sich während eines solchen Übergangs der Beitrag eines bestimmten Stereopaars zum Wert der beobachteten Elemente der Oberfläche des AM3D-Displays vom Maximal- zum Minimalwert ändert, zum Beispiel von 1 auf 0. Daher werden wir in Zukunft der Kürze halber von der Beobachtung eines Stereopaares sprechen, anstatt ständig zu betonen, dass es ich um die Beobachtung einer Mischung benachbarter Stereopaare handelt.Similar to the above, when discussing the size of the observation area R <sub>i</sub> of the stereo pair S(i - 1, i) in our AM3D display, we are actually referring to the size of the transition area from observing the stereo pair S(i - 1, i) to observing the stereo pair S(i, i + 1), or, if the observer moves with decreasing numbers of observed views, then to observing the stereo pair S(i - 2, i - 1). Let us define the size of the observation area of the transition between adjacent stereo pairs such that, during such a transition, the contribution of a particular stereo pair to the value of the observed elements of the AM3D display surface changes from a maximum to a minimum value, for example, from 1 to 0. Therefore, for the sake of brevity, we will henceforth refer to the observation of a stereo pair, rather than constantly emphasizing that it is the observation of a mixture of adjacent stereo pairs.

Einige brillenlose 2-Ansichten 3D-Systeme verwenden auch Detektoren zur Bestimmung der Position des Beobachters. Es sei zu beachten, dass 3D-Display, welches Detektoren beinhaltet, nicht sofort auf die Bewegung des Beobachters reagieren kann. Dies führt dazu, dass der Betrachter bei 2-Ansichten Systemen sehr schnell, für die Zeit e/V in den beobachtenden 3D-Bildunterbrechungsbereich geraten kann. Damit dies nicht geschieht, ist es notwendig, dass die durchschnittliche Bewegungsgeschwindigkeit des Beobachters V auf dem Itervall e und die Reaktionszeit des 3D-Systems tr, das Kriterium V × tr << e erfüllen.Some glasses-free 2-view 3D systems also use detectors to determine the observer's position. It should be noted that 3D displays that include detectors are not... The system can react immediately to the observer's movement. This means that in two-view systems, the observer can very quickly enter the observed 3D image interruption area for a time e/V. To prevent this, the average movement speed of the observer V on the interval e and the reaction time of the 3D system t r must satisfy the criterion V × t r << e.

In unserem Fall wird AM3D-Display mit Verfolgung der Beobachterposition verwendet, sodass, bevor das AM3D-System die Position des Beobachters bestimmt, dieser die Möglichkeit hat, mehrere Stereopaare im autostereoskopischen Modus anzusehen. Im autostereoskopischen Modus kann sich der Beobachter mit jeder Geschwindigkeit bewegen, ohne dass die Wahrnehmung hochwertiger 3D-Darstellung verloren geht. Wenn also der Beobachter seine Bewegung von n-Ansicht in Richtung N-Ansicht beginnt, so hat das von uns vorgeschlagene AM3D-System, für die Beobachtungszeit der Ansichten von n bis N im autostereoskopischen Modus die Möglichkeit, für die Demonstrierung eine erforderliche Ansicht vorzubereiten und mit der Demonstrierung eines hochwertigen unterbrechungsfreien 3D-Bildes entsprechend seiner Position relativ zum AM3D-Display fortzusetzen. Wie weiter unten gezeigt wird, können je nach gewähltem Demonstrationsmodus nach der Ansicht mit der Nummer N weiterhin die Ansichten entweder mit Nummern N - 1, N, oder N + 1 demonstriert werden.In our case, an AM3D display with observer position tracking is used, so that before the AM3D system determines the observer's position, the observer has the opportunity to view several stereo pairs in autostereoscopic mode. In autostereoscopic mode, the observer can move at any speed without losing the perception of high-quality 3D representation. Thus, if the observer begins their movement from view n towards view N, the AM3D system we propose has the opportunity, during the observation time of views n to N in autostereoscopic mode, to prepare the necessary view for demonstration and continue demonstrating a high-quality, uninterrupted 3D image according to their position relative to the AM3D display. As shown below, depending on the selected demonstration mode, after view number N, views numbered N - 1, N, or N + 1 can be demonstrated.

Darüber hinaus ermöglicht das vorgeschlagene AM3D-System mit Positionsverfolgung des Beobachters im Gegensatz zu 3D-Systemen mit 2 Ansichten, zusätzlich visuelle Informationen über verschiedene Ansichten des Objekts zu erhalten, wenn sich der Beobachter entlang des AM3D-Displays bewegt.Furthermore, unlike 3D systems with 2 views, the proposed AM3D system with position tracking of the observer allows additional visual information about different views of the object to be obtained as the observer moves along the AM3D display.

Im Folgenden ist es wichtig zu betonen, dass die Beobachtungsbereiche der 3D-Bildunterbrechung in jedem (ASD) vorhanden sind und verhindern eine kontinuierliche komfortable Betrachtung hochwertiger 3D-Objekte während der Bewegung des Betrachters entlang des Displays. Im Folgenden werden wir nicht auf spezifische Berechnungen der Größen von Bildbeobachtungsbereichen zwischen benachbarten Unterbrechungspunkten eines 3D-Bildes eingehen, zudem es eine große Anzahl von Parallaxenbarrieren mit Strukturen unterschiedlicher Komplexität gibt und für jede dieser Strukturen separate Berechnungen durchzuführen sind.It is important to emphasize that 3D image interruption viewing areas are present in every ASD (Automatic Display Device) and prevent continuous, comfortable viewing of high-quality 3D objects as the viewer moves across the display. We will not discuss specific calculations of the size of image viewing areas between adjacent interruption points in a 3D image, as there are numerous parallax barriers with structures of varying complexity, requiring separate calculations for each.

Unser Verfahren ermöglicht es, mithilfe von Detektoren zur Bestimmung der Position des Beobachters, wenn mindestens eine der folgenden Verschiebungen verwendet wird, zum Beispiel mechanische Verschiebung des 2D-Displays, mechanische Verschiebung der Parallaxenbarriere, sowie Verschiebung des 3D-Bildes mithilfe der Computersimulation, verschiedene Modi der 3D-Bilddarstellung anzuwenden, was verhindert, dass der sich bewegende Beobachter in den Beobachtungsbereich der 3D-Bildunterbrechung gelangt.Our method makes it possible to apply different modes of 3D image display using detectors to determine the position of the observer when at least one of the following displacements is used, for example, mechanical displacement of the 2D display, mechanical displacement of the parallax barrier, as well as displacement of the 3D image using computer simulation, which prevents the moving observer from entering the observation area of the 3D image interruption.

Durch die Verwendung von mindestens eines der unten aufgeführten 3D-Bilddarstellungsmodi kann verhindert werden, dass der Betrachter in den 3D-Bildunterbrechungsbereich gerät. Allerdings erhält der Beobachter ein deutlich besseres 3D-Seherlebnis, wenn eine Kombination verschiedener 3D-Bilddarstellungsmodi verwendet wird. Im Folgenden werden wir uns diese 3D-Bilddarstellungsmodi genauer ansehen.Using at least one of the 3D image display modes listed below can prevent the viewer from entering the 3D image interruption area. However, the viewer will receive a significantly better 3D viewing experience when a combination of different 3D image display modes is used. We will examine these 3D image display modes in more detail below.

Zur Veranschaulichung verschiedener Demonstrationsmodi einer 3D-Darstellung betrachten wir (1(a, b, c, d)). Auf (1(a, b, c, d)) stellt die Linie 1 eine Bildschirmoberfläche eines 2D-Displays, und die Zahlen auf dieser Linie bedeuten Nummern der Ansichten in Stereopaaren, die der Betrachter 11 sieht, in dem er sich auf optimalem Abstand 5 befindet und sich parallel der Bildschirmoberfläche des AM3D-Displays nach links entlang der Linie 7 vom Punkt x0 zum Punkt x1 oder x2 bewegt. Die Zahlen auf der Linie 1 oder Linie 10 bedeuten die Nummern der Stereopaaransichten, wobei wenn sich die Zahlen in einem helleren Rechteck befinden, so sind die Stereopaare mit diesen Zahlen für den Betrachter zur Verfügung stehen. Zur Veranschaulichung der verwendeten Methoden werden die Raumpunkte x0, x1, x2 zu den Zeitpunkten t0, t1, t2 betrachtet. Im Gegenteil, wenn sich die Zahlen in einem grauen Rechteck befinden, dann sind die Ansichten mit diesen Zahlen an den Punkten im Raum x0, x1, x2 und zu den Zeitpunkten t0, t1, t2 vor dem Betrachter verborgen. Der Einfachheit halber wird in der Demonstration der angewandten Methoden in (1 (a, b, c, d)) nur eine Öffnung der Parallaxenbarriere 2 abgebildet. In Wirklichkeit befinden sich vor dem 2D-Display 1 eine Parallaxenbarriere 2 mit mehreren Öffnungen.To illustrate different demonstration modes of a 3D representation, we consider ( 1 (a, b, c, d)). On ( 1 (a, b, c, d)) Line 1 represents the screen surface of a 2D display, and the numbers on this line represent the numbers of the views in stereo pairs that the viewer 11 sees when positioned at optimal distance 5 and moving parallel to the screen surface of the AM3D display to the left along line 7 from point x0 to point x1 or x2 . The numbers on line 1 or line 10 represent the numbers of the stereo pair views, with the stereo pairs corresponding to those numbers being available to the viewer when the numbers are located within a lighter rectangle. To illustrate the methods used, the spatial points x0 , x1 , x2 are considered at times t0 , t1 , t2 . On the contrary, if the numbers are located within a gray rectangle, then the views containing these numbers at the points in space x0 , x1 , x2 and at the times t0 , t1 , t2 are hidden from the viewer. For the sake of simplicity, the demonstration of the applied methods in ( 1 (a, b, c, d)) only shows one opening of the parallax barrier 2. In reality, there is a parallax barrier 2 with multiple openings in front of the 2D display 1.

Auf (1(a)) werden auf Linie 1 Stereopaare gezeigt, die der Betrachter 11 während der Bewegung nach links von Punkt x0 in den Punkt x1 sehen kann. Ohne Messwerte des Detektors zur Bestimmung der Position des Beobachters funktioniert unser AM3D-Display wie ein übliches (ASD) Display, bei dem die Größen der Beobachtungsbereiche von Stereopaaren eine streng definierte Form im Raum haben und der Abstand zwischen den benachbarten Ansichten auf dem optimalen Abstand ist gleich e. Daher sieht der Beobachter in (1 (a)) am Punkt x0 zum Zeitpunkt t0 das Stereopaar S(3, 4), während er am Punkt x1 zum Zeitpunkt t1 das Stereopaar S(7, 8) sieht.On ( 1(a) ) Stereo pairs are shown on line 1, which the viewer 11 can see while moving left from point x 0 to point x 1. Without detector measurements to determine the observer's position, our AM3D display functions like a conventional (ASD) display, where the sizes of the viewing areas of stereo pairs have a strictly defined shape in space and the distance between adjacent views at the optimal distance is equal to e. Therefore, the observer sees in ( 1 (a) ) at point x 0 at time t 0 he sees the stereo pair S(3, 4), while at point x 1 at time t 1 he sees the stereo pair S(7, 8).

Die vorgeschlagenen Hauptmodi zur Demonstration von Stereopaaren, einschließlich ihrer Kombination, sind in (1(b, c, d)) dargestellt. In (1 (b, c, d)) sind Zahlen auf der Linie 1 zum Vergleich mit den Zahlen auf Linie 10 angegeben und zeigen, welche Nummern der Ansichten ein Beobachter auf der Oberfläche des AM3D-Displays im Punkt x1 oder x2 zum Zeitpunkt t1 oder t2 sehen würde, wenn er sich zum Anfangszeitpunkt t0 im Punkt x0 befand.The proposed main modes for demonstrating stereo pairs, including their combination, are in ( 1 (b, c, d)) shown. In ( 1 (b, c, d)) are numbers on line 1 for comparison with the numbers on line 10 and show which numbers of views an observer on the surface of the AM3D display at point x 1 or x 2 at time t 1 or t 2 would see if he was at point x 0 at the initial time t 0 .

