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CN112188181B - 图像显示设备、立体图像处理电路及其同步信号校正方法 - Google Patents

图像显示设备、立体图像处理电路及其同步信号校正方法 Download PDF

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CN112188181B CN201910588411.XA CN201910588411A CN112188181B CN 112188181 B CN112188181 B CN 112188181B CN 201910588411 A CN201910588411 A CN 201910588411A CN 112188181 B CN112188181 B CN 112188181B
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Abstract

本发明提供一种立体图像处理电路及其同步信号校正方法。立体图像处理电路适于处理立体图像信号，其中立体图像信号包括画面同步信号与对应的视角切换信号。立体图像处理电路包括耦接图像处理电路的同步信号校正电路。同步信号校正电路的同步电路接收被图像处理电路处理过的画面同步信号并且同时接收视角切换信号。同步电路比较处理过的画面同步信号与视角切换信号以输出与处理过的画面同步信号同步的视角切换信号。本发明还提供一种包含上述立体图像处理电路的图像显示设备。本发明可以避免画面同步信号与视角切换信号不同步，能够自动且精准地调整立体图像信号之间的频率信号。

Description

图像显示设备、立体图像处理电路及其同步信号校正方法
【技术领域】
本发明是有关于一种立体图像处理技术，且特别是有关于一种图像显示设备、立体图像处理电路及其同步信号校正方法。
【背景技术】
随着显示技术的不断进步，为了提升用户的视觉体验效果，用户所观赏的图像画面开始由平面(2D)图像转变为立体(3D)图像。相较于传统的平面图像信号，立体图像信号除了包括对应画面帧数(Frame)的画面同步信号还包括对应左右眼的视角切换信号。通过让左眼及右眼分别接收到不同的视角，用户才会对画面产生立体视觉，而视角切换信号是表示所述时间点上的画面是显示给左眼还是右眼。
然而，图像显示设备在播放立体图像信号时可能会产生帧延迟(frame delay)问题，使得画面同步信号与视角切换信号之间不同步，破坏立体显示效果。这是由于系统的图像路径设计或是图像处理的需求不同所造成。例如3D投影机在投影画面之前可能会对立体图像信号进行画面尺度变化、动态补偿或图像校正等等图像处理操作。经过处理后的立体图像信号就可能发生帧延迟问题。因此如何避免画面同步信号与视角切换信号之间的延迟成为一个重要的问题。
【发明内容】
本发明提供一种图像显示设备、立体图像处理电路及其同步信号校正方法，可以自动使画面同步信号与视角切换信号之间保持同步，并且提供精确的同步效果。
本发明的一实施例提供一种立体图像处理电路，适于处理立体图像信号，其中立体图像信号包括画面同步信号与对应画面同步信号的视角切换信号。立体图像处理电路包括耦接图像处理电路的同步信号校正电路，其中图像处理电路接收画面同步信号并输出处理过的画面同步信号，且同步信号校正电路包括同步电路。同步电路耦接图像处理电路的输出端以接收处理过的画面同步信号并且同时接收视角切换信号。同步电路用以比较处理过的画面同步信号与视角切换信号以输出与处理过的画面同步信号同步的校正过的视角切换信号，同步信号校正电路耦接于立体图像解码电路与图像输入接口之间，图像输入接口用以从图像输出装置接收立体图像信号，立体图像解码电路用以解码立体图像信号以输出画面同步信号至图像处理电路，其中同步信号校正电路还包括：多工器，耦接同步电路、立体图像解码电路与图像输入接口，用以选择性地从图像输入接口或从立体图像解码电路接收视角切换信号并提供至同步电路,多工器用以根据图像数据的图像格式来选择从图像输入接口或从立体图像解码电路接收视角切换信号。
