EP1602243A2 - Autostereoskopisches wiedergabesystem für 3d darstellungen - Google Patents

Abstract

Es wird ein positionsadaptives, autostereoskopes 3D-Wiedergabesystem zur Erzeugung von 3D-Bildern oder Szenen beschrieben, das einen Flachbildschirm (1) mit nebeneinander liegenden Farbsubpixeln (R, G, B), eine Rasterscheibe (2), eine Codiereinrichtung (6, 9) und eine Prozessoreinheit (3) zur Erzeugung perspektivischer Bilder enthält. Erfindungsgemäss ist die Codiereinheit (6, 9) so steuerbar und die Rasterscheibe (2) derart dimensioniert und angeordnet, dass auf dem Bildschirm (1) erste und zweite, miteinander verkämmte Subpixelstreifen erscheinen und von diesen ersten und zweiten Bildstreifen erzeugt werden, die für die beiden Augen eines Betrachters für einen definierten Betrachterbereich vor dem Bildschirm (1) disjunkt erscheinen, wobei eine stetige Reihenfolge der Farben der Subpixel in den ersten (zweiten) Subpixelstreifen eingehalten wird (Fig. 1).

Description

Autostereoskopisch.es Wiedergabesystem für 3D Darstellungen

Die Erfindung betrifft ein autostereoskopisches Wiedergabesystem gemäß der im Obergebriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Gegenüber 2-dimensionalen, konventionellen Darstellungen kommt eine 3-dimensiona- le Darstellung den natürlichen Sehgewohnheiten näher. Der Grad der Natürlichkeit kann durch eine autostereoskope und positionsadaptive Darstellung weiter gesteigert werden. Dabei sind unterschiedliche autostereoskope Darstellungsverfahren realisiert worden, die zur optischen Trennung von rechter und linker Darstellungsrichtung entweder Barrieremasken, Linsenrastermasken oder Prismenrastermasken benutzen, für die jeweils unterschiedliche Subpixeladaptionen erforderlich sind. Diese für 3D-Animationen, interaktive Spiele und Vektorformat-Filme benötigten Darstellungen in Echtzeit auf PCs zu erzeugen, ist bislang noch nicht zufriedenstellend möglich, obwohl Stereoskope Film- und Projektions verfahren seit Jahren im Einsatz sind. Diese benutzen z. B. polarisiertes Licht (horizontal/ ertikal, zirkulär), um das rechte und linke Bild zu trennen. Mit dem Fortschritt der LCD-Technik wurde es möglich, die Lichtdurchlässigkeit von Kristallen elektronisch zu steuern. Dies machte die Entwicklung der Shutter-Technik möglich, bei der synchron mit der Halbbildfrequez abwechselnd das rechte und das linke Brillenglas lichtundurchlässig wird und synchron dazu rechte und linke Bilder sequentiell auf dem Bildschirm erscheinen. Dieses Verfahren nutzen auch autostereoskope Shutter-Monitore.

Seit einigen Jahren sind ferner autostereoskope Wiedergabesysteme mit TFT-Displays im Einsatz, die rechte und linke Bilder auf einem Bildschirm horizontal gemultiplext darstellen und die räumlich separierten Ausstrahlrichtungen durch Rasterscheiben erzeugen (DE-A-41 14 023, US-PS 6 307 585, DE-A-198 27 590, DE 198 22 342 und van Berkel in "Image for 3D-LCD, Philips Research Laboratories, UK, SPIE Vol. 3639, 1999, S. 84 - 91). Derartige Wiedergabesysteme können unter Verwendun von Head-Trackern (US-PS 6 307 585 und Andiel, Hentschke et al in "Eye-Tracking for autostereoscopic Displays using Web Cams", SPIE Vol. 4660, 2002, S. 200 - 206) auch positionsadaptiv aufgebaut werden.

Bei einem bekannten Wiedergabesystem der eingangs bezeichneten Gattung (PAM, EP 0 836 332 A2) werden die einzelnen, an je drei Subpixeln R, G und B gebildeten Bildpixel eines Bildschirms mittels einer Codiereinheit zeilenweise mit rechten und linken Bildstreifensignalen so angesteuert, daß in jeder Zeile abwechselnd rechte und linke Subpixelstreifen entstehen, die zur Erzeugung zugeordneter rechter und linker Bildstreifen dienen, was nachfolgend als horizontales "Multiplexen" oder "Ver- kämmen" der rechten und linken Bilder bezeichnet wird. Außerdem ist eine Rasterscheibe in Form einer Prismen- oder Linsemasterscheibe so vor dem Bildschirm positioniert, daß sie die rechten und linken Bildstreifen für einen definierten, je eine rechte und linke Blickrichtung enthaltenden Betrachtungsbereich vor dem Bildschirm zu den für 3D-Bilder erforderlichen rechten bzw. linken Bildern zusammenfaßt. Zur sicheren Trennung der rechten und linken Bilder werden diejenigen Subpixel jeweils auf schwarz gesetzt, die in Leer- oder Überschneidungsbereichen zu liegen kommen, wobei Leerbereiche aus beiden Blickrichtungen nicht sichtbare Subpixel und Überschneidungsbereiche aus beiden Blickrichtungen gleichzeitig sichtbare Subpixel enthalten. Außerdem erfolgt die Ansteuerung der nur aus der rechten bzw. nur aus der linken Blickrichtung sichtbaren Subpixel so, daß jeder rechte bzw. linke Subpixelstreifen nebeneinander jeweils genau drei verschiedenfarbige Subpixel aufweist. Die Reihenfolge der einzelnen Subpixel in horizontaler bzw. Zeilenrichtung hängt bei dieser Art der Steuerung vor allem von der jeweiligen Betrachterposition ab, die der Codiereinheit z. B. mittels eines autostereoskopen Positionsdetektors wie eines Head- oder Eye-Trackers mitgeteilt wird. Daher kann es vorkommen, daß die Reihenfolge der Subpixel in einem ausgewählten Subpixelstreifen z. B. RGB, in einem rechts oder links daneben liegenden Subpixelstreifen dagegen z. B. GBR oder BRG ist. Dadurch ergibt sich das bisher noch nicht gelöste Problem, daß Farbstörungen dadurch auftreten können, daß an den Grenzen von zwei Subpixelstreifen dieselben Farben erscheinen, z. B. wenn auf einen Subpixelstreifen RGB ein Subpixelstreifen BRG folgt.

Ausgehend davon liegt der Erfindung das technische Problem zugrunde, daß SD- Wiedergabesystem der eingangs bezeichneten Gattung dahingehend zu verbessern, daß Farbstörungen der beschriebenen Art vermieden werden. Dennoch soll das Wiedergabesystem in Echtzeit und mit einer Auflösung betrieben werden können, die einer Fotoqualität zumindest nahekommt.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.

Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, daß sie eine sichere Trennung rechter und linker Bilder auch dann ermöglicht, wenn die räumlich gemultiplexte Subpixeldar- stellung mit Hilfe von Positionsdetektoren adaptiv gemacht wird. Die zur Trennung der rechten und linken Bilder verwendeten Rasterscheiben können dabei einfache Linsen- oder Barriererasterscheiben sein, die mit geringen Abständen vor dem betreffenden Bildschirm montiert werden. Der durch die räumliche Trennung bewirkte Auflösungsverlust in horizontaler Richtung kann zum größten Teil durch eine spezielle Umcodierungseinrichtung wieder zurückgewonnen werden.

Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen an Ausführangsführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch ein erfindungsgemäßes 3D-Wiedergabesystem;

Fig. 2 und 3 optische Strahlengänge für das rechte und linke Auge bei Anwendung einer mit vergleichsweise breiten Zylinderlinsen versehenen Linsenrasterscheibe in unterschiedlichen Darstellungen für jeweils einen Teil einer horizontalen Subpixelzeile eines Bildschirms des Wiedergabesystems nach Fig. 1;

Fig. 4 eine der Fig. 2 entsprechenden Darstellung bei Anwendung einer Linsenrasterscheibe mit vergleichsweise schmalen Zylinderlinsen;

Fig. 5 und 6 den Fig. 2 und 4 entsprechende Darstellungen bei Anwendung einer Barriererasterscheibe mit größeren bzw. kleineren Rasterteilungen im Wiedergabesystem nach Fig. 1;

Fig. 7 Kopiervorgänge von gestauchten rechten bzw. linken Bildern auf die Subpixel eines Bildschirms in verkämmter Form;

Fig. 8 die Zuordnung von Subpixelstreifen in Abhängigkeit von der Position eines Betrachters vor dem Bildschirm;

Fig. 9 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung eines optischen Strahlengangs, jedoch in Verbindung mit mehreren, vertikal übereinander angeordneten Subpixelzei- len eines Bildschirms des Wiedergabesystems nach Fig. 1; und

Fig. 10 in einer der Fig. 9 entsprechenden Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 1 und 2 zeigen schematisch ein erfindungsgemäßes Wiedergabesystem für 3D-Darstellungen, die Bilder oder Szenen beinhalten können. Das Wiedergabesystem enthält insbesondere einen Flachbildschirm 1 (TFT- oder Plasma-Bildschirm), vor dem eine hier als Linsenrasterscheibe ausgebildete Rasterscheibe 2 angeordnet ist. Der Bildschirm 1 enthält gemäß Fig. 2 in einer Vielzahl von z. B. 768 bis 1200 (horizontalen) Zeilen eine Vielzahl von nebeneinander liegenden, z. B. je 1024 bis 1920 Bildpixeln, die aus je drei nebeneinander liegenden, farbigen Subpixeln in den Farben rot (= R), grün (= G) und blau (= B) zusammengesetzt sind. Innerhalb jedes Bildpixels ist die Reihenfolge der Subpixel stets dieselbe, z. B. RGB.

Zur Erzeugung von 3D-Darstellungen dient eine Prozessoreinheit 3, die z. B. eine mit einem Speicher versehene Grafikkarte enthält, auf die in Echtzeit die von einer Kamera od. dgl. gelieferten, elektrischen Signale von Bildern, Szenen od. dgl. überspielt werden. Alternativ können diese Signale auch aus einem Massenspeicher kommen und ständig neu geliefert werden. Die Bilder können auch sonstwie z. B. in Punktform, auf der Karte abgelegt sein.

Von der Prozessoreinheit 3 werden rechte und linke Bildsignale für in Fig. 1 schematisch durch Rechtecke angedeutete, rechte bzw. linke Bilder 4 und 5 in Originalgröße und in Pixelform erzeugt und z. B. in je einem rechten und linken Speicher abgelegt. Diese Bildsignale werden dann einem Block 6 zugeführt und in diesem, bezogen auf die Bildschirmbreite, z. B. auf je ein Drittel ihrer ursprünglichen Breite und insbesondere in demselben Verhältnis gestaucht, wie sie später durch die Rasterscheibe 2 wieder vergrößert werden. Dadurch werden Bildsignale für schmale, durch weitere Rechtecke angedeutete, rechte und linke Bilder 7 und 8 erhalten. Außerdem werden die Bildsignale in Block 6 vorzugsweise einer weiter unten erläuterten, nachfolgend kurz als HR-Filterung bezeichneten Behandlung unterworfen.