Auf (1 (b)) wird einer der vorgeschlagenen 3D-Bilddemonstrationsmodi betrachtet, wo durch die Verschiebung eines 3D-Bildes die Vergrößerung der Beobachtungsbereiche eines Stereopaars erfolgt. In diesem Modus übermittelt Detektor 4 ein Signal auf das AM3D-Display über die Position des Betrachters 11 relativ zum AM3D-Display. Entsprechend diesem Signal erfolgt die Verschiebung des 3D-Bildes nach rechts, das heißt in Richtung des Pfeiles 12, entgegengesetzt zur Bewegung des Beobachters 11. Somit sieht der Beobachter am Punkt x0 zum Zeitpunkt t0 das Stereopaar S(3, 4), wie es auf der Linie 10 vorgestellt ist, und im Punkt x1 zum Zeitpunkt t1 sieht er Stereopaar S(5, 6) wie es auf der Linie 1 abgebildet ist. Somit wird also aufgrund der Verschiebung des 3D-Bildes auf (1(b)) dem Betrachter das Stereopaar S(5, 6) gezeigt und nicht das Stereopaar S(7, 8), welches auf (1(a)) abgebildet ist.On ( 1 (b) One of the proposed 3D image demonstration modes is considered, where the viewing areas of a stereo pair are enlarged by shifting a 3D image. In this mode, detector 4 transmits a signal to the AM3D display about the position of the viewer 11 relative to the AM3D display. According to this signal, the 3D image is shifted to the right, that is, in the direction of arrow 12, opposite to the movement of the viewer 11. Thus, at point x0 at time t0, the viewer sees the stereo pair S(3, 4) as depicted on line 10, and at point x1 at time t1, the viewer sees the stereo pair S(5, 6) as depicted on line 1. Therefore, due to the shift of the 3D image onto ( 1(b) ) the viewer was shown the stereo pair S(5, 6) and not the stereo pair S(7, 8), which is on ( 1(a) ) is depicted.

Beim Vergleichen von (1(a)) mit (1(b)) sieht man, dass auf (1(b)) bei einer Verschiebung des Beobachters um den gleichen Abstand x1 - x0 weniger Stereopaare betrachtet wurden als auf (1(a)). Effektiv führt dies zu einer Vergrößerung der Größe des Beobachtungsbereichs der Stereopaaren, wenn der Betrachter sich parallel zur Oberfläche des AM3D-Displays bewegt. Der Kürze halber nennen wir diesen Modus den Beobachtungsbereich-Erweiterungsmodus.When comparing ( 1(a) ) with ( 1(b) ) you can see that on ( 1(b) ) when the observer was shifted by the same distance x 1 - x 0, fewer stereo pairs were considered than on ( 1(a) This effectively increases the size of the viewing area of the stereo pairs when the viewer moves parallel to the surface of the AM3D display. For brevity, we will call this mode the viewing area expansion mode.

Es bedeutet, dass durch Bewegen des ganzes 3D-Bildes oder des beobachtenden Stereopaares kann die Größe des Beobachtungsbereichs und die Betrachtungszeit der Ansichten kontrolliert erhöht werden, und dabei die Annäherung des Beobachters an den 3D-Bildsbruchbereich verlangsamen.This means that by moving the entire 3D image or the observing stereo pair, the size of the observation area and the viewing time of the views can be increased in a controlled manner, while slowing down the observer's approach to the 3D image break point.

Es sei zu beachten, dass es möglich ist, das 3D-Bild entsprechend der Verschiebung des Beobachters zu verschieben, sodass der Beobachter während der gesamten Bewegungszeit dasselbe Stereopaar sieht. Nennen wir „entsprechend“ eine solche Verschiebung des 3D-Bildes, bei der der Betrachter, während seiner parallelen Bewegung zur 3D-Displayoberfläche, dasselbe Stereopaar sehen kann. Wie auf (1(b)) gezeigt ist, bewegt sich ein 3D-Bild im gleichen Zeitraum um eine geringere Distanz als die „entsprechende“ Verschiebung. Mit anderen Worten: Je näher die Verschiebungslänge des beobachteten Stereopaars zu der Länge der „entsprechenden“ Verschiebung liegt, desto langsamer wird das beobachtende Stereopaar betrachtet und desto größer wird die Größe des Beobachtungsbereichs des betrachteten Stereopaars sein.It should be noted that it is possible to shift the 3D image according to the observer's movement, so that the observer sees the same stereo pair throughout the entire movement. Let us call such a shift of the 3D image "corresponding" if the viewer can see the same stereo pair during their parallel movement to the 3D display surface. As shown in ( 1(b) As shown, a 3D image moves a smaller distance in the same time period than the "corresponding" displacement. In other words, the closer the displacement length of the observed stereo pair is to the length of the "corresponding" displacement, the slower the observing stereo pair is viewed, and the larger the size of the observed stereo pair's viewing area will be.

Auf (1 (c)) wird eine andere Art der Demonstration eines unterbrechungsfreien 3D-Bildes betrachtet, indem sich ein 3D-Bild im gleichen Zeitraum im Vergleich zur „entsprechenden“ Verschiebung über eine viel größere Distanz bewegt. Dabei sieht der Beobachter die Verschiebung der 3D-Darstellung in umgekehrter Reihenfolge, sodass die 3D-Darstellung wiederholt dem Beobachter die gerade gesehenen Stereopaare in umgekehrter Reihenfolge anzeigt.On ( 1 (c) Another way of demonstrating a seamless 3D image is considered, in which a 3D image moves over a much greater distance in the same time period compared to the "corresponding" displacement. The observer sees the displacement of the 3D representation in reverse order, so that the 3D representation repeatedly shows the observer the stereo pairs just seen, in reverse order.

Im Punkt x0 zum Zeitpunkt t0 sieht der Beobachter das Stereopaar S(4, 5), das die Ansichten mit den Nummern 4 und 5 enthält, wie es auf der Linie 10 gezeigt ist. Wenn es keine 3D-Bildverschiebung gäbe, so würde der Beobachter im Punkt x1 zum Zeitpunkt t1 ein Stereopaar S(7, 8) sehen, welches die Ansichten mit den Nummern 7 und 8 enthält. Allerdings aufgrund der deutlichen Verschiebung des 3D-Bildes in der Richtung entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung des Beobachters, sieht der Beobachter jedoch das Stereopaar S(2, 3), das die Ansichten mit den Nummern 2 und 3 enthält, wie es auf der Linie 1 gezeigt ist. Wenn beim Verschieben des Beobachters ohne 3D-Bildverschiebung ein Anstieg der Ansichtszahlen der beobachteten Stereopaare gesehen wird, so führt dieser 3D-Bilddemonstrationsmodus zu einer Verringerung der Ansichtszahlen der beobachteten Stereopaare aufgrund der 3D-Bildverschiebung und umgekehrt. Der Kürze halber nennen wir diesen Modus als Reverse-Lookup-Modus. Im Allgemeinen, jedes Mal, wenn sich der Beobachter aufgrund der Nummernsteigerung (Nummernabstieg) der beobachtenden Ansichten dem Bruchbereich annähert, so erfolgt aufgrund der Verschiebung von mindestens einem der drei Teile des AM3D-Displays, wie geordneten und richtenden Optikstruktur, 2D-Displays oder des 3D-Bildes, eine Abnahme (Zunahme) der Nummer der beobachtenden Ansicht bis zur beobachtenden Ansichtennummer, die sich zwischen zwei benachbarten Bruchbereichen des 3D-Bildes befindet. In diesem Fall kann der Beobachter sich in die ursprüngliche Richtung weiterbewegen, was ermöglicht, erneut die zunehmenden (abnehmenden) Nummern von Ansichten anzuschauen.At point x0 at time t0, the observer sees the stereo pair S(4, 5), which contains views numbered 4 and 5, as shown on line 10. If there were no 3D image shift, the observer at point x1 at time t1 would see a stereo pair S(7, 8), which contains views numbered 7 and 8. However, due to the significant shift of the 3D image in the opposite direction to the observer's movement, the observer sees the stereo pair S(2, 3), which contains views numbered 2 and 3, as shown on line 1. While moving the observer without 3D image shift would result in an increase in the view numbers of the observed stereo pairs, this 3D image demonstration mode leads to a decrease in the view numbers of the observed stereo pairs due to the 3D image shift, and vice versa. For brevity, we will refer to this mode as the reverse lookup mode. Generally, each time the observer approaches the breakpoint due to the increasing (decreasing) number of the observed views, the number of the observed view decreases (increases) until it reaches the number located between two adjacent breakpoints of the 3D image, due to the movement of at least one of the three parts of the AM3D display, such as the ordered and directional optical structure, the 2D displays, or the 3D image. In this case, the observer can continue moving in the original direction, allowing them to view the increasing (decreasing) number of views again.

Es sei zu beachten, dass bei Verwendung dieses Modus keine Bewegung des Beobachters notwendig ist. Der Modus funktioniert auch, wenn der Beobachter in Ruhe bleibt. Dies ist eine wichtige Feststellung, die es ermöglicht, diesen Modus auch dann zu verwenden, wenn sich der Beobachter im Haltepunkt befindet. Mit diesem Modus kann der Blick des Betrachters in den Beobachtungsbereich solcher Stereopaare gerichtet werden, die weiter von dem Bereich entfernt sind, in dem der 3D-Bildbruch beobachtet wird.It should be noted that no movement of the observer is necessary when using this mode. The mode also works if the observer remains stationary. This is an important finding that makes it possible to use this mode even This mode should be used when the observer is at the holding point. It allows the viewer's gaze to be directed towards the observation area of stereo pairs that are further away from the area where the 3D image break is observed.

Außerdem wird eine Generierung neuer Ansichten als dritter Modus zur Demonstration des bruchlosen 3D-Bildes auf (1(d)) verwendet. Wenn der Beobachter beispielsweise mit der Betrachtung des Stereopaars S(7, 8) fertig ist, so wird anstelle des Stereopaars S(8, 1) ein neues Stereopaar S(8, 9) angezeigt. Dieser Modus ermöglicht es zu verhindern, dass der Blick des Betrachters in den Bereich fällt, in dem der 3D-Bildsbruch betrachtet wird. Im Gegensatz zu den in (1(b)) und (1(c)) dargestellten Modi erhöht dieser Modus den Look-Around-Effekt, erfordert jedoch einen erheblichen Anstieg der Material- und Rechenkosten. Aus praktischer Sicht ist es notwendig, diesen 3D-Bilddemonstrationsmodus in Kombination mit den auf (1(b)) und (1(c)) dargestellten Modi zu verwenden, damit das AM3D-System genügend Zeit hat, rechtzeitig neue Ansichten zu generieren. Tatsächlich stellen die auf (1 (b)) und ( 1(c)) dargestellten Modi zusätzliche Zeit zur Verfügung, die das AM3D-System nutzen kann, um die neuen Stereopaare zu generieren, deren Ansichten Nummern außerhalb des Bereichs der aktuell angezeigten N Ansichten liegen. Wenn wir beispielsweise die Größe des Beobachtungsbereichs erhöhen, der Ansichten von 2 auf N + 1,enthält, so geben wir dem AM3D-System Zeit, eine weitere Demonstration des Stereopaars S (N + 1, N + 2) usw. vorzubereiten.Furthermore, the generation of new views is offered as a third mode to demonstrate the seamless 3D image ( 1(d) ) is used. For example, when the observer has finished viewing stereo pair S(7, 8), a new stereo pair S(8, 9) is displayed instead of stereo pair S(8, 1). This mode prevents the observer's gaze from falling into the area where the 3D image break is being viewed. In contrast to the ones in ( 1(b) ) and ( 1(c) In the modes shown, this mode enhances the look-around effect, but requires a significant increase in material and computational costs. From a practical point of view, it is necessary to use this 3D image demonstration mode in combination with the modes shown ( 1(b) ) and ( 1(c) ) to use the modes shown so that the AM3D system has enough time to generate new views in a timely manner. In fact, the modes shown ( 1 (b) ) and ( 1(c) The modes shown provide additional time that the AM3D system can use to generate the new stereo pairs whose views are numbered outside the range of the currently displayed N views. For example, if we increase the size of the viewing area containing views from 2 to N+1, we give the AM3D system time to prepare another demonstration of the stereo pair S(N+1, N+2), and so on.

