IT201900006008A1

IT201900006008A1 - INTEGRATED SYSTEM FOR THE PRODUCTION OF INTERFERENTIAL SCREENS, INTERFACED WITH VIDEO MODULES OF THE LED WALL TYPE AND SIMILAR FOR THE GENERATION OF STATIC, KINETIC AND ANIMATED THREE-DIMENSIONAL IMAGES, USEABLE WITHOUT THE AID OF CLASSIC STEREOSCOPIC DEVICES.

Info

Publication number: IT201900006008A1
Application number: IT102019000006008A
Authority: IT
Inventors: Raul Maria Orlandi
Original assignee: Raul Maria Orlandi
Priority date: 2019-04-17
Filing date: 2019-04-17
Publication date: 2020-10-17

Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

La presente invenzione ha per oggetto la realizzazione di uno Schermo Interferenziale di particolare applicazione nei Led Wall (utilizzati per la pubblicità digitale) per generare immagini tridimensionali, alla visione degli spettatori, senza l’ausilio di apparecchi stereoscopici sugli occhi. La durabilità nel tempo dei LED, di cui I Led Wall sono costituiti e l'elevata luminosità sono adatti per la pubblicità in pieno giorno. The present invention relates to the creation of an Interferential Screen of particular application in Led Walls (used for digital advertising) to generate three-dimensional images, for viewers to view, without the aid of stereoscopic devices on the eyes. The durability of the LEDs, of which the Led Walls are made, and the high brightness are suitable for advertising in broad daylight.

La pubblicità digitale dei Led Wall diventa attrattiva negli spazi pubblici come stazioni, aeroporti, mostre, stadi e centri urbani. Dal punto di vista degli inserzionisti, è importante attirare più attenzioni degli spettatori sulla loro pubblicità. Digital Led Wall advertising becomes attractive in public spaces such as stations, airports, exhibitions, stadiums and urban centers. From an advertiser's perspective, it's important to get more viewers attention to their advertising.

Lo schermo interferenziale abbinato al Led Wall è uno dei metodi di visualizzazione prospettici per attirare più spettatori. The interference screen combined with the Led Wall is one of the perspective viewing methods to attract more viewers.

Abbiamo studiato tecniche di visualizzazione 3D per la pubblicità digitale utilizzando diversi tipi di Led Wall a colori. I metodi di visualizzazione 3D sono adatti per l'uso negli spazi pubblici. La maggior parte degli schermi Led Wall non hanno tanti pixel quanti ne sono presenti nei televisori ad alta definizione, pertanto, a causa di questa scarsità di pixel, abbiamo fissato il nostro primo obiettivo come Led Wall stereoscopico, perché due prospettive sono il minimo indispensabile per fornire una percezione della profondità tridimensionale basata sulla fusione binoculare dell’essere umano. We have studied 3D visualization techniques for digital advertising using different types of color Led Wall. The 3D viewing methods are suitable for use in public spaces. Most Led Wall screens do not have as many pixels as there are in high definition televisions, therefore, due to this pixel scarcity, we have set our first lens as a stereoscopic Led Wall, because two perspectives are the bare minimum for provide a three-dimensional depth perception based on the binocular fusion of the human being.

Lo schermo interferenziale abbinato al Led Wall è adatto per schermi di grandi dimensioni nello spazio pubblico grazie alla sua composizione semplice e componibile. The interference screen combined with the Led Wall is suitable for large screens in public spaces thanks to its simple and modular composition.

Le zone di visualizzazione di un Led Wall stereoscopico mediante l’applicazione dello schermo interferenziale sono state analizzate e ampliate per l’interfacciamento del passo ( tecnicamente passo pich) dei Led Wall. The display areas of a stereoscopic Led Wall through the application of the interference screen have been analyzed and expanded for the interface of the step (technically step pich) of the Led Walls.

Abbiamo studiato le distanze interpupillari progettate dello schermo interferenziale e i movimenti di un osservatore verso le zone di visualizzazione. We studied the designed interpupillary distances of the interference screen and the movements of an observer towards the viewing zones.

