[發明專利]立體圖形處理方法和設備

在審

• 申請號: 201310294549.1
• 申請日: 2013-07-15
• 公開（公告）號: CN104299258A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: 羅忠祥;楊建;蘇宏;許春嶸
• 申請（專利權）人: 超威半導體（上海）有限公司
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;H04N13/00
• 代理公司: 上海勝康律師事務所 31263
• 代理人: 李獻忠

技術領域

本發明總體涉及圖形處理、3D顯示以及3D顯示設備。更具體地，本發明涉及一種立體圖形處理方法和設備。

背景技術

3D顯示設備，包括但不限于3D計算機、3D電影、3D電視和3D投影儀，在娛樂產業和消費者電子工業中已經越來越流行。為了吸引并使更多的用戶滿意，逼真的立體效果和快速的計算速度變得越來越重要。

通常，3D顯示設備至少是借助于立體觀測能夠向觀眾傳遞深度感知的立體顯示設備。立體觀測是指，當觀察者用雙眼觀看視覺場景時，能夠感知到深度景象。由于人的雙眼處于頭部的位置不同，雙眼視覺在人的雙眼中形成兩幅具有細微差別的圖像。這些差別被稱為雙眼視差，其能夠提供大腦能使用的信息以用于計算該視覺場景的深度，因而雙眼視差是使人獲得深度感知的主要手段。

立體顯示的基本技術是通過向左眼和右眼單獨地顯示有偏差的圖像以提高深度感知，從而提供立體效果。對此，一種提高大腦中深度感知的方法是向觀察者的雙眼提供立體對圖像，即，兩幅不同的圖像。這兩幅分別表示同一個物體的兩個景象的圖像具有微小的偏差，該偏差與雙眼自然接收到兩個景象之間的偏差相同。這兩幅具有偏差的2D圖像然后在大腦中被合成以提供3D深度感知。

為了在3D顯示設備中形成立體效果，通常通過圖形處理單元（GPU）來處理視覺場景。該GPU形成立體對圖像，即，左眼圖像和右眼圖像，其中每個圖像為透視圖像，觀察每個圖像的視點（或觀察點，或相機）相對于觀察另一個圖像的視點在位置上具有水平的偏移。

迄今為止，大多數GPU并行地產生兩幅圖像，然后將其合成以用于顯示。例如，圖1描述了一種傳統的用于產生立體對圖像的方法。在該方法中，3D圖形應用（例如3D游戲和諸如3DMAX、AutoCAD等之類3D建模軟件）需要確定兩個視點和圖形數據。然后，GPU的圖形管線基于這兩個視點和相應的圖形數據來繪制3D場景從而產生兩幅圖像，即，左眼圖像和右眼圖像。繪制好的左眼圖像和右眼圖像分別存儲在左眼幀緩沖器和右眼幀緩沖器中。然后合成器從左眼幀緩沖器和右眼幀緩沖器中獲取這兩幅圖像并將它們轉變為合適的格式以用于在3D顯示設備中顯示。

在圖1所示的方法中，有兩種方法來設置兩個視點并繪制兩幅圖像。一種方法是“內傾（toe-in）”方法，然而，在本領域中，這種方法會引入產生視覺扭曲的垂直視差。因而更優選的是另一種圖2所示的軸偏移法。如圖2所示，為了將投影平面230設置在零視差的位置，將左眼視點210向左偏移并將右眼視點220向右偏移，同時保持這兩視點相互平行。這種偏移使得平行投影的視錐240、241是不對稱的，即，基于每個視點的最終投影會顯示其軸線一側的場景對于另一側的場景。這種軸偏移法利用負視差（其中，物體看起來會位于投影平面前方）、正視差（其中，物體看起來會位于投影平面后方）和零視差（其中至少一部分場景位于投影平面上）以允許形成不具有垂直視差的更平衡的立體圖像。

發明內容

圖1所示的形成立體圖像對的現有的方法具有的缺點是，其幀速率僅僅只是具有一個視點的3D圖形應用的幀速率的一半。該幀速率的降低會導致不可接受的顯示質量問題。而且，該方法使用圖2所示的軸偏移法來形成正確的立體對會導致不對稱的視錐，這在GPU中是難以實施的，而且，針對該不對稱的視錐，如果使用擴展的對稱視錐，那么就需要對不需要的物體（250、260）進行裁剪，由此計算工作量不但會由于兩次繪制而且會由于不需要的物體的裁剪而變得非常高。

此外，在上述的傳統方法中，深度范圍是由3D圖形應用限定的，并且觀察者不能基于自己的偏好而對該深度范圍進行偏移。因此，該傳統的方法通常只能夠形成臺階式風格的效果（即，位于屏幕后方），而不能形成全息風格的效果（即，跳出屏幕的效果）。

為了克服傳統的立體圖形處理方法中的上述一個或多個缺陷，本發明的各個方面提供了新的立體圖形處理方法和設備。