Die Signale der gestauchten Bilder 7 und 8 werden einem weiteren Block 9 zugeführt, in dem sie in Signale für rechte und linke Bildstreifen 10 und 11 zerlegt werden. Die Berechnung der Bildstreifensignale erfolgt vorzugsweise adaptiv, d. h. in Abhängigkeit von der Position eines Betrachters vor dem Bildschirm, wozu insbesondere die jeweilige Anfangsposition^' der Bildstreifen 10 und 11 auf dem Bildschirm nach jeder Bewegung neu und genau ermittelt werden muß. Die Bildstreifensignale werden im Block 9 außerdem verkämmt bzw. gemultiplext, so daß sich die zugehörigen Bildstreifen 10, 11 entsprechend Fig. 1 in Zeilenrichtung miteinander abwechseln, während sie in Spaltenrichtung (vertikal) z. B. durchgehend sind. Die die rechten und linken Bildstreifen 10, 11 repräsentierenden Signale werden schließlich über eine übliche Schnittstelle 12 dem mit dem Bildschirm 1 versehenen Monitor od. dgl. zugeführt.

Damit die Berechung der Bildstreifensignale adaptiv erfolgen kann, ist dem Betrachter beispielsweise ein Eye-Tracker 14 zugeordnet, dessen Signale der Prozessoreinheit 3 und der die Blöcke 6 und 9 enthaltenden, nachfolgend insgesamt als Codiereinheit bezeichneten Einrichtung zugeführt werden. Außerdem kann das Wiedergabesystem der Fig. 1 in üblicher Weise mit einer 3D-Maus 15, einer Eingabesteuerung 16, einer 3D-Bibliothek 17 und ggf. einer Einstellvorrichtung 18 für personenspezifische Einstellungen versehen sein.

Fig. 2 zeigt in der obersten Reihe schematisch einige mit den Bezugszeichen R (= rot), B (= grün) und B (= blau) bezeichnete Subpixel des Flachbildschirms 1 der Fig. 1, wobei je drei solcher Subpixel R, G, B und von links nach rechts in jedem Bildpixel stets dieselbe Reihenfolge, z. B. RGB-RGB usw. haben. Weiter zeigt Fig. 2, daß vor den den Bildschirm 1 repäsentierenden Subpixeln eine in Querschnitt dargestellte Linsenrasterscheibe 20 angeordnet ist, die eine Glasscheibe 21 und eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten, vertikal erstreckten Zylinderlinsen (z. B. einige 100) aufweist, die z. B. auf der dem Betrachter zugewandten Breitseite der Glasscheibe 21 angebracht sind, von denen jedoch Fig. 2 nur zwei Zylinderlisen 22a und 22b zeigt. Schließlich zeigt Fig. 2 schematisch den optischen Strahlengang, ausgehend von je einem rechten bzw. linken Auge 23, 24 eines Betrachters.

Erfindungsgemäß ist die Linsenrasterscheibe 20 so dimensioniert und angeordnet, daß zumindest die in einem ausgewählten Bereich des Bildschirms 1 von dem Subpixeln R, G und B erzeugten, rechten und linken Bildstreifen für den Betrachter überlappungs- frei bzw. disjurikt erscheinen und sich die Reihenfolge der Farben beim Übergang von einem rechten (linken) Subpixelstreifen zum jeweils vorhergehenden oder nachfolgenden rechten (linken) Subpixelstreifen stets stetig fortsetzt. Dies ist z. B. aus Fig. 2 ersichtlich. Hier sind abwechselnd rechte bzw. linke, aus je sechs Subpixeln R, G und B gebildete Subpixelstreifen 25a, 25b bzw. 2βa, 26b dargestellt, wobei der rechte Subpixelstreifen 25a links mit einem grünen Subpixel beginnt und rechts mit einem roten Subpixel endet, während der nächste rechte Subpixelstreifen 25b links ebenfalls mit einem grünen Subpixel beginnt und rechts mit einem roten Subpixel endet, so daß - über beide Subpixelstreifen betrachtet - von links nach rechts durchgehend stetig die Farbreihenfolge G, B, R usw. erhalten wird. Entsprechend ergibt sich für die linken Subpixelstreifen 26a, 26b durchgehend die Farbreihenfolge GBR, GBR usw. , wiederum von links nach rechts betrachtet.

Wenn die Zahl der nebeneinander liegenden Subpixel sowohl in den rechten als auch in den linken Subpixelstreifen 25, 26 in Fig. 2 einem ganzzahligen Vielfachen der Farbenzahl bzw. einem ganzzahligen Vielfachen einer Bildpixelbreite entspricht und die Subpixelstreifen 25, 26 ohne Zwischenräume aneinander grenzen, dann sind die rechten (linken) Subpixelstreifen 25, 26 automatisch so voneinander beabstandet, daß die Zwischenräume bzw. Sichtsprünge zwischen einem seitlichen Ende (z. B. 26c in Fig. 2) eines rechten (linken) Subpixelstreifens und einem zugewandten seitlichen Ende (z. B. 26d) in Fig. 2 von einem in Zeilenrichtung vorhergehenden und/oder nachfolgenden rechten (linken) Subpixelstreifen genau einem ganzzahligen Vielfachen eines Bildpixels (bzw. der vorhandenen Anzahl der Pixelfarben) entspricht. Als nachteilig könnte dabei allerdings empfunden werden, daß die rechten und linken Subpixelstreifen jeweils unmittelbar aneinander grenzen, was bei ungenauer Positionierung der Rasterscheibe 20 und bei geringen Bewegungen des Betrachters zu Bildstörungen führen könnte. Daher wird in Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, zwischen den Subpixelstreifen 25, 26 weitere Subpixel R, G bzw. B vorzusehen. Dies ist in Fig. 2 dadurch sichtbar gemacht, daß zwischen den Subpixelstreifen 25a und 26a bzw. 26a und 25b bzw. 25b und 26b jeweils drei weitere Subpixel 27a, 27b bzw. 27c angeordnet sind. Diese weiteren Subpixel 27 dienen einerseits der besseren räumlichen Trennung der Subpixelstreifen 25, 26 und ermöglichen andererseits begrenzte Kopfbewegungen eines Betrachters, wie weiter unten näher erläutert ist, ohne dadurch Bildstörungen zu verursachen. Letzteres gilt insbesondere dann, wenn die Zahl der weiteren Subpixel 27 erfindungsgemäß einem ganzzahligen Vielfachen der Bildpixelbreite bzw. der vorhandenen Pixelfarben (hier drei) entspricht. In diesem Fall ist es außerdem gleichgültig, wie viele Subpixel pro Subpixelstreifen 25, 26 vorhanden sind. Enthält jeder Subpixelstreifen 25, 26 z. B. nebeneinander je sieben Subpixel R, G bzw. B, dann würde z. B. der Streifen 25a von links nach rechts die Farbreihenfolge GBRGBRG und der Subpixelstreifen 25b daher mit kontinuierlicher Fortsetzung der Farben die Farbreihenfolge BRGBRGB aufweisen.

Weiter zeigt Fig. 2, daß die Codiereinheit 6, 9 so steuerbar und die Rasterscheibe 20 so dimensioniert und angeordnet ist, daß zumindest diejenigen rechten und linken Bildstreifen, z. B. 28 und 29, die in einem ausgewählten Bereich des Bildschirms 1 (z. B. in dessen linker Hälfte) erzeugt werden, vom Betrachter überlappungsfrei gesehen werden. Dabei ist klar, daß in Fig.' 2 die rechten Bildstreifen 28 durch die rechten Subpixelstreifen 25 und die linken Bildstreifen 29 durch die linken Subpixelstreifen 26 erzeugt werden und alle rechten bzw. linken Bildstreifen 28 und 29, von denen in Fig. 2 nur zwei gezeigt sind, durch die Rasterscheibe 20 zu einem das räumliche Sehen ermöglichenden rechten bzw. linken Bild für das rechte bzw. linke Auge 23, 24 zusammengefaßt werden, wobei durch die Rasterscheibe 20 eine der vorhergehenden Stauchung in dem Block 6 (Fig. 1) entsprechende Streckung der Bilder erfolgt.

Fig. 3 zeigt in vereinfachter Darstellung eine bis auf die fehlenden Subpixel im wesentlichen der Fig. 2 entsprechende Darstellung, jedoch mit je zwei rechten und linken, von den Subpixelstreifen erzeugten rechten Bildstreifen 28a, 28b und linken Bildstreifen 29a bzw. 29b, die von der Linsenrasterscheibe 20 zur rechten und linken Bildern zusammengefaßt werden. Aus Fig. 3 sind vor allem auch die oben erläuterten Abstände zwischen den einander zugewandten Enden der rechten und linken Bildstreifen 28a, 28b bzw. 29a, 29b als Sichtsprünge 30, 31 klar erkennbar, die jeweils eine Breite von einem ganzzahligen Vielfachen einer Bildpixelbreite (hier = 3 Sub- pixelbreiten) haben.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 unterscheidet sich von dem nach Fig. 2 und 3 dadurch, daß eine Linsenrasterscheibe 33, die hier auf der dem Bildschirm zugewandten Seite mit Zylinderlinsen 34 versehen ist, eine Linsenbreite bzw. einen Pitchabstand besitzt, der im wesentlichen der Breite von zwei Subpixeln R, G bzw. B entspricht. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird wiederum die Codiereinheit 6,9 so gesteuert und die Rasterscheibe 33 so dimensioniert und angeordnet, daß zumindest die in einem ausgewählten Bereich des Bildschirms erzeugten rechten und linken Bildstreifen für einen Betrachter überlappungsfrei erscheinen und eine stetige Reihenfolge der Farben der Subpixel in rechten (linken) Subpixelstreifen 35a,b,c bzw. 36a, b,c erhalten wird. Im Unterschied zu Fig. 2 und 3 hat jeder Subpixelstreifen 35, 36 die Breite eines Subpixels, und die Verkämmung ist derart, daß die rechten Subpixelstreifen 35 jeweils durch einen linken Subpixelstreifen 36 getrennt bzw. beabstandet sind. Daher erscheinen zugehörige Bildstreifen 37 und 38, die durch die Linsenrasterscheibe 33 zu je einem rechten bzw. linken Bild zusammengefaßt werden, entsprechend verkämmt bzw. gemultiplext.

Zwischen den Rasterscheiben 20 bzw. 33 und dem Bildschirm 1 kann jeweils eine Schutzfolie 39 (Fig. 2) bzw. 40 (Fig. 4) angeordnet sein.

Im Gegensatz zu Fig. 2 und 3 ist die Betrachtung der räumlichen Darstellungen bei Anwendung der Rasterscheibe 33 nur dann störungsfrei, wenn der Betrachter eine im wesentlichen starre, durch die Lage und Ausbildung der Rasterscheibe 33 vorgegebene, relative Stellung zum Bildschirm 1 einnimmt.