本发明的一实施例提供一种立体图像信号的同步信号校正方法，适于处理立体图像信号，其中立体图像信号包括画面同步信号与对应画面同步信号的视角切换信号。同步信号校正方法包括：通过多工器，根据图像数据的图像格式来选择从图像输入接口或从立体图像解码电路接收视角切换信号；通过图像处理电路接收画面同步信号并输出处理过的画面同步信号；以及通过同步电路，比较被图像处理电路处理过的画面同步信号与视角切换信号以输出与处理过的画面同步信号同步的校正过的视角切换信号。
本发明的一实施例提供一种图像显示设备，用以播放立体图像。图像显示设备包括立体图像解码电路、图像处理电路、同步信号校正电路及图像播放电路。立体图像解码电路用以解码立体图像信号，其中立体图像信号包括画面同步信号与对应画面同步信号的视角切换信号。图像处理电路用以从立体图像解码电路接收画面同步信号并输出处理过的画面同步信号。同步信号校正电路的同步电路耦接图像处理电路的输出端以接收处理过的画面同步信号。同步电路还同时接收视角切换信号。同步电路用以比较处理过的画面同步信号与视角切换信号以输出与处理过的画面同步信号同步的校正过的视角切换信号，同步信号校正电路耦接于立体图像解码电路与图像输入接口之间，图像输入接口用以从图像输出装置接收立体图像信号，立体图像解码电路用以解码立体图像信号以输出画面同步信号至图像处理电路，其中同步信号校正电路还包括：多工器，耦接同步电路、立体图像解码电路与图像输入接口，用以选择性地从图像输入接口或从立体图像解码电路接收视角切换信号并提供至同步电路,多工器用以根据图像数据的图像格式来选择从图像输入接口或从立体图像解码电路接收视角切换信号。图像播放电路用以从图像处理电路接收处理过的画面同步信号且从同步信号校正电路接收校正过的视角切换信号，根据处理过的画面同步信号与校正过的视角切换信号播放立体图像信号。
基于上述，本发明的图像显示设备、立体图像处理电路及其同步信号校正方法通过比较经处理过的画面同步信号与视角切换信号以输出跟处理过的画面同步信号同步的校正过的视角切换信号，因此不需要用户手动调整而能达到信号之间自动同步的效果，进而让用户在观看立体图像时能有良好的图像质量以及方便性。除此之外，本发明是让校正过的视角切换信号与处理后的画面同步信号同步，因此可以降低处理后的画面同步信号与初始的画面同步信号之间的延迟时间。本发明的立体图像处理电路还具有架构简单易与原本的立体图像处理电路整合的优点，适用于各种立体图像来源，可应用在各种图像显示设备之中。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
【附图说明】
图1是依照本发明的一实施例的一种图像显示设备的方框图。
图2是依照本发明的图1的实施例的同步信号校正电路的方框图。
图3是依照本发明的一实施例的经过图像处理前后的画面同步信号以及视角切换信号的波形图。
图4是依照本发明的一实施例的经过图像处理前后的画面同步信号以及校正前后的视角切换信号的波形图。
图5是依照本发明的一实施例的一种立体图像信号的同步信号校正方法的流程图。
【符号说明】
10：图像显示设备
20：图像输出装置
100：立体图像处理电路
102：立体图像解码电路
104：图像处理电路
106：同步信号校正电路
108：图像输入接口
110：同步电路
120：多工器
130：延迟比较电路
140：相位判断电路
200：图像播放电路
300：同步信号校正方法
DATA：图像数据
P1、P2：图像路径
PXS、PXS1：像素信号
SYN、SYN1：画面同步信号
STE、STE1：视角切换信号
T：帧周期
t：帧延迟时间
L、R：周期
td：延迟时间
S510～S520：立体图像信号的同步信号校正方法的步骤
【具体实施方式】
