專(zhuān)利名稱(chēng)：一種用于實(shí)時(shí)渲染和生成彩色視頻全息圖的方法
一種用于實(shí)時(shí)渲染和生成彩色視頻全息圖的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于從具有深度信息的三維圖像數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)渲染和生
成彩色視頻全息圖的方法，用于擴(kuò)展3D渲染圖形管道。
關(guān)于渲染過(guò)程，本發(fā)明涉及3D渲染管道或圖形管道，其描述了從三 維場(chǎng)景的矢量、數(shù)學(xué)描述到監(jiān)控器屏幕上的像素化圖像的運(yùn)算法則。三維 圖像數(shù)據(jù)包含深度信息，且通常還包含關(guān)于材料和表面性質(zhì)的附加信息。 例如，在3D渲染圖形管道中執(zhí)行屏幕坐標(biāo)到裝置坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換、材質(zhì)貼圖 (texturing)、裁切(clipping)和圖形保真(anti-aliasing)。表示三維場(chǎng)景 的二維投射、并且存儲(chǔ)在圖形適配器的幀緩沖器中的像素化圖像包含監(jiān)視 器屏幕，例如LC顯示器的可控像素的像素值。
本發(fā)明還涉及用于計(jì)算用于在全息顯示裝置上彩色呈現(xiàn)場(chǎng)景的全息 值的分析方法。
這樣的全息顯示裝置實(shí)質(zhì)上基于以下原理亞全息圖由要重建的場(chǎng)景 的每個(gè)物點(diǎn)一起形成，并且整個(gè)全息圖借助于至少一個(gè)光調(diào)制器裝置由亞 全息圖疊加形成，在光調(diào)制器裝置上將被分成物點(diǎn)的場(chǎng)景編碼成整個(gè)全息 圖，并且場(chǎng)景可以作為重建從位于視頻全息圖的重建的一個(gè)周期性區(qū)間內(nèi) 的可見(jiàn)區(qū)看到。大體上，此原理是主要重建將由物體發(fā)射到一個(gè)或多個(gè)可 見(jiàn)區(qū)的波陣面。具體地，這樣的裝置基于這樣的原理重建單個(gè)物點(diǎn)僅需 要亞全息圖作為在光調(diào)制器裝置上編碼的整個(gè)全息圖的子集。
全息顯示裝置包含至少一個(gè)屏幕裝置(screenmeans)。屏幕裝置是編 碼場(chǎng)景的全息圖的光調(diào)制器本身，或者是在光調(diào)制器上編碼的場(chǎng)景的全息 圖或波陣面投射到其上的光學(xué)元件，如透鏡或反射鏡。申請(qǐng)人提出的其他 文件中己說(shuō)明了可見(jiàn)區(qū)中屏幕裝置的定義和相應(yīng)的場(chǎng)景再現(xiàn)的原理。第 WO 2004/044659號(hào)和第WO 2006/027228號(hào)專(zhuān)利文件中，光調(diào)制器本身形 成了屏幕裝置。在名稱(chēng)為"用于場(chǎng)景的全息重建的投射裝置和方法"的WO2006 / 119760號(hào)專(zhuān)利文件中，屏幕裝置是光調(diào)制器上編碼的全息圖投射到 其上的光學(xué)元件。在名稱(chēng)為"用于場(chǎng)景的全息重建的投射裝置"的DEI 0 2006 004 300號(hào)德國(guó)專(zhuān)利文件中，屏幕裝置是在光調(diào)制器上編碼的場(chǎng)景的 波陣面投射到其上的光學(xué)元件。在申請(qǐng)人提交的WO 2006/ 066919號(hào)專(zhuān) 利文件中，公開(kāi)了用于計(jì)算視頻全息圖的方法。
"可見(jiàn)區(qū)域"是限定的區(qū)域，觀察者通過(guò)可見(jiàn)區(qū)域可以足夠清晰地看到 場(chǎng)景的整個(gè)重建。在可見(jiàn)區(qū)域內(nèi)，波場(chǎng)干涉使得重建的場(chǎng)景對(duì)觀察者變得 可見(jiàn)?？梢?jiàn)區(qū)域位于或靠近觀察者的眼睛?？梢?jiàn)區(qū)域可以在x， y和z方 向上移動(dòng)，在公知的位置檢測(cè)和追蹤系統(tǒng)的幫助下，將可見(jiàn)區(qū)域跟蹤到實(shí) 際的觀察者位置?？梢詰?yīng)用兩個(gè)可見(jiàn)區(qū)域，每個(gè)可見(jiàn)區(qū)域用于一只眼睛。 總體上，可見(jiàn)區(qū)域的更復(fù)雜的設(shè)置也是可能的。也可以編碼視頻全息圖， 使得單個(gè)對(duì)象或整個(gè)場(chǎng)景對(duì)于觀察者來(lái)說(shuō)看起來(lái)處于光調(diào)制器之后。
在本申請(qǐng)文件中，術(shù)語(yǔ)"光調(diào)制裝置"或"SLM"指通過(guò)轉(zhuǎn)換 (switching)、選通(gating)或調(diào)制由一個(gè)或多個(gè)獨(dú)立光源發(fā)出的光束的 方式來(lái)控制光的強(qiáng)度、色彩和/或相位的裝置。全息顯示裝置典型地包含通 過(guò)調(diào)節(jié)穿過(guò)顯示面板的光的振幅和/或相位重建物點(diǎn)的可控像素矩陣。光調(diào) 制器裝置包含這樣的矩陣。光調(diào)制器裝置可以例如是聲光調(diào)制器 (acousto-optic modulator) AOM或連續(xù)型調(diào)制器。通過(guò)振幅調(diào)制的方式 進(jìn)行全息圖重建的一個(gè)實(shí)施例可以利用液晶顯示器(LCD)。本發(fā)明還涉 及用于將充分相干光調(diào)制成波陣面或調(diào)制成光波輪廓的另外的可控裝置。
術(shù)語(yǔ)"像素"指光調(diào)制器的可控全息像素，其表示全息點(diǎn)的離散值并且 被離散地尋址和控制。每個(gè)像素表示全息圖的全息點(diǎn)。就LC顯示器來(lái)說(shuō)， 像素是可離散控制的顯示器像素。就DMD (數(shù)字微鏡裝置(Digital Micro-mirror Device))來(lái)說(shuō)，例如DLP (數(shù)字光處理器(Digital Light Processor)),像素是可離散控制的微鏡或這種微鏡的小組群。就連續(xù)的空 間光調(diào)制器裝置來(lái)說(shuō)，像素是表示全息點(diǎn)的虛構(gòu)區(qū)。就彩色顯示來(lái)說(shuō)，典 型地將像素再分為多個(gè)表示基色(primary colours)的子像素。