Zur Vermeidung dieser nicht immer gewünschten festen Anordnung wäre es möglich, die Rasterscheibe 33 relativ zum Bildschirm 1 in Richtung von Pfeilen v und/oder w beweglich anzuordnen, um sie dadurch etwaigen Kopfbewegungen des Betrachters nachfahren zu können. Fig. 5 und 6 zeigen den Fig. 2 und 3 bzw. 4 entsprechende Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen 3D- Wiedergabesystems bei Anwendung einer Rasterscheibe 41 oder 42 in Form einer Barriererasterscheibe, die abwechselnd transparente (vertikal angeordnete) Streifen bzw. Schlitze 43 (Fig. 5) bzw. 44 (Fig. 6) und zwischen diesen angeordnete, schwarz dargestellte, undurchsichtige Barrierestreifen 45 (Fig. 5) bzw. 46 (Fig. 6) aufweist.

Im Hinblick auf den optischen Strahlengang ergibt sich für das Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 im wesentlichen dasselbe wie für den Strahlengang nach Fig. 2 und 3. Jeder durchsichtige Streifen 43 hat hier eine Breite, die einer Breite von drei Subpixeln entspricht. Dabei ist die Rasterscheibe 41 so dimensioniert und vor dem Bildschirm 1 angeordnet, daß beide Augen 23, 24 des Betrachters jeweils Bildstreifen 47, 48 sehen, die Subpixel 49, 50 mit einer Breite von drei Subpixeln erzeugt werden, und daß zwischen diesen Subpixelstreifen 49, 50 jeweils nicht sichtbare, weitere Subpixel 51, 52 liegen, die durch die Barrierestreifen 45 abgedeckt sind. Diese weiteren Subpixel 51, 52 haben zusammen eine Breite, die einem ganzzahligen Vielfachen eines Bildpixels entspricht, so daß sich insgesamt überall kontinuierliche Farbübergänge ergeben.

Die Ansteuerung der in Fig. 5 nicht dargestellten Subpixel erfolgt analog zu Fig. 2 und 3 so, daß die rechten und linken Subpixelstreifen 49, 50 einander abwechseln. Begrenzte Seitwärtsbewegungen des Betrachters in Richtung eines Pfeils 53 haben dabei eine entgegengesetzte Verschiebung der für den Betrachter sichtbaren Subpixel in Richtung eines Pfeils 54 zur Folge. Die von dem Eye-Tracker 14 od. dgl. gesteuerte Codiereinheit 6, 9 ist daher so eingerichtet, daß sie diese Änderungen automatisch berücksichtigt und in Abhängigkeit von der momentanen Position des Betrachters immer diejenigen Subpixel bildgerecht ansteuert, die momentan durch die transparenten Streifen 43 hindurch sichtbar sind.

Für das Ausfuhrungsbeispiel nach Fig. 6 wird erfindungsgemäß im wesentlichen derselbe optische Strahlengang wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 vorgesehen. Dabei hat die Rasterscheibe 42 einen im wesentlichen der Breite von zwei Subpixeln entsprechenden Pitch und jeder durchsichtige Schlitz 44 etwa die Breite eines Subpixels. Analog zu Fig. 4 wird die Rasterscheibe 42 daher so dimensioniert und angeordnet, daß die Subpixel R, G und B abwechselnd rechte und linke, überlappungsfreie Bildstreifen 55, 56 für das rechte bzw. linke Auge 23, 34 erzeugen. Im Gegensatz zu Fig. 5 ergibt sich allerdings nur dann ein störungsfreies Bild, wenn entweder der Betrachter eine vorgegebene Position vor dem Bildschirm 1 einnimmt oder die Rasterscheibe 42 analog zu Fig. 4 relativ zum Bildschirm verschiebbar angeordnet wird.

Fig. 7 und 8 zeigen schematisch die erfindungsgemäße Ansteuerung der Subpixel bei Anwendung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 2 und 3. Um auch bei Kopfbewegungen des Betrachters störungs- und weitgehend verlustfreie, rechte bzw. linke Bilder erzeugen zu können, dienen hierbei die in den Zwischenräumen zwischen benach- bareten Subpixelstreifen liegenden Subpixel (je drei Subpixel R, G bzw. B) als Reserven für Bildinformationen. Darunter wird verstanden, daß diese Subpixel, die aus dem zugeordneten und z. B. in Fig. 2 dargestellten Betrachtungswinkel unsichtbar sind, mit Bildsignalen angesteuert werden, die auch den letzten Subpixeln des vorhergehenden bzw. nachfolgenden Subpixelstreifens entsprechen.

Beispielsweise ist in Fig. 7 im oberen Teil eine Vielzahl von Bildpunkten und im unteren Teil eine Vielzahl von Subpixeln des Bildschirms 1 angedeutet, wobei die Bildpunkte durchlaufend mit 64 bis 78 für ein rechtes gestauchtes Bild und mit 83 bis 100 für ein linkes gestauchtes Bild numeriert sind. Demgegenüber sind die Subpixel für eine zugehörige Zeile des Bildschirms 1 durchlaufend 1 bis 37 numeriert. Nach der obigen Beschreibung enthält jeder Subpixelstreifen 6 sichtbare Subpixel, worauf drei unsichtbare Subpixel folgen. D. h. in Fig. 7, daß z. B. bei einem bestimmten Betrachtungswinkel die Subpixel 1 bis 6 und 19 bis 24 je einen rechten Subpixelstreifen (= SPS.R in Fig. 7) und die Subpixel 7 bis 9 und 25 bis 27 daran angrenzende, unsichtbare Reserve-Subpixelstreifen bilden. Entsprechend bilden die Subpixel 10 bis 15 und 28 bis 33 je einen linken Subpixelstreifen (= SPS.L in Fig. 7) und die restlichen Subpixel 16 bis 18 und 34 bis 36 je einen unsichtbaren Reserve- Sübpixelstreifen. Dabei werden, wie schematisch durch Pfeillinien dargestellt ist, die sichtbaren Subpixel 1 bis 6 und 19 bis 24 mit den Informationen der Bildpunkte 64 bis 69 bzw. 70 bis 75 angesteuert. Gleichzeitig werden die Informationen der Bildpunkte 70 bis 72 aber auch in die unsichtbaren Subpixel 7 bis 9 und die Informationen der Bildpunkte 76 bis 78 auch in die unsichtbaren Subpixel 25 bis 27 hineinkopiert. Entsprechende Kopiervorgänge werden, wie Fig. 7 deutlich zeigt, für die linken Bilder durchgeführt.

Die beschriebene Art des zusätzlichen Kopierens bestimmter Bildpunkte in die unsichtbaren Subpixel 7 bis 9 bzw. 25 bis 27 hat zur Folge, daß der Betrachter für den Fall, daß er seinen Kopf um genau eine Pixelbreite bewegt und daher jetzt z. B. die Subpixel 2 bis 7 und 20 bis 25 sieht, die Informationen der Bildpunkte 65 bis 70 und 71 bis 76 mitgeteilt bekommt. Bei einer weiteren Verschiebung um einen Subpixel sieht der Betrachter z. B. die Subpixel 3 bis 8 und 21 bis 26 und erhält dadurch die Informationen der Bildpunkte 66 bis 71 bzw. 72 bis 77. Entsprechendes gilt für die dem linken Auge zugeführten Informationen und für Bewegungen nach links oder bei Bewegungen senkrecht zum Bildschirm. Wichtig dabei ist, daß der Betrachter im Beispiel durchgehend und ohne Farbsprung z. B. die Informationen der Bildpunkte 70 bis 75, 71 bis 76, 72 bis 77 usw. erhält und daher im Beispiel Kopfbewegungen um maximal drei Subpixel nach der einen oder anderen Seite ohne weiteres ausgeglichen werden können, ohne daß ein Qualitätsverlust eintritt. Dabei ergibt sich außerdem der Vorteil, daß sowohl Fehler korrigiert werden, die sich aufgrund einer nicht exakt parallel zum Bildschirm angeordneten Rasterscheibe ergeben könnten, als auch am Ende eines Subpixelstreifens nur teilweise sichtbare Subpixel bei nachfolgenden bzw. vorhergehenden Subpixelstreifen zu einem ganzen Subpixel ergänzt werden. Dadurch wird erreicht, daß keine Bild- und Farbinformationen verloren gehen.

Im übrigen werden Kopfbewegungen des Betrachters zweckmäßig über den Eye- Tracker 14 od. dgl. ständig der Prozessoreinheit 3 und der Codiereinheit 6, 9 mitgeteilt, um bei größeren Bewegungen sofort neue Berechnungen durchzuführen und die Bildsignale für die jeweilige Betrachterposition neu zu berechnen, wie weiter unten erläutert ist. Dabei können sich insbesondere in Abhängigkeit vom Abstand des Betrachters von Bildschirm 1 auch unterschiedliche und von geraden Zahlen abweichende Pitchabstände, d. h. z. B. Pitchabstände ergeben, die einem nicht ganzzahligen Vielfachen eines Subpixels entsprechen und dann quantisiert werden müssen. Ergibt sich z. B. für irgendeine Betrachterposition der Pitch 9,2, dann werden die Berechnungen zunächst so lange anhand des ganzzahligen Pitchwertes von 9,0 durchgeführt, bis der nach dem Komma unberücksichtigte Rest in der Summe etwa ein Subpixel ausmacht. Danach wird dann einmal mit einem Pitch von 10 Subpixeln weitergerechnet usw., so daß sich im Mittel über die ganze Bildschirmbreite immer der erforderliche Pitch von 9,2 ergibt. Bei Anwendung schneller Rechner können alle diese Berechnungen einschließlich der für die Kopiervorgänge notwendigen Berechnungen in Echtzeit durchgeführt werden.

Das beschriebene, positionsadaptive, hochauflösende, autostereoskope Wiedergabesystem PARSC der vorliegenden Erfindung ist eine Weiterentwicklung der bekannten positionsadaptiven, autostereoskopen Monitors PAM (US-PS 6,307,585). Gegenüber diesem System werden durch die Erfindung die Flexibilität, die Echtzeitfähigkeit und die Auflösung verbessert. Die Flexibilität wird z. B. dadurch erhöht, daß bei der Initialisierung der Codiereinheit 6, 9 eine einmalige statische Information übergeben wird, wie die rechten und linken Bilder erzeugt und verkämmt, d. h. wie die Subpixel horizontal gemultiplext werden sollen, wie weiter unten erläutert ist.

Bei Anwendung des beschriebenen Wiedergabesystems können erfindungsgemäß insbesondere folgende Systemoperations-Einstellungen vorgesehen werden, die an- oder abgeschaltet und einzeln oder in Kombination verwendet werden können:

(51) Unterabgetastete Verkämmung,

(52) Stauch- und Streckenfilterung,

(53) Barrierenverkämmung,

(54) Positionsadaption, (55) Linsenraster- Verkämmung,

(56) Hochauflösende Filterung.

Diese sechs Grundeinstellungen werden wie folgt näher erläutert.