Abbiamo studiato la variazione delle maschere della struttura dello schermo interferenziale: curvando lo schermo, vengono fornite più immagini in base alla distanza di osservazione, inoltre, abbiamo scoperto una nuova percezione della profondità che è stata data dalla visualizzazione dei led attraverso le fessure dello schermo. Nella descrizione spieghiamo la composizione dello schermo per un Led Wall di grandi dimensioni; Confrontiamo il tipo di fessura aperta con il tipo di fessura su supporto trasparente, che è composto da strisce nere stampate su un substrato trasparente; Le dimensioni della fessura dello schermo vengono calcolate per la realizzazione di fessure per lo schermo interferenziale per un Led Wall di 4 mm di passo (tecnicamente passo pich), un Led Wall con passo da 8 mm, un Led Wall con passo da 6 mm delle dimensioni di 140 pollici. We studied the variation of the masks of the interferential screen structure: by bending the screen, more images are provided based on the observation distance, moreover, we discovered a new perception of depth that was given by the display of the LEDs through the slots of the screen. In the description we explain the composition of the screen for a large Led Wall; We compare the open slot type with the transparent media slot type, which is composed of black stripes printed on a transparent substrate; The dimensions of the screen slot are calculated for the creation of slots for the interference screen for a 4 mm pitch Led Wall (technically pich pitch), an 8 mm pitch Led Wall, a 6 mm pitch Led Wall of the size of 140 inches.

Il principio e le composizioni dello schermo interferenziale per un grande Led Wall sono mostrati in Fig. 1. The principle and compositions of the interference screen for a large Led Wall are shown in Fig. 1.

Le immagini stereoscopiche sono sequenzialmente intervallate da colonne e visualizzate su un Led Wall, entrambe le immagini prospettiche sono separate da strisce opache stampate su un substrato trasparente, dello schermo interferenziale o su una struttura contenente colonne di strisce opache che fungono da maschere come quelle stampate sul substrato trasparente. The stereoscopic images are sequentially interspersed with columns and displayed on a Led Wall, both perspective images are separated by opaque strips printed on a transparent substrate, interference screen or on a structure containing columns of opaque strips which act as masks like those printed on the transparent substrate.

Abbiamo progettato uno schermo interferenziale per un Led Wall per la visione tridimensionale mediante l'uso di un Led Wall il cui passo è 4mm (tecnicamente il passo viene chiamato passo pich). Ogni pixel è costituito da una regione a emissione di luce di 2,6 mm di larghezza e regioni nere circostanti, come mostrato in Fig. 6, la luminosità del LED diminuisce del 50% a 55 gradi su entrambi i lati in direzione orizzontale. I limiti dell'angolo di visione con l'uso dei due tipi di schermo interferenziale sono stati analizzati per questo Led Wall. La Figura 7 mostra le relazioni tra l'angolo incidente e l'intensità normalizzata. Nel caso di strisce nere stampate su un substrato acrilico dello spessore di 4 mm, l'intensità luminosa inizia a diminuire a 25 gradi e scende a zero a 57 gradi. Al contrario, nel caso di fessura di 0,5 mm di spessore, l'intensità luminosa rimane 1 fino a 53 gradi; quindi l'intensità luminosa scende a zero a 81 gradi. We have designed an interferential screen for a Led Wall for three-dimensional viewing through the use of a Led Wall whose pitch is 4mm (technically the step is called step pich). Each pixel consists of a 2.6mm wide light emitting region and surrounding black regions, as shown in Fig. 6, the LED brightness decreases by 50% at 55 degrees on both sides in the horizontal direction. The limits of the viewing angle with the use of the two types of interference screen have been analyzed for this Led Wall. Figure 7 shows the relationships between the incident angle and the normalized intensity. In the case of black stripes printed on a 4mm thick acrylic substrate, the light intensity starts to decrease at 25 degrees and drops to zero at 57 degrees. On the contrary, in the case of a 0.5 mm thick crack, the light intensity remains 1 up to 53 degrees; then the light intensity drops to zero at 81 degrees.

L'intensità luminosa nella direzione orizzontale a 55 gradi del Led Wall , risulta di solo 0,08 con le strisce nere stampate sul substrato acrilico e 0,98 nel tipo di schermo a fessura aperta. The light intensity in the horizontal direction at 55 degrees of the Led Wall is only 0.08 with the black stripes printed on the acrylic substrate and 0.98 in the open slot screen type.