图1是依照本发明的一实施例的一种图像显示设备的方框图。图像显示设备10从外部的图像输出装置20接收图像数据DATA以播放立体图像。图像显示设备10可以是3D投影机、3D电视或是其他立体图像播放器，图像输出装置20可以是智能型手机、笔记本电脑等电子装置或是光盘、硬盘等存储媒体。图像显示设备10至少包括立体图像处理电路100与图像播放电路200，其中立体图像处理电路100包括立体图像解码电路102、图像处理电路104与同步信号校正电路106。
立体图像解码电路102用以解码图像数据DATA。需说明的是，在本实施例中，图像数据DATA的图像格式是立体图像信号，包括像素信号PXS、画面同步信号SYN以及对应画面同步信号SYN的视角切换信号STE。在解码图像数据DATA后，立体图像解码电路102可以获得像素信号PXS、画面同步信号SYN以及视角切换信号STE，并且传送视角切换信号STE至同步信号校正电路106，如图1的图像路径P1。在另一实施例中，图像数据DATA的图像格式是平面图像信号，图像数据DATA可以与另外的视角切换信号STE组成立体图像信号。立体图像解码电路102解码图像数据DATA后输出像素信号PXS与画面同步信号SYN，同步信号校正电路106则通过图像输入接口108从图像输出装置20接收视角切换信号STE，如图1的图像路径P2。
图像处理电路104例如是图像处理芯片，可以提供画面尺度变换(Scaling)、运动估计及运动补偿(Motion Estimation&Motion Compensation,MEMC)或梯形校正(Keystonecorrection)、图像融合(Blending)或图像变形调整(Warping)等等图像处理功能以调整立体图像的显示画面，本发明并不限制其功能类型。图像处理电路104从立体图像解码电路102接收像素信号PXS与画面同步信号SYN并输出处理过的像素信号PXS1与处理过的画面同步信号SYN1。
同步信号校正电路106包括同步电路110。同步电路110耦接图像处理电路104的输出端以接收处理过的画面同步信号SYN1并且同时从图像路径P1或图像路径P2接收视角切换信号STE。同步电路110比较处理过的画面同步信号SYN1与视角切换信号STE以输出与处理过的画面同步信号SYN1同步的经校正过的视角切换信号STE1。图像播放电路200从图像处理电路104接收像素信号PXS1与画面同步信号SYN1并且从同步信号校正电路106接收校正过的视角切换信号STE1，并且根据像素信号PXS1与画面同步信号SYN1与校正过的视角切换信号STE1播放立体图像。
图2是依照本发明的图1的实施例的同步信号校正电路的方框图。图2的同步信号校正电路106除了包括同步电路110还包括多工器120、延迟比较电路130与相位判断电路140。同步信号校正电路106可利用现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)来实现上述架构。请搭配图1参照图2，同步信号校正电路106耦接于立体图像解码电路102与图像输入接口108之间。
具体而言，图像输入接口108用以从图像输出装置20接收立体图像信号。图像输入接口108例如是视频图形阵列(Video Graphics Array，VGA)接口、数字视频接口(DigitalVisual Interface，DVI)、高分辨率多媒体接口(High-Definition MultimediaInterface，HDMI)、显示端口(DisplayPort，DP)接口或是其他有线或无线可接收图像数据的传输接口。
多工器120耦接同步电路110、立体图像解码电路102与图像输入接口108。多工器120可以选择性地从图像输入接口108或从立体图像解码电路102接收视角切换信号STE并提供至同步电路110。换句话说，当图像数据DATA的图像格式是立体图像信号时，视角切换信号STE会沿图像路径P1从立体图像解码电路102传递到多工器120；当图像数据DATA是平面图像数据时，多工器120通过图像输入接口108从图像输出装置20接收视角切换信号STE，如图像路径P2。多工器120会根据图像数据DATA的图像格式来选择视角切换信号STE的来源。