Somit kann der Modus der Generierung neuer Ansichten hocheffektiv durch den Beobachtungsbereich-Erweiterungsmodus, oder Reverse-Lookup-Modus oder durch deren Kombination implementiert werden.Thus, the mode of generating new views can be implemented highly effectively through the observation area expansion mode, or reverse lookup mode, or through a combination of both.

In einer Ausführungsform der bewegende Beobachter bei der Betrachtung von Stereopaaren die Grenze des bruchlosen Beobachtungsbereichs erreicht, der dem Stereopaar S(N - 1, N) entspricht, so kann sich das 3D-Bild in die entgegengesetzte Richtung auf n < N Ansichten verschieben. Nach der Verschiebung der 3D-Darstellung in die entgegengesetzte Richtung wird der Beobachter in umgekehrter Reihenfolge nacheinander die gerade betrachteten Stereopaare sehen und bleibt bei der Betrachtung des S(N - 1 - n, N - n) Stereopaars. Danach kann sich der Beobachter wieder in die gleiche Richtung entlang der Oberfläche des AM3D-Displays zum Stereopaar S(N - 1, N) bewegen, bis er die Grenze des Beginns des Bruchbeobachtungsbereichs erreicht, und dabei ein qualitativ hochwertiges bruchloses 3D-Bild sehen wird. Bei Bedarf kann dieser Demonstrationsmodus wiederholt werden.In one embodiment, when the moving observer, while viewing stereo pairs, reaches the boundary of the seamless viewing area corresponding to the stereo pair S(N - 1, N), the 3D image can shift in the opposite direction to n < N views. After the 3D representation shifts in the opposite direction, the observer will see the previously viewed stereo pairs in reverse order, remaining on the S(N - 1 - n, N - n) stereo pair. The observer can then move again in the same direction along the surface of the AM3D display to the stereo pair S(N - 1, N) until reaching the boundary of the beginning of the seamless viewing area, thereby seeing a high-quality, seamless 3D image. This demonstration mode can be repeated if necessary.

In TW200950501A erfolgt die Vergrößerung der Gesamtgröße des Beobachtungsbereiches durch die Erhöhung der Gesamtzahl der Beobachtungsansichten. Bei dem hier vorgeschlagenen AM3D-Display kann die Vergrößerung der Größen von Beobachtungsbereichen der Stereopaare mittels des Beobachtungsbereich-Erweiterungsmodus und/oder des Reverse-Lookup-Modus erfolgen. Dabei kann die Anzahl der betrachteten Stereopaare das N - 1 sogar bei erheblichem Versetzen des Beobachters parallel zu der AM3D-Displayoberfläche nicht überschreiten.In TW200950501A The overall size of the observation area is increased by increasing the total number of observation views. With the AM3D display proposed here, the size of the observation areas of the stereo pairs can be increased using the observation area expansion mode and/or the reverse lookup mode. The number of stereo pairs viewed cannot exceed N - 1, even when the observer is significantly displaced parallel to the AM3D display surface.

Wie auf (1 (d)) gezeigt, kann der Beobachter, wenn er sich zu Beginn am Punkt x0 befindet, das Stereopaar S(7, 8) beobachten, wie auf der Linie 10 gezeigt. Wäre es ein gewöhnliches (ASD), dann würde am Punkt x2 das Stereopaar S(2, 3) beobachtet und der Beobachter müsste den Beobachtungsbereich des 3D-Bildbruchs durchgehen. Wenn die in der TW200950501A vorgeschlagene Methode verwendet würde, würde am Punkt x2 ein Stereopaar S(10, 11) beobachtet, welches die Ansichten mit den Nummern 10 und 11 enthält. In unserem Fall wird aber ein Stereopaar S(8, 9) beobachtet, das die Ansichten mit den Nummern 8 und 9 enthält, wie auf der Linie 1 gezeigt. Dadurch vergrößern wir die Größe des Beobachtungsbereichs des Stereopaares S(8, 9). Somit hat der von uns vorgeschlagene Modus den Vorteil, dass er durch die Verlängerung der Demonstrationszeit des S(8, 9)-Stereopaars dem 3D-System zusätzliche Zeit gibt, sich auf die Demonstration der nächsten neu generierten Stereopaare vorzubereiten, beispielsweise auf die Generierung neuer S(9, 10) und S(10, 11) Stereopaaren.As on ( 1 (d) As shown in Figure 10, if the observer is initially located at point x0 , they can observe the stereo pair S(7, 8). If it were an ordinary stereo image (ASD), then at point x2 the stereo pair S(2, 3) would be observed, and the observer would have to traverse the observation area of the 3D image break. If the image in the TW200950501A If the proposed method were used, a stereo pair S(10, 11) containing views numbered 10 and 11 would be observed at point x2 . In our case, however, a stereo pair S(8, 9) containing views numbered 8 and 9 is observed, as shown on line 1. This increases the size of the observation area of the stereo pair S(8, 9). Thus, the mode we propose has the advantage that, by extending the demonstration time of the S(8, 9) stereo pair, it gives the 3D system additional time to prepare for the demonstration of the next newly generated stereo pairs, for example, the generation of new S(9, 10) and S(10, 11) stereo pairs.

Alle drei besprochenen Modi, darunter der Reverse-Lookup-Modus, der Modus zur Generierung neuer Ansichten und der Beobachtungsbereich-Erweiterungsmodus, führen dazu, dass verhindert wird, dass der Beobachter in den 3D-Bildbruch-Bereich fällt. Obwohl jeder der Modi unabhängig von den anderen verwendet werden kann, ist es in praktischen Anwendungen nützlich, eine Kombination der drei vorgeschlagenen Modi zu verwenden.All three modes discussed—the reverse lookup mode, the new view generation mode, and the observation area expansion mode—prevent the observer from falling into the 3D image breakup area. Although each mode can be used independently, in practical applications it is useful to use a combination of the three suggested modes.

Es sei zu beachten, dass der auf (1 (b, c)) besprochene Beobachtungsbereich-Erweiterungsmodus und/oder der Reverse-Lookup-Modus nicht nur bei der Verschiebung des 3D-Bildes, sondern auch bei der Verschiebung beliebiger Teile des AM3D-Displays in Form von 2D-Display und/oder Parallaxenbarriere ausgeführt werden kann.It should be noted that the one on ( 1 (b , c)) discussed observation area extension mode and/or reverse lookup mode can be performed not only when shifting the 3D image, but also when shifting any part of the AM3D display in the form of 2D display and/or parallax barrier.

Somit wird durch Verschiebung auf einen bestimmten Abstand, der durch die Position des bewegten Beobachters bestimmt wird, mindestens eines der Teile des AM3D-Displays, wie 2D-Display, geordnete und richtende Optikstruktur, sowie eines Teils des 3D-Bildes/des ganzen 3D-Bildes kann der oben besprochene Bereichserweiterungsmodus und/oder der Reverse-Lookup-Modus realisiert werden. Durch die Verwendung mindestens eines dieser Modi wird die zusätzliche Zeit gewonnen, um ein Stereopaar S(N + m, N + m + 1) anstelle des pseudoskopischen Stereopaares S(N + m, m + 1) zu demonstrieren, wobei m eine ganze Zahl ist. In diesem Fall nehmen wir der Bestimmtheit halber an, dass sich der Beobachter in der Richtung von Ansicht N + m - 1 zur Ansicht N + m und weiterbewegt.Thus, by shifting to a specific distance, which is determined by the position of the moving observer, at least one of the parts of the AM3D display, such as the 2D display, ordered and directional optical structure, as well as one The area expansion mode and/or the reverse lookup mode discussed above can be implemented for part or all of the 3D image. Using at least one of these modes gains the additional time needed to demonstrate a stereo pair S(N + m, N + m + 1) instead of the pseudoscopic stereo pair S(N + m, m + 1), where m is an integer. In this case, for the sake of certainty, we assume that the observer moves in the direction from view N + m - 1 to view N + m and beyond.

Aus mathematischer Sicht bedeutet dies, dass damit das System es schafft, zum Zeitpunkt der Annäherung des Beobachters an den 3D-Bildbruchbereich, die Ansicht N + m + 1 statt Ansicht m + 1 zu generieren, ist es notwendig, dass das Kriterium Lgen > vgen τgen erfüllt ist, wobei τger, das Zeitintervall ist, das das AM3D-System benötigt, um anstelle der pseudoskopischen Ansicht eine neue stereoskopische Ansicht zu generieren, wobei Lgen- der Abstand von der aktuellen Position des Betrachters zum 3D-Bildsbruchbereich ist, in dem man die m + 1 pseudoskopische Ansicht beobachten würde, wenn an ihrer Stelle nicht die neue Ansicht N + m + 1 generiert worden wäre, und vgen - ist die durchschnittliche Bewegungsgeschwindigkeit des Betrachters auf dem Intervall Lgen.From a mathematical point of view, this means that in order for the system to generate view N + m + 1 instead of view m + 1 at the moment the observer approaches the 3D image break area, it is necessary that the criterion L gen > v gen τ gen is satisfied, where τ ger is the time interval that the AM3D system needs to generate a new stereoscopic view instead of the pseudoscopic view, where L gen is the distance from the current position of the observer to the 3D image break area where the m + 1 pseudoscopic view would be observed if the new view N + m + 1 had not been generated in its place, and v gen is the average speed of movement of the observer on the interval L gen .

In diesem Fall hängt die Wahl der Verwendung von 3D-Stereopaar-Verschiebung oder Teilen von AM3D-Display in Form von 2D-Display und/oder Parallaxenbarriere von den technischen Eigenschaften des verwendeten AM3D-Systems sowie von der Art der Bewegung des Beobachters ab. Im Allgemeinen ermöglicht unser Verfahren die Verwendung einer beliebigen Kombination aus Verschiebung von Teilen des AM3D-Displays und des ganzen 3D-Bildes auf der Oberfläche des AM3D-Displays relativ zum Beobachter. Um beispielsweise den Beobachtungsbereich hochwertiger 3D-Bilder zu vergrößern, ist es möglich gemäß der Bewegung des Beobachters, nicht nur die 3D-Stereopaare, sondern gleichzeitig auch die Parallaxenbarriere zu verschieben.In this case, the choice of using 3D stereo pair shifting or parts of the AM3D display in the form of a 2D display and/or parallax barrier depends on the technical characteristics of the AM3D system used and the type of movement of the observer. Generally, our method allows for any combination of shifting parts of the AM3D display and the entire 3D image on the surface of the AM3D display relative to the observer. For example, to increase the viewing area of high-quality 3D images, it is possible to shift not only the 3D stereo pairs but also the parallax barrier simultaneously, according to the observer's movement.