Inoltre, nel tipo di schermo a fessura aperta cioè senza substrato, è possibile utilizzare strisce con bordi smussati per impedire la riduzione della larghezza apparente dell'apertura. Inoltre, lo schermo a fessura aperta impedisce la riflessione della luce, di conseguenza lo schermo a fessura aperta abbinato al Led Wall permette di ottenere un ampio angolo di visualizzazione. Also, in the open slit type of screen i.e. without substrate, strips with beveled edges can be used to prevent reduction of the apparent width of the aperture. In addition, the open slit screen prevents light reflection, consequently the open slit screen combined with the Led Wall allows for a wide viewing angle.

Il principio e le composizioni dello schermo interferenziale sono mostrati in Fig.4. , la larghezza apparente della fessura è ridotta all'aumentare dell'angolo di visuale. Questo è come una sorta di vignettatura delle fessure verticali. La larghezza di riduzione di una fessura apparente sul Led Wall, che è denotato da UD, è espresso da The principle and compositions of the interference shield are shown in Fig. 4. , the apparent width of the slot is reduced as the viewing angle increases. This is like a kind of vignetting of the vertical cracks. The width of reduction of an apparent crack on the Led Wall, which is denoted by UD, is expressed by

UD = ZE (TB tan θA) / (ZE - ZB), (4) UD = ZE (TB tan θA) / (ZE - ZB), (4)

dove θA è l'angolo di incidenza. ZE e ZB indicano rispettivamente la distanza di visione e la distanza tra il Led Wall e lo schermo interferenziale, e dove TB è lo spessore dello schermo interferenziale. Notare che: where θA is the angle of incidence. ZE and ZB respectively indicate the viewing distance and the distance between the Led Wall and the interference screen, and where TB is the thickness of the interference screen. Note that:

ZE / (ZE - ZB) = 1 PD / PE. ZE / (ZE - ZB) = 1 PD / PE.

Le relazioni tra la larghezza di riduzione di una fessura e l'angolo di visione sono mostrate in Fig. 5. Le curve sono calcoli per PD = 4 mm e PE = 65 mm. Si nota che un grosso spessore delle strisce opache causa un grande spostamento. Si può limitare la riduzione apparente della fessura riducendo PL spessore delle strisce opache. . Le immagini stereoscopiche sono sequenzialmente intervallate da colonne e visualizzate su un Led Wall. Entrambe le immagini prospettiche sono separate dalle strisce opache dello schermo interferenziale. Lo schermo interferenziale abbinato al Led Wall fornisce più posizioni di visione che si trovano fianco a fianco ad una certa distanza di visione. La PD orizzontale del Led Wall e le condizioni di visualizzazione determinano il dimensionamento dello schermo interferenziale. Il passo PB dello schermo interferenziale e la distanza ZB tra schermo interferenziale e Led Wall sono espressi da The relationships between the reduction width of a slit and the viewing angle are shown in Fig. 5. The curves are calculations for PD = 4 mm and PE = 65 mm. It is noted that a large thickness of the opaque strips causes a large displacement. The apparent crack reduction can be limited by reducing PL thickness of the opaque strips. . The stereoscopic images are sequentially interspersed with columns and displayed on a Led Wall. Both perspective images are separated by the opaque strips of the interference screen. The interference screen combined with the Led Wall provides multiple viewing positions that are side by side at a certain viewing distance. The horizontal PD of the Led Wall and the viewing conditions determine the sizing of the interference screen. The pitch PB of the interference screen and the distance ZB between the interference screen and the Led Wall are expressed by

PB = PD PE / (PD PE), PB = PD PE / (PD PE),

ZB=PD ZE/(PD+PE), ZB = PD ZE / (PD + PE),

dove ZE e PE indicano rispettivamente la distanza di visione e la distanza interpupillare progettata. where ZE and PE indicate the viewing distance and the designed interpupillary distance respectively.