借此，本实施例的图像显示设备10所接收的图像数据DATA不限制于立体图像格式，可以通过另外提供视角切换信号STE搭配平面图像格式的图像数据DATA显示立体图像。
特别说明的是，在另一实施例中，同步信号校正电路106也可以不包括多工器120，并且不限定配置于图像输入接口108与立体图像解码电路102之间。同步信号校正电路106可以配置于其他位置，但依旧会从图像处理电路104接收处理过的画面同步信号SYN1以及从立体图像解码电路102或图像输入接口108接收视角切换信号STE来校正视角切换信号STE，以输出跟画面同步信号SYN1同步的校正过的视角切换信号STE1。另外，同步电路110所接收的视角切换信号STE可以是被图像处理电路104处理过的画面同步信号SYN1所对应的视角切换信号或是未被图像处理电路104处理过的画面同步信号SYN所对应的视角切换信号STE。被解码后图像数据DATA的输入到图像处理电路104进行一些图像处理步骤，之后所输出的像素信号PXS1与画面同步信号SYN1会发生延迟，但图像处理电路104不会实质上造成视角切换信号STE的相位延迟，因此在另一实施例中，同步信号校正电路106也可以从图像处理电路104的输出端接收视角切换信号STE。
图3是依照本发明的一实施例的经过图像处理前后的画面同步信号以及视角切换信号的波形图，图4是依照本发明的一实施例的经过图像处理前后的画面同步信号以及校正前后的视角切换信号的波形图。请搭配参照图3与图4，画面同步信号SYN的帧周期为T，视角切换信号STE在周期L中处于低电平(level)，例如逻辑“0”，表示对应到左眼的画面；视角切换信号STE在周期R中处于高电平，例如逻辑“1”，表示对应到右眼的画面。经过图像处理电路104处理后，画面同步信号SYN跟画面同步信号SYN1会产生帧延迟时间t。同步电路110从多工器120接收视角切换信号STE并且从图像处理电路104的输出端接收处理过的画面同步信号SYN1。同步电路110会比较画面同步信号SYN1与视角切换信号STE之间的帧延迟时间t，也就是说，同步电路110通过比较画面同步信号SYN1与视角切换信号STE来获得帧延迟时间t，并且将视角切换信号STE延迟或提前帧延迟时间t以输出与处理过的画面同步信号SYN1同步的校正过的视角切换信号STE1。如此一来，校正过的视角切换信号STE1就会跟处理过的画面同步信号SYN1的周期同步。
延迟比较电路130耦接图像处理电路104的输入端与输出端以分别接收画面同步信号SYN与处理后的画面同步信号SYN1。延迟比较电路130会比较画面同步信号SYN1以及未处理过的画面同步信号SYN之间的延迟时间。相位判断电路140耦接同步电路130的输出端，用以根据延迟时间判断并更改由同步电路110输出的校正过的视角切换信号STE1的电平或相位。具体来说，同步电路110所输出的校正过的视角切换信号STE1虽然与处理过的画面同步信号SYN1的周期同步，但其周期L与周期R所对应的逻辑电平却可能相反，导致左右眼接收相反的画面。通过延迟比较电路130比较画面同步信号SYN1与画面同步信号SYN之间的相位差来获得延迟时间，例如是大小为图3中的时间td加上N个帧周期T的帧延迟时间(Framedelay time)，其中N为整数。根据延迟时间来判断校正过的视角切换信号STE1的电平是否对应到正确的周期R或周期L，如果校正过的视角切换信号STE1的电平错误，相位判断电路140可以更改校正后的视角切换信号STE1的电平或是相位，以使得同步信号校正电路106所输出的校正后的视角切换信号STE1在周期L依旧处于低电平，在周期R中处于高电平，并且与处理过的画面同步信号SYN1维持同步，如图4所示。
