[发明专利]为显示属性提供内定时时变特性的图形显示系统和方法无效

专利信息
申请号: 97102804.4 申请日: 1997-02-24
公开(公告)号: CN1162800A 公开(公告)日: 1997-10-22
发明(设计)人: R·M·P·韦斯特;E·K·艾文斯 申请(专利权)人: 国际商业机器公司
主分类号: G06T15/00 分类号: G06T15/00;H04N15/00
代理公司: 中国专利代理(香港)有限公司 代理人: 王勇,王忠忠
地址: 美国*** 国省代码: 暂无信息
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摘要:
搜索关键词: 显示 属性 提供 内定 时时 特性 图形 系统 方法
【说明书】:

发明通常涉及计算机图形系统和子系统,特别涉及显示属性具有时变特性的计算机图形子系统。更具特殊的是,本发明涉及在计算机图形系统和子系统中为提供立体显示、亮度变化或图像混合所需的定时技术。

在计算机图形领域,许多应用要求具有立体显示功能。立体显示可在二维屏幕上提供三维(3D)显示的幻觉。在计算机图形中,立体显示通常应用于分子模型建立、高级CAD/CAM、建筑学、以及其它应用领域,在这些领域中,立体显示可以加强对给定问题集的理解或可视化(科学可视化)。目前出现一种趋势,即使用立体显示在计算机应用中提供所谓的“虚拟现实”。这些应用的一部分属于科学可视化领域,而绝大多数3D和立体应用预期将应用于娱乐(游戏)和教育。为将这种应用的大规模市场潜力变为现实,商业上的压力正在起作用以显著提高立体显示的性能及减少其复杂度和成本。

为从二维屏幕上产生三维(3D)显示的视觉,先有技术中采用了许多立体化技术。所有技术都力图向观察者的每只眼睛唯一、独立地呈现略有差别的图像,以模仿观察者的自然立体视觉效果。先有技术分为同时地或者顺序地向左眼和右眼呈现不同的图像,这些相同的技术适用于大多数显像媒体类型,无论是电子的(如计算机CRT显示器)还是光学的(如电影银幕)。用于立体3D应用的计算机显示通常属于前一种类型,它从一个显示屏幕上向每只眼睛唯一地呈现交替的图像帧。左眼必须不会感觉出预定给右眼的图像帧,反之亦然。为此,可给用户戴上特制眼镜,当预定给右眼的图像帧正在显示时,它可以挡住左眼的视线,反之亦然。同时,还必须使送给每只眼的单独图像连续交替播放。

在计算机图形中,一帧显示图像可分为大量离散的图像元素或像素。每个像素代表输出显示器上的一个物理位置,并与一个颜色或特定灰度值相联系。在图像和图形系统中,显示器上的每个像素各由保存在存贮设备中的数据表示。这种保存显示图像的存贮设备通常称为帧缓冲区。一个高分辨率显示器通常具有1600×1280,即2048000个像素的图象。每个像素的值可由1到32或更多的位来表示,因而需用大量的存贮器来保存图像。为满足这种对大容量高速存贮器的要求,需要使用高密度存贮设备,例如动态随机存取存贮器(″DRAM″)。

视频显示器扫描模式和刷新频率的原理要求(通过视频生成电路)把对帧缓冲区的刷新与对其保存值的扫描分离开来,以便在视频显示器上产生图像。于是,一种称为视频RAM(VRAM)的特殊DRAM存贮器被研制出来,它可以即时地将图形帧缓冲区中地内容显示到屏幕上,同时允许图形或图像处理器以新数据刷新帧缓冲区。VRAM含有两个输入/输出端口(一个用于随机存取,一个用于串行存取)和一个地址端口。这类存贮器通常称为双端口存贮器。

通常,在计算机图形中,立体显示还使用“双缓冲器”技术。以双缓冲器形式正在被显示的像素显示数据分成两个子像素区域。这两个区域称为缓冲区A和缓冲区B。系统提供一个“缓冲区选择”信号(根据其它属性)指明两个缓冲区中哪一个应被处理及显示。通过简单地变换缓冲区选择信号,在整个显示器上任何位置上所有属于某一双缓冲应用的双缓冲像素将立即在缓冲区A和缓冲区B之间切换。作为另一种更好的选择,调色板DAC设备可以隔开缓冲区A和缓冲区B之间的切换,直至下一显示帧的开始。

在进行立体显示时,缓冲区A可以包含左眼的图像,而缓冲区B可以包含右眼的图像。在每一显示帧的末尾,立体应用能够在下一显示帧开始之前进行缓冲区A和缓冲区B之间的切换。另外,在下一显示帧开始之前,立体应用必须向立体图像系统发出信号表明已在左眼和右眼之间进行了显示切换。至关重要的是:缓冲区切换以及向立体图像系统发送信号必须精确地定时在帧消隐阶段,否则,立体显示效果将受到彻底地破坏。任何这样的定时错误所带来的视觉效果将显著劣于在基于双缓冲器的计算机动画应用中所出现的任何同种定时错误。因而,对于立体显示来说,呈现给每只眼的独立视图必须以交替显示帧的形式播放。这些独立视图必须以非常高的帧速率连续播放,这是因为每只眼睛只看到这些帧中的一半。为了将显示的闪烁效应降至最低,每只眼睛每秒钟应当接收到至少60帧,从而使总的帧频率达到每秒钟至少120帧。

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