(Sl): Verkämmung mit Unterabtastung bedeutet, daß aus den rechten und linken Bildern streifenweise immer nur diejenigen Pixel bzw. Subpixel herausgegriffen werden, die an den Positionen der am Bildschirm jeweils anesteuerten Subpixel- bzw. erzeugten Bildstreifen angeordnet sind. Diese herausgegriffenen Streifen werden dann räumlich gemultiplext auf dem Bildschirm dargestellt. Das bedeutet, daß die nicht genutzten Streifen beider Bilder nicht erscheinen und somit sog. Alias-Störungen verursachen können, die durch in den nicht genutzten Streifen vorhandene und daher verloren gehende Informationen entstehen. Wenn sich beispielsweise ein senkrechter Strich in einem solchen nicht benutzten Streifen eines Teilbildes befindet, ist dieser im wiedergegebenen Bild nicht mehr zu sehen. Er könnte jedoch unter Umständen in einem adaptiven System wieder erscheinen, wenn der Betrachter seinen Kopf seitlich bewegt. Derartige Erscheinungen sind auch als Moire-Effekte bekannt. Sie entstehen immer bei Unterabtastung und sind nicht erwünscht. Ein Vorteil der unterabgetasteten Verkämmung besteht jedoch darin, daß sie mit üblichen Grafikkarten besonders einfach und schnell durchführbar ist, indem z. B. ein rechter und linker Bildspeicher verwendet und die rechten und linken Bildstreifen mit Hilfe von einfachen Schaltern realisiert werden. Dadurch lassen sich alle erforderlichen Steuerungen in Echtzeit durchführen.

(S2): Die Version (S2) vermeidet Alias-Störungen, macht aber das Bild horizontal unschärfer durch eine horizontale Tiefpaß-Filterung. Diese Filterung bewirkt, daß beispielsweise vertikale Striche, die nur ein Pixel breit sind, verbreitert werden. Man kann diese Operation auch als Tiefpaß-Stauchfilterang derart betreiben, daß die Bilder zunächst horizontal auf den Anteil reduziert werden, der für die Verkämmung benötigt wird, beispielsweise ein Drittel. Die für die Verkämmung benötigten Subpixel können dann direkt aus den beiden gestauchten Bildern entnommen und auf den Bildschirm kopiert werden. Die gestauchten Bilder können aber auch mittels eines Filters wieder auf die ursprüngliche Breite gestreckt und dann nach (Sl) verkämmt werden. Vorteilhaft dabei ist, daß alle Informationen der Bilder verwendet werden. Diese werden zwar gestaucht und damit schmaleren Streifen zugeordnet, so daß die ursprünglichen Bildstreifen z. B. nur noch halb so breit erscheinen. Dem Vorteil eines kontinuierlichen Bildes, von dem keine Informationen verloren gehen, steht daher der Nachteil einer reduzierten Schärfe entgegen.

Geeignete Koeffizienten für einen Tiefpaß-Filter sind beispielweise folgende:

(1) C1_TP(I) = (3- 1 i | )/9 für i= -2 bis 2.

Etwas günstiger wäre folgender Cosinusfilter:

(2) C_TP2(i) = A-cos (τr-i/6) für i= -2 bis +2, mit

i=-2 "

Seien PO(f,i) die Farbpixel einer Zeile des rechten oder linken Originalbildes in der i-ten Spalte mit Einzelfarbwert R₀(i) = P_o(0,i), G₀(i) = P₀(l,i) und B₀(i) = P₀(2,i). Die Stauchfilterung kann dann pixelweise wie folgt ausgeführt werden:

(3) Für i=0 bis N_s/ 3 mit der Spaltenzahl N_s des Originalbildes:

+2 p_s ⁽f , i⁾ = ∑ ^CTP (^ ' P₀ fö ³ⁱ - μ) μ=-2

Wenn die Verkämmung nach (Sl) vorgenommen werden soll, kann die Tiefpaß- Filterung ohne

(4) Stauchung erfolgen für i=l bis N_s:

+2 μ-2

Aus dem gestauchten Bild kann unter Nutzung der Filterkoeffzienten C_F(i) = C_TP(i)/A = cos²(7r-i/6) die entgegengesetzte Streckfilterung vorgenommen werden, die dann zu einem tiefpaßgefilterten Bild mit den Pixeln P_TP'(f,i) führt. Ausgehend von auf Null gesetzten Pixelwerten P_τp'(f,i)=0 erfolgt die Operation:

(5) P_TP'(f,3i+k) : = P_TP'(f,3i+k) + C_F(k) P_F(f,i), für k = -2 bis +2 und i = 1 bis N_s/3.

Dabei wird auf ein erforderliches Nullsetzen oder Ergänzen im Randbereich nicht näher eingegangen.

(S3): Die Barrierenverkämmung wurde bereits oben anhand der Fig. 5 und 6 kurz erläutert.

Durch vertikale Schlitze 43, 44 der Barriererasterscheibe 41, 42 sind für das rechte und linke Auge 23, 24 disjunkte Streifen auf dem Bildschirm sichtbar. Diejenigen Subpixel, die auf dem Bildschirm die i-ten sichtbaren Streifen überdecken, werden mit den rechten bzw. linken Subpixelwerten der i-Pixel des rechten bzw. linken gestauchten Bildes aufgefüllt. Dabei ist ein Schlitz in der Barrieremasterscheibe ungefähr so breit wie drei Subpixel R, G, B od. dgl. (Fig. 5) oder wie ein Subpixel (Fig. 6).

Um die zu den rechten bzw. linken sichtbaren Streifen gehörenden Subpixelnummem und Farben auf dem Bildschirm zu ermitteln, werden die genauen Anfangspositionen dieser Streifen berechnet. Entsprechend den Strahlengängen in Fig. 2 und 7 sowie gemäß Fig. 8 beginnt z. B. der erste rechte Streifen bei der Position startR und der linke bei startL. Die i-ten Streifen beginnen dann um i-scpitch, also um das i-fache der Bildschirmpitches nach rechts verschoben. Seien Kr_SPB(i) und Kl_SpB(i) die bei 0 beginnende Subpixelnummer auf dem Bildschirm und spsize die Breite eines Subpixels, dann beginnen die i-ten rechten und linken Streifen mit den folgenden Nummern:

(6) Kr_SPB(i) = int{(startr -t- i-scpitch)/spsize}

(7) Kl_SPB(i) = Int{(startl + i-scpitch)/spsize}.

Dabei ist int{} die Integer-Funktion, die den ganzzahligen Anteil der rationalen Kommazahl ausdrückt. Der i-te rechte Streifen besteht dann aus Kl_SPB(i) - Kr_SPB(i) Subpixel. Auf diese Subpixel werden die Wert R_Fr(i), G_Fr(i), B_Fr(i), des i-ten Pixels des rechten gestauchten Bildes farbgetreu kopiert. Entsprechend wird mit den linken Streifen verfahren.

In der Regel haben die Farben der Subpixel eines Pixels die Reihenfolge rot R (2), grün G (3), blau B (4). Aus der Nummer der Subpixels auf dem Schirm erhält man dessen Farbe über die module-3 Funktion:

(8) f_r(i) = {Kr_SPB(i)}mod(3) = (Kr_SPB(i)} - 3-int{ Kr_SPB(i)/3}

Dabei steht dann f=0 für R, f=l für G und f=2 für blau. Bei einer solchen fixen Verkämmung nach (S3) gibt es in der Regel drei feste Positionen, von denen aus die 3D-Sicht zufriedenstellend ist. Die Verkämm-Operation kann jedoch so schnell abgeändert ausgeführt werden, daß auch eine schnelle Adaption an veränderte Betrachterpositionen möglich ist. Für eine solche adaptive Lösung benötigt man jedoch den Head- oder Eye-Tracker 14 (Fig. 1).

(S4): Die Positionsadaption dient dem bereits oben erwähnten Zweck, auf dem Bildschrim 1 immer genau die richtigen, zu dem Bildern gehörenden Subpixel zu finden, auch wenn der Betrachter ruckartige Bewegungen macht. Diese Positionsadaption wird nachfolgend beispielhaft anhand der Fig. 7 und 8 beschrieben, in die außer den aμch in Fig. 2 verwendeten Bezugzeichen zusätzlich die nachfolgend verwendeten Abkürzungen eingetragen sind. Die Pfeilspitzen kennzeichnen dabei bestimmte Positionen auf dem Bildschirm 1. In der Codiereinheit 6, 9 werden, wie der Hinweis "Start" andeutet, die genauen Startpositionen errechnet, von denen aus die Zuordnung zu den verschiedenen Subpixeln beginnt. Je nach Betrachterposition kann die Pfeilspitze von "Start" nach rechts oder links wandern. Springt der Pfeil von einem Subpixel auf ein Nachbar-Subpixel, dann erfolgt entsprechend den obigen Erläuterungen (vgl. auch Fig. 7) eine entsprechend veränderte Zuordnung der Subpixel zu den Subpixelstreifen bzw. den von ihnen erzeugten Bildstreifen.

Die Position des Betrachters sei mit dem Vektor OP (Observer Position) oder mit OP(x), OP(y), OP(z) bezeichnet. Die meisten TFT-Bildschirme beginnen mit dem Bildaufbau und mit der Speicherung in der linken unteren Ecke. Deshalb sei der Ursprung des relativen Koordinatensystems in die linke untere Ecke des Bildschirms gelegt. Die x-Richtung sei die horizontale Richtung nach rechts, die y-Richtung auf dem Bildschirm nach oben und die z-Richtung sei die senkrecht zum Bildschirm nach vom verlaufende Richtung. Der Abstand des Betrachters vom Bildschim ist dann identisch mit OP(z). Für die Verkämmung der Bilder reicht es aus, die mittleren Positionen der Augen zu kennen, und für den idealen Abstand der Rastermaske vor dem Bildschirm ist neben der Standardposition OP0 auch der Augenabstand des Betrachter von Interesse EyeD = J Eyer - Eyel J . Die Standard- oder Ausgangskoordinaten des Betrachters seien bezeichnet OP(xO), OP(yO), OP(z0. Der günstigste Abstand der Rastermaske vom Bildschirm RSD ergibt sich über den Raster-Masken- pitch rmpitch:

(9) RSD =rmpitch-OP(zO)/(2-EyeD).

Dieser Abstand bleibt bei einer laufenden Positionsadaption konstant. Von der Betrachterposition aus vergrößert sich der Maskenpitch geringfügig bis zum Bildschirm und ergibt den Bildschirmpitch scpitch (screenpitch): Der variable Büdschirm- pitch ist dann

(10) scpitch = rmpitch-{l + RSD/OP(z)}.

Die Startposition des ersten sichtbaren rechten Streifens auf dem Bildschirm ist dann ebenfalls von der Betrachterposition abhängig:

(11) startr' = KO-scpitch - {OP(x) + EyeD/2} RSD/OP(z) bzw. für das linke Auge

(12) startl' = KO-scpitch - (OP(x) - EyeD/2) RSD/OP(z).

Mit K0 ist dabei eine kleinste ganze Zahl gemeint, mit der startr positiv wird, um negative Subpixelpositionen zu vermeiden.