Come mostrato in Fig. 1 (a), lo schermo interferenziale è composto da strisce nere stampate su un substrato trasparente. Nel caso di un altro schermo interferenziale del tipo a fessura aperta, composto da maschere opache, come mostrato in Fig. 1 (b), la fessura dello schermo interferenziale è composta da strisce nere opache affiancate da aperture aeree. Notiamo che non ci sono riflessi sulle aperture aeree. La limitazione dell'angolo di visione nello schermo interferenziale è dovuto dalla rifrazione ottica. Lo spostamento di un raggio ottico dovuto alla rifrazione ottica è mostrato in Fig.2. As shown in Fig. 1 (a), the interference shield is composed of black stripes printed on a transparent substrate. In the case of another interference shield of the open slot type, consisting of opaque masks, as shown in Fig. 1 (b), the slot of the interference shield is composed of opaque black strips flanked by overhead openings. We note that there are no reflections on the air openings. The limitation of the viewing angle in the interference screen is due to the optical refraction. The displacement of an optical beam due to optical refraction is shown in Fig. 2.

Lo spostamento S dipende dall'angolo di incidenza θA, dallo spessore TB del substrato trasparente e dall'indice di rifrazione del substrato trasparente. Lo spostamento è espresso da: The displacement S depends on the angle of incidence θA, the thickness TB of the transparent substrate and the refractive index of the transparent substrate. The displacement is expressed by:

S=TB (tan θA – tan θB) S = TB (tan θA - tan θB)

dove θB indica l’angolo di rifrazione del raggio incidente. Le relazioni tra angolo di visione e spostamento del raggio ottico dovuto alla rifrazione sono mostrate in Fig.3. where θB indicates the refraction angle of the incident ray. The relationships between viewing angle and displacement of the optical beam due to refraction are shown in Fig. 3.

L'angolo di rifrazione è calcolato per un pannello acrilico trasparente di cui l'indice di rifrazione è 1,49. Quando un sottostrato sottile dello schermo interferenziale viene utilizzato nei pannelli a cristalli liquidi LCD , questi cambiamenti non hanno quasi alcuna influenza sull'angolo di visione. Tuttavia, per i grandi Led Wall, vengono utilizzati schermo interferenziale di cui substrato con spessore (circa 4 mm) per mantenere la planearità della superficie; Pertanto, questi sfasamenti dei raggi ottici diventano un fattore importante per l'angolo di visione, per cui bisogna dimensionare la larghezza e la posizione delle strisce nere da stampare sul substrato trasparente in modo da tenere conto dell’indice di rifrazione del substrato trasparente. The angle of refraction is calculated for a clear acrylic panel of which the refractive index is 1.49. When a thin underlayer of the interference screen is used in the liquid crystal LCD panels, these changes have almost no influence on the viewing angle. However, for large Led Walls, an interference screen of which substrate with a thickness (about 4 mm) is used to maintain the flatness of the surface; Therefore, these phase displacements of the optical rays become an important factor for the viewing angle, so it is necessary to size the width and position of the black strips to be printed on the transparent substrate in order to take into account the refractive index of the transparent substrate.

Nella descrizione del nostro brevetto, abbiamo confrontato le aree di visualizzazione fornite dai due tipi di schermo interferenziale,uno con le fessure aperte e le maschere verticali opache e uno con le maschere nere stampate sul substrato trasparente. La Fig. 8 mostra le distribuzioni dell'intensità ottica dei modelli di test stereoscopici. La distanza di visione è stata impostata su 5m. In our patent description, we compared the viewing areas provided by the two types of interference screen, one with the open slits and the opaque vertical masks and one with the black masks printed on the transparent substrate. Fig. 8 shows the optical intensity distributions of the stereoscopic test patterns. The viewing distance has been set to 5m.

Due immagini di prova costituiti da strisce bianche e nere sono stati visualizzati sui Led Wall; Uno degli schemi di prova era per l'immagine prospettica giusta, che era il modello visualizzato quando l'immagine prospettica destra era bianca e la sinistra era nera, l'altro modello di prova era per l'immagine prospettica di sinistra, l'intensità luminosa ottenuta viene normalizzata in modo tale che il massimo dell'intensità luminosa ottica, nel caso di utilizzo dello schermo interferenziale a fessura aperta, sia impostato su 1. Two test images consisting of black and white stripes were displayed on the Led Walls; One of the test patterns was for the right perspective image, which was the model displayed when the right perspective image was white and the left was black, the other test pattern was for the left perspective image, the intensity The obtained luminous intensity is normalized in such a way that the maximum of the optical luminous intensity, in the case of using the interferential screen with open slot, is set to 1.