图5是依照本发明的一实施例的一种立体图像信号的同步信号校正方法的流程图。图5的同步信号校正方法适用于图1至图4的实施例。以下搭配上述实施例的组件符号来说明同步信号校正方法的步骤。
在步骤S510中，通过图像处理电路104接收画面同步信号SYN并输出处理过的画面同步信号SYN1。在步骤S520中，通过同步电路110来比较被图像处理电路104处理过的画面同步信号SYN1与视角切换信号STE，并输出与处理过的画面同步信号SYN1同步的校正过的视角切换信STE1。另外，本发明的实施例的操作方法可以由图1至图4实施例的叙述中获致足够的教示、建议与实施说明，因此不再赘述。
综上所述，本发明的图像显示设备、立体图像处理电路及其同步信号校正方法可以通过调整视角切换信号来自动同步经过图像处理后的画面同步信号以及校正过的视角切换信号，而且因为不是调整处理过的画面同步信号，所以还可以避免再增加画面的延迟时间。本发明可以免去使用者需要手动调整立体图像的设定动作，提升图像显示设备使用上的方便性，并且利用比对图像处理后的画面同步信号以及校正后的视角切换信号可以准确同步信号。最后，本发明的架构简单，因此可以易于结合在各种图像显示设备的主板上，并且还可以通过现场可编程门阵列来实施，具有低成本的优点。
虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域的熟练技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视后附的权利要求书所界定者为准。

Claims (12)

1.一种立体图像处理电路，适于处理一立体图像信号，其特征在于，所述立体图像信号包括一画面同步信号与对应所述画面同步信号的一视角切换信号，所述立体图像处理电路包括同步信号校正电路，其中：
所述同步信号校正电路耦接图像处理电路，其中所述图像处理电路接收所述画面同步信号并输出处理过的所述画面同步信号，且所述同步信号校正电路包括同步电路，其中：
所述同步电路耦接所述图像处理电路的输出端以接收处理过的所述画面同步信号并且同时接收所述视角切换信号，所述同步电路用以比较处理过的所述画面同步信号与所述视角切换信号以输出与处理过的所述画面同步信号同步的校正过的所述视角切换信号，
所述同步信号校正电路耦接于立体图像解码电路与图像输入接口之间，所述图像输入接口用以从图像输出装置接收所述立体图像信号，所述立体图像解码电路用以解码所述立体图像信号以输出所述画面同步信号至所述图像处理电路，其中所述同步信号校正电路还包括：
多工器，耦接所述同步电路、所述立体图像解码电路与所述图像输入接口，用以选择性地从所述图像输入接口或从所述立体图像解码电路接收所述视角切换信号并提供至所述同步电路,所述多工器用以根据图像数据的图像格式来选择从所述图像输入接口或从所述立体图像解码电路接收所述视角切换信号。
2.根据权利要求1所述的立体图像处理电路，其特征在于，所述同步信号校正电路还包括：
相位判断电路，耦接所述同步电路的输出端，用以判断并更改由所述同步电路输出的校正过的所述视角切换信号的相位或电平。
3.根据权利要求2所述的立体图像处理电路，其特征在于，所述同步信号校正电路还包括：
延迟比较电路，耦接所述图像处理电路的输入端与其输出端，用以比较处理过的所述画面同步信号以及未处理过的所述画面同步信号之间的延迟时间，
其中所述相位判断电路根据所述延迟时间判断并更改由所述同步电路输出的校正过的所述视角切换信号的相位或电平。
4.根据权利要求1所述的立体图像处理电路，其特征在于，所述同步电路比较处理过的所述画面同步信号与所述视角切换信号之间的帧延迟时间，并将所述视角切换信号延迟或提前所述帧延迟时间以输出与处理过的所述画面同步信号同步的校正过的所述视角切换信号。
5.根据权利要求1所述的立体图像处理电路，其特征在于，所述同步信号校正电路是以现场可编程门阵列来实现。