Um eine ausreichende Trennung zwischen rechts und links zu gewähren - auch in einem definierten Betrachterbereich - sind zwischen den sichtbaren Streifen (z. B. 25 und 26 in Fig. 2) die unsichtbare Streifen (z. B. 27 in Fig. 3) vorgesehen. In diesen Streifen 27 ist die Darstellung frei. Eine flexible Zuordnung zu rechts oder links wird weiter unten erläutert, in Abhängigkeit von einer Bewegungsprädiktion für den Betrachter. Voraussetzung hierfür ist zunächst eine mittlere Aufteilung der nicht nutzbaren Streifen, d. h. die Verkämmung orientiert sich an einer mittleren Augenposition, wobei die Veränderung der projizierten Abstände nicht berücksichtigt wird. Daraus ergibt sich die mittlere Startposition:

(15) start = KO-scpitch - OP(x)-RSD/OP(z).

Für den i-ten Streifen, beginnend mit i=0, erhält man dann folgende Nummern der Streifen-Start-Subpixel: (16) KrSPStart(i) = int{(start - scpitch/4 + i-scpitch)spsize}

(17) KlSPStart(i) = int{(start + scpitch/4 + i-scpitch)/spsize}.

Zur adaptiven Berechnung der Anfangs-Subpixel-Positionen der verkämmten Streifen werden also je Neubild (Frame) zwei variable Größen benötigt, die bis zu 100 mal je Sekunde aktualisiert werden müssen. Legt man einen maximal zulässigen Wert für diese beiden variablen Größen fest, so kann die erforderliche Genauigkeit in Bezug auf die Subpixelbreite angepaßt werden. Es zeigt sich, daß dann eine Quantisierung der Werte von "start" auf 8 bit = 1 Byte und für "scpitch" auf 16 bit = 2 Byte ausreichend ist. Daraus ergibt sich ein minimaler Update-Datenfluß von etwa 300 Byte/s.

Die beschriebene Positionsadaption kann bei Anwendung sowohl der Linsenrasterscheibe 21, 33 (Fig. 2 und 4) als auch der Barriererasterscheiben 41, 42 (Fig. 5 und 6) angewendet werden.

(S5): Die Verkämmung bei Anwendung der Linsenrasterscheiben 21 und 33 (Fig. 2 und 4) ist schematisch in Fig. 7 dargestellt. Dabei sind in der oberen Zeile die bereits gestauchten, rechten bzw. linken Bilder dargestellt.

Die optische Strahlführung bei Verwendung einer Linsenrasterscheibe ist in Fig. 2 bis 4 gezeigt. Ein Vergleich mit der Barriererasterscheibe (Fig. 5 und 6) zeigt, daß sich gleiche rechte und linke Streifen sowie unsichtbare Bereiche bilden, aber es entstehen kontinuierliche rechte und linke Bilder ohne Störstreifen für die Augen. Es wird auch keine Helligkeit mehr absorbiert. Zur Ermittlung der Anfangspositionen für die Subpixel der rechten und linken Streifen auf dem Bildschirm kann der gleiche Algorithmus nach den Formeln (15) und (16) verwendet werden. Um eine erhöhte horizontale Auflösungsqualität zu erzielen, werden die einzelnen Subpixel aus den gestauchten Bildern in die vorgesehenen Streifen hinein kopiert, ohne daß innerhalb eines Streifens die Reihenfolge der Subpixel verändert wird. Das farbgetreue verkämmte Kopieren der gestauchten Bilder in Streifenbereiche macht eine zusätzliche Berechnung der zugeordneten Anfangssubpixel im gestauchten Bild zu den jeweiligen Anfangssübpixeln in den rechten und linken Streifen auf dem Bildschirm erforderlich. Das Linsenprofil der Rasterscheibe ist hier so berechnet, dass das Bild in der folgenden Linse mit der Subpixelfarbe fortfährt, mit der die erste aufhört. Tritt ein Sichtwechsel direkt zwischen zwei Subpixeln auf, so beginnt die Folgelinse mit der Folgefarbe, d. h. nach R kommt G, nach G kommt B, nach B kommt R. Diese Zuordnung wird durch den folgenden Algorithmus sichergestellt. Das erste Subpixel, das im gestauchten rechten Bild verwendet werden kann, ist das Farbsubpixel im ersten Pixel, das die Farbe des Anfangspixels ersten rechten Streifen auf dem Bildschirm hat:

(18) F.₀ = {Kr_SPStart(0)}mod(3), mit f=0 für R, f=l für G und f=2 für B.

Der linke erste Streifen beginnt mit der Farbe

(19) f₁₀ = {Kl_SPStart(0)}mod(3).

Diese Farbsubpixel werden also aus den ersten Pixeln der gestauchten Bilder entnommen. Die ersten Pixel haben i.a. die Nummer "0". In aufsteigender Reihenfolge werden nun die Subpixel aus den gestauchten Quellbildern in die Streifen hinein kopiert, bis der nächste Streifen beginnt mit den Subpixelnummem Kr_SPStart(l) bzw. Kl_SPStart(l). Die folgenden Nummern geben die Anfangsubpixel in den Quellbildern an:

(20) Krq_SPStart(I) = int{(start - scpitch/4 + i-scpitch)/spsize - SPJ} bzw.

(21) Klq_SPStart(i) = mt{(start + scpitch/4 + i-scpitch)/spsize - SPJ}.

Dabei ist SPJ eine systemspezifische ganze Zahl, die Eins oder Vielfache von Drei annehmen kann und sicherstellt daß beim Übergang von einer Linse zur nächsten die richtige Farbe getroffen wird. Für SPJ = 0 ergibt sich die Zählung auf dem Bildschirm. Fig. 4 zeigt ein Beispiel für SPJ = 1 und Fig. 2 ein Beispiel für SPJ = 9. Die HR- Verkämmung ist zusätzlich in Fig. 7 veranschaulicht. Das Bild zeigt, daß beim Kopieren der Subpixel in die Streifen die Anfangs-Subpixel im Quellbild immer wieder weiter vorn anfangen, als sie im vorhergehenden Streifen beendet wurden. Dies gewährleistet die Kontinuität.

Dieser die Reihenfolge der Subpixel beibehaltende Kopiervorgang wird vorzugsweise High Resolution Space Multiplexing bezeichnet.

(S6): Eine weitere hochauflösende Filterung, hier als HR-Filterung oder "HR Sharp Filterung" bezeichnet, dient zur Verbesserung der Auflösung. Dabei wird die Verteilung der Helligkeit und der Farbe auf unterschiedliche Pixel bzw. die Umgebung verteilt.

Es wird davon ausgegangen, daß die originalen farbigen Quellbilder aus rechter und linker Blickperspektive in der vollen Auflösung des benutzten Monitors vorliegen, z. B. 1600 • 1200 Pixel. Die neuartige Eigenschaft der im folgenden beschriebenen Filterung ist, daß die Helligkeitsinformation in der Bildern ganz anders gefiltert wird als die Farbinformation. Die gegenüber bisherigen Farbbilddarstellungen mögliche Auflösungserhöhung wird dadurch erreicht, daß eine optimale Anpassung an die visuellen physiologischen Wahrnehmungseigenschaften vorgenommen wird. Ausgenutzt wird dabei die nebeneinander liegende Anordnung der Subpixel auf einem TFT Bildschirm. Die Basisidee ist dabei, die Helligkeitsinformation auf die Subpixel zu verteilen und die Farbinformation auf die Umgebung zu verteilen. Damit kann die Auflösung für die Helligkeit in horizontaler Richtung verdreifacht werden, während von der Farbinformation mehr als 2/3 der Information weggefiltert wird. Die unterschiedliche Wahrnehmung des menschlichen Auges für Helligkeit und Farbe wird u. a. auch bei der PAL-Codierung genutzt, indem mit einem relativ kleinen Zusatzkanal eine hohe Farbqualität des Fernsehbildes erreicht wird. Bei der heutigen autostereo- skopen Darstellung der Farbbilder wird die horizontale Richtung jedes Teilbildes durch die Zylinderlinsen etwa dreifach vergrößert. Das bedeutet: der ursprüngliche Informationsgehalt der Helligkeitsinformation kann beim Stauchfiltern weitgehend erhalten bleiben. Dadurch, daß bei der Stereoskopen Darstellung ein rechtes und linkes Bild vorliegen, wird letzten Endes der Helligkeits-Informationsgehalt gegenüber einer herkömmlichen zweidimensionalen Darstellung verdoppelt. Auf diese Weise wird mit der hier beschriebenen Erfindung eine subjektive Verdopplung der Bildqualität erzielt, und mit dieser 3D-Fotoqualität wird auch der Sprung in die dreidimensionale Wahrnehmung mittels Flachdisplays erreicht.

1. Helligkeitsfilterung. Die Originalbilder seien bezeichnet mit P_or(f,i,k) und P_0l(f,i,k). Dabei sei k der Zähler für die Zahlen, i der für die Spalten und f der für die Farben R, G, B und die Helligkeit Y = (R+G+B)/3. I. a. läuft k von 0 bis 1199, i von 0 bis 1599 und f von 0 bis 3. Der erste Schritt ist eine pixelweise Filterung der Helligkeitswerte Y auf die Subpixel im gestauchten Bild P_HFr(f,m,n). Der Filter habe die Koeffizienten H_YF(v, μ). Es werden nun die Filtereigenschaften anhand zweier Beispiele näher beschrieben: eines, das nur innerhalb einer Zeile operiert, und eines, das die obere und untere Zeile einbezieht. Die erste Bedingung an die Koeffizienten ist, daß ein gleichbleibender Grauwert im Originalbild wieder den gleichbleibenden Grauwert im Zielbild liefert. Das bedeutet: Die Summe über alle Koeffizienten ist eins.

μ.v

Die zweite Bedingung ist die, dass ein weißes Pixel im Urbild in der Summe wieder ein weißes Bild liefert - in einer Umgebung des Zielpixels. Das führt auf folgende drei Bedingungen:

(23); (24), (25)

H„ (μ;v) =

Die Filteroperation kann mit f(m) = (m)mod(3)= m - 3-int{m/3} und i(m) = int{m/3} beschrieben werden zu:

(26) (f (0, i (m)_f n) = ∑ H_jp (μ,v) ^• _0r (3, m - μ, »- v) μ,v

Das folgende erste Zahlenbeispiel beschreibt einen Zeilenoperator, bei dem die Filterkoeffizienten null sind für v= +1, -1

Das nächste Beispiel beschreibt eine zeilenübergreifende Filteroperation:

a : er oe z en en r e nen ze en ergre en en - er

Dieser zweidimensionale Filter ist so entworfen, daß die Koeffizienten reziprok mit dem Abstand zum Zentrum abnehmen. Der Entwurf mit H_YF(0,0) = 1 ist ein extremes Beispiel, das dann bei natürlichen Bildern zum Tragen kommt, wenn der ursprüngliche Kontrastbereich vorher verkleinert wurde, um ihn bei der HR-Filterung zur Schärfe-Anhebung wieder vergrößern zu können. Beispielweise könnte der Wertebereich der Quellbilder (0-255) komprimiert werden auf 40 bis 220. Das ist eine Methode, um zusätzlich die erzielbare Schärfewirkung gegenüber einer Kontrastwir- » kung abwägen zu können. Diese Helligkeits-HR-Filterung liefert im Mittel ein Graubild. Wird jedoch im Zielbild der zulässige Bereich zwischen 0 und 255 überschritten, so muß der Bereich zur Visualisierung wieder begrenzt werden auf den zulässigen Bereich. Dabei können dann Farbeffekte auftreten, die vom Bildinhalt abhängen.