術(shù)語(yǔ)"變換(transformation)"應(yīng)理解為包括任何與變換相同或近似的數(shù)學(xué)或者計(jì)算技術(shù)。數(shù)學(xué)意義上的變換僅僅是物理過(guò)程的逼近，其可以通
過(guò)麥克斯韋(Maxwellian)波動(dòng)方程更加精確地描述。像菲涅耳(Fresnel) 變換或者以傅立葉(Fourier)變換著稱(chēng)的變換的特殊群的變換描述二階逼 近。變換通常用代數(shù)或者非微分方程表示，因此可以應(yīng)用公知的計(jì)算工具 進(jìn)行有效且高性能地處理。此外，可以利用光學(xué)系統(tǒng)對(duì)它們進(jìn)行精密地模仿。
申請(qǐng)人提交的WO 2006 / 066919號(hào)專(zhuān)利文件，公開(kāi)了一種用于計(jì)算 視頻全息圖的方法。其總體上包括以下步驟將場(chǎng)景分割成平行于光調(diào)制 器的平面的剖面，將這些剖面變換到可見(jiàn)區(qū)域，并在可見(jiàn)區(qū)域?qū)⑵湎嗉印?然后，將相加后的結(jié)果變換回設(shè)置有光調(diào)制器的全息圖平面中，從而確定 視頻全息圖的復(fù)全息值。
DE1 0 2006 025 096號(hào)德國(guó)專(zhuān)利文件公開(kāi)了一種由具有深度信息的圖 像數(shù)據(jù)渲染和實(shí)時(shí)生成視頻全息圖的方法，其中有3D渲染圖形管道，其 描述了將三維場(chǎng)景轉(zhuǎn)換為作為三維場(chǎng)景的二維投影的像素化的圖像數(shù)據(jù)， 并在第一模式生成用于監(jiān)控器的可控像素的像素值。其特征是，管道以可 轉(zhuǎn)換的方式擴(kuò)展，使得在第二模式中，復(fù)全息值在至少一個(gè)全息管道生成， 作為用于空間光調(diào)制器的像素值，以便對(duì)于通常的圖形呈現(xiàn)同時(shí)地或選擇 地用全息值控制空間光調(diào)制器，以便調(diào)制入射波場(chǎng)，從而通過(guò)空間干涉重 建三維場(chǎng)景。
DE1 0 2006 042 324號(hào)德國(guó)專(zhuān)利文件公開(kāi)了一種用于實(shí)時(shí)生成視頻全 息圖的方法。該方法應(yīng)用的原理是單個(gè)物點(diǎn)的重建僅需作為在SLM上 編碼的整個(gè)全息圖的子集的亞全息圖。其特征在于，對(duì)于每個(gè)物點(diǎn)，亞全 息圖的貢獻(xiàn)可以從查找表中找回，所述亞全息圖如此累加，從而形成整個(gè) 全息圖，用于重建整個(gè)場(chǎng)景。
上述公開(kāi)的方法能使得全息值快速生成。但是，需要將3D渲染圖形 管道納入進(jìn)一步的考慮。描述了以三維場(chǎng)景的二維投影的形式將三維場(chǎng)景 向像素化的圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化的3D渲染圖形管道的結(jié)果在兩個(gè)存儲(chǔ)器部分提 供，即幀緩沖和Z緩沖-幀緩沖包含顏色值或顏色信息，即觀察者看到的場(chǎng)景的顏色圖。
-Z緩沖包含從觀察者位置看到的正常呈現(xiàn)的場(chǎng)景的深度圖或深度信息。
這些數(shù)據(jù)成行排列，且以像素值的方式生成用于光調(diào)制器的復(fù)全息 值，作為用于全息管道的輸入信息。
前述的用于生成交互式實(shí)時(shí)顯示的視頻全息圖的方法只能付出大量 努力并投入大量資源才可以實(shí)現(xiàn)。因?yàn)殚L(zhǎng)的計(jì)算時(shí)間，視頻序列和交互式 三維實(shí)時(shí)應(yīng)用軟件不能提供需要的刷新頻率。在傳統(tǒng)的視頻技術(shù)中，在顯 示計(jì)算機(jī)生成的視頻全息圖時(shí)，高圖像刷新率是需要的而且是必不可少 的。
本發(fā)明的目的是提供一種顯著減少用于與顏色相關(guān)的全息值的計(jì)算 所需要的計(jì)算時(shí)間的方法。該方法的實(shí)時(shí)能力將得以實(shí)現(xiàn)。為了實(shí)施該方 法，用于計(jì)算的成本和技術(shù)努力也將減少。進(jìn)一步地，為了進(jìn)一步支持實(shí)
時(shí)生成的彩色視頻全息圖，要對(duì)當(dāng)前可商購(gòu)的圖形卡的結(jié)構(gòu)或3D管道通 過(guò)附加的硬件和軟件模塊進(jìn)行擴(kuò)展。
根據(jù)本發(fā)明的用于生成視頻全息圖的方法，適合用于具有至少一個(gè)光 調(diào)制裝置的全息顯示裝置，在該光調(diào)制器裝置上，被分為物點(diǎn)的場(chǎng)景編碼 成整個(gè)全息圖，并且場(chǎng)景可以作為重建從位于重建的視頻全息圖的一個(gè)周 期性區(qū)間內(nèi)的可見(jiàn)區(qū)看到，亞全息圖由可見(jiàn)區(qū)連同將要重建的場(chǎng)景的每個(gè) 物點(diǎn)確定，并且整個(gè)全息圖由亞全息圖的疊加而形成，其中3D渲染圖形 管道構(gòu)成了場(chǎng)景，其通過(guò)具有深度信息的圖像數(shù)據(jù)表示成物點(diǎn)，然后進(jìn)行 計(jì)算，并為物點(diǎn)提供最低限度的顏色和深度信息。為了生成彩色視頻全息 圖，擴(kuò)展描述將三維場(chǎng)景轉(zhuǎn)換為用于三維場(chǎng)景的二維投影的像素化的圖像 數(shù)據(jù)的3D渲染圖形管道。
進(jìn)一步地，用于全息顯示裝置的光調(diào)制器的像素值形式的復(fù)全息值在 全息管道中從3D渲染圖像管道的結(jié)果數(shù)據(jù)生成。
這樣的其中具有相應(yīng)的光調(diào)制裝置的全息顯示裝置還基于以下原理 主要重建對(duì)象朝觀察者眼睛或可見(jiàn)區(qū)發(fā)射的波陣面。在上述已經(jīng)給出可見(jiàn)
9區(qū)的定義。