(2(a)) ist eine schematische Darstellung des allgemeinen Schemas des AM3D-Displays, wo eine der Optionen für die Reihenfolge der Größen der Stereopaarbeobachtungsbereiche gezeigt ist, wenn der Beobachter sich parallel zur Bildschirmoberfläche des AM3D-Displays in horizontaler Richtung bewegt. Die Abmessungen der Pfeile auf den Linien 8 und 9 zeigen die Abmessungen der Stereopaarbeobachtungsbereiche und die Richtung der Pfeile zeigt die Bewegungsrichtung des Beobachters, dabei bewegt sich der Beobachter selbst entlang der Linie 7. In (2(a)) bewegt sich der Beobachter zuerst vom Haltepunkt Oi nach rechts zum nächsten Haltepunkt Oi+1 und passiert nacheinander die Stereopaarbeobachtungsbereiche von Rn+1 bis Rn+4, wobei n eine bestimmte ganze Zahl innerhalb des Intervalls zwischen den Zahlen 0 und N - 4. Nachdem der Beobachter den Haltepunkt Oi+1 erreicht hat, kann er sich beispielsweise nach links bis zum Haltepunkt Oi+2 bewegen, wie in (2(a)) gezeigt ist. Im betrachteten Fall haben die Größen der Beobachtungsbereiche Rn+3, Rn+4 und Rn+1 unterschiedliche Werte, wenn sich der Beobachter in entgegengesetzte Richtungen bewegt, wie es auf den Linien 8 und 9 dargestellt ist.( 2(a) Figure 1 is a schematic representation of the general scheme of the AM3D display, showing one of the options for the order of sizes of the stereo pair observation areas when the observer moves horizontally parallel to the screen surface of the AM3D display. The dimensions of the arrows on lines 8 and 9 indicate the dimensions of the stereo pair observation areas, and the direction of the arrows indicates the direction of movement of the observer, who moves along line 7. In ( 2(a) ) the observer first moves from the holding point O i to the right to the next holding point O i+1 and successively passes through the stereo pair observation areas from R n+1 to R n+4 , where n is a specific integer within the interval between the numbers 0 and N - 4. After the observer has reached the holding point O i+1 , he can, for example, move to the left to the holding point O i+2 , as in ( 2(a) ) is shown. In the case under consideration, the sizes of the observation areas R n+3 , R n+4 and R n+1 have different values when the observer moves in opposite directions, as shown on lines 8 and 9.

Im Gegensatz zu (2(a)), wo die Hauptelemente des Schemas des AM3D-Displays dargestellt sind, auf (2(b, c, d)) sind der Kürze halber nur die Linien 7 und 9 gezeigt, die die Reihenfolge der Größen der Stereopaarbeobachtungsbereiche zeigen, wenn sich der Beobachter parallel zur Bildschirmoberfläche des AM3D-Displays in horizontaler Richtung nach rechts bewegt.As opposed to ( 2(a) ), where the main elements of the AM3D display scheme are shown, on ( 2 (b, c, d)) For brevity, only lines 7 and 9 are shown, which indicate the order of the sizes of the stereo pair observation areas when the observer moves horizontally to the right parallel to the screen surface of the AM3D display.

Wie auf (2(a)) dargestellt, beim Durchlaufen der Beobachtungsbereiche Rn+1 auf der Linie 9 und Rn+3, Rn+4 auf Linie 8 im autostereoskopischen Modus gelingt es dem AM3D-System, die Abfolge der Beobachtungsbereiche Rn+2, Rn+3 und Rn+4 auf Linie 9 und Rn+2, Rn+1, Rn auf Linie 8 im Modus der Vergrößerung des Beobachtungsbereichs zur Demonstration vorzubereiten. In diesem Fall sind die Größen der Beobachtungsbereiche Rn+4 auf Linie 9 und Rn auf Linie 8 durch den Haltepunkt Oi+1 bzw. Oi+2 begrenzt.As on ( 2(a) As shown, when traversing the observation areas R <sub>n+1</sub> on line 9 and R <sub>n+3</sub> , R<sub>n+4</sub> on line 8 in autostereoscopic mode, the AM3D system successfully prepares the sequence of observation areas R <sub>n+2</sub> , R <sub>n+3</sub> , and R<sub> n+4 </sub> on line 9 and R<sub>n+2</sub> , R<sub>n+1</sub> , and R <sub>n </sub> on line 8 in the mode of magnifying the observation area for demonstration purposes. In this case, the sizes of the observation areas R <sub>n+4 </sub> on line 9 and R <sub>n</sub> on line 8 are limited by the stopping point O <sub>i+1 </sub> and O <sub>i+2 </sub>, respectively.

(2(b)) zeigt eine der Optionen für die Verteilung der Größen der StereopaarBeobachtungsbereiche entlang der Linie 7 der Beobachterbewegung vom Haltepunkt Oi zum nächsten Haltepunkt Oi+1 nach rechts und weiter vom Haltepunkt Oi+1 zum Haltepunkt Oi+2. (2(b)) zeigt eine Kombination von solcher Modi wie Beobachtungsbereich-Erweiterungsmodus von Stereopaaren und das Reverse-Lookup-Modus, um zu verhindern, dass der Beobachter in den Beobachtungsbereich des 3D-Bildbruches hineinfällt. In diesem Fall betrachten wir einen speziellen Fall, in dem die Periode der 3D-Bildsstruktur gleich 8 ist. Die Größen der Beobachtungsbereiche R4 und R5 vom Haltepunkt Oi bis zum Haltepunkt Oi+1 und die auf der Linie 9 gezeigten Beobachtungsbereich R5 vom Haltepunkt Oi+1 bis zum Haltepunkt Oi+2 sind genau die gleichen wie im normalen (ASD). Da das AM3D-System aufgrund seiner Trägheit nicht sofort auf die Bewegung des Beobachters reagiert so wird es beim Durchlaufen der Beobachtungsbereiche R4 und R5, dem AM3D-System Zeit gegeben, die Position des Beobachters zu bestimmen. In diesem Fall bleibt das 3D-Bild unbewegt und die Größen der Beobachtungsbereiche betragen R4 ≤ e und R5 ≤ e.( 2(b) ) shows one of the options for the distribution of the sizes of the stereo pair observation areas along line 7 of the observer movement from stopping point O i to the next stopping point O i+1 to the right and further from stopping point O i+1 to stopping point O i+2 . ( 2(b) Figure 9 shows a combination of modes such as the stereo pair's observation area extension mode and the reverse lookup mode to prevent the observer from falling into the observation area of the 3D image break. In this case, we consider a special case where the period of the 3D image structure is 8. The sizes of the observation areas R4 and R5 from the holding point Oi to the holding point Oi +1 , and the observation area R5 from the holding point Oi +1 to the holding point Oi +2 shown on line 9, are exactly the same as in normal (ASD). Since the AM3D system does not react instantly to the observer's movement due to its inertia, the system is given time to determine the observer's position as it traverses the observation areas R4 and R5 . In this case, the 3D image remains stationary, and the sizes of the observation areas are R4 ≤ e and R5 ≤ e.

Es sei zu beachten, dass jeder der in (2(a, b, c, d)) dargestellten 3D-Bildbeobachtungbereiche mit den oben diskutierten Demonstrationsmodi verknüpft werden kann, die eine Beobachtung eines bruchlosen 3D-Bildes ermöglichen. Um jeden der oben diskutierten Modi zu implementieren, muss das Kriterium τm < Lm/vm erfüllt werden, wobei τm der Zeitraum bezeichnet, der das AM3D-System benötigt, um ein Stereopaar für die Demonstration gemäß einem der ausgewählten Modi vorzubereiten. Dieses Stereopaar sollte in jenen Bereichen des AM3D-Displays angezeigt werden, die von einem Betrachter beobachtet werden, der sich an der Grenze des Intervalls Lm befindet. In diesem Fall ist Lm die Entfernung, welche der Betrachter von der laufenden Position zur Position, bei der ohne Verwendung von Demonstrationsmodi ein 3D-Bildbruch beobachtet werden würde, und vm bezeichnet die durchschnittliche Bewegungsgeschwindigkeit in diesem Intervall Lm.It should be noted that each of the ( 2 (a, b, c, d)) depicted 3D image observation area which can be linked to the demonstration modes discussed above, enabling the observation of a seamless 3D image. To implement any of the modes discussed above, the criterion τ <sub>m </sub><L<sub>m</sub> / v<sub> m </sub> must be met, where τ <sub>m</sub> denotes the time the AM3D system needs to prepare a stereo pair for demonstration according to one of the selected modes. This stereo pair should be displayed in those areas of the AM3D display that are visible to a viewer located at the boundary of the interval L <sub>m</sub> . In this case, L<sub>m</sub> is the distance the viewer travels from their current position to the position where, without using demonstration modes, a 3D image break would be observed, and v <sub>m</sub> denotes the average movement speed within this interval L<sub>m</sub> .

Es sei zu beachten, dass die Größe des Beobachtungsbereichs R8 durch den Modus der Vergrößerung des Beobachtungsbereichs bestimmt wird. Daher kann nach dem Maß die Größe von R8 die Größe der Beobachtungsbereiche der vorherigen Stereopaaren überschreiten und wird durch den Haltepunkt Oi+1 begrenzt. Es sei zu beachten, dass am Haltepunkt Oi+1 der Reverse-Lookup-Modus der gerade betrachteten Stereopaare eingeschaltet wird, sodass der Blick des Betrachters im Beobachtungsbereich R5 liegt. Wenn es keine Verschiebung des 3D-Bildes gäbe, würde der Beobachter im R1 Beobachtungsbereich landen, wo er den Bruch des 3D-Bildes beobachten würde. Aufgrund der Wirkung des Reverse-Lookup-Modus wird das beobachtete Stereopaar von der Grenze des 3D-Bildsbruchs entfernt. Anschließend kann die Bewegung des Betrachters bis zum nächsten Haltepunkt Oi+2 fortgesetzt werden.It should be noted that the size of the observation area R8 is determined by the mode used to magnify the observation area. Therefore, depending on the measurement, the size of R8 can exceed the size of the observation areas of the previous stereo pairs and is limited by the stop point Oi +1 . It should be noted that at stop point Oi +1 , the reverse lookup mode of the currently viewed stereo pairs is activated, so the viewer's view is in the observation area R5 . If there were no shift of the 3D image, the viewer would end up in the R1 observation area, where they would observe the break in the 3D image. Due to the effect of the reverse lookup mode, the observed stereo pair is moved away from the boundary of the 3D image break. Subsequently, the viewer's movement can continue to the next stop point Oi +2 .

(2(c)) zeigt eine Kombination von solcher 3D-Demonstrationsmodi wie z. B. der Beobachtungsbereich-Erweiterungsmodus, das Reverse-Lookup-Modus und Modus der Generierung neuer Ansichten. In (2(c)) schlagen wir im Gegensatz zu (2(b)) vor, dass die Periode der Bildstruktur eine Periode gleich N hat. Die Abmessungen der Beobachtungsbereiche von Stereopaaren Rn+1 und Rn+2 sind die gleichen wie bei einem gewöhnlichen (ASD). Dies bedeutet, dass ihre Werte e nicht überschreiten. Wenn sich der Beobachter in diesen Beobachtungsbereichen befindet, bewegt sich das 3D-Bild nicht. Das bedeutet, dass sich der Beobachter innerhalb dieser Bereiche mit beliebiger Geschwindigkeit bewegen kann und AM3D-System mit Beobachterpositionsverfolgung diese betrachteten Bereiche nutzt, um die Position des Beobachters zu bestimmen und die Ansichten Rn+3 zur Demonstration vorzubereiten.( 2(c) ) shows a combination of such 3D demonstration modes as the observation area expansion mode, the reverse lookup mode, and the new view generation mode. In ( 2(c) ) we, unlike ( 2(b) ) supposes that the period of the image structure has a period equal to N. The dimensions of the observation areas of stereo pairs R n+1 and R n+2 are the same as in an ordinary (ASD). This means that their values do not exceed e. If the observer is located within these observation areas, the 3D image does not move. This means that the observer can move within these areas at any speed, and the AM3D system with observer position tracking uses these observed areas to determine the observer's position and prepare the views R n+3 for demonstration.

Die Größen der Beobachtungsbereiche von Rn+3 bis RN werden durch den Beobachtungsbereich-Erweiterungsmodus bestimmt. In der Praxis können die Werte dieser Beobachtungsbereiche solche Größen haben, dass sie dem Beobachter eine hochwertige, realitätsnahe 3D-Darstellung bieten. Sobald der Beobachter bei seiner Verschiebung die Grenze des Beobachtungsbereichs RN erreicht, zeigt AM3D-Display ein neues Stereopaar S(N, N + 1), das dem Beobachtungsbereich RN+1 entspricht. Der Einfachheit halber betrachten wir nur einen Beobachtungsbereich, das der Generierung des Stereopaars mit Ansichten entspricht, deren Zahlen außerhalb des Bereichs der derzeit am Displayoberflache vorhandenen Ansichten liegen, es kann aber mehrere solche Beobachtungsbereiche geben.The sizes of the observation ranges from R <sub>n+3</sub> to R<sub>N</sub> are determined by the observation range expansion mode. In practice, the values of these observation ranges can be such that they provide the observer with a high-quality, realistic 3D representation. As soon as the observer reaches the boundary of the R<sub>N</sub> observation range during their movement, AM3D Display shows a new stereo pair S(N, N+1) corresponding to the R<sub>N+1</sub> observation range. For simplicity, we consider only one observation range, which corresponds to the generation of the stereo pair with views whose numbers lie outside the range of views currently present on the display surface; however, there can be multiple such observation ranges.