2. Farbfilterung: In einem zweiten Schritt wird nun die Farbinformation mit einer reduzierten örtlichen Auflösung wieder hinzugefügt. Zu diesem Zweck kann das unter (Sl) in Formel (3) erzeugte Stauchbild für rechts und links wieder herangezogen werden.

(27a) +2

P_S = ∑ C„ (μ) ^• P₀ CT. 3* - μ) μ=-2

In diesem Bild werden für rechts und links die Farbdifferenzwerte zum Helligkeitswert

Y=(R+G+B)/3 erzeugt: DR=R-Y; DG=G-Y; DB=B-Y. Diese Operation wird in folgender Formel (27) ausgeführt:

(27) ₃ p_Sr f+s,i,k) = p_Sr <f, - ∑ ^p _Sr ) - \

/=0 ^ά

Die gleiche Operation wird für das linke gestauchte Bild vorgenommen. Die Differenzwerte werden dem HR-gefilterten Graubild wieder - auf die Umgebung verteilt - überlagert. Dies wird erneut mittels einer ein- oder auch zweidimensionalen Tiefpaß- Filterung ausgeführt. Als Tiefpaßfilter kann beispielsweise wieder der aus Formel (2) verwendet werden. Dies ergibt dann folgende Operation, dreifach für f =0, 1 , 2: (28)

^F Sr Ψ^Λ' >ⁿ) ^{: = P}HRr ^M> ^{Ä +} Σ ^CTP2^ ^{' P}F ⁺³> ^{M ~} »*» » μ-2 Günstiger wäre noch ein zweidimensionaler Tiefpaßfilter C_TP3(i,k), z.B. für i, k von

-1 bis 1, bei dem die Summe wieder 1 ergeben muß. Die Koeffizienzwerte könnten folgende der Tabelle 3 sein:

Tabelle 3: Einfacher 2-dimensionaler Tiefpaßfilter zum Einfügen der Farben.

Die Filterung wäre dann die folgende Operation, die natürlich etwas aufwendiger auszuführen als die eindimensionale ist.

(28)

P_HRr (f,m,ή) := P_HRr (f,m,ή) + J) C_m (μ,v) ^• P_Sr (f + 3, m - μ, n - v) μ,v = -l

Dabei steht das Zeichen " : = " für die programmiertechnische Bezeichnung des Ersetzens der gleichen Variablen auf der rechten Seite durch das Ergebnis auf der linken Seite.

Die gleiche Operation ist natürlich auch für des linke Bild auszuführen.

Am Schluß ist nun noch die Bereichsbegrenzung durchzuführen, und die Gleitkommazahlen sind auf ganze Zahlen zwischen 0 und 255 zu runden. Es stehen hierfür zwei Schritte zur Verfügung. 1. Ein evtl. zu großer Bereich kann gestaucht werden; 2. Zahlen unterhalb 0 und über 255 können auf 0 bzw. 255 gesetzt werden. Zum Abschluß der Beschreibung der HR-Filterung wird noch eine alternative Darstellung der Farbpixel erwähnt, die als das h-c- Wahrnehmungsmodell bekannt ist (hue, color). Dieses Modell enthält auch Angaben über die Farbsättigung. Die R, G, B Pixelwerte können eindeutig in die h-c- Werte wie folgt umgerechnet und auch wieder zurück gewandelt werden.

(29) h= R² + G⁷

Der minimale Weißanteil wird ermittelt: w = Min{R, G, B}, und aus den Differenzwert DR=R-w, DG=G-w, DB=B-w wird ein Farbwinkel berechnet, der zwischen 0 und 360 Grad liegt.

Je nachdem, welche Differenz verschwindet, gilt: (30)

240' DÖ

Θ = atn DB = 0 π , DR) Θ = 214400°°_ . a_at_tn_n ( DDRR\ _{+ 120}o _{DR = 0} π DB

Θ = -? 4-*02°L • aatthh [— DR 1 + 240° DG = 0 π DB

Bei Verwendung des Farbmodells wird dann der Intensitätswert h so HR-gefiltert, wie vorher Y, und anschließend wird dann wieder die Farbe mit einem Tiefpaß gefiltert hinzugefügt.

Bei der Montage der zuvor beschriebenen Linsemasterscheibe 20 (Fig. 2) kann es vorkommen, daß der Abstand der Rasterscheibe 20 von der Oberfläche des Bildschirms 1 nicht ganz genau eingehalten wird. Derartige geringfügige Abstandsabweichungen führen dann zu geringfügigen Farbmoire-Störungen in den Bildern. Wenn der Abstand nicht genau eingehalten ist, werden die sichtbaren Subpixelstreifen nämlich etwas kleiner oder größer, wodurch in einem Bildstreifen bestimmte Farben häufiger wiederholt werden. Erfindungsgemäß werden daher z. B. die Zylinderlinsen 22a, 22b (vgl. auch Fig. 2) schräg zur Vertikalen angeordnet, so daß sie die Farben gleich mäßig auf die vorhandenen Subpixel R, G bzw. B verteilen und die Farbmoire- Störungen verschwinden.

Zur Vermeidung von Farbstörungen werden die Zylinderlinsen 22a, 22b der Rasterscheibe 20 gemäß Fig. 9 nicht vertikal, sondern leicht nach rechts oder nach links geneigt angeordnet, wobei die Neigung z. B. unter einem Winkel von 0° bis 45° (-45°) zur vertikalen Richtung (Pfeil y in Fig. 9) erfolgt. Natürlich müssen dann auch die rechts und links zugeordneten Subpixelstreifen die gleiche Neigung aufweisen. In Fig. 9 sind der Anschaulichkeit halber nur jeweils zwei rechte sichtbare Subpixel 61a, 61b bzw. zwei linke sichtbare Subpixelstreifen 62a, 62b auf dem Bildschirm 1 dargestellt. Erfindungsgemäß wird die Schrägstellung dieser Subpixelstreifen 61, 62 dadurch erreicht, daß von den physikalisch auch weiterhin senkrecht angeordneten Subpixeln softwaremäßig diejenigen Subpixel angesteuert werden, die auf den in Fig. 9 schräg verlaufenden Subpixelstreifen liegen. In infinitesimaler Betrachtung werden die schräg verlaufenden Subpixelstreifen 61, 62 somit beidseitig von treppenstufenartig verlaufenden Flanken der einzelnen Subpixel R, G bzw. B begrenzt. Die dazwischen liegenden, unsichtbaren Reserve-Subpixelstreifen sind entsprechend geneigt.

Die Neigung der Zylinderlinsen 22a, 22b bzw. der Subpixelstreifen 61 und 62, ausgedrückt durch das Verhältnis der vertikalen zu den horizontalen Bildschirmabschnitten, beträgt erfindungsgemäß vorzugsweise 6 : 1 bis zu 3 : 1. In Fig. 9 ist ein Beispiel mit der Neigung/Steigung 6 : 1 gezeigt. Dabei werden die schräg angesteuerten, rechten bzw. linken Subpixelstreifen 61, 62 im Mittel aus jeweils acht angesteuerten Subpixeln, von den jeweils etwa vier hiner den Linsen sichtbar sind.

Mit einer schrägen Anordnung sowohl der Zylinderlinsen 22 als auch einer ent- sprechend schrägen Ansteuerung der grundsätzlich senkrecht auf den TFT-Bildschirm 1 angeordneten Subpixel R, G, B zur Bildung schräg verlaufender Subpixelstreifen 61, 62 ist eine Feinjustierung der Linsenrasterscheibe 20 zum TFT-Bildschirm 1 anhand von vorgebbaren Testbildern softwaremäßig über eine Korrektur der Subpixelan- steuerung möglich. Dabei wird mit einer Genauigkeit von einem Subpixel R, G, B eine Verschiebung des angesteuerten Subpixelstreifens 61, 62 in der horizontalen und/oder vertikalen Richtung möglich. Die beschriebene Schrägstellung sowohl der Zylinderlinsen 22 als auch der sichtbaren Subpixelstreifen 61, 62 führt zwar zu einer für das menschliche Auge in Vertikalrichtung ausgemittelt erscheinenden Farbstörung. Da durch die schräge Anordnung jedoch die Farbmoire-Störungen weitgehend unterdrückt werden, ist eine derartige, auf ein Subpixel genaue Feinjustierung hinsichtlich etwaiger Farbfehler tolerierbar. Daher ist die beschriebene Feinjustierung auch vorteilhafter als eine ebenfalls durchführbare Schrägstellung allein der Subpixelstreifen, d. h. bei Anwendung vertikal verlaufender Linsen, da hier Farbmoire- Störungen weiter verstärkt werden können.

Bei den bisherigen Ausführungsbeispielen ist vorausgesetzt, daß die Subpixel im Bildschirm 1 jeweils so gesteuert werden, daß ohne Anwendung eines Eye-Trackers od. dgl. eine 3D-Darstellung im wesentlichen nur für eine bestimmte Betrachtungsrichtung erhalten wird. Dagegen zeigt Fig. 10, daß sich die erfindungsgemäße Vorrichtung bei analoger Anwendung der oben beschriebenen Verfahrens- und Vorrichtungsmerkmale auch zur gleichzeitigen Betrachtung eines 3D-Bildes aus mehreren Betrachtungsrichtungen eignet, so daß dasselbe Bild von mehreren Betrachtern gleichzeitig und mit den zur jeweiligen Betrachtungsrichtung gehörenden Perspektiven gesehen werden kann. Zu diesem Zweck werden vorzugsweise Großbildschirme mit z.B. 12 000 oder mehr Pixeln pro Reihe und z.B. 2 400 Zeilen verwendet, damit ausreichend viele Subpixel für jede Perspektive zu Verfügung stehen.

Fig. 10 zeigt beispielhaft den Strahlengang für ein solches Wiedergabesystem. Wie z.B. in Fig. 4 wird eine Linsemasterscheibe 64, von der nur eine Zylinderlinse dargestellt ist, so ausgebildet und vor dem Bildschirm 1 angeordnet, daß von einer Position I vor dem Bildschirm 1 aus mit einem Auge z.B. 3 Subpixel R, G und B gesehen werden, die einen von durchgezogen dargestellten Randstrahlen 65 und 66 begrenzten Subpixel- bzw. Bildstreifen bilden. Die nach rechts in Fig. 10 folgenden ca. 5 Subpixel werden dagegen von einer Position II aus gesehen, so daß die von dort aus gesehenen Subpixel- bzw. Bildstreifen durch gestrichelte Linien 67 und 68 begrenzt sind. Von je einer weiteren Position III bzw. IV aus beginnen die von dort aus sichtbaren Subpixel- bzw. Bildstreifen - von links her betrachtet - bei je einem von einer gepunkteten Linie 69 bzw. einer strichpunktierten Linie 70 gekennzeichneten Subpixel. Dabei geben die Pfeilspitzen des Linien 65 bis 70 jeweils an, bei welchem Subpixel der jeweilige Subpixelstreifen beginnt. Wie in Fig. 10 außerdem gezeigt ist, können die Subpixelstreifen unterschiedliche Breiten aufweisen und an der jeweils nachfolgenden Pfeilspitze enden. Alternativ kann den Subpixelstreifen aber durchgehend dieselbe Breite gegeben werden, wie z.B. in Fig. 7 gezeigt ist.

