Brevet FR2755272A1 — publié le 19980430

-( 2755272 DISPOSITIF D'AFFICHAGE D'IMAGES 3D La présente invention concerne un dispositif d'affichage d'une séquence d'images 3D à partir d'une première séquence d'images sources correspondant à l'oeil gauche et d'une deuxième séquence d'images sources correspondant à l'oeil droit d'un observateur, lesdites images sources étant véhiculées respectivement par un signal vidéo S, et par un signal vidéo S2 d'intensités lumineuses respectives E1 et E2 et sont, soit issues d'organes de réception et\ou de décodage répartissant la lumière selon une première voie d'analyse de la lumière correspondant à l'oeil gauche et selon une deuxième voie d'analyse correspondant à l'oeil droit de l'observateur, soit produites de façon connue en soi, par des moyens électroniques de synthèse d'images. L'affichage 3D ou l'affichage stéréoscopique d'images consiste le plus souvent à visualiser sur un même dispositif une série d'images correspondant à l'oeil droit et une série d'images correspondant à l'oeil gauche d'un observateur. Ces deux séquences vidéo sont en général acquises ou générées d'une manière permettant de respecter la géométrie de la vision humaine afin que les décalages entre la vue gauche et la vue droite de l'observateur soient reconstruits correctement par le processus psychovisuel permettant la vision stéréoscopique. Parmi les solutions connues, pour générer un signal lumineux compatible avec la vision stéréoscopique, les dispositifs à double affichage ou à double projection affichent simultanément les deux séquences vidéo. La combinaison des deux voies est réalisée par polarisation de l'une de ces deux voies selon une première direction déterminée et par polarisation de l'autre voie selon une deuxième direction orthogonale à la première direction. La séparation des deux voies, au niveau de l'observateur, est obtenue par des lunettes polarisantes appropriées. Ces dispositifs présentent cependant l'inconvénient de dupliquer le nombre de dispositifs générateurs d'images qui peuvent être, par exemple, des moniteurs de type télévision placés symétriquement de chaque côté d'une lame semi-réfléchissante, afin que 2 2755272 les écrans apparaissent comme confondus du point de vue de l'observateur. Dans ce cas, il est nécessaire de placer un filtre polarisant devant chaque écran afin de créer l'orientation de polarisation voulue. Les dispositifs générateurs d'images peuvent également être constitués par deux projecteurs vidéo. Dans ce cas, il est nécessaire d'équiper chaque faisceau d'un filtre polarisant adéquat. En outre, la projection doit être faite sur un écran spécifique afin de préserver l'orientation de la polarisation. Ceci accroît notablement la complexité et le coût de tels dispositifs. D'autres solutions connues utilisent soit des dispositifs à séquencement temporel, soit des dispositifs à entrelacement spatial. Dans le premier cas, les images sont multiplexées temporellement par exemple, par entrelacement, sur un même signal et à cadence vidéo, des signaux vidéo correspondant respectivement à l'oeil droit et l'oeil gauche de l'observateur. La séparation desdites voies se fait en général par des lunettes spécifiques, obturant l'oeil droit ou l'oeil gauche en alternance et en synchronisme avec l'entrelacement. De façon connue en soi, l'obturation d'une voie est obtenue en placant une cellule à cristaux liquides entre un polariseur et un analyseur. La rotation (de 90 ) ou la non rotation de la polarisation par le cristal liquide permet de rendre la lunette passante ou obturante à la cadence voulue. Un inconvénient majeur de ce type de dispositif provient du fait que la fréquence d'affichage apparente (pour chaque oeil) est divisée par deux par rapport à un affichage non-stéréoscopique. Quant aux dispositifs à entrelacement spatial, ils sont constitués de filtres tramés micropolarisants permettant d'affecter une direction de polarisation identifiée à chaque sous-pixel R, V ou B d'une image. Un multiplexage des signaux Sa et S2 en correspondance avec la trame de polarisation permet de générer un signal lumineux adéquat. Dans ces types de dispositif, la résolution spatiale apparente (pour chaque oeil) est divisée par deux par rapport à un affichage non stéréoscopique. Le but de l'invention est de pallier les inconvénients des dispositifs de l'art antérieur au moyen d'un dispositif compact permettant de préserver la fréquence d'affichage et la résolution des images à 3 2755272 afficher au moins au même niveau que celles obtenues par des dispositifs non stéréoscopiques. Le dispositif d'affichage selon l'invention, comporte un premier moyen de calcul destiné à générer à partir desdits signaux