Am Beobachtungspunkt Oi+1 wird der Reverse-Lookup-Modus eingeschaltet, sodass der Beobachter im Beobachtungsbereich Rn+1 landet. Solche Verschiebung des 3D-Bildes in umgekehrter Richtung verhindert, dass der Blick des Betrachters in den 3D-Bildunterbrechungsbereich gelangt und sorgt dafür, dass die gerade betrachteten Stereopaare wieder gesehen werden. Die Größe des Beobachtungsbereichs Rn+1 entspricht der Größe des üblichen (ASD) und e wird in dem Ausmaß nicht überschritten. Die Größe des Beobachtungsbereichs Rn+2 wird durch den Beobachtungsbereich-Erweiterungsmodus bestimmt. Die Größe dieses Beobachtungsbereichs wird durch den Haltepunkt Oi+2 begrenzt.At observation point O i+1, the reverse lookup mode is activated, so the observer lands in the observation area R n+1 . This reverse shift of the 3D image prevents the viewer's gaze from entering the 3D image interruption area and ensures that the currently viewed stereo pairs are seen again. The size of the observation area R n+1 corresponds to the size of the usual (ASD) and is not exceeded. The size of the observation area R n+2 is determined by the observation area extension mode. The size of this observation area is limited by the stop point O i+2 .

(2(d)) zeigt eine der Optionen für die Reihenfolge der StereopaarBeobachtungsbereiche basierend auf dem Beobachtungsbereich-Erweiterungsmodus. In diesem Fall können die Größen aller Beobachtungsbereiche ungefähr gleich oder größer als e sein mit Ausnahme möglicherweise der Anfangs- und Endbereiche im Intervall zwischen den Haltepunkten Oi und Oi+1.( 2(d) ) shows one of the options for the order of the stereo pair observation areas based on the observation area expansion mode. In this case, the sizes of all observation areas can be approximately equal to or greater than e, with the possible exception of the start and end areas in the interval between the breakpoints O <sub>i</sub> and O <sub>i+1</sub> .

Es sei zu beachten, dass die Anzahl der möglichen Optionen für die Reihenfolge der Beobachtungsbereiche nicht auf die in (2(a, b, c, d)) gezeigten Optionen beschränkt ist. In Wirklichkeit mag die Anzahl der verwendeten Optionen viel größer sein, aber in jedem Fall nutzt jede Option die oben besprochenen Demonstrationsmodi in verschiedenen Kombinationen.It should be noted that the number of possible options for the order of the observation areas does not correspond to the number in ( 2 The options shown (a, b, c, d)) are limited. In reality, the number of options used may be much larger, but in any case, each option uses the demonstration modes discussed above in different combinations.

Es sei zu beachten, dass die Auswahl des Modus zur Demonstration des Bildes dem bewegenden Beobachter automatisiert werden kann. In diesem Fall sollten zunächst die Parameter des Detektors, der die Position des Beobachters bestimmt, die Geschwindigkeit des Prozessors und der Grafikkarte des Computers, die Geschwindigkeit des Geräts, das für die Verschiebung des 2D-Displays und/oder der Parallaxenbarriere sorgt, sowie die Art der Bewegung des Betrachters, der das 3D-Bild betrachtet, berücksichtigt werden. Basierend auf diesen Daten kann der Computer nicht nur die Größe des Beobachtungsbereichs bestimmen, sondern auch die Reihenfolge der Größen der Beobachtungsbereiche, die durch die oben genannten Demonstrationsmodi des 3D-Bildes bestimmt werden.It should be noted that the selection of the mode for displaying the image to the moving observer can be automated. In this case, the parameters of the detector that determines the observer's position, the speed of the computer's processor and graphics card, the speed of the device that shifts the 2D display and/or parallax barrier, and the type of movement should first be determined. The viewing angle of the 3D image must be taken into account. Based on this data, the computer can determine not only the size of the observation area, but also the order of the sizes of the observation areas, which are determined by the aforementioned 3D image demonstration modes.

Wenn in (ASD) oder 3D-Display in TW200950501A die maximale Größe des Beobachtungsbereichs einer Ansicht im Stereopaar im optimalen Abstand erreicht wird, so kann in unserem Fall jeder Beobachtungsabstand vom Beobachter zum Display optimal gemacht werden, was sehr wichtig für Applikationen sein kann. Darüber hinaus ändert sich bei Verwendung unseres Ansatzes der Begriff des optimalen Abstands zwischen den benachbarten Stereopaaren. Dieser Abstand kann nun größer sein als e und kann durch die hohe Qualität des von verschiedenen Ansichten beobachteten 3D-Bildes sowie durch das Nähe-Gefühl der beobachteten virtuellen 3D-Objekte zur Realität bestimmt werden, als würden statt virtueller 3D-Objekte reale Objekte beobachtet.If in (ASD) or 3D display in TW200950501A Since the maximum size of the viewing area of a view in the stereo pair is achieved at the optimal distance, in our case any viewing distance from the observer to the display can be optimized, which can be very important for applications. Furthermore, when using our approach, the concept of the optimal distance between adjacent stereo pairs changes. This distance can now be greater than e and can be determined by the high quality of the 3D image observed from different views, as well as by the perceived proximity of the observed virtual 3D objects to reality, as if real objects were being observed instead of virtual 3D objects.

In einer herkömmlichen (ASD) Display und 3D-Display in TW200950501A ist die Matrix M i , j n des Beitragskoeffizienten jeder Ansicht n zum Wert jedes Subpixels mit den Koordinaten i und j ist ein wichtiges Element für die Konstruktion eines 3D-Bildes. Der Größenwert der Elemente dieser Matrix kann von 0 bis 1 variieren. Diese Matrix für (ASD) oder TW200950501A wird für jede Position des Betrachters einmal berechnet und ändert sich nicht in Abhängigkeit von der Position des Betrachters relativ zur Bildschirmoberfläche des 3D-Displays, also M i , j n = const . Ein Beispiel die Berechnung dieser Matrix finden Sie in US2011109623A1 . Dies bedeutet, dass die Abmessungen der Beobachtungsbereiche der Stereopaaransichten stationär sind und eine streng definierte Form im Raum haben. Wie oben erwähnt, verringert sich leider die Größe der Betrachtungsbereiche, wenn sich der Abstand vom Betrachter zur Displayoberfläche ändert. Dies führt zu Unbehagen bei der Betrachtung eines 3D-Bildes.In a conventional (ASD) display and 3D display in TW200950501A is the matrix M i , j n The contribution coefficient of each view n to the value of each subpixel with coordinates i and j is an important element for constructing a 3D image. The size value of the elements in this matrix can vary from 0 to 1. This matrix for (ASD) or TW200950501A It is calculated once for each viewer position and does not change depending on the viewer's position relative to the screen surface of the 3D display, i.e. M i , j n = const . An example of how to calculate this matrix can be found in US2011109623A1 This means that the dimensions of the viewing areas in stereo pairs are fixed and have a strictly defined shape in space. As mentioned above, the size of the viewing areas unfortunately decreases when the distance between the viewer and the display surface changes. This leads to discomfort when viewing a 3D image.

Bei der hier vorgeschlagenen Methode kann bei Verschiebung des 2D-Displays und/oder der Parallaxenbarriere die Matrix M i , j n auch ein Mal für jede Position des Beobachters relativ zum AM3D-Display berechnet werden. Für den Fall, dass die Verschiebung eines beliebigen Teils des 3D-Bildes relativ zur Displayoberflache verwendet wird, muss die Koeffizienten Matrix M i , j n einzeln für jede Position des zu verschiebenden Teiles eines 3D-Bildes berechnet werden, so dass M i , j n = M i , j n ( r 3 D l m ( t ) ) , wobei r 3 D l m ( t ) bezeichnet einen Zweikomponentenvektor der Bildverschiebung in der Ebene des AM3D-Displays während der Zeit t. Jeder der Koeffizienten M i , j n ist eine rationale Zahl, die sich innerhalb des Intervalls von 0 bis einschließlich 1 ändert. Es ist auch einfach, analytische Formeln zur Berechnung der Koeffizienten Matrix aufzuschreiben, die die Verschiebung eines 3D-Bildes abhängig von der Position des Betrachters bestimmt.With the method proposed here, the matrix can be changed when the 2D display and/or the parallax barrier is shifted. M i , j n The coefficient matrix must also be calculated once for each position of the observer relative to the AM3D display. If the displacement of any part of the 3D image relative to the display surface is used, the coefficient matrix must be adjusted. M i , j n individually calculated for each position of the part of a 3D image to be moved, so that M i , j n = M i , j n ( r 3 D l m ( t ) ) , where r 3 D l m ( t ) denotes a two-component vector of the image displacement in the plane of the AM3D display during time t. Each of the coefficients M i , j n is a rational number that varies within the interval from 0 to 1 inclusive. It is also easy to write analytical formulas to calculate the coefficient matrix that determines the displacement of a 3D image depending on the viewer's position.

Es sei zu beachten, dass die Matrix Pi,j bestimmt, welcher Teil des Subpixelbereichs mit den Koordinaten i und j von einem Betrachter gesehen wird, der sich relativ zu dem AM3D-Display bewegt. In diesem Fall ändert sich der Wert des Matrixelements Pi,j von 0 bis einschließlich 1. Die Zeitabhängigkeit einer solchen Matrix kann in allgemeiner Form dargestellt werden als: P i , j = P i , j ( r 0 ( t ) ,   r 2 D ( t ) ,   n 2 D ( α ( t ) ,   β ( t ) ,   γ ( t ) ) ,   r str ( t ) ) , wobei der Dreidimensionaler Vektor r 0 ( t ) die Position des Betrachters relativ zur 2D-Displayoberfläche im Raum zum Zeitpunkt t bezeichnet. Der dreidimensionale Vektor r 2 D ( t ) bezeichnet zum Moment der Zeit t die Position der Oberflächenmitte eines 2D-Displays relativ zum ausgewählten Koordinatensystem, der Dreikomponenteneinheitsvektor n 2 D ( α ( t ) ,   β ( t ) ,   γ ( t ) ) , senkrecht zur 2D-Displayoberfläche und liegend in der Mitte des 2D-Displays, wobei dessen Anfang durch das Ende des Vektors r 2 D ( t ) bestimmt wird, und die Richtung dieses Drei-Komponenten Einheitsvektors wird durch drei Euler-Winkel α(t), β(t), γ(t) bestimmt. Es sei zu beachten, dass die Oberfläche der Parallaxenbarriere zu jedem Zeitpunkt t parallel zur Bildschirmoberfläche des 2D-Displays bleibt, daher wird seine Normalrichtung im Raum auch durch den Vektor n 2 D ( α ( t ) ,   β ( t ) ,   γ ( t ) ) bestimmt. Da außerdem der Abstand zwischen der Oberfläche des 2D-Displays und der Oberfläche der Parallaxenbarriere zu jedem Zeitpunkt t konstant bleibt, wird die Position der Mitte der Oberfläche der Parallaxenbarriere durch den zweidimensionalen Vektor r str ( t ) bestimmt. Dabei wird der Anfang dieses Vektors r str ( t ) durch den Schnittpunkt der Oberfläche der Parallaxenbarriere mit einer Geraden bestimmt, die durch den Vektor n 2 D ( α ( t ) ,   β ( t ) ,   γ ( t ) ) verläuft und das Ende dieses Vektors wird durch die Position der Mitte der Oberfläche der Parallaxenbarriere bestimmt.It should be noted that the matrix P <sub>i,j</sub> determines which part of the subpixel area with coordinates i and j is seen by a viewer moving relative to the AM3D display. In this case, the value of the matrix element P <sub>i,j</sub> changes from 0 to 1 inclusive. The time dependence of such a matrix can be represented in a more general form as: P i , j = P i , j ( r 0 ( t ) ,   r 2 D ( t ) ,   n 2 D ( α ( t ) ,   β ( t ) ,   γ ( t ) ) ,   r str ( t ) ) , where the three-dimensional vector r 0 ( t ) denotes the position of the viewer relative to the 2D display surface in space at time t. The three-dimensional vector r 2 D ( t ) denotes the position of the surface center of a 2D display at the moment of time t relative to the selected coordinate system, the three-component unit vector n 2 D ( α ( t ) ,   β ( t ) ,   γ ( t ) ) , perpendicular to the 2D display surface and lying in the middle of the 2D display, its beginning being defined by the end of the vector r 2 D ( t ) The direction of this three-component unit vector is determined by three Euler angles α(t), β(t), γ(t). It should be noted that the surface of the parallax barrier remains parallel to the screen surface of the 2D display at every time t; therefore, its normal direction in space is also determined by the vector. n 2 D ( α ( t ) ,   β ( t ) ,   γ ( t ) ) determined. Since, moreover, the distance between the surface of the 2D display and the surface of the parallax barrier remains constant at every time t, the position of the center of the surface of the parallax barrier is determined by the two-dimensional vector r str ( t ) The beginning of this vector is determined. r str ( t ) determined by the intersection point of the surface of the parallax barrier with a straight line defined by the vector n 2 D ( α ( t ) ,   β ( t ) ,   γ ( t ) ) The vector runs along a path and its end is determined by the position of the center of the parallax barrier's surface.

