插灰?guī)谔岣?D圖像顯示質(zhì)量中的應(yīng)用

鄧良柄

摘 要：隨著3D圖像顯示技術(shù)的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了基于插灰?guī)夹g(shù)的3D圖像改善方案。利用插灰?guī)捅额l處理能夠提高原有3D圖像的顯示質(zhì)量。這主要是因?yàn)槔肔VDS線可以將3D圖像的幀序列發(fā)送到液晶顯示器，同時(shí)，關(guān)閉或打開3D眼鏡和顯示器背光即可呈現(xiàn)出3D顯示效果。插入灰?guī)蛄锌梢越档妥?、右眼間3D串?dāng)_問(wèn)題發(fā)生的概率，并為液晶顯示板上的像素電容器充電，以縮短液晶分子的響應(yīng)時(shí)間，改善圖像的模糊程度。

關(guān)鍵詞：插灰?guī)?；顯示質(zhì)量；3D圖像；串?dāng)_問(wèn)題

中圖分類號(hào)：TP391.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.05.117

由于人雙眼的位置不同，所以，看事物時(shí)會(huì)有細(xì)微的差別，而大腦則會(huì)分析左眼、右眼看到的圖像，進(jìn)而呈現(xiàn)出3D效果。3D顯示分為主動(dòng)快門、偏光和色差3種。其中，主動(dòng)快門顯示比較復(fù)雜，它能提高3D顯示效果，讓雙眼看到1 080 P的高清畫面。主動(dòng)快門式3D顯示技術(shù)就是依靠增加刷屏次數(shù)讓左眼和右眼交替顯示圖像，并利用快門眼鏡獲取人們想要的信息。這個(gè)過(guò)程就是利用人眼的視覺暫留功能在腦海中生成有3D顯示效果的圖像。但是，在同一時(shí)間，僅有一只眼睛可以獲取圖像，而畫面之間的切換會(huì)導(dǎo)致人眼與圖像分離，產(chǎn)生“雙邊緣”效應(yīng)，即串?dāng)_問(wèn)題。串?dāng)_問(wèn)題會(huì)影響3D顯示效果，讓人頭暈，還會(huì)影響人的視覺感受，同時(shí)，圖像模糊也會(huì)在一定程度上影響3D顯示效果。由此可知，串?dāng)_問(wèn)題是導(dǎo)致圖像模糊的主要原因之一。

1 方案概況

運(yùn)用插灰?guī)岣?D圖像顯示效果的方案如圖1所示。

由圖1可知，信號(hào)源、預(yù)處理器、幀處理模塊、MCU處理器、無(wú)線發(fā)射器和液晶顯示器幾部分共同構(gòu)成了運(yùn)用插灰?guī)岣?D圖像顯示效果的方案。在此，信號(hào)源主要用于產(chǎn)生3D信號(hào)。預(yù)處理器主要用于識(shí)別3D信號(hào)，并進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，調(diào)整左眼和右眼的幀序。其中，Rn+1幀為右眼幀，Ln+1幀為左眼幀，L幀和R幀的頻率為H.幀處理模塊處理了L幀和R幀后會(huì)進(jìn)行相應(yīng)的倍頻處理，產(chǎn)生L幀序列和R幀序列，然后再進(jìn)行插灰?guī)幚??；規(guī)肎代替，使原有幀序變?yōu)長(zhǎng)，G，R.這時(shí)，G幀圖像的像素電容代表某一電壓，電壓值不為0.與此同時(shí)，3D圖像幀同步信號(hào)會(huì)直接發(fā)送給MCU處理器，并通過(guò)C-S信號(hào)、GPIO信號(hào)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。背光控制信號(hào)是由液晶顯示器接收的，無(wú)線發(fā)射器則是將相關(guān)信息發(fā)送給快門式3D眼鏡，并在左眼和右眼之間進(jìn)行信息切換。液晶顯示器接收到3D圖像后就會(huì)成像，并利用幀序列和背光控制信號(hào)將相關(guān)信息以3D的形式呈現(xiàn)給接收者。

2 插入灰?guī)瑢?duì)3D串?dāng)_和圖像的優(yōu)化

眾所周知，在左眼和右眼圖像序列中插入灰?guī)?，?huì)增加1/（2H）的間隔時(shí)間，使左右眼的圖像徹底分開，從而降低主動(dòng)快門式成像的串?dāng)_率。液晶顯示裝置是由源驅(qū)動(dòng)器、門驅(qū)動(dòng)器、液晶單元和VCOM電壓組組成的。