進(jìn)一步，該原理的優(yōu)點(diǎn)是場(chǎng)景的單個(gè)物點(diǎn)的重建僅需要作為在光調(diào)制 器裝置上編碼的整個(gè)全息圖的子集的亞全息圖。每個(gè)單一物點(diǎn)由一個(gè)亞全 息圖創(chuàng)造，其位置依賴(lài)于物點(diǎn)的位置，其大小依賴(lài)于觀察者位置。下面將 光調(diào)制器裝置上的亞全息圖區(qū)稱(chēng)為調(diào)制區(qū)。調(diào)制區(qū)是重建物點(diǎn)所需要的光
調(diào)制器裝置的子區(qū)域(sub-region)。同時(shí)，為了重建物點(diǎn)，調(diào)制區(qū)確定光 調(diào)制器上的哪些像素必須尋址。如果物點(diǎn)是固定在空間中的物點(diǎn)，則調(diào)制 區(qū)將保持在固定位置。這意味著將要重建的物點(diǎn)依賴(lài)于觀察者位置而改變 位置。依賴(lài)于觀察者位置的調(diào)制區(qū)的改變?cè)试S物點(diǎn)在固定位置編碼，艮口， 其在空間中的位置不依賴(lài)于觀察者位置而改變。就本發(fā)明而言，可以類(lèi)似 地利用這些原理。本發(fā)明進(jìn)一步基于的原理是，最后重建整個(gè)場(chǎng)景的整個(gè) 全息圖可以通過(guò)亞全息圖的重疊來(lái)計(jì)算。
本發(fā)明基于的思想是，全息彩色管道為每種原色生成用于光調(diào)制裝置 的全息值，其中全息彩色管道平行確定原色的各個(gè)亞全息圖。全息彩色管 道呈現(xiàn)通過(guò)特征波長(zhǎng)呈現(xiàn)的原色。在最簡(jiǎn)單的情況中，原色是一種公知的 RGB原色，所有的其它顏色可以通過(guò)多路技術(shù)從RGB原色混合或生成。 然后同時(shí)提供物點(diǎn)的各個(gè)彩色全息圖。然后，如期望地一樣，同時(shí)提供與 顏色相關(guān)的整個(gè)場(chǎng)景的整個(gè)全息圖。此外，與原色相應(yīng)的整個(gè)全息圖可以 計(jì)算為與顏色相關(guān)的亞全息圖的總和。
下面將結(jié)合全息彩色管道的例子說(shuō)明本發(fā)明的方法步驟。原理可以相 似地應(yīng)用于使用的每種原色。
確定物點(diǎn)的調(diào)制區(qū)后，計(jì)算相應(yīng)的亞全息圖，并相加，作為整個(gè)全息 圖的貢獻(xiàn)。在一優(yōu)選的實(shí)施例中，物點(diǎn)的亞全息圖可以從已經(jīng)提前生成的 查找表中找回。
必須提供3D渲染圖形管道的擴(kuò)展，用于平行執(zhí)行全息彩色管道。如 上所述，3D渲染圖形管道的結(jié)果在兩個(gè)存儲(chǔ)器部分提供，即幀緩沖和Z 緩沖。
在本發(fā)明的第一具體實(shí)施例中，3D渲染圖像管道的結(jié)果為每種原色儲(chǔ)存在獨(dú)立的存儲(chǔ)器部分中。相應(yīng)地復(fù)制儲(chǔ)存內(nèi)容，使得每個(gè)全息管道具 有有相應(yīng)顏色的各自的幀緩沖及各自的Z緩沖。這保證了在訪問(wèn)輸入數(shù)據(jù) 時(shí)，全息管道不彼此削弱，從而容許對(duì)這些數(shù)據(jù)的高性能的訪問(wèn)。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選的實(shí)施例中，3D渲染圖形管道針對(duì)每個(gè)物點(diǎn)在 單個(gè)的幀緩沖和單個(gè)的Z緩沖分別儲(chǔ)存確定的顏色值和確定的深度值。為 了向全息彩色管道提供數(shù)據(jù)，提供復(fù)用器，將其作為控制裝置，用于將數(shù) 據(jù)分配和傳輸給平行的全息彩色管道。
生成的與顏色相關(guān)的整個(gè)全息圖儲(chǔ)存在儲(chǔ)存裝置或傳輸?shù)饺@示 裝置。基于顏色特定的整個(gè)全息圖，應(yīng)用時(shí)間或空間分割多路技術(shù)方法， 將彩色全息圖呈現(xiàn)于顯示裝置。
由于應(yīng)用所述的用于計(jì)算亞全息圖的方法，顯著地滿足了實(shí)時(shí)生成與 顏色相關(guān)的全息值的要求。如在傳統(tǒng)的視頻處理技術(shù)中，可以提供高的刷 新率，用于計(jì)算機(jī)生成的視頻全息圖的顯示，其中實(shí)時(shí)生成在廉價(jià)的和簡(jiǎn) 單的計(jì)算單元的幫助下也是可能的。
下面進(jìn)一步說(shuō)明用于計(jì)算復(fù)全息值的更佳的方法。該方法基于的思想 是亞全息圖的復(fù)全息值在光調(diào)制器裝置的調(diào)制區(qū)中從將要重建的物點(diǎn)的 波陣面中計(jì)算，其中對(duì)投射元件的透射函數(shù)或調(diào)制函數(shù)進(jìn)行計(jì)算和分析， 其在調(diào)制區(qū)中模型化并且將要重建的物點(diǎn)位于其焦點(diǎn)上。此處的投射元件 位于全息顯示裝置的全息圖平面中。全息圖平面由屏幕裝置的位置確定， 為了簡(jiǎn)化，下述的說(shuō)明中，屏幕裝置將是光調(diào)制器本身。
根據(jù)本方法的優(yōu)選實(shí)施例，投射元件包括處在全息平面內(nèi)具有焦距f 并且傾斜放置的透鏡。傾斜透鏡由相對(duì)于全息平面來(lái)說(shuō)沒(méi)有傾斜的透鏡以 及在水平方向和垂直方向都有效的棱鏡組成。嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，棱鏡不確定亞全 息圖，因?yàn)橛捎跓o(wú)焦點(diǎn)棱鏡功能，沒(méi)有物點(diǎn)被重建。然而，為了保持本發(fā) 明思想的清晰，將這樣描述，因?yàn)槔忡R還將其部分貢獻(xiàn)給調(diào)制范圍內(nèi)的復(fù) 全息值。以下以透鏡和棱鏡的例子詳細(xì)說(shuō)明本方法。當(dāng)然，本方法還可以 獨(dú)立地應(yīng)用于透鏡或棱鏡；在這種情況下，處理步驟或?qū)?yīng)的術(shù)語(yǔ)不再實(shí)
施或者可以忽略。為了計(jì)算亞全息圖的復(fù)值，對(duì)于場(chǎng)景的每個(gè)可見(jiàn)物點(diǎn)來(lái)說(shuō)，本方法的詳細(xì)設(shè)計(jì)包含以下步驟