Somit zeigen die Matrizen Pi,j und M i , j n , dass mindestens eine der Verschiebungen solcher AM3D-Display Objekte, wie 2D-Display, der Parallaxenbarriere oder des 3D-Bildes, gibt uns Möglichkeit, die Form des Beobachtungsbereichs eines Stereopaares an die im Voraus bestimmte Maße anzupassen. Dies ermöglicht, das beobachtende 3D-Bild realitätsnaher und bruchloser zu gestalten.Thus, the matrices P i,j and M i , j n , that at least one of the shifts of such AM3D display objects, such as 2D displays, the parallax barrier or the 3D image, gives us the possibility to adapt the shape of the viewing area of a stereo pair to the predetermined dimensions. This makes it possible to create a more realistic and seamless 3D image for observation.

Unsere Erfindung kann auf große AM3D-Displays und für mehrere Betrachter gleichzeitig angewendet werden. Dabei müssen für jeden Beobachter eigene Detektoren zur Verfügung stehen, die seine Position relativ zur Bildschirmoberfläche des AM3D-Displays bestimmen. Wenn sich die Beobachter einander nähern, so sei es selbstverständlich anzunehmen, dass die von ihnen beobachteten Nummer der Stereopaare zusammenfallen sollten. Dies kann durch Verschieben des von ihnen beobachteten Stereopaares erreicht werden. Wenn in diesem Fall ein Betrachter unbewegt bleibt und der andere ihm näherkommt, so ist es selbstverständlich, dass man für den unbewegten Betrachter die von ihm beobachteten Stereopaare unbewegt belässt, und für den sich bewegenden Betrachter aufgrund der Bewegung des beobachteten Stereopaares die Szene so zu drehen, dass bei Annäherung der Betrachter zueinander die von ihnen beobachteten Nummern der Stereopaare zusammenfallen oder in der Größe nah zueinander werden könnten.Our invention can be applied to large AM3D displays and for multiple viewers simultaneously. Each viewer must have their own detectors to determine their position relative to the screen surface of the AM3D display. As the viewer approaches each other, it is reasonable to assume that the number of stereo pairs they observe should coincide. This can be achieved by shifting the stereo pair they are observing. If, in this case, one viewer remains stationary and the other approaches, it is reasonable to assume that the stereo pairs observed by the stationary viewer remain unchanged, while for the moving viewer, the scene is rotated based on the movement of the observed stereo pair so that, as the viewers approach each other, the numbers of the stereo pairs they observe would coincide or become very similar in size.

Es sei zu beachten, dass der hier vorgeschlagene Ansatz auch für einen einzelnen Betrachter verwendet werden kann. Anstatt das gesamte 3D-Bild entsprechend der Bewegung des Betrachters zu bewegen, kann man nur einen Teil des 3D-Bildes bewegen, der dem beobachtenden Stereopaar oder einer Mischung aus Stereopaaren entspricht. Dies spart erheblich Rechnerressourcen und macht das vorgeschlagene AM3D-Display schnell in seiner Funktionsfähigkeit.It should be noted that the approach proposed here can also be used for a single viewer. Instead of moving the entire 3D image according to the viewer's movement, only a portion of the 3D image corresponding to the observing stereo pair or a mixture of stereo pairs can be moved. This saves considerable computing resources and makes the proposed AM3D display fast in its operation.

Wie oben erwähnt, ist nur bei optimalem Abstand die Größe des Beobachtungsbereichs des Übergangs von einer Ansicht zum anderen in (ASD) gleich e (Abstand zwischen den Pupillen der Augen des Betrachters). Wenn der Abstand von der 3D-Displayoberfläche zu dem Betrachter abnimmt oder zunimmt, nimmt die Größe des Beobachtungsbereichs jeder Ansicht ab. Dies führt zu Unbehagen während der Beobachtung des 3D-Bildes mit (ASD), da es nicht der Beobachtung der gleichen 3D-Objekten in der Realität entspricht. Mit dem hier vorgeschlagenen Ansatz ist es auch möglich, die Größe des Beobachtungsbereiches der betrachteten Ansichten einer 3D-Darstellung entsprechend der Veränderung des Abstands zwischen dem Betrachter und der 3D-Displayoberfläche eines AM3D-Displays zu ändern, was mehr der Realität entsprechen könnte. Dies ist ein großer Unterschied des vorgeschlagenen AM3D-Displays von (ASD), bei dem es keine Kontrolle über den Betrachter gibt. Dies unterscheidet das vorgeschlagene 3D-Display auch von dem in TW200950501A vorgeschlagenen 3D-Display, bei dem zu N Beobachtungsbereichen zusätzlich Beobachtungsbereiche gleicher Größe hinzugefügt werden und die Größe der Beobachtungsbereiche bei Abweichung vom optimalen Abstand zwischen dem Betrachter und der 3D-Displayoberfläche verringert sich, was zu visuellen Beschwerden führt.As mentioned above, only at an optimal viewing distance is the size of the viewing area during the transition from one view to another in (ASD) equal to e (the distance between the viewer's pupils). If the distance from the 3D display surface to the viewer decreases or increases, the size of the viewing area for each view decreases. This leads to discomfort when viewing the 3D image with (ASD), as it does not correspond to observing the same 3D objects in reality. With the approach proposed here, it is also possible to change the size of the viewing area of the observed views of a 3D representation according to changes in the distance between the viewer and the 3D display surface of an AM3D display, which could more closely resemble reality. This is a major difference between the proposed AM3D display and (ASD), where there is no control over the viewer. This also distinguishes the proposed 3D display from the one in TW200950501A The proposed 3D display adds additional observation areas of the same size to N observation areas, and the size of the observation areas decreases when the distance between the viewer and the 3D display surface deviates from the optimal distance, leading to visual discomfort.

Bei dem von uns vorgeschlagenem AM3D-Display kann man die Größe des Beobachtungsbereiches des Stereopaares in Abhängigkeit von der Entfernung des Betrachters zur AM3D-Displayoberfläche ändern, indem man diese Größe an die vorausbestimmte Form anpasst.With the AM3D display we have proposed, the size of the viewing area of the stereo pair can be changed depending on the distance of the viewer to the AM3D display surface by adjusting this size to the predetermined shape.

Um im vorgeschlagenen AM3D-System 3D-Bilder in höherer Qualität zu demonstrieren, müssen der/die Detektoren daher nicht nur die Verschiebung des Beobachters parallel zur Oberfläche des AM3D-Displays bestimmen, sondern auch den Abstand vom Beobachter zur Oberfläche des AM3D-Displays. (3) zeigt ein ungefähres Schema eines AM3D-Displays mit Detektoren 4, die Änderungen in der Position des Beobachters entlang und senkrecht zur Oberfläche des AM3D-Displays bestimmen. Diese Daten der Detektoren 4 werden vom Computer 3 verarbeitet, der auf der Grundlage dieser Daten ein hochwertiges 3D-Bild erstellt, welches der Realität möglichst nahekommt und der Position des Beobachters zu jedem Zeitpunkt entspricht. Das bedeutet, dass der Betrachter bei der Betrachtung von 3D-Objekten auf unserem AM3D-Display visuelle Empfindungen erhält, die denen ähneln, die er bei der Beobachtung ähnlicher Objekte in der Realität erhält. Bei Bedarf kann man zusammen mit 3D-Bildverschiebung auch 2D-Display und/oder Parallaxenbarriere mittels Anlage 13 verschieben.In order to demonstrate higher quality 3D images in the proposed AM3D system, the detector(s) must therefore determine not only the displacement of the observer parallel to the surface of the AM3D display, but also the distance from the observer to the surface of the AM3D display. 3 Figure 1 shows an approximate diagram of an AM3D display with detectors 4 that determine changes in the observer's position along and perpendicular to the surface of the AM3D display. This data from the detectors 4 is processed by the computer 3, which uses this data to create a high-quality 3D image that closely approximates reality and corresponds to the observer's position at any given time. This means that when viewing 3D objects on our AM3D display, the viewer experiences visual sensations similar to those experienced when observing similar objects in reality. If required, the 2D display and/or parallax barrier can also be shifted using attachment 13, in conjunction with the 3D image shift.

Allgemein kann die Abhängigkeit der Größe Rn der Beobachtungsbereiche eines Stereopaares S(n - 1, n) vom Abstand z zwischen Beobachter und AM3D-Displayfläche als Rn = Rn(z) dargestellt werden. Es sei zu beachten, dass der hier vorgeschlagene Ansatz eine Änderung der Größe des Beobachtungsbereichs in Abhängigkeit vom Abstand zwischen dem Beobachter und der Oberfläche desAM3D-Displays anhand einer vorgegebenen mathematischen Formel ermöglicht.In general, the dependence of the size R<sub>n</sub> of the observation areas of a stereo pair S(n - 1, n) on the distance z between the observer and the AM3D display surface can be represented as R <sub>n </sub> = R <sub>n </sub>(z). It should be noted that the approach proposed here allows the size of the observation area to be changed as a function of the distance between the observer and the surface of the AM3D display using a predefined mathematical formula.

Darüber hinaus ist es mit unserem Ansatz sogar möglich, eine vordefinierte Form des Beobachtungsbereichs im dreidimensionalen Raum bereitzustellen. Dies bedeutet, dass ein Beobachter in jedem Punkt des Raumes jenes Stereopaar sieht, das durch die vorgegebene Funktion bestimmt wird. Aus praktischer Sicht wird dieser räumliche Beobachtungsbereich eines bestimmten Stereopaars realisiert, wenn das Kriterium τf < Lf/vf erfüllt ist, wobei τf ist die Zeitspanne, die das AM3D-System benötigt, um ein vorgegebenes Stereopaar für die Demonstration vorzubereiten, die von einem Beobachter gesehen wird, der sich an der Grenze des Intervalls Lf befindet, wo Lf-ist die Entfernung, die der Betrachter von der aktuellen Position bis zu jener Position durchläuft, die der Beobachtung einer bestimmten Stereopaar entspricht und vf bezeichnet die durchschnittliche Bewegungsgeschwindigkeit des Betrachters in dem Intervall Lf.Furthermore, our approach even makes it possible to provide a predefined shape for the observation area in three-dimensional space. This means that an observer at any point in space sees the stereo pair determined by the given function. From a practical standpoint, this spatial observation area of a specific stereo pair is realized when the criterion τf < Lf / vf is satisfied, where τf is the time interval the AM3D system requires to prepare a given stereo pair for demonstration, as seen by an observer located at the boundary of the interval Lf. is located where L f is the distance traveled by the observer from the current position to the position corresponding to the observation of a particular stereo pair, and v f denotes the average speed of movement of the observer in the interval L f .

