基于插灰幀提高3D圖像顯示質(zhì)量的解決方案

　　摘要：文章對現有的快門(mén)眼鏡式3D圖像顯示技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，提出一種基于插灰幀提高3D圖像顯示質(zhì)量的解決方案。方案對原始3D圖像幀序列進(jìn)行倍頻及插入灰幀處理后，將處理后的3D圖像幀序列通過(guò)LVDS線(xiàn)發(fā)送至液晶顯示屏，并同步打開(kāi)或關(guān)閉快門(mén)3D眼鏡和液晶顯示屏背光，呈現3D顯示。在圖像幀序列中插入灰幀降低了左右眼圖像間的3D串擾，同時(shí)使液晶面板中像素電容器進(jìn)行了預充電、縮短了液晶分子的響應時(shí)間、改善了圖像模糊，提升了3D圖像顯示質(zhì)量。

　　前言

　　由于人雙眼觀(guān)察物體的角度略有差異，每只眼睛看到的圖像會(huì )有細微不同，大腦會(huì )將左右眼看到的圖像進(jìn)行處理呈現出3D(立體)視覺(jué)^[1]。3D顯示可分為眼鏡式和裸眼式，眼鏡式分為主動(dòng)快門(mén)式、偏光式和色差式等^[2]。

　　主動(dòng)快門(mén)式3D顯示的實(shí)現復雜度低，克服了其他眼鏡式3D顯示分辨率低的缺點(diǎn)，能夠使雙眼獲得1080P的高清顯示效果，畫(huà)質(zhì)優(yōu)越。主動(dòng)快門(mén)式3D顯示技術(shù)，主要是通過(guò)提高屏幕的刷新率，使左右眼畫(huà)面分時(shí)交替顯示，再通過(guò)快門(mén)式3D眼鏡的配合，使人的雙眼分別獲得左右眼圖像和利用人眼視覺(jué)暫留特性，從而在人腦中產(chǎn)生3D立體圖像^[3]。在同一時(shí)刻，僅一只人眼可以獲得圖像，然而在畫(huà)面切換過(guò)程中，會(huì )出現左右眼圖像分離不完全而引起的雙邊緣現象，也就是我們常說(shuō)的串擾現象;串擾現象會(huì )降低3D顯示效果，長(cháng)時(shí)間觀(guān)看時(shí)會(huì )使用戶(hù)產(chǎn)生頭暈現象，嚴重影響3D電視給觀(guān)眾帶來(lái)的感受^[4]。同時(shí)圖像模糊也會(huì )嚴重影響3D顯示的效果，在液晶顯示器件中導致圖像模糊的主要原因之一是液晶分子的響應速度^[5]。

　　該文對現有快門(mén)眼鏡式3D顯示技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，提出一種基于插灰幀提高3D圖像顯示質(zhì)量的解決方案，能夠降低3D串擾和圖像模糊，有效地提升3D顯示質(zhì)量。

　　1 方案整體組成

　　方案整體構成如圖1所示，由信號源、預處理模塊、幀處理模塊、微處理器MCU、無(wú)線(xiàn)發(fā)射器以及液晶顯示裝置組成。其中信號源用于產(chǎn)生3D圖像信號;預處理模塊對3D圖像信號進(jìn)行格式識別、格式轉換功能，輸出L/R幀序列(左/右眼圖像幀序列);幀處理模塊對3D圖像信號進(jìn)行倍頻和插灰幀處理，同時(shí)將3D圖像的幀同步信號發(fā)送給微處理器MCU;微處理器MCU通過(guò)C_S信號和GPIO信號與幀處理模塊進(jìn)行通信讀取幀同步信號，并將幀同步信號進(jìn)行編碼發(fā)送給無(wú)線(xiàn)發(fā)射器，將背光控制信號發(fā)送給液晶顯示裝置;無(wú)線(xiàn)發(fā)射器主要向快門(mén)式3D眼鏡提供幀同步信號用以切換左右鏡片的開(kāi)關(guān);液晶顯示裝置接收3D圖像幀序列和背光控制信號，顯示3D圖像。

　　預處理模塊對來(lái)自信號源的3D信號進(jìn)行識別、格式轉換等處理后，輸出左右眼畫(huà)面交替出現的L/R幀序列(3D圖像原始幀序列)，其中Rn和Rn+1幀為右眼圖像幀，Ln和Ln+1幀為左眼圖像幀，如圖2(a)所示。L幀和R幀的頻率為H。

　　幀處理模塊接到L/R幀序列后，首先對其進(jìn)行倍頻處理，產(chǎn)生如圖2(b)所示的R'/R''/L'/L''幀序列;然后對R'/R''/L'/L''幀序列做進(jìn)一步添加灰幀的處理，用灰幀G取代幀序列中的幀Rn'和Ln'等，從而使幀序列變?yōu)镚/R''/G/L''幀序列，如圖2(c)所示。其中G幀圖像內容的像素對應著(zhù)某一電壓，其電壓值不為零。

　　由圖2(d)所示，C_IR信號為經(jīng)過(guò)編碼的同步控制信號，由微處理器MCU發(fā)送給無(wú)線(xiàn)發(fā)射器。圖2(e)的波形為快門(mén)式眼鏡的開(kāi)關(guān)信號，Right信號為右鏡片開(kāi)信號，Left信號為左鏡片開(kāi)信號。圖2(f)為液晶顯示裝置的背光開(kāi)關(guān)信號，其開(kāi)信號“ON”與L''/R''幀序列保持同步，且滯后于L''/R''幀而提前L''/R''幀結束。同樣，快門(mén)式眼鏡的左右開(kāi)關(guān)信號滯后于背光開(kāi)信號“ON”而提前背光關(guān)信號“OFF”結束。波形2(g)為像素極性控制信號，其正負極性交替出現是為了讓液晶分子向不同方向發(fā)生交替偏轉。