A:如上所述確定調(diào)制區(qū)的大小和位置，但是，然后對(duì)該調(diào)制區(qū)給定局部坐標(biāo)系，其中原點(diǎn)處在其中心位置，X軸表示橫坐標(biāo)，y軸表示縱坐標(biāo)。"a"是調(diào)制區(qū)的半寬，"b"是調(diào)制區(qū)的半高，這些區(qū)間邊界包括在以下
術(shù)語(yǔ)中。
B:確定全息平面內(nèi)透鏡的亞全息圖Bl:確定透鏡的焦距f:
透鏡的焦距f最好是將要重建的物點(diǎn)距全息平面的垂線距離
(normal distance)。
B2:透鏡對(duì)應(yīng)的亞全息圖的復(fù)值
利用等式ZL = exp { (7i/Xf ) * ( x2 + y2 )]}確定對(duì)應(yīng)的亞全息
圖的復(fù)值，其中X是參比波長(zhǎng)，f是焦距，(x， y)是對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)對(duì)。這里的負(fù)號(hào)是由于凹透鏡的特征。凸透鏡由正號(hào)標(biāo)識(shí)。
B3:由于x軸和y軸的對(duì)稱(chēng)性，足以在一個(gè)象限內(nèi)確定復(fù)值并且通過(guò)利用符號(hào)規(guī)則將該復(fù)值應(yīng)用到其它象限。
C:確定全息平面內(nèi)棱鏡(P)的亞全息圖
所選擇的棱鏡貫穿橫坐標(biāo)或縱坐標(biāo)，如附圖所示。
Cl:確定具有水平有效方向的棱鏡(PH)的線性因子Cx，線性
因子Cx在區(qū)間x G [-a，a]內(nèi)由以下等式描述Cx = M * (2兀從)
其中M是棱鏡的傾角。
C2:確定具有垂直有效方向的棱鏡(PV)的線性因子Cy，線性因子Cy在區(qū)間y e [-b，b]內(nèi)由以下等式描述
Cy = N*(27t/X)
其中N是棱鏡的傾角。C3:確定組合棱鏡的對(duì)應(yīng)的亞全息圖的復(fù)值對(duì)應(yīng)的亞全息圖的復(fù)值通過(guò)疊加兩個(gè)棱鏡項(xiàng)確定
<formula>formula see original document page 13</formula>
疊加的棱鏡貫穿局部坐標(biāo)系的原點(diǎn)。
C4:如果全息顯示裝置顯示出將光源投射進(jìn)入可見(jiàn)區(qū)的特征，棱鏡項(xiàng)可以去掉。
D:調(diào)制透鏡和棱鏡的亞全息圖
為了確定組合的亞全息圖，將透鏡和棱鏡的復(fù)值復(fù)合相乘<formula>formula see original document page 13</formula>或者，象征性地，<formula>formula see original document page 13</formula>E:隨機(jī)相位的應(yīng)用
為了確?？梢?jiàn)區(qū)內(nèi)均勻的亮度分布，向從步驟D得到的每個(gè)經(jīng)調(diào)制的亞全息圖分配隨機(jī)相位。通過(guò)復(fù)乘將隨機(jī)相位增加到亞全息圖
<formula>formula see original document page 13</formula>
或者，象征性地，
<formula>formula see original document page 13</formula>
將隨機(jī)相位單獨(dú)地分配到每個(gè)亞全息圖。概括地，所有亞全息圖的隨機(jī)相位最好是均勻分布的。
F:強(qiáng)度調(diào)制
<formula>formula see original document page 13</formula>或者，象征性地，
<formula>formula see original document page 13</formula>
G:如果計(jì)算整個(gè)全息圖，將對(duì)亞全息圖進(jìn)行疊加以形成整個(gè)全息圖。在簡(jiǎn)單的實(shí)施例中，考慮到亞全息圖的位置，將亞全息圖復(fù)合地增加到整個(gè)全息圖中。
整個(gè)全息圖=所有的亞全息圖的復(fù)合總和，并且
或者，象征性地，
ZSLM= SZSHi (就整個(gè)坐標(biāo)系而言)。
該方法最好僅用于可見(jiàn)物點(diǎn)。物點(diǎn)的可見(jiàn)度作為3D渲染圖形管道對(duì)場(chǎng)景渲染處理的結(jié)果確定，并且其依賴(lài)于觀察者的位置，即眼睛瞳孔的位置，因此，來(lái)自追蹤到瞳孔位置的可見(jiàn)區(qū)的位置。
詳細(xì)的說(shuō)明涉及最可能的解決方案的計(jì)算。如果降低的重建品質(zhì)可以接受或者甚至是所需要的，當(dāng)然可以用更加簡(jiǎn)單的函數(shù)項(xiàng)代替上述函數(shù)
項(xiàng)。然而，可以看出為了改善重建品質(zhì)，應(yīng)用了更新的處理步驟。例如
可以選擇透鏡或者棱鏡以校正光調(diào)制器裝置等的像差、公差。同樣還可以應(yīng)用于示例性提到的用于確定調(diào)制區(qū)的方法。
根據(jù)該方法的延續(xù)，特定的全息顯示裝置的像素值基于整個(gè)全息圖
(或亞全息圖)的復(fù)全息值求得。例如，將復(fù)合全息圖值變換成Burckhardt分量、兩相分量或其它合適的編碼。
該方法具有的優(yōu)點(diǎn)是，要重建的物點(diǎn)可以位于重建空間(平截頭體)內(nèi)的任意位置，且其位置不是通過(guò)離散靠近的，例如應(yīng)用剖平面時(shí)。在步驟(Bl)中，準(zhǔn)確地確定透鏡的焦距f。進(jìn)一步地，在步驟(C)中準(zhǔn)確地確定棱鏡的參數(shù)。
除了用于為了在全息顯示裝置上顯示而生成全息值外，根據(jù)本發(fā)明的方法最好還用于用生成的亞全息圖填充查找表。這意味著根據(jù)上述的方法確定用于物點(diǎn)的亞全息圖，然后儲(chǔ)存在查找表中。這樣的查找表使得根據(jù)物點(diǎn)的顏色和深度信息找回初步計(jì)算的物點(diǎn)的亞全息圖、且將其應(yīng)用于生成全息圖數(shù)據(jù)的過(guò)程中成為可能。查找表最好用投射元件(組合的透鏡和棱鏡功能)的亞全息圖填充。但是，還可以理解到的是，分離的查找表分別用透鏡或棱鏡相關(guān)的亞全息圖填充。 一般地，這樣的査找表實(shí)質(zhì)上地加速任何其它方法，其中亞全息圖的原理最好根據(jù)本發(fā)明的方法的說(shuō)明應(yīng)用。這樣的査找表使得后續(xù)的方法或例如需要大量計(jì)算負(fù)擔(dān)的方法加速。