vidéo S1 et S2 un signal vidéo S ayant une intensité lumineuse global E calculée en fonction des intensités lumineuses E1 et E2, ledit premier moyen de calcul coopère avec un deuxième moyen de calcul de manière à répartir, pour chaque pixel, I'intensité lumineuse globale E proportionnellement aux intensités lumineuses E1 et E2 L'affichage d'images 3D est réalisé selon un procédé qui comporte les étapes suivantes: - pour chaque pixel de l'image à afficher, on génère à partir des signaux vidéo S, et S2 un signal vidéo S ayant une intensité lumineuse global E calculée en fonction des intensités lumineuses E1 et E2, puis - on répartit ladite intensité lumineuse globale E sur chaque voie d'analyse proportionnellement aux intensités lumineuses E1 et E2. Grâce au dispositif et au procédé conforme à l'invention, la fréquence d'affichage et la résolution spatiale apparente de l'image sont conservées identiques à celles des signaux vidéo représentant les images sources. En outre, avec le dispositif de l'invention, il n'est plus nécessaire de dupliquer la source génératrice d'images. Ceci permet de simplifier notablement la structure du dispositif d'affichage d'images en 3D, et partant, de réduire le coût de leur fabrication. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, prise à titre d'exemple non limitatif, en référence à la figure annexée représentant schématiquement un dispositif de génération d'images 3D conforme à l'invention. Le dispositif de la figure 1 représente un dispositif d'affichage d'une séquence d'images 3D à partir d'une première séquence d'images sources correspondant à l'oeil gauche et d'une deuxième séquence 4 2755272 d'images sources correspondant à l'oeil droit d'un observateur. Ces images sources sont véhiculées respectivement par un signal vidéo S1 et par un signal vidéo S2 d'intensités lumineuses respectives E1 et E2 et sont délivrées, par exemple, par des organes de réception\décodage 2 et 4. Comme on peut le voir sur la figure 1, chacun des organes de réception\décodage 2 et 4 est relié, d'une part, à un premier moyen de calcul 6 et, d'autre part, à un deuxième moyen de calcul 8. La sortie du premier moyen de calcul 6 est reliée à l'entrée d'un premier module de correction de non-linéarités 10 dont la sortie est reliée à un organe de visualisation 12, tandis que la sortie du deuxième moyen de calcul 8 est reliée à l'entrée d'un deuxième module de correction de non- linéarités 14 dont la sortie est reliée à un élément d'orientation de polarisation 1 6. Le premier moyen de calcul 6 est destiné à générer un signal lumineux S ayant une intensité lumineuse globale proportionnelle à la somme quadratique des intensités lumineuses E1 et E2. Ce signal S pilote l'organe de visualisation 12 qui est monté en cascade avec l'organe d'orientation de polarisation 16. Cet organe d'orientation de polarisation 16 est commandé par des signaux générés par le deuxième moyen de calcul 8 de manière à répartir, pour chaque pixel, I'intensité lumineuse transmise par l'organe de visualisation 12, proportionnellement aux intensités lumineuses E1 et E2, sur une première voie d'analyse correspondant à l'oeil gauche et sur une deuxième voie d'analyse correspondant à l'oeil droit de l'observateur. Un élément de conjugaison 18, destiné à optimiser le flux lumineux en sortie de l'organe de visualisation 12, peut être inséré entre cet organe de visualisation 12 et l'organe d'orientation de polarisation 16. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, I'organe de visualisation 12 est constitué par un élément émissif polarisé tel que par exemple un premier écran LCD, tandis que l'organe d'orientation de polarisation 16 est constitué par un deuxième écran LCD. Ce deuxième écran LCD est du type nématique en hélice et possède une géométrie identique à celle du premier écran LCD 12. En outre, le deuxième écran LCD 16 est commandé de façon à réaliser une orientation de polarisation 2755272 adéquate pour chaque pixel ou sous-pixel de l'image. Notons cependant qu'il est possible d'utiliser, en guise d'élément émissif polarisé, un tube de téléviseur polarisé, un tube ou une valve de projecteur. Par ailleurs, afin que le signal lumineux transmis conserve sa polarisation au cours de sa propagation, I'élément d'orientation de la polarisation ne comporte pas d'analyseur en sortie. Comme cela a été dit précédemment, les images véhiculées par les signaux S, et S2 sont, soit reçues d'un émetteur, soit synthétisées par un dispositif électronique de synthèse d'images. Dans les deux cas, les signaux S1 et S2 sont fournis simultanément, d'une part, au premier moyen de calcul 6, et d'autre part, au deuxième moyen de calcul 8. Si on représente le