In entrambi i casi le distribuzioni dell’intensità luminosa ottica, degli schermi interferenziali, assumono il valore massimo e minimo a intervalli di 6,5 cm. In both cases, the distributions of the optical light intensity of the interference screens assume the maximum and minimum value at intervals of 6.5 cm.

I picchi dell’intensità ottica nello schermo interferenziale del tipo a fessura aperta ,sono superiori a quelli dello schermo interferenziale del tipo stampato su substrato acrilico trasparente. The peaks of the optical intensity in the interference screen of the open slot type are higher than those of the interference screen of the type printed on a transparent acrylic substrate.

Le profondità nel caso dello schermo interferenziale del tipo a fessura aperta sono inferiori a quelli dello schermo interferenziale stampato su lastra acrilica trasparente. The depths in the case of the open slot type interference shield are less than those of the interference shield printed on clear acrylic sheet.

Il rapporto di contrasto, che è definito come il rapporto tra l'intensità massima e l'intensità minima, ha dato un valore di 70 nello schermo interferenziale a fessura aperta e un valore di 20 nello schermo interferenziale stampato sulla lastra acrilica trasparente. Pertanto, l'uso dello schermo interferenziale a fessura aperta aumenta il contrasto dell'intensità ottica di ciascuna immagine prospettica. Abbiamo confrontato le aree di visualizzazione dei lobi laterali nella posizione di 45 gradi; I risultati sperimentali sono mostrati in Fig. 9. L'intensità luminosa è normalizzata in modo che l'intensità massima ottenuta senza schermo interferenziale sia impostata su 1. I picchi nella distribuzione dell'intensità ottica nello schermo interferenziale del tipo a fessura aperta erano alti come l'intensità ottica ottenuto senza lo schermo interferenziale del tipo stampato sulla lastra acrilica. D'altra parte, i picchi nella distribuzione dell'intensità ottica nello schermo interferenziale stampato sulla lastra acrilica sono scesi all'86%. La tecnologia dei Led Wall è conosciuta per cui non la descriveremo; La composizione fisica dello schermo interferenziale la possiamo descrivere come un pannello composto da un mosaico di maschere verticali o oblique opache, intervallate da un mosaico di aperture verticali o oblique trasparenti. Essenzialmente abbiamo sviluppato due tipi di schermo interferenziale, uno stampato con righe opache su un supporto trasparente e uno costituito da un telaio con cavi tesi come nello strumento musicale chiamato arpa. The contrast ratio, which is defined as the ratio of the maximum intensity to the minimum intensity, gave a value of 70 in the open slot interference screen and a value of 20 in the interference screen printed on the clear acrylic sheet. Therefore, the use of the open-slot interference screen increases the contrast of the optical intensity of each perspective image. We compared the viewing areas of the sidelobes in the 45 degree position; The experimental results are shown in Fig. 9. The light intensity is normalized so that the maximum intensity obtained without the interference shield is set to 1. The peaks in the optical intensity distribution in the open-slot-type interference shield were high. as the optical intensity obtained without the interference screen of the type printed on the acrylic sheet. On the other hand, the peaks in the optical intensity distribution in the interferential screen printed on the acrylic sheet dropped to 86%. Led Wall technology is known so we will not describe it; The physical composition of the interferential screen can be described as a panel composed of a mosaic of opaque vertical or oblique masks, interspersed with a mosaic of transparent vertical or oblique openings. Essentially we have developed two types of interference shield, one printed with opaque lines on a transparent support and one consisting of a frame with stretched cables as in the musical instrument called harp.

i Cavi sono montati in sequenza lasciando spazi opportuni tra un cavo e il suo successivo. Invece dei cavi possono essere utilizzate strisce di materiale opaco. the cables are assembled in sequence, leaving suitable spaces between one cable and the next. Instead of cables, strips of opaque material can be used.