借助于該方法，用于交互式實(shí)時(shí)全息重建的物點(diǎn)可以應(yīng)用當(dāng)前可商購(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)的硬件組件在重建空間的任何位置生成。如果實(shí)施該方法的處理單元具有更高的性能，可以更精細(xì)地構(gòu)建場(chǎng)景，并且重建的質(zhì)量可以顯著提高。根據(jù)本發(fā)明的方法省略了本來(lái)應(yīng)用的復(fù)雜的變換，其特征在于，可以分解地執(zhí)行簡(jiǎn)單的構(gòu)建步驟。這也實(shí)現(xiàn)了根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)時(shí)性能。
現(xiàn)借助實(shí)施例結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳盡的說(shuō)明，其中


圖1表示全息顯示裝置所基于的原理，及表示物點(diǎn)的調(diào)制區(qū)，
圖2a是具有包含透鏡和棱鏡的投射元件的顯示裝置的側(cè)視圖，
圖2b表示調(diào)制區(qū)和垂直有效的棱鏡，
圖2c表示調(diào)制區(qū)和水平有效的棱鏡，
圖3表示根據(jù)本發(fā)明的方法的流程圖，及
圖4表示用于在全息圖平面后重建物點(diǎn)的可選方法，
圖5是本發(fā)明的方法和具有全息管道的3D渲染圖形管道與顏色相關(guān)的擴(kuò)展的優(yōu)選實(shí)施例的流程圖。
圖1表示用于一個(gè)觀察者的全息顯示裝置(HAE)所基于的一般原理。該原理因而適用于多個(gè)觀察者。觀察者的位置由其眼睛或其瞳孔(VP)的位置來(lái)表征。該裝置包含光調(diào)制器裝置(SLM)，為了簡(jiǎn)化起見(jiàn)，本實(shí)施例中該光調(diào)制器裝置與屏幕裝置(B)相同；并且該裝置疊加在至少一個(gè)可見(jiàn)區(qū)(VR)內(nèi)用場(chǎng)景(3D-S)的物點(diǎn)信息調(diào)制的波陣面。將可見(jiàn)區(qū)追蹤到眼睛。場(chǎng)景(3D-S)的單一物點(diǎn)(OP)的重建僅需要一個(gè)亞全息圖(SH)作為在光調(diào)制器裝置(SLM)上編碼的整個(gè)全息圖(Hi:sLM)的子集。調(diào)制區(qū)(MR)是光調(diào)制器(SLM)上的亞全息圖區(qū)。從該圖中可以看出，調(diào)制區(qū)(MR)僅包含光調(diào)制器裝置(SLM)的小部分。根據(jù)最簡(jiǎn)單的實(shí)施例，調(diào)制區(qū)(MR)的中心位于穿過(guò)將要重現(xiàn)的物點(diǎn)(OP)并穿過(guò)可見(jiàn)區(qū)(VR)中心的直線上。在最簡(jiǎn)單的實(shí)施例中，基于交線定理確定調(diào)制區(qū)(MR)的
大小，通過(guò)要被重建到光調(diào)制器裝置(SLM)的物點(diǎn)(OP)追溯可見(jiàn)區(qū) (VR)。此外，重建該物點(diǎn)所需的光調(diào)制器裝置(SLM)上的這些像素的 索引因此可以確定。從圖中可以看出，對(duì)調(diào)制區(qū)(MR)給出一坐標(biāo)系統(tǒng)， 坐標(biāo)系統(tǒng)的原點(diǎn)在其中心，x軸表示橫坐標(biāo)，y軸表示縱坐標(biāo)。調(diào)制區(qū)(MR) 具有半寬"a"和半高"b"。
圖2a是表示本發(fā)明方法的基本原理的全息顯示裝置(HAE)的側(cè)視 圖。調(diào)制區(qū)(MR)的來(lái)源與圖1中所述的相似。該區(qū)處在全息平面(HE) 內(nèi)，全息平面內(nèi)設(shè)置有光調(diào)制器(SLM)。在這里由聚焦透鏡(L)和棱鏡 (P)組成的投射元件(OS)位于調(diào)制區(qū)(MR)內(nèi)。該圖僅表示垂直有 效的棱鏡楔(prism wedge)，并且所示的投射元件(OS)在全息平面(HE) 的前方以使物體更加清楚。
圖2b表示在調(diào)制區(qū)(MR)前方的垂直有效的棱鏡楔(PH)，連同所 用的坐標(biāo)和尺寸。因此這里的棱鏡楔貫穿縱坐標(biāo)。
圖2c類(lèi)似地表示垂直有效的棱鏡楔(PV)，其貫穿橫坐標(biāo)。兩個(gè)棱鏡 楔如下所述疊加。
圖3表示根據(jù)本發(fā)明的方法的流程圖。該方法的開(kāi)始點(diǎn)是由多個(gè)物點(diǎn) (OP)組成的三維場(chǎng)景(3D-S)。色彩和深度信息對(duì)物點(diǎn)(OP)來(lái)說(shuō)是可 以利用的?；谖稂c(diǎn)的深度信息、根據(jù)觀察者的位置，即觀察者眼睛瞳孔 的位置確定物點(diǎn)的可見(jiàn)度。步驟(A)中，為每個(gè)可見(jiàn)物點(diǎn)確定全息平面 (HE)內(nèi)或者光調(diào)制器裝置上各個(gè)調(diào)制區(qū)(MR)的大小和位置。根據(jù)本 發(fā)明的思想，將要重建的物點(diǎn)(OP)理解為位于全息平面內(nèi)的投射元件的 焦點(diǎn)。這里的投射元件理解為聚焦透鏡(L)以及如圖2b和2c所示的垂 直或水平有效的棱鏡(PH， PV)的組合。亞全息圖(SH)的復(fù)全息值在光 調(diào)制器裝置的調(diào)制區(qū)(MR)中從將要重建的物點(diǎn)(OP)的波陣面中計(jì)算，其中 對(duì)投射元件(OS)的透射函數(shù)或調(diào)制函數(shù)進(jìn)行計(jì)算和分析，其在調(diào)制區(qū)(MR) 中模型化并且將要重建的物點(diǎn)(OP)位于其焦點(diǎn)上。步驟(Bl)中，為每個(gè) 可見(jiàn)物點(diǎn)確定的透鏡(L)的焦距因此作為物點(diǎn)(OP)作為距全息平面(HE)的垂線距離。
在步驟(B2)，利用以下等式確定對(duì)應(yīng)的亞全息圖(SHl)的復(fù)值
ZL = exp { (兀/人f ) * ( x2 + y2)]}