Es sei zu beachten, dass die Zeit τm für jeden der drei betrachteten Stereopaar-Demonstrationsmodi unterschiedlich sein kann, wobei τm ist die Zeit, die das AM3D-System benötigt wird, um die Stereopaare gemäß einem vorgegebenen Modus zu demonstrieren. Es soll beachtet werden, dass die Durchführbarkeit des Kriteriums τm < Lm/vm nicht nur von der Schnelligkeit des Systems abhängt, sondern auch von den Bewegungseigenschaften des Beobachters vm, wobei vm - ist die durchschnittliche Bewegungsgeschwindigkeit des Betrachters auf dem Intervall Lm, wo Lm - ist die Entfernung, die der Beobachter von der aktuellen Position bis zu der Position zurücklegt, an der ein Stereopaar entsprechend dem ausgewählten Modus beobachtet wird. Je langsamer sich beispielsweise der Beobachter bewegt, desto einfacher ist es, das Kriterium zu erfüllen. Dadurch wird der Modus ausgewählt, dessen charakteristische Zeit τm das obige Kriterium τm < Lm/vm erfüllt. Für den Fall, dass mehrere Modi das Kriterium τm < Lm/vm erfüllen, wird als Ergebnis beispielsweise solcher Modus ausgewählt, der die beste Wahrnehmung des 3D-Bildes ermöglicht. Je nach Anwendungsfall kann immer ein Algorithmus vorgegeben werden, nach dem aus mehreren Modi der am besten geeigneter Modus ausgewählt wird.It should be noted that the time τ<sub>m</sub> can differ for each of the three stereo pair demonstration modes under consideration, where τ<sub>m</sub> is the time the AM3D system requires to demonstrate the stereo pairs according to a given mode. It should be noted that the feasibility of the criterion τ <sub>m </sub><L<sub>m</sub> / v<sub>m</sub> depends not only on the speed of the system but also on the motion characteristics of the observer v <sub>m </sub>, where v <sub>m </sub> is the average speed of the observer over the interval L <sub>m</sub> , and L <sub>m </sub> is the distance the observer travels from their current position to the position where a stereo pair is observed according to the selected mode. For example, the slower the observer moves, the easier it is to satisfy the criterion. This selects the mode whose characteristic time τ <sub>m</sub> satisfies the above criterion τ <sub>m </sub><L<sub>m</sub> / v<sub>m</sub> . If several modes satisfy the criterion τ <sub>m </sub>< L <sub>m</sub> /v<sub>m</sub> , the mode that provides the best perception of the 3D image is selected as the result. Depending on the application, an algorithm can always be specified according to which the most suitable mode is selected from several modes.

Es sei zu beachten Sie, dass sich bei einer Änderung des Abstands vom Beobachter zur Oberfläche des AM3D-Displays nicht nur die Größe des Stereopaar-Beobachtungsbereichs ändern kann, sondern auch andere 3D-Bildsparameter. Von besonderem Interesse ist dabei die Änderung der Abmessungen der Teile des beobachteten 3D-Bildes abhängig vom Abstand zwischen dem Beobachter und Bildschirmoberfläche des AM3D-Displays oder die Änderung des Betrachtungswinkels. Wenn sich der Beobachter beispielsweise näher zum Display heranbewegt, so kann die Größe des beobachteten 3D-Objektes zunehmen.It should be noted that changing the distance between the observer and the surface of the AM3D display can affect not only the size of the stereo pair's viewing area but also other 3D image parameters. Of particular interest is the change in the dimensions of the parts of the observed 3D image depending on the distance between the observer and the screen surface of the AM3D display, or the change in the viewing angle. For example, if the observer moves closer to the display, the size of the observed 3D object may increase.

Dabei kann für die beobachteten 3D-Objekte, die in der Computer-Grafik bereits bekannte Zoom-Operation verwendet werden. Mit deren Hilfe kann man die Annäherung und die Entfernung der auf dem AM3D-Display dargestellten 3D-Objekte mittels Vergrößerung bzw. Verkleinerung der beobachtenden Objekte einer Scene simulieren. Dies ist eine sehr wichtige Ergänzung zu den Fähigkeiten des hier vorgestellten AM3D-Displays. Sehr oft neigt der Beobachter beim Betrachten des Bildes auf dem 3D-Display instinktiv dazu, sich dem 3D-Display zu nähern, um das 3D-Bild genauer anzuschauen. Bei der Annäherung an die Oberfläche eines herkömmlichen 3D-Displays (ASD) stellt der Beobachter jedoch enttäuscht fest, dass sich die Details oder die Größe des Bildes nicht ändern, was zu Unbehagen führt und den Realitätssinn bei der Wahrnehmung der angezeigten 3D-Bilder schwächt.The zoom operation, already familiar from computer graphics, can be used for the observed 3D objects. This allows the approach and distance of the 3D objects displayed on the AM3D display to be simulated by enlarging or reducing the observed objects in a scene. This is a very important addition to the capabilities of the AM3D display presented here. Very often, when viewing the image on the 3D display, the observer instinctively tends to move closer to the display to examine the 3D image more closely. However, when approaching the surface of a conventional 3D display (ASD), the observer is disappointed to find that the details or the size of the image do not change, which leads to discomfort and weakens the sense of reality when perceiving the displayed 3D images.

Zusätzlich kann bei der Annäherung und Entfernung des Betrachters vom AM3D-Display, die Stärke der 3D outscreen und inscreen Effekte ändern. Sogar eine kleine Änderung dieser Effekte kann bei der Änderung des Abstandes vom Beobachter zur Bildschirmoberfläche des AM3D-Displays, das Wahrnehmen eines 3D-Bildes verstärken.Additionally, the strength of the 3D out-screen and in-screen effects can change as the viewer moves closer to or further away from the AM3D display. Even a small change in these effects can enhance the perception of a 3D image when the distance between the observer and the screen surface of the AM3D display changes.

(4(a, b)) zeigt die Änderung der 3D-Bildparameter in Abhängigkeit vom Abstand zum Betrachter. Wie in (4(b)) gezeigt, nimmt die Größe des angezeigten Objekts und der outscreen Effekt mit abnehmendem Abstand 5 von der Bildschirmoberfläche des AM3D-Displays zum Betrachter im Vergleich zum in (4(a)) verwendeten Abstand zu.( 4(a , b)) shows the change in the 3D image parameters depending on the distance to the viewer. As in ( 4(b) ) shown, the size of the displayed object and the outscreen effect decrease with decreasing distance 5 from the screen surface of the AM3D display to the viewer compared to the in ( 4(a) ) used distance to.

Die Verwendung der obengenannten Methoden zur Darstellung eines 3D-Bildes mit unserem Verfahren ermöglicht die Realitätswahrnehmung der auf unserem AM3D-Display beobachteten 3D-Bilder zu erhöhen.Using the above-mentioned methods to display a 3D image with our process makes it possible to increase the perception of reality of the 3D images observed on our AM3D display.

1 (a, b, c, d)) zeigen verschiedene Demonstrationsmodi der Stereopaare. Auf (1 (b, c, d)) werden Modi und ihre Kombinationen im Detail demonstriert, die aufgrund von Verschiebungen und der Generierung von Stereopaaren des bruchfreien 3D-Bildes entstehen, die entsprechend der Bewegung des Beobachters auftreten. Auf (1(a)) wird zum Vergleich ein autostereoskopischer Modus gezeigt, wenn sich das 3D-Bild nicht bewegt. 1 (a, b, c, d)) show different demonstration modes of the stereo pairs. On ( 1 (b, c, d)) demonstrates in detail modes and their combinations that arise due to shifts and the generation of stereo pairs of the fracturing-free 3D image, which occur according to the movement of the observer. On ( 1(a) ) an autostereoscopic mode is shown for comparison when the 3D image is not moving.

2(a, b, c, d) demonstriert die Reihenfolge der Größen der Stereopaarbeobachtungsbereichen unter verschiedenen Demonstrationsmodi der Stereopaaren. 2 (a, b, c, d) demonstrates the order of the sizes of the stereo pair observation areas under different demonstration modes of the stereo pairs.

3 zeigt ein Schema eines AM3D-Systems. 3 shows a schematic of an AM3D system.

4(a, b) zeigt die Änderung der 3D-Bildparameter in Abhängigkeit vom Abstand zum Betrachter. 4(a , b) shows the change in 3D image parameters depending on the distance to the viewer.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11
2D-Display2D display
22
ParallaxenbarriereParallax barrier
33
Computercomputer
44
Detektor zur Bestimmung der BeobachterpositionDetector for determining the observer position
55
Abstand vom Betrachter zur ParallaxenbarriereDistance from the viewer to the parallax barrier
66
AM3D-DisplayAM3D Display
77
Die Linie, entlang deren sich der Betrachter bewegtThe line along which the viewer moves
88
Die Linie, auf der die Größen der Beobachtungsbereiche von Stereopaaren gezeigt sind, die der sich nach links auf der Linie 7 bewegende Beobachter siehtThe line showing the sizes of the observation ranges of stereo pairs seen by the observer moving to the left along line 7.
99
Die Linie, auf der die Größen der Beobachtungsbereichen von Stereopaaren gezeigt sind, die der sich nach rechts auf der Linie 7 bewegende Beobachter siehtThe line showing the sizes of the observation areas of stereo pairs seen by the observer moving to the right along line 7.
1010
Linie, die die auf dem 2D-Display beobachtende Stereopaare zeigt, wenn sich der Beobachter im Punkt x = x0 zum Zeitpunkt t = t0 befindetLine showing the stereo pair observed on the 2D display when the observer is at point x = x 0 at time t = t 0
1111
BetrachterViewer
1212
Verschiebungsrichtung des 3D-Bildes bei Bewegungsrichtung des Beobachters von Punkt x0 in den Punkt x1 oder x2.Direction of displacement of the 3D image when the observer moves from point x 0 to point x 1 or x 2 .
1313
Anlage zur horizontalen Bewegung der Parallaxen Barriere und/oder des 2D DisplaysSystem for the horizontal movement of the parallax barrier and/or the 2D display

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • TW 200950501A [0007, 0008, 0010, 0011, 0035, 0036, 0054, 0055, 0061]TW 200950501A [0007, 0008, 0010, 0011, 0035, 0036, 0054, 0055, 0061]
  • US 2011109623A1 [0055]US 2011109623A1 [0055]

Claims (10)