Beim Wiedergabesystem der Fig. 10 ergibt sich die Besonderheit, daß den Subpixeln des Bildschirms 1 entgegen Fig. 1 nicht nur zwei Halbbilder bzw. Perspektiven für ein rechtes und linkes Auge sondern fortlaufend Bildstreifen zugeordnet werden, die von mehr als zwei Perspektiven stammen. Insbesondere entstammen die vier bei den Pfeilspitzen 65, 67, 69 und 70 beginnenden Subpixelstreifen einem und demselben Bildabschnitt, der jedoch aus unterschiedlichen Blickwinkeln aufgenommen wurde. Daher sind einem Bildstreifen in Fig. 10 z.B. nacheinander Subpixelstreifen 71 bis 74 zugeordnet, die den Perspektiven aus den Positionen I bis IV derart zugeordnet sind, daß aus jeder der vier Positionen immer nur der zugehörige Subpixel- bzw. Bildstreifen bzw. eine bestimmte Perspektive sichtbar ist. Im Anschluß daran (d.h. in Fig. 10 nach rechts fortschreitend) wiederholt sich diese Reihenfolge der Blickrichtungen dann für weitere Bildabschnitte , wobei die zugehörigen Subpixelstreifen wiederum von rechts nach links mit Signalen gesteuert werden, die den zugehörigen Ansichten aus den vier Blickrichtungen I bis IV entsprechen, wobei die Reihenfolge der Blickrichtungen I bis IV überall dieselbe ist.

Damit bei irgendeiner Betrachtungsrichtung nicht überwiegend Subpixel einer be- stimmten Farbe gesehen werden, wie das z.B. bei einer Anwendung und Anordnung der Linsenrasterscheibe 33 nach Fig. 4 gelten würde, werden analog zu Fig. 9 zweckmäßig mehrere übereinanderliegende Subpixelzeilen zusammengefaßt und in schräger Ausrichtung angesteuert. Dadurch wird erreicht, daß aus jeder Betrachtungsrichtung stets alle drei Farben R, G und B gesehen werden, auch wenn mit jeder Zylinderlinse pro Betrachtungsrichtung und pro Zeile nur ein einziges Subpixel sichtbar ist.

Schließlich kann vorgesehen werden, zwischen den verschiedenen Subpixelstreifen zusätzliche Sicherheits-Pixelstreifen vorzusehen, die z.B. wenigstens die Breite eines Subpixels haben. Das führt dann z.B. in Fig. 10 dazu, daß von jedem Subpixelstreifen nur ein mittlerer Abschnitt 75 sichtbar ist, während je ein rechts oder links davon liegender Subpixelstreifen als nicht sichtbarer Sicherheitsstreifen 76 bzw. 77 dient. Dadurch wird das Problem gelöst, daß Überlappungen benachbarter Pixelstreifen vermieden werden, die aufgrund des schrägen Verlaufs der Subpixel und aufgmnd der gleichzeitigen Benutzung eines Subpixels (z.B. 78 in Fig. 10) von zwei benachbarten Subpixelstreifen entstehen können.

Insgesamt besteht daher ein wesentlicher Unterschied des Ausfuhrungsbeispiels nach Fig. 10 zu den Ausführungsbeispielen nach Fig. 2 bis 9 lediglich darin, daß die Abstände zwischen den zu einer Ansicht bzw. einer Perspektive gehörenden Bildstreifen (= Sichtsprünge 30, 31 in Fig. 3) für die Anordnung einer Mehrzahl von Ansichten genutzt werden. Diese Mehrzahl der Ansichten ist stehts gleichzeitig verfügbar. Sind daher die Winkelabstände zwischen den verschiedenen Ansichten ausreichend groß, kann dasselbe Bild von mehreren Personen gleichzeitig in SD- Qualität und aus den zugeordneten Perspektiven betrachtet werden.

Das beschriebene 3D-Wiedergabesystem kann beispielsweise zur Wiedergabe von mit Videokameras aufgenommenen Bildern, in der Medizintechnik fiir die Computertomo- grafie oder Stereo-Endoskopie, in der Architektur für Gebäude- und Landschaftsanimationen und in der Computergrafik für virtuelle Reality-Inszenierungen oder 3D- Spiele verwendet werden. Ein weiteres wichtiges Anwendungsgebiet ist die sog. Telepräsenz. In gefahrlichen Räumen oder unzugänglichen Gebieten können jetzt fernsteuerbare Kameras und Roboter aufgestellt werden, bei denen nicht mehr auf den natürlichen Tiefeneindruck verzichtet werden muß.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, die auf vielfache Weise abgewandelt werden können. Das gilt insbesondere für die anhand der Zeichnungen beschriebenen Arten der Verkämmung, die nur beispielhaft erläutert wurden und vielfacher Weise verändert werden können, insbesondere im Hinblick auf die Zahl der Subpixel pro Subpixelstreifen oder die über die Bildschirmbreite verteilte Anzahl von Linsen oder Barrieren pro Rasterscheibe. Dabei ist klar, daß es auch Fälle geben kann, in denen die Bildpunkte nicht aus drei, sondern aus zwei oder mehr als drei unterschiedlich farbigen Subpixeln gebildet werden. Auch die im Rahmen der hochauflösenden Filterung (S6) beschriebene Zuordnung der für die Helligkeits- und Farbsteuerung verwendeten Subpixel bzw. deren Verteilung auf benachbarte Subpixel oder die Umgebung kann geändert und den speziellen Bedürfnissen angepaßt werden. Weiter es ist möglich, denselben Bildschirm ganz oder teilweise auch für andere als die beschriebenen Zwecke zu verwenden. Es wäre beispielsweise möglich, die Barriererasterscheiben 41 bzw. 42 so auszubilden, daß die schwarzen Barrierestreifen 45 bzw. 46 ein- bzw. ausschaltbar sind. Dadurch könnte derselbe Bildschirm einerseits durch Ausschalten aller Barrierestreifen 45, 46 auch für normale, zweidimensionale Darstellungen nutzbar gemacht werden. Andererseits wäre es denkbar, z. B. eine Hälfte des Bildschirms in der beschriebenen Weise zu nutzen, während die andere Hälfte durch Ausschalten der Barrierestreifen 45, 46 für zweidimensionale Darstellungen genutzt wird. Schließlich versteht sich, daß die verschiedenen Merkmale und Verfahrensschritte [z. B. (Sl) bis (S6)] auch in anderen als den dargestellten und beschriebenen Kombinationen angewendet werden können.

Claims

Ansprüche

1. Autostereoskopisches Wiedergabesystem für 3D-Darstellungen, enthaltend eine Prozessoreinheit (3) zur Gewinnung von ersten und zweiten Bildstreifensignalen (10, 11) für unterschiedliche Betrachtungsrichtungen, einen Bildschirm (1) mit zeilenweise und nebeneinander angeordneten Bildpixeln, die jeweils eine vorgegebene Anzahl von nebeneinander angeordneten Subpixeln (R, G, B) unterschiedlicher Farben aufweisen, eine Codiereinheit (6,9) zur verkämmten Ansteuemng der Subpixel (R, G, B) mit den Bildstreifensignalen (10, 11) derart, daß in jeder Zeile des Bildschirms (1) abwechselnd aufeinander folgende erste und zweite Subpixelstreifen (25, 26; 35, 36; 49, 50; 61, 62) je einen ersten und zweiten Bildstreifen (28, 29; 37, 38; 47, 48; 55, 56) für die Betrachtungsrichtungen erzeugen, und eine vor dem Bildschirm (1) angeordnete Rasterscheibe (20, 33, 41, 42), die für einen definierten Betrachtungsbereich vor dem Bildschirm (1) die ersten und zweiten Bildstreifen (28, 29; 37, 38; 47, 48; 55, 56) zu ersten und zweiten Bildern zusammenfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Codiereinheit (6,9) so steuerbar und die Rasterscheibe (20, 33, 41, 42) so dimensioniert und angeordnet ist, daß zumindest die in einem ausgewählten Bereich des Bildschirms (1) erzeugten, ersten und zweiten Bildstreifen (28, 29; 37, 38; 47, 48; 55, 56, 71,72) und gegebenenfalls weitere Bildstreifen für einen oder mehrere Betrachter überlappungsfrei (disjunkt) erscheinen und eine stetige Reihenfolge der Farben der Subpixel (R, G, B) in den ersten (zweiten) Subpixelstreifen (25, 26; 35, 36; 49, 50; 61, 62) erhalten wird.

2. Wiedergabesystem nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten (zweiten) Subpixelstreifen (25, 26; 35, 36; 49, 50; 61, 62) so voneinander beabstandet sind, daß die Abstände (30, 31) zwischen seitlichen, einander zugewandten Enden eines ersten (zweiten) Subpixelstreifens (25, 26; 35, 36; 49, 50; 61, 62) von einem in Zeilenrichtung vorhergehenden und/oder nachfolgenden ersten (zweiten) Subpixelstreifen (25, 26; 35, 36; 49, 50; 61, 62) einem ganzzahligen Vielfachen eines Bildpixels oder der Breite eines Subpixels entspricht.

3. Wiedergabesystem nach Ansprach 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den ersten und zweiten, den Bildstreifen (28, 29) zugeordneten Subpixelstreifen (25, 26) weitere Subpixel (27) angeordnet sind.

4. Wiedergabesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rasterscheibe (20) unverschiebbar relativ zum Bildschirm (1) montiert ist.

5. Wiedergabesystem nach Ansprach 4, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Subpixel (27) der räumlichen Trennung der ersten und zweiten Subpixelstreifen (25, 26) dienen und die Rasterscheibe (20) so ausgebildet und angeordnet ist, daß die weiteren Subpixel (27) unsichtbar sind.

6. Wiedergabesystem nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Codiereinheit (6,9) zur Ansteuerung der weiteren Subpixel (27) eingerichtet ist.

7. Wiedergabesystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rasterscheibe (33) einen Pitchabstand aufweist, der im wesentlichen der Breite von zwei Subpixeln (R, G, B) entspricht und daß die Anordnung so getroffen ist, daß die Subpixel (R, G, B) in jeder Zeile abwechselnd dem ersten und dem zweiten Bild zugeordnet sind und jeder Subpixelstreifen (35, 36) die Breite eines Subpixels (R, G, B) hat.

8. Wiedergabesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rasterscheibe (20, 33) eine Linsemasterscheibe ist.

9. Wiedergabesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rasterscheibe (41, 42) eine Barriererasterscheibe ist.

10. Wiedergabesystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Barriererasterscheibe (41) durchsichtige Schlitze (43) mit einer Breite aufweist, die im wesentlichen der Breite von drei Subpixeln (R, G, B) entspricht.

11. Wiedergabesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozessoreinheit (3) und/oder der Codiereinheit (6,9) ein die Position eines Betrachters vor dem Bildschirm (1) anzeigender Positionsdetektor (14) zugeordnet ist.

12. Wiedergabesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Rasterscheibe (20) eine Linsemasterscheibe mit in einem Winkel zur Vertikalen (y) des Bildschirms (1) angeordneten Zylinderlinsen (22a, 22b) ist und daß die Subpixel (R, G, B) auf dem Bildschirm (1) so ansteuerbar sind, daß die sichtbaren ersten und zweiten Subpixelstreifen (61, 62) im wesentlichen dieselbe Neigung wie die Zylinderlinsen (22a, 22b) haben.

13. Wiedergabesystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine horizontale Feineinstellung der Linsemaster Scheibe (20) relativ zum Bildschirm (1) durch eine entsprechende Schrägstellung der sichtbaren Subpixelstreifen (61, 62) erfolgt.

14. Wiedergabesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Bilder (4, 5) vor der Bildung der Bildstreifensignale (7, 8) in horizontaler Richtung gestaucht werden.

15. Wiedergabesystem nach Ansprach 14, gekennzeichnet dadurch, daß die Süb- pixelwerte der ersten und zweiten i-ten Pixel der gestauchten Bilder (7, 8) auf die Subpixel der i-ten ersten bzw. zweiten Streifen des Bildschirms (1) farbgetreu kopiert werden in Korrespondenz zu (49) und (50), wobei die Anfangspositionen der einzelnen Streifen adaptiv berechnet werden, beispielsweise nach Formeln (F 20), (F 21), wobei eine in einem Bildschirmstreifen doppelt auftretende Farbe auch doppelt belegt wird.

16. Wiedergabesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß drei dynamische Wörter startr, startl und scpitch genannt werden und auf dem Display der k-te erste Streifen mit dem Subpixel beginnt, das dem ganzzahligen Anteil des Produktes (startr +k)*scpitch entspricht, genannt int{(startr+k)*scpitch}, und der zweite mit dem Subpixel, der dem ganzzahligen Anteil des Produktes (startl+k)*scpitch entspricht.

17. Wiedergabesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 16, gekennzeichnet dadurch, dass ein konstanter horizontaler Stauchfaktor stretchO (z. B. stretch0=0,33) vorgegeben und der Wert scpitch aufgespalten ist in einen ganzzahligen konstanten Anteil spO und einen dynamischen Anteil scpitchv mit scpitch =spO+scpitchv, daß die folgenden Subpixel des ersten gestauchten Bildes, sfrO 4- int{k*scpitchv} bis sfrO + int{k*scpitchv} + sponO, in den ersten k-ten Bildschirmstreifen in gleicher aufsteigender Reihenfolge hineinkopiert werden, wobei sfrO so gewählt wird, daß die Farbe des ersten Subpixels im k-ten ersten Streifen der Farbe des ersten Subpixels aus dem ersten gestauchten Bildes sfrO + int(k*strechv) entspricht und sponO so groß gewählt ist, daß der gesamte k-te erste Streifen auf dem Bildschirm überdeckt wird, und daß mit den zweiten Streifen entsprechend verfahren wird.

18. Wiedergabesystem nach Ansprach 1 und 17, gekennzeichnet dadurch, daß nur die ersten drei Subpixel eines k-ten Streifens hineinkopiert werden und die restlichen des k-ten ersten bzw. zweiten Streifens auf schwarz, d. h. 0, gesetzt werden.

19. Wiedergabesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Subpixel spr0+ int{ startr 4- k*scpitch} bis sprO+int{startl+k*scpitch}-l des ersten ungestauchten Bildes in den k-ten Streifen farbgetreu hineinkopiert werden und in den k-ten zweiten Streifen die Subpixel splO+int{startl+k*scpitch} bis splO-t- int {startr+(k+l)*scpitch}-l, wobei die sprO und splO für das ganze Bild einmal so gewählt werden, daß das farbgetreue Kopieren garantiert wird.

20. Wiedergabesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß ein viertes Wort Stretch dynamisch übergeben wird und die in Originalgröße erzeugten ersten und zweiten Bilder um den Faktor Stretch gestaucht werden, um anschließend wieder um einen konstanten Faktor 1 /stretchO oder den dynamischen Faktor 1/stretch filternd gestreckt zu werden und danach auf die ersten und zweiten Streifen des Bildschirms dynamisch verkämmt kopiert werden.

21. Wiedergabesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Subpixel eine eigene positionsgetreue Helligkeits- (Grau-) Information (Y) zugeordnet wird, während die zugehörige Farbinformation auf die entsprechenden Farbsubpixel in der Umgebung des gleichen Subpixelstreifens und gegebenenfalls auch auf wenigstens einen Nachbarsubpixelstreifen derselben Perspektive gewichtet verteilt wird.

22. Wiedergabesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß erste und zweite Originalbilder (4, 5) in voller Pixelauflösung generiert oder verfügbar gemacht und aus diesen Bildern nach Systemeinstellung (S6) HR-gestauchte Bilder erzeugt werden, bei denen die Helligkeitswerte Y=(R4-G+B)/3 der Originalbi- der auf die Subpixel mittels eines HR-Filters H_YF(i,k) nach Formel (26) gefiltert werden, wobei die Summe aller Filterkoeffizeinten gleich 1 (F22) ist, während die auf gleichen Farben operierenden Teile der Koeffizienten die Summe 1/3 aufweisen (F23;24,25).

23. Wiedergabesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß erste und zweite Originalbilder (4, 5) in voller Pixelauflösung generiert oder verfügbar gemacht und aus diesen Bildern horizontal auf 1/3 gestauchte Bilder mittels eines geeigneten Tiefpaßes C_TP(i), [z. B. (FI, 2)] erzeugt werden nach (F3), und daß diese nach (S5) derart verkämmt werden, daß die zu den jeweiligen Teilbildern gehörenden Subpixel in nicht veränderter Reihenfolgen in die ersten und zweiten Streifen hineinkopiert werden, wobei die Anfangs-Subpixel nach (F20) bzw. (F21) unter Verwendung der genannten Zahl SPJ ermittelt werden.

24. Wiedergabesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß erste und zweite Originalbilder (4 , 5) in voller Pixelauflösung generiert oder verfügbar gemacht und aus diesen Bildern horizontal auf 1/3 gestauchte Bilder mittels eines geeigneten Tiefpasses CTP(i) [z. B. (FI, 2] erzeugt werden nach (F3), und daß von diesen gestauchten Bildern die Farbdifferenzwerte DR=R-Y, DG=G-Y und DB=B-Y gebildet, diese den nach Ansprach 22 gebildeten, HR-gestauchten Bildern tiefpaßgefiltert überlagert [z. B. nach (F28), (F27)] und wie in Ansprach 22 nach (S5) verkämmt werden.

25. Wiedergabesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß erste und zweite Bilder in Originalgröße und konventioneller Auflösung generiert oder verfügbar gemacht werden, die aber nicht den gesamten Helligkeits-Wertebereich von 0 bis 255 ausschöpfen, sondern einen eingeschränkten, z. B. zwischen 30 und 240, der auch durch Kontrastschwächung erzielt werden kann, und daß dem gestauchten und HR-gefilterten Bild ein grauer Grundwert hinzugefügt wird [z. B. der Wert 30], so daß bei der Filterung nach Ansprüchen 22 und 23 auch negative Helligkeitswerte aus negativen Filterkoeffizienten berücksichtigt werden können, solange sie nicht den Grundwert in negativer Richtung unterschreiten.

26. Wiedergabesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 25, gekennzeichnet dadurch, daß in die HR-Stauchfilterang nach Anspruch 23 und Farbüberlagerang nach Anspruch 24 auch Subpixel benachbarter Zeilen einbezogen werden, wie es beispielsweise die Tabellen 2 und 3 zeigen.

27. Wiedergabesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 26, gekennzeichnet dadurch, daß schwarz- weiße Muster oder Schrift-Fonds nach einem der o. g. Verfahren in gestauchtem HR-Format erzeugt, gespeichert und zum Einfügen bereit gestellt werden.

28. Wiedergabesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 27, gekennzeichnet dadurch, daß aus den dynamischen Parametern startr, startl und scpitch die Betrachterpositionen rekonstruiert und die Objektszenen automatisch aus den entsprechend angepaßten Kamerapositionen generiert werden.

29. Wiedergabesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 28, gekennzeichnet dadurch, daß die dynamische Positionsadaption auch angehalten, gestoppt oder abgestellt werden kann und daß der Parameter scpitch u. a. auch genau doppelt so groß sein kann wie ein Farbsubpixel.

30. Wiedergabesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß erste und zweite Farbbilder in Originalgröße und -auflösung im R,G,B und h,w,c-Format generiert oder verfügbar gemacht werden (F29) (F30), der w-Anteil (weiß) gemäß Ansprüchen 19, 20 oder 21 HR-gefiltert wird und die beiden in der h-Komponente auftretenden Farbwerte fl = c-cos(O) und f2 =c-sin(O) auf die zugehörigen Farbsubpixel in der Umgebung des Subpixels S_op, auf dem der Sub- pixelfilter operiert, jeweils hinzuaddiert werden, gefiltert werden über eine Koeffizientensumme von 1, wobei sich die Koeffizientengewichte ungefähr reziprok zu den Entfernungen zum zentralen Subpixel S_op verhalten, wobei, wenn die Farbe des zentralen Subpixels S_op auftritt, ein Filter mit der Koeffizientensumme S_Ko=0 verwendet wird, dessen Koeffizient zum zentralen Subpixel S_op den Wert 1 aufweist, und der Filter mit dem Farbwert c aus dem (h,w,c)-Format angesteuert wird.

31. Wiedergabesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß bei entsprechender HR-Filterung die resultierenden Farbsubpixelwerte auf den zulässigen Bereich und ganze Zahlen als Farbwert beschränkt werden.

32. Wiedergabesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Bildstreifensignale, Bildstreifen und Subpixelstreifen dem rechten bzw. linke Auge (23, 24) eines Betrachters zugeordnet sind.

33. Wiedergabesystem nach einem der Ansprüche 3 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den ersten und zweiten Subpixelstreifen weitere, unterschiedlichen Betrachtungsrichtungen zugeordnete Subpixelstreifen vorhanden sind (Fig. 10), von denen aus jeder Betrachtungsrichtung nur je zwei für das rechte und linke Auge eines Betrachters sichtbar sind.

34. Wiedergabesystem nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß zu den weiteren Subpixelstreifen gehörende Bildsignale permanent in die Subpixelstreifen hinein kopiert werden.

35. Wiedergabesystem nach einem der Ansprüche 32 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung so getroffen ist, daß für wenigstens zwei Betrachter gleichzeitig erste und zweite Bildstreifen mit den zugehörigen Perspektiven bzw. mindestens vier Bildstreifen mit den zughörigen unterschiedlichen Perspektiven sichtbar sind.