其中X是參比波長(zhǎng)，f是焦距，(x， y)是對(duì)應(yīng)的局部坐標(biāo)對(duì)。對(duì)坐標(biāo) 系的定義如前所述。
CX=M * (2兀從)，
步驟(C)中，確定全息平面內(nèi)棱鏡(P)的亞全息圖(SHp)。利用 等式C^MM2兀/人)確定具有水平有效方向的棱鏡(PH)的線性因子Cx，
其中M是棱鏡的傾角。以類(lèi)似的等式求得垂直有效棱鏡的線性因子 Cy，但是傾角為N。通過(guò)疊加兩個(gè)棱鏡項(xiàng)確定對(duì)應(yīng)的亞全息圖(SHp)的 復(fù)值
SHP:= ZP = exp { i* [ Cx*(x-a) + Cy*(y-b)]}。
如果全息顯示裝置顯示出將光源投射進(jìn)入可見(jiàn)區(qū)(VR)的特征，一 個(gè)棱鏡項(xiàng)可以去掉。
既然透鏡(L)的亞全息圖(SHJ和棱鏡的亞全息圖(SHP)是可以 得到的，它們?cè)诓襟E(D)中疊加，以通過(guò)透鏡的復(fù)值和棱鏡的復(fù)值的復(fù) 合相乘而形成組合的亞全息圖(SH):
Zsh = Zl * ZP
或者，象征性地，
SH = SHL* SHP 。
步驟(E)中，對(duì)亞全息圖(SH)給出均勻分布的隨機(jī)相位。 步驟(F)中，執(zhí)行強(qiáng)度調(diào)制，亞全息圖(SH)與強(qiáng)度因子相乘 Zsh = C * ZSH 或者，象征性地， SH := C * SH
物點(diǎn)(OP)的已組合的亞全息圖(SH)現(xiàn)在完全可以得到。在進(jìn)一步的可以分開(kāi)執(zhí)行的方法步驟(G)中，增加物點(diǎn)的亞全息圖
以形成整個(gè)全息圖(HSSLM)。物點(diǎn)的單個(gè)亞全息圖(SHi)是可疊加的并
且復(fù)合地增加，以形成整個(gè)全息圖(HSsLM)。
整個(gè)全息圖=物點(diǎn)的所有亞全息圖的復(fù)合總和
或者
Zsm=SZShi (就整個(gè)坐標(biāo)系而言)。
整個(gè)全息圖(H2^m)表示所有物點(diǎn)的全息圖。因此其表示并且重建 了整個(gè)場(chǎng)景(3D-S)。
在最后的步驟(H)中，如上所述，整個(gè)全息圖可以通過(guò)編碼變換成 用于全息顯示裝置的像素值，全息顯示裝置最好也采用亞全息圖原理。如 上所述，這些裝置具體公開(kāi)于WO 2004/ 044659， WO 2006/ 027228， WO20061 1 9760和DE 1 0 2006 004 300號(hào)專(zhuān)利文件中。
圖4表示通過(guò)應(yīng)用本發(fā)明的方法，總體上可以類(lèi)似地重建位于全息圖 平面(HE)之后的物點(diǎn)(OP)。在該情況下，投射元件(OS)類(lèi)似地包 含提到的棱鏡(P)，但是投射元件中的透鏡是凹透鏡(L)，用相同的方法 在調(diào)制區(qū)可以確定波陣面。
圖5表示用于生成整個(gè)全息圖(HZslm)的方法，并示出了為了從具 有深度信息的圖像數(shù)據(jù)生成用于全息顯示裝置(HAE)的光調(diào)制器(SLM) 的復(fù)全息值，3D渲染圖形管道(RGP)如何通過(guò)全息管道(HGP)進(jìn)行 擴(kuò)展。
例如，在3D渲染圖形管道(RGP)中執(zhí)行屏幕坐標(biāo)到裝置坐標(biāo)的、 材質(zhì)貼圖(texturing)、裁切(clipping)和圖形保真(anti-aliasing)。 3D 渲染圖形管道描述了以場(chǎng)景(3D-S)的二維投影的形式將三維場(chǎng)景轉(zhuǎn)化為 像素化的圖像數(shù)據(jù)。3D渲染圖形管道的結(jié)果在兩個(gè)存儲(chǔ)器部分提供
-幀緩沖(FB)包含顏色值或顏色信息，即觀察者看到的場(chǎng)景的顏色圖。Z緩沖(ZB)包含從觀察者位置看到的正常呈現(xiàn)的場(chǎng)景的深度圖或深
度信息。
為了便于理解，單獨(dú)示出了圖形管道的這些存儲(chǔ)器部分，其示意性示
于圖5中。這些數(shù)據(jù)作為用于隨后的全息彩色管道(HGP)的輸入信息，其以顏色特定的方式，生成了用于整個(gè)場(chǎng)景(3D-S)的復(fù)全息值。從圖中可以看出，為一個(gè)原色，此處為RGB，提供一個(gè)全息彩色管道(HGP)。這些全息彩色管道中的每一個(gè)因此與一個(gè)特征波長(zhǎng)相應(yīng)。在圖中用附加的箭頭標(biāo)明的針對(duì)原色的這些與顏色相關(guān)的圖像管道(HGP)平行運(yùn)轉(zhuǎn)。這保證了物點(diǎn)的單個(gè)彩色全息圖，和最終的與顏色相關(guān)的整個(gè)場(chǎng)景的整個(gè)全息圖同時(shí)提供。為了向數(shù)據(jù)的單個(gè)全息管道提供幀緩沖(FB)和Z緩沖(ZB)，提供向單個(gè)的與顏色相關(guān)的全息管道分配數(shù)據(jù)的復(fù)用器(MX)，作為控制裝置。如上所述，最后重建整個(gè)場(chǎng)景(3D-S)的與顏色相關(guān)的整個(gè)全息圖(HSSLM)可以用等式PEsLM-ZSHi確定為各個(gè)與顏色相關(guān)的亞全息圖的總和。顏色呈現(xiàn)通過(guò)與顏色相關(guān)的整個(gè)全息圖的時(shí)間或空間分割多路技術(shù)在全息顯示裝置上執(zhí)行。
圖中頂部的全息管道表示用于確定物點(diǎn)的亞全息圖的不同方法。在第一選擇中，物點(diǎn)的亞全息圖可以從已經(jīng)提前生成的查找表(LUT)中找回。另一選擇通過(guò)圖l-4所示的方法形成。
參照本圖，為了保證清楚地理解基本原理，單獨(dú)地示出了3D渲染圖形管道和全息管道。但是，不一定意味著執(zhí)行的計(jì)算裝置在空間上是分離的。該方法最好在相同的處理器或圖形芯片上實(shí)施，其中3D渲染圖形管道操作在處理器或圖形芯片上運(yùn)行。3D渲染圖形管道最好針對(duì)硬件和軟件擴(kuò)展。但是，在附加的芯片上實(shí)施全息管道形成了可能的優(yōu)選的選擇。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，全息顯示裝置將它的構(gòu)造數(shù)據(jù)提供給用于實(shí)施本發(fā)明的方法的裝置。例如這些數(shù)據(jù)詳細(xì)說(shuō)明光調(diào)制器的大小，它的分辨率，如果需要，還包括關(guān)于編碼方法的描述性數(shù)據(jù)，例如Burckhardt編碼方法，兩相編碼方法或其它合適的編碼方法。