Ein Verfahren zur Darstellung eines 3D-Bildes auf einem aktiven 3D-Multiview Display (AM3D-Display) wird vorgestellt, das Folgendes umfasst: 2D-Display; 3D-Bilder, die auf dem 2D-Display demonstriert werden und eine periodische Struktur aufweisen, die N > 2 Ansichten umfasst; - eine geordnete und richtende Optikstruktur, die der 3D-Bildsstruktur entspricht und parallel zur Oberfläche des 2D-Displays angeordnet ist, wobei die geordnete und richtende Optikstruktur die Betrachtung des N > 2 Ansichten aus verschiedenen Positionen eines Beobachters relativ zur Oberfläche des AM3D-Display ohne irgendwelche zusätzlichen optischen Vorrichtungen ermöglicht; - und ein Positionsdetektorensystem, mittels dessen die Augenposition des Betrachters in dreidimensionalem Raum relativ zur Displayoberfläche bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Objekte des AM3D-Displays, wie beispielsweise, eine geordnete und richtende Optikstruktur, 2D-Display, ein 3D-Bild relativ zum Beobachter und entsprechend der Verschiebung des Beobachters verschoben werden kann, wobei 3D-Bildparameter je nach Abstand zwischen dem Beobachter und AM3D-Display variieren können.A method for displaying a 3D image on an active 3D multiview display (AM3D display) is presented, comprising: a 2D display; 3D images displayed on the 2D display, having a periodic structure comprising N > 2 views; an ordered and directional optical structure corresponding to the 3D image structure and arranged parallel to the surface of the 2D display, wherein the ordered and directional optical structure enables the viewing of the N > 2 views from different positions of an observer relative to the surface of the AM3D display without any additional optical devices; - and a position detector system by means of which the eye position of the observer in three-dimensional space relative to the display surface is determined, characterized in that at least one of the objects of the AM3D display, such as an ordered and directional optical structure, 2D display, a 3D image, can be moved relative to the observer and according to the displacement of the observer, wherein 3D image parameters can vary depending on the distance between the observer and the AM3D display. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den vorgeschlagenen Verfahren zur Visualisierung von 3D-Bildern eine Parallaxenbarriere, Lentikularlinsen, Prismen, sphärische Linsen sowie optische holografische Elemente als geordnete und richtende Optikstruktur eines AM3D-Displays verwendet werden können.Procedure according to Claim 1 , characterized in that in the proposed methods for visualizing 3D images a parallax barrier, lenticular lenses, prisms, spherical lenses and optical holographic elements can be used as an ordered and directional optical structure of an AM3D display. Das Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 ist dadurch gekennzeichnet, dass durch Bewegen mindestens eines der Objekte des AM3D-Displays, wie geordneten und richtenden Optikstruktur, 2D-Displays oder des 3D-Bildes kann die Größe des Beobachtungsbereichs und die Betrachtungszeit der Ansichten kontrolliert erhöht werden, und dabei die Annäherung des Beobachters an den 3D-Bildsbruchbereich verlangsamen.The procedure according Claim 1 or 2 is characterized in that by moving at least one of the objects of the AM3D display, such as ordered and directional optical structure, 2D displays or the 3D image, the size of the observation area and the viewing time of the views can be increased in a controlled manner, while slowing down the approach of the observer to the 3D image break area. Das Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 ist dadurch gekennzeichnet, dass jedes Mal, wenn sich der Beobachter aufgrund der Nummernsteigerung (Nummernabstieg) der beobachteten Ansichten dem Bruchbereich annähert, so kommt es aufgrund der Verschiebung von mindestens einem der Objekte des AM3D-Displays, wie geordneten und richtenden Optikstruktur, 2D-Displays oder des 3D-Bildes, zu einer Abnahme (Zunahme) der Nummer der beobachtenden Ansicht auf eine Ansichtennummer, die sich zwischen zwei benachbarten Bruchbereichen des 3D-Bildes befindet, was ermöglicht, dem bewegenden Beobachter erneut die zunehmenden (abnehmenden) Nummern von Ansichten zu sehen.The procedure according Claim 1 or 2 is characterized in that each time the observer approaches the breakpoint due to the number increase (number decrease) of the observed views, the displacement of at least one of the objects of the AM3D display, such as ordered and directional optical structure, 2D displays or the 3D image, leads to a decrease (increase) in the number of the observed view to a view number that lies between two adjacent breakpoints of the 3D image, which allows the moving observer to see the increasing (decreasing) numbers of views again. Das Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass durch das Verschieben um einen bestimmten Abstand in Abhängigkeit von der Position des Beobachters mindestens eines der Objekte des AM3D-Displays, wie 2D-Display, die geordnete und richtende Optikstruktur sowie ein betrachtender Teil/ganzes 3D-Bild wird die zusätzliche Zeit gewonnen, um das Kriterium Lgen > vgen τgen zu erfüllen, wo τgen das Zeitintervall ist, das das AM3D-System (AM3D-Display mit Detektoren) benötigt, um anstelle der pseudoskopischen Ansicht eine neue stereoskopische Ansicht zu generieren, wobei Lgen - der Abstand von der aktuellen Position des Betrachters zum 3D-Bildbruchbereich ist, in dem man die m + 1 pseudoskopische Ansicht beobachten würde, wenn an ihrer Stelle, während der Verschiebung von der vorherigen Ansicht N + m, die neue Ansicht N + m + 1 nicht generiert worden wäre, wobei m - eine ganze Zahl ist, und vgen - ist die durchschnittliche Bewegungsgeschwindigkeit des Betrachters auf dem Intervall Lgen.The method according to one of the preceding claims is characterized in that by shifting at least one of the objects of the AM3D display, such as the 2D display, the ordered and directional optical structure, and a viewing part/entire 3D image, by a certain distance depending on the position of the observer, the additional time is gained to satisfy the criterion L <sub>gen </sub>> v <sub>gen </sub>τ<sub> gen </sub>, where τ <sub>gen</sub> is the time interval that the AM3D system (AM3D display with detectors) needs to generate a new stereoscopic view instead of the pseudoscopic view, wherein L <sub>gen </sub> is the distance from the current position of the viewer to the 3D image break area in which the m + 1 pseudoscopic view would be observed if, in its place, during the shift from the previous view N + m, the new view N + m + 1 had not been generated, where m is an integer, and v<sub> gen </sub> is the average speed of movement of the viewer on the interval L <sub>gen</sub> . Das Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass bei Verschiebung des 3D-Bildes der Wert der Koeffizienten Matrix M i , j n den Beitrag jeder der beobachtenden Ansichten n zum Wert jedes der Subpixel mit den Koordinaten i und j auf der Oberfläche des 2D-Displays zu unterschiedlichen Zeitpunkten t können im allgemeinen Fall als M i , j n = M i , j n ( r s ( t ) ) dargestellt werden, wobei der zweidimensionale Vektor r s ( t ) die Position des 3D-Bildes auf der 2D-Displayebene zum Zeitpunkt t bezeichnet.The method according to one of the preceding claims is characterized in that, when the 3D image is shifted, the value of the coefficient matrix M i , j n The contribution of each of the observing views n to the value of each of the subpixels with coordinates i and j on the surface of the 2D display at different times t can, in the general case, be described as M i , j n = M i , j n ( r s ( t ) ) be represented, where the two-dimensional vector r s ( t ) denotes the position of the 3D image on the 2D display plane at time t. Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitabhängigkeit der Größe des Matrixelements Pi,j das bestimmt, welcher Teil des Subpixelbereichs mit den Koordinaten i und j von einem Beobachter gesehen wird, der sich relativ der AM3D-Display bewegt, kann dargestellt werden als: P i , j = P i , j ( r 0 ( t ) ,   r 2 D ( t ) ,   n 2 D ( α ( t ) ,   β ( t ) ,   γ ( t ) ) ,   r str ( t ) ) , wobei der dreidimensionale Vektor r 0 ( t ) die Position des Betrachters relativ zur AM3D-Displayoberfläche in drei Dimensionen im Moment der Zeit t bezeichnet, der Dreidimensionale Vektor r 2 D ( t ) bezeichnet zum Moment der Zeit t die Position der Oberflächenmitte eines 2D-Displays im Raum, Dreikomponenten-Einheitsvektor n 2 D ( α ( t ) ,   β ( t ) ,   γ ( t ) ) senkrecht der 2D-Displayoberfläche, Anfang dessen durch das Ende des r 2 D ( t ) Vektors bestimmt wird, und die Richtung wird durch die Euler-Winkel α(t), β(t), γ(t) bestimmt, die Position der geordneten und richtenden Optikstruktur wird durch einen zweidimensionalen Vektor r str ( t ) bestimmt, wobei Anfang dieses Vektors durch den Schnittpunkt der Ebene einer geordneten und richtenden Optikstruktur mit einer geraden Linie, die durch den Vektor n 2 D ( α ( t ) ,   β ( t ) ,   γ ( t ) ) verläuft, bestimmt wird, und das Ende dieses Vektors wird durch die Position der Mitte der Oberfläche der geordneten und richtenden Optikstruktur bestimmt und bei allen Bewegungen ist es notwendig, dass der Abstand zwischen den 2D-Displayebenen und der Ebene der geordneten und richtenden Optikstruktur des AM3D-Displays zu jedem Zeitpunkt t eingehalten wird.The procedure according to one of the Claims 1 until 5 , characterized in that the time dependence of the size of the matrix element P i,j , which determines which part of the subpixel area with coordinates i and j is seen by an observer moving relative to the AM3D display, can be represented as: P i , j = P i , j ( r 0 ( t ) ,   r 2 D ( t ) ,   n 2 D ( α ( t ) ,   β ( t ) ,   γ ( t ) ) ,   r str ( t ) ) , where the three-dimensional vector r 0 ( t ) The position of the viewer relative to the AM3D display surface in three dimensions at the moment of time t is denoted by the three-dimensional vector. r 2 D ( t ) denotes the position of the surface center of a 2D display in space at the moment of time t, three-component unit vector n 2 D ( α ( t ) ,   β ( t ) ,   γ ( t ) ) perpendicular to the 2D display surface, beginning of which through the end of the r 2 D ( t ) The direction is determined by the Euler angles α(t), β(t), γ(t), and the position of the ordered and directional optical structure is determined by a two-dimensional vector. r str ( t ) determined, wherein the beginning of this vector is defined by the intersection of the plane of an ordered and directional optical structure with a straight line defined by the vector n 2 D ( α ( t ) ,   β ( t ) ,   γ ( t ) ) The path is determined, and the end of this vector is determined by the position of the center of the surface of the ordered and directional optical structure, and in all movements it is necessary that the distance between the 2D display planes and the plane of the ordered and directional optical structure of the AM3D display is maintained at every time t. Das Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass durch Verschieben um einen bestimmten Abstand, der durch die Position des Beobachters bestimmt wird, mindestens eines der solchen Objekte des AM3D-Display, wie beispielsweise 2D-Display, die geordnete und richtende Optikstruktur sowie die betrachtenden Stereopaare der 3D-Bilder kann man die räumlichen Abmessungen des Beobachtungsbereichs der Stereopaare steuern und sie dabei an eine vorgegebene Form anpassen, unter der Bedingung, dass zum Zeitpunkt der Annäherung des Beobachters an den vorgegebenen Beobachtungsbereich, es dem AM3D-System gelingt, die Subpixel mit vorgegebenen Werten auf bestimmten betrachtenden Stellen des AM3D-Displays und zu den bestimmten Zeitpunkten zu demonstrieren.The method according to one of the preceding claims is characterized in that by shifting at least one of such objects of the AM3D display, such as a 2D display, the ordered and directional optical structure, and the viewing stereo pairs of the 3D images by a certain distance determined by the position of the observer, the spatial dimensions of the viewing area of the stereo pairs can be controlled and adapted to a predetermined shape, provided that, at the time of the observer's approach to the predetermined viewing area, the AM3D system succeeds in displaying the subpixels with predetermined values at certain viewing points of the AM3D display and at certain times. Das Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass durch Veränderung des Abstandes zwischen dem Betrachter und AM3D-Display verschiedene Parameter des 3D-Bildes, wie beispielsweise die Größe der Details des dargestellten Bildes und/oder die Effekte von inscreen und outscreen, auf kontrollierter Art und Weise verändert werden können.The method according to one of the preceding claims is characterized in that various parameters of the 3D image, such as the size of the details of the displayed image and/or the effects of inscreen and outscreen, can be changed in a controlled manner by changing the distance between the viewer and the AM3D display. Das Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das hier vorgestellte AM3D-Display von einem oder mehreren Beobachtern gleichzeitig verwendet werden kann und jeder Beobachter über einen eigenen Detektor verfügt, der seine Position relativ zur Oberfläche des AM3D-Displays erkennt, und es notwendig ist, dass bei Verschiebung von 3D-Bildstereopaaren die Nummern der beobachtenden Stereopaare auch einander näher kommen oder übereinstimmen, wenn verschiedene Beobachter sich annähern.The method according to one of the preceding claims is characterized in that the AM3D display presented here can be used by one or more observers simultaneously and each observer has its own detector that detects its position relative to the surface of the AM3D display, and it is necessary that when 3D image stereo pairs are shifted, the numbers of the observing stereo pairs also get closer to each other or match when different observers approach each other.
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