champ électrique global nécessaire pour afficher un pixel P par le vecteur E, et respectivement par les vecteurs El et E2 les champs électriques lumineux correspondant aux signaux vidéo Sl et S2, i 5 ledit champ global peut s'exprimer par la relation vectorielle E=E, +É2 Le premier moyen de calcul 6 permet de calculer l'intensité de ce champ électrique global donnée par l'expression E=kE E +E; o k est un coefficient de proportionnalité. Tandis que le deuxième moyen de calcul permet de calculer l'angle a = k'Arctg()l E2 o k' est un coefficient de proportionnalité. L'angle a représente l'orientation du champ électrique E nécessaire pour répartir l'intensité E sur chacune des voies d'analyse afin que l'énergie percue sur la première voie soit proportionnelle à l'intensité El et que l'énergie perçue sur la deuxième voie soit proportionnelle à l'intensité E2. Ainsi, grâce au dispositif selon l'invention, pour chaque pixel, l'orientation de la polarisation de la lumière est ajustée en fonction des intensités lumineuses E1 et E2. L'invention s'applique au domaine de la télévision et plus précisément à tout dispositif d'affichage stéréoscopique utilisant la 6 2755272 polarisation des signaux vidéo pour séparer la première voie et la deuxième voie d'analyse de la lumière issue d'un écran. 7 2755272 Revendications 1. Dispositif d'affichage d'une séquence d'images 3D à partir d'une première séquence d'images sources correspondant à l'oeil gauche et d'une deuxième séquence d'images sources correspondant à l'oeil droit d'un observateur, lesdites images sources étant véhiculées respectivement par un signal vidéo S1 et par un signal vidéo S2 d'intensités lumineuses respectives E1 et E2, caractérisé en ce qu'il comporte un premier moyen de calcul (6) destiné à générer à partir desdits signaux vidéo S1 et S2 un signal vidéo S ayant une intensité lumineuse global E calculée en fonction des intensités lumineuses E1 et E2, ledit moyen de calcul (6) coopère avec un deuxième moyen de calcul (8) de manière à répartir, pour chaque pixel, I'intensité lumineuse globale E proportionnellement aux intensités lumineuses E1 et E2. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un organe de visualisation (12) monté en cascade avec un élément d'orientation de polarisation (16), ledit organe de visualisation (12) est piloté par le signal S, tandis que l'élément d'orientation de polarisation (16) est commandé par des signaux générés par le deuxième moyen de calcul (8). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'organe de visualisation (1 2) est constitué par un élément émissif polarisé. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément émissif polarisé (12) est un premier écran LCD. 5. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'organe d'orientation de polarisation (16) est constitué par un deuxième écran LCD de type nématique en hélice. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte un élément de conjugaison agencé entre le premier 8 2755272 écran LCD (12) et le deuxième écran LCD (16) et destiné à optimiser le flux lumineux sortant dudit premier écran LCD (12). 7. Procédé de génération d'images 3D à partir d'une première séquence d'images sources destinées à une première voie d'analyse de la lumière correspondant à l'oeil gauche et d'une deuxième séquence d'images sources destinées à une deuxième voie d'analyse correspondant à l'oeil droit d'un observateur, lesdites images sources étant véhiculées respectivement par un signal vidéo S1 et par un signal vidéo S2 d'intensités lumineuses respectives E1 et E2, caractérisé en ce que, pour chaque pixel, I'on génère à partir des signaux vidéo S, et S2 un signal vidéo S ayant une intensité lumineuse global E calculée en fonction des intensités lumineuses El et E2, puis on répartit ladite intensité lumineuse global E sur chaque voie d'analyse proportionnellement aux intensités lumineuses E1 et E2. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'on calcule l'intensité lumineuse global E en effectuant la somme quadratique E=k +El o k est un coefficient de proportionnalité, puis on commande un organe de visualisation (12) en fonction de l'intensité lumineuse global E calculée. 9. Procédé selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que l'on répartit ladite intensité lumineuse global E sur chaque voie d'analyse en modifiant l'angle de polarisation du signal lumineux S. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'on modifie la polarisation du signal S en calculant, pour chaque signal S généré, I'angle a = k'Arctg( E-l o k' est un coefficient de proportionnalité, puis on commande un élément d'orientation de polarisation (16) en fonction de l'angle ca calculé.