然后，可以設(shè)置全息值的生成，并應(yīng)用于指定的或檢測(cè)到的全息顯示裝置。因此用于實(shí)施該方法的裝置并不限于特定的全息顯示裝置，而可以普遍地應(yīng)用于較好地利用亞全息圖的基本原理的裝置。附圖標(biāo)記列表3D—S由物點(diǎn)組成的場(chǎng)景
RGP渲染圖形管道
FB3D渲染圖形管道的幀緩沖
ZB3D渲染圖形管道的Z緩沖
HGP全息管道
MX復(fù)用器
HAE全息顯示裝置
B屏幕裝置
SLM光調(diào)制裝置
HE全息平面
VP觀察者眼睛/觀察者位置
VR可見(jiàn)區(qū)
OP一般的物點(diǎn)
OPn具有參考索引的物點(diǎn)
SH一般的亞全息圖
SHI透鏡的亞全息圖
SHp棱鏡的亞全息圖
MR調(diào)制區(qū)
一般的索引的亞全息圖
H》LM整個(gè)全息圖
OS投射元件
透鏡P 棱鏡
PH 具有水平有效的方向的棱鏡 PV 具有垂直有效的方向的棱鏡
權(quán)利要求
1.用于具有至少一個(gè)光調(diào)制裝置(SLM)的全息顯示裝置(HAE)實(shí)時(shí)計(jì)算視頻全息圖的分析方法，被分成物點(diǎn)(OP)的場(chǎng)景(3D-S)在光調(diào)制裝置(SLM)上編碼為整個(gè)全息圖(H∑SLM)，其中場(chǎng)景(3D-S)可以看作來(lái)自位于視頻全息圖的一個(gè)重建周期間隔內(nèi)的可見(jiàn)區(qū)(VR)的重建，其中亞全息圖(SH)通過(guò)可見(jiàn)區(qū)(VR)和重建的場(chǎng)景(3D-S)的每個(gè)物點(diǎn)(OP)形成，整個(gè)全息圖(H∑SLM)通過(guò)亞全息圖(SH)的疊加形成，其中3D渲染圖形管道(RGP)構(gòu)成了場(chǎng)景(3D-S)，其通過(guò)具有深度信息的圖像數(shù)據(jù)顯示成物點(diǎn)(OP)，并為物點(diǎn)(OP)至少確定和提供顏色和深度信息，其中用于每個(gè)原色的一個(gè)全息彩色管道(HGP)生成與顏色相關(guān)的全息值，使得對(duì)于每個(gè)可見(jiàn)物點(diǎn)(OP)，亞全息圖(SH)的復(fù)全息值可以從至少一個(gè)查找表中找回，或在光調(diào)制裝置(SLM)的調(diào)制區(qū)(MR)中從要重建的物點(diǎn)(OP)的波陣面分析地確定，其中全息彩色管道(HGP)平行地執(zhí)行各自的、疊加的整個(gè)全息圖(H∑SLM)的計(jì)算。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，3D渲染圖形管道(RGP) 在單獨(dú)用于每個(gè)原色的儲(chǔ)存裝置中針對(duì)每個(gè)物點(diǎn)將確定的顏色值寫(xiě)入幀 緩沖(FB)，將確定的深度值寫(xiě)入Z緩沖(ZB)，其中全息彩色管道(HGP)訪問(wèn)各自的存儲(chǔ)裝置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，3D渲染圖形管道(RGP) 在儲(chǔ)存裝置中針對(duì)每個(gè)物點(diǎn)將確定的顏色值寫(xiě)入幀緩沖(FB),針對(duì)每種 原色將確定的深度值寫(xiě)入Z緩沖(ZB)，其中至少一個(gè)作為控制裝置的復(fù) 用器將這些數(shù)據(jù)分配和傳輸?shù)礁鱾€(gè)平行的顏色管道(HGP)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，每個(gè)全息彩色管道 (HGP)都具有幀緩沖(FB)和Z緩沖(ZB)，其中至少一個(gè)作為控制裝置的復(fù)用器將3D渲染圖形管道(RGP)的結(jié)果分配和傳輸?shù)筋伾艿赖?這些存儲(chǔ)器部分。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l-4任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，亞全息圖(SH)的復(fù)全息值在光調(diào)制器裝置的調(diào)制區(qū)(MR)中從將要重建的物點(diǎn)(OP) 的波陣面中確定，其中對(duì)投射元件(OS)的透射函數(shù)或調(diào)制函數(shù)進(jìn)行計(jì)算 和分析，其在調(diào)制區(qū)(MR)中模型化并且將要重建的物點(diǎn)(OP)位于其 焦點(diǎn)上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，投射元件(OS)包含 至少一個(gè)透鏡(L)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，投射元件(OS)附加 地包含至少一個(gè)棱鏡(P)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，對(duì)于場(chǎng)景的每個(gè)物點(diǎn)， 包含下述步驟A:確定亞全息圖(SH)的位置和大小，作為調(diào)制區(qū)(MR)，給出調(diào) 制區(qū)(MR)半寬度'a'和半高度'b'，并給出局部坐標(biāo)；B:確定調(diào)制區(qū)(MR)的透鏡(L)的亞全息圖，包含以下步驟Bl:確定透鏡(L)的焦距，最好為要重建的物點(diǎn)(OP)距離調(diào)制 區(qū)(MR)的垂線距離；B2:借助等式21^乂？