Il calcolo della distanza tra una maschera e una successiva dipende del passo (tecnicamente chiamato passo pich) interfacciato dello schermo interferenziale. The calculation of the distance between one mask and the next depends on the step (technically called step pich) interfaced with the interference screen.

Nella presente invenzione abbiamo riportato alcuni esempi di calcolo e dimensionamento. In the present invention we have reported some examples of calculation and sizing.

La nostra invenzione potrà essere applicata ai diversi Led Wall commerciali il cui passo (tecnicamente passo pich) potrà essere, non in forma esaustiva, da 1mm, 3mm, 6mm, 8mm, 10mm e cosi via, poiché il nostro schermo interferenziale è compatibile, facendo i dovuti calcoli dimensionali, con tutte le tipologie dei Led Wall degli schermi LCD. La presente invenzione oltre all’utilizzo delle promozioni pubblicitarie, potrà essere applicata alla visione di film, sfilate di moda, gare sportive ed eventi giornalistici anche in diretta mediante l’utilizzo, per la ripresa, di speciali telecamere a ripresa stereoscopica che potranno inviare i dati delle diverse prospettive, le quali elaborate da un software dedicato, in tempo reale permetteranno la visione tridimensionale sul Led Wall con anteposto lo schermo interferenziale. Our invention can be applied to various commercial Led Walls whose pitch (technically step pich) can be, not exhaustively, 1mm, 3mm, 6mm, 8mm, 10mm and so on, since our interference screen is compatible, making the necessary dimensional calculations, with all types of LED Walls of LCD screens. The present invention, in addition to the use of advertising promotions, can be applied to the viewing of films, fashion shows, sports competitions and journalistic events even live through the use, for filming, of special stereoscopic cameras that can send the data of the different perspectives, which are processed by a dedicated software, in real time will allow the three-dimensional vision on the Led Wall with the interferential screen in front of it.

Claims

CLAIMS 1) Interferential Screen of particular application in Led Wall modules to generate three-dimensional images for viewers without the aid of stereoscopic devices on the eyes. The screen is made by printing on a transparent film, vertical or oblique strips of black color, interspersed with contiguous transparent strips, or by printing the black strips on a transparent acrylic sheet, interspersed with transparent strips, or by creating a structure on which columns are placed vertical or oblique, interspersed with contiguous air spaces.

2) Interference Screen, as in Riv.1 characterized by the fact that the interference screen is designed according to the pixel dimensions of the Led Wall modules.

3) Interferential Screen, as in Riv.1 characterized by the fact that the Interferential Screen is designed to create a barrier composed of vertical or oblique masks to allow the observer's eye to view the left perspective of the displayed image with the left eye from the Led Wall, occluding the vision to the right eye, while the right eye displays the right perspective of the image displayed on the Led Wall, occluding the vision of the left image. The images displayed on the Led Wall are vertical or oblique interlaced strips made with commercial software such as 3d max, Maia, Premiere and the like that create contiguous image strips of two or more horizontal perspectives.

4) Interference Screen as in Riv.1 characterized by the fact that the Interference Screen can be sized taking into account the visual parameters to optimize the vision without disturbances, of the three-dimensional images, by widening or tightening the vertical masks and consequently the transparent or aerial areas.

5) The interferential screen as in Riv.1 can be made on flexible film that can be unrolled from a roll to position itself in front of the Led Wall to create the three-dimensional image and roll it up during normal viewing of monoscopes images which, even if the presence of the Interference Screen does not disturb monoscopic vision, but slightly reduces the brightness of the Led Wall.

6) Interferential Screen as in Riv.1 characterized by the fact that it can be composed of several modular modules to create gigantic screens combined with gigantic Led Walls which are also modular.

7) Interference Screen as in Riv.1 characterized by the fact that it can be used not only for advertising promotions, but can be applied to watching films, fashion shows, sports competitions and journalistic events, and also for live filming through the use of special stereoscopic cameras that will be able to send the data of the different perspectives, which, processed by dedicated software, in real time will allow the three-dimensional vision on the Led Wall with the interference screen in front of it.