6.根据权利要求1所述的立体图像处理电路，其特征在于，所述同步电路所接收的所述视角切换信号是被所述图像处理电路处理过的所述画面同步信号所对应的所述视角切换信号或是未被所述图像处理电路处理过的所述画面同步信号所对应的所述视角切换信号。
7.一种立体图像信号的同步信号校正方法，适于处理立体图像信号，其特征在于，所述立体图像信号包括画面同步信号与对应所述画面同步信号的视角切换信号，所述同步信号校正方法包括：
通过多工器，根据图像数据的图像格式来选择从图像输入接口或从立体图像解码电路接收所述视角切换信号；
通过图像处理电路接收所述画面同步信号并输出处理过的所述画面同步信号；以及
通过同步电路，比较被所述图像处理电路处理过的所述画面同步信号与所述视角切换信号以输出与处理过的所述画面同步信号同步的校正过的所述视角切换信号。
8.根据权利要求7所述的立体图像信号的同步信号校正方法，其特征在于，所述立体图像信号的同步信号校正方法还包括：
通过相位判断电路，判断并更改由所述同步电路输出的校正后的所述视角切换信号的相位或电平。
9.根据权利要求8所述的立体图像信号的同步信号校正方法，其特征在于，所述立体图像信号的同步信号校正方法还包括：
通过延迟比较电路，比较处理过的所述画面同步信号以及未处理过的所述画面同步信号之间的延迟时间，其中通过所述相位判断电路来根据所述延迟时间判断并更改由所述同步电路输出的校正过的所述视角切换信号的相位或电平。
10.根据权利要求7所述的立体图像信号的同步信号校正方法，其特征在于，所述的通过所述同步电路来比较被所述图像处理电路处理过的所述画面同步信号与所述视角切换信号并输出与处理过的所述画面同步信号同步的校正过的所述视角切换信号的步骤包括：
通过所述同步电路，比较处理过的所述画面同步信号与所述视角切换信号之间的帧延迟时间，并将所述视角切换信号延迟或提前所述帧延迟时间以输出与处理过的所述画面同步信号同步的校正过的所述视角切换信号。
11.根据权利要求7所述的立体图像信号的同步信号校正方法，其特征在于，所述同步电路所接收的所述视角切换信号是被所述图像处理电路处理过的所述画面同步信号所对应的所述视角切换信号或是未被所述图像处理电路处理过的所述画面同步信号所对应的所述视角切换信号。
12.一种图像显示设备，用以播放一立体图像，其特征在于，所述图像显示设备包括立体图像解码电路、图像处理电路、同步信号校正电路及图像播放电路，其中：
所述立体图像解码电路用以解码立体图像信号，其中所述立体图像信号包括画面同步信号与对应所述画面同步信号的视角切换信号；
所述图像处理电路用以从所述立体图像解码电路接收所述画面同步信号并输出处理过的所述画面同步信号；
所述同步信号校正电路包括同步电路，其中：
所述同步电路耦接所述图像处理电路的输出端以接收处理过的所述画面同步信号并且同时接收所述视角切换信号，所述同步电路用以比较处理过的所述画面同步信号与所述视角切换信号以输出与处理过的所述画面同步信号同步的校正过的所述视角切换信号，
所述同步信号校正电路耦接于立体图像解码电路与图像输入接口之间，所述图像输入接口用以从图像输出装置接收所述立体图像信号，所述立体图像解码电路用以解码所述立体图像信号以输出所述画面同步信号至所述图像处理电路，其中所述同步信号校正电路还包括：
多工器，耦接所述同步电路、所述立体图像解码电路与所述图像输入接口，用以选择性地从所述图像输入接口或从所述立体图像解码电路接收所述视角切换信号并提供至所述同步电路,所述多工器用以根据图像数据的图像格式来选择从所述图像输入接口或从所述立体图像解码电路接收所述视角切换信号；以及
所述图像播放电路，用以从所述图像处理电路接收处理过的所述画面同步信号且从所述同步信号校正电路接收校正过的所述视角切换信号，根据处理过的所述画面同步信号与校正过的所述视角切换信号播放所述立体图像。
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