{+/-1*[(兀從力*^2+72)]}，確定透鏡(L)的相 應(yīng)的亞全息圖(SHD的復(fù)值，其中X是參比波長(zhǎng)，f是焦距，(x，y)是相 應(yīng)的坐標(biāo)對(duì)，其中符號(hào)表示凸透鏡/凹透鏡；C:確定調(diào)制區(qū)(MR)的棱鏡(P)的亞全息圖，包含以下步驟CI:確定具有水平有效方向的棱鏡(PH)的線性因子Cx，其在區(qū) 間[-a，a]用下述等式表示CX=M * (2:c/X)，其中M是棱鏡的傾角；C2:確定具有垂直有效方向的棱鏡(PV)的線性因子Cy，其在區(qū) 間yE[-b, b]用下述等式表示Cy=N* (2tt從)，其中N是棱鏡的傾角；C3:通過(guò)疊加兩個(gè)棱鏡項(xiàng)z產(chǎn)exp^[C^(x-a)+C^(y-b)])確定組合 的棱鏡的相應(yīng)亞全息圖(SHp)的復(fù)值；D:透鏡(L)的亞全息圖(SHL)和棱鏡(P)的亞全息圖(SHp)的調(diào)制，其中透鏡和棱鏡的復(fù)值相乘，zSH=zL*zP，或象征性地，SH=SHl*SHpE:隨機(jī)相位的應(yīng)用，其中每個(gè)調(diào)制的亞全息圖分配有隨機(jī)相位(Dz， 復(fù)合相乘用下式執(zhí)行zSH :=zSH * exp(i(Dz)，或SH :=SH * exp(iOz);F:強(qiáng)度調(diào)制，其中通過(guò)zsH，C * zSH或SH :=C * SH對(duì)調(diào)制的亞全息圖的值設(shè)定真實(shí)的強(qiáng)度因子C。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的方法，其特征在于，確定調(diào)制區(qū)(MR) 的位置，使得調(diào)制區(qū)(MR)的中心位于穿過(guò)要重建的物點(diǎn)(OP)和可見(jiàn) 區(qū)(VR)的中心的直線上。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的方法，其特征在于，通過(guò)物點(diǎn)(OP) 穿過(guò)可見(jiàn)區(qū)(VR)反向跟蹤到光調(diào)制裝置(SLM)，確定調(diào)制區(qū)(MR) 的大小。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，考慮亞全息圖(SH) 的位置，形成整個(gè)全息圖(Hi;SLM)的亞全息圖(SH)的疊加用H^slm =ZSHi 計(jì)算成亞全息圖(SH)的復(fù)值和。
12. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，為物點(diǎn)的每個(gè)調(diào)制的 亞全息圖(SH)設(shè)定隨機(jī)相位，所有亞全息圖的隨機(jī)相位均勻分配。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-12中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的方法，其特征在于，將 復(fù)全息值附加地顏色特定地轉(zhuǎn)換成光調(diào)制裝置(SLM)的像素值。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，復(fù)全息值轉(zhuǎn)換成 Burckhardt分量或兩相分量或任何其它合適的編碼。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1-12中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的方法，其特征在于，限 定的空間構(gòu)建成物點(diǎn)，其中用于每個(gè)物點(diǎn)的亞全息圖儲(chǔ)存在查找表中。
16. 根據(jù)權(quán)利要求l-12中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的方法，其特征在于，限 定的空間構(gòu)建成物點(diǎn)，顏色特定地確定與投射元件(OS)的至少一個(gè)組件關(guān)聯(lián)的用于每個(gè)物點(diǎn)的亞全息圖，并儲(chǔ)存在相應(yīng)的查找表中。
17. 具有屏幕裝置(B)的全息顯示裝置，所述裝置實(shí)現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要 求1-10中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的方法，其中屏幕裝置(B)是在其上編碼場(chǎng) 景(3D-S)的全息圖的光調(diào)制裝置(SLM)本身，或者是在光調(diào)制器上編 碼的全息圖或者在光調(diào)制器上編碼的場(chǎng)景的波陣面投射到其上的光學(xué)元 件。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的全息顯示裝置，其特征在于，光學(xué)元件是 透鏡或鏡子。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于為具有至少一個(gè)光調(diào)制裝置(SLM)的全息重建裝置(HAE)渲染和生成視頻全息圖的方法，其中被分為物點(diǎn)(OP)的場(chǎng)景編碼為整個(gè)全息圖(H∑_SLM)，并且作為重建從位于重建的視頻全息圖的一個(gè)周期性區(qū)間內(nèi)的可見(jiàn)區(qū)(VR)看到?？梢?jiàn)區(qū)(VR)，連同將要重建的場(chǎng)景(3D-S)的每個(gè)物點(diǎn)(OP)確定亞全息圖(SH)，并且從亞全息圖(SH)的疊加中生成整個(gè)全息圖(H∑_SLM)，其中3D渲染圖形管道(RGP)構(gòu)成了場(chǎng)景(3D-S)，其通過(guò)具有深度信息的圖像數(shù)據(jù)顯示成物點(diǎn)(OP)，并為物點(diǎn)(OP)至少確定和提供顏色和深度信息，其中全息彩色管道(HGP)針對(duì)每個(gè)基色，通過(guò)針對(duì)每個(gè)可見(jiàn)物點(diǎn)(OP)，以?xún)?yōu)選的分析方式，在光調(diào)制裝置(SLM)的調(diào)制區(qū)(MR)確定來(lái)自各個(gè)物點(diǎn)(OP)的波陣面的亞全息圖(SH)的復(fù)全息值。
文檔編號(hào)G03H1/08GK101689036SQ200880016310
公開(kāi)日2010年3月31日 申請(qǐng)日期2008年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月16日
發(fā)明者亞歷山大·史威特納, 阿明·史威特納 申請(qǐng)人:視瑞爾技術(shù)公司