液晶單元集是由m×n個(gè)像素構(gòu)成的，每個(gè)像素單元中又包括1個(gè)TFT和1個(gè)像素電容器。其中，像素電容器又包括顯示電極和公共電極，顯示電極與TFT的源極相連，將所有的公共電極連接在一起，再與VCOM電壓相連。

為了防止相關(guān)（液晶）面板在顯示畫面時(shí)發(fā)生閃爍，或者液晶分子向兩邊交替旋轉(zhuǎn)，應(yīng)將公共電極（VCOM）的電壓數(shù)值設(shè)定在像素信號(hào)的中值左右。因?yàn)橐壕Х肿拥钠蚪嵌炔煌?，所以，它的透光度也?huì)有偏差，導(dǎo)致液晶板顯示的透光度不同。顯示畫面是由不同亮度的像素單元矩陣構(gòu)成的，因此，畫質(zhì)也不同。

像素電容器的放電速度過(guò)慢或者液晶分子的響應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)使圖像變得模糊，甚至還會(huì)出現(xiàn)圖像拖尾等情況。當(dāng)液晶顯示器顯示運(yùn)動(dòng)畫面時(shí)，因?yàn)橄嘟?張圖像有很大的區(qū)別，所以，相關(guān)電容器兩端的電壓也會(huì)發(fā)生大幅跳變。

在顯示3D圖像時(shí)，第一幀為灰?guī)℅），SW為正極性操控指令，源驅(qū)動(dòng)器輸出的Si是正極性像素指令。當(dāng)Si通過(guò)TFT為像素電容器預(yù)充電時(shí)，電壓值為Ug+，充電時(shí)間為1/（2H）.像素電容器會(huì)使液晶分子偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)角度為￠g+。當(dāng)圖像顯示Rn”幀時(shí)，SW輸出的依然是正極性操控指令，源驅(qū)動(dòng)器輸出的Si依舊是正極性像素指令。當(dāng)Si通過(guò)TFT為像素電容器繼續(xù)充電時(shí)，電壓值為U+，充電時(shí)間為1/（2H），如圖2所示。在顯示下一灰?guī)瑫r(shí)，SW為負(fù)極性操控指令，源驅(qū)動(dòng)器輸出的Si為負(fù)極性相關(guān)指令。當(dāng)Si通過(guò)TFT為像素電容器反向預(yù)充電時(shí)，電壓值為Ug-，充電時(shí)間為1/（2H）。像素電容器會(huì)使液晶分子偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)角度為￠g-，如圖3所示。當(dāng)圖像顯示Rn”幀時(shí)，液晶分子會(huì)偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)角度為￠-。

利用插入灰?guī)梢詾橄袼仉娙萜黝A(yù)充電，使液晶分子提前旋轉(zhuǎn)一定的角度，減小其實(shí)際旋轉(zhuǎn)角度。同時(shí)，圖像信號(hào)到來(lái)時(shí)會(huì)加快液晶分子的旋轉(zhuǎn)速度，并發(fā)生較大角度的旋轉(zhuǎn)，以縮短液晶分子的響應(yīng)時(shí)間，有效控制圖像模糊和拖尾情況的發(fā)生。

3 方法驗(yàn)證

由圖2和圖3可知，在灰?guī)瑫r(shí)段內(nèi)如果不作任何處理或者插入全黑幀，能有效避免主動(dòng)快門顯示的3D串?dāng)_問(wèn)題。但是，如果插入黑幀圖像，像素電容電壓為0，不僅能為像素電容預(yù)充電，還能延長(zhǎng)液晶分子的響應(yīng)時(shí)間，使圖像變得模糊，同時(shí)，偏轉(zhuǎn)角度減少也會(huì)降低顯示亮度。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)快門眼鏡3D成像技術(shù)進(jìn)行了插灰?guī)治?，旨在提出一種提高3D圖像顯示質(zhì)量的方案。3D圖像幀進(jìn)行倍頻處理后，可以在左右眼之間插入灰?guī)?，將左右眼圖像完全分離，降低主動(dòng)快門式3D顯示的串?dāng)_問(wèn)題。在插入灰?guī)瑫r(shí)對(duì)像素電容進(jìn)行預(yù)充電，液晶分子就會(huì)發(fā)生角度偏轉(zhuǎn)，進(jìn)而減小左右眼圖像信號(hào)的角度偏轉(zhuǎn)，縮短液晶分子的偏轉(zhuǎn)時(shí)間，加快顯示響應(yīng)速度，解決圖像模糊和拖尾等問(wèn)題。因此，運(yùn)用插入灰?guī)夹g(shù)可以優(yōu)化3D圖像。目前，這項(xiàng)技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于液晶顯示領(lǐng)域。

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〔編輯：白潔〕