專(zhuān)利名稱(chēng)：基于柱鏡光柵的隧道動(dòng)畫(huà)實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種隧道動(dòng)畫(huà)實(shí)現(xiàn)方法，具體是一種基于柱鏡光柵的隧道動(dòng)畫(huà)實(shí)現(xiàn)方法。屬于光學(xué)顯示技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
柱鏡光柵成像技術(shù)是一種成熟的光學(xué)顯示技術(shù)，主要由柱狀透鏡光柵和光柵后方的圖片組成。隧道動(dòng)畫(huà)基本要素是一系列連續(xù)的單幀畫(huà)面和用于遮擋畫(huà)面切換的快門(mén)?，F(xiàn)有的隧道動(dòng)畫(huà)實(shí)現(xiàn)方法中，快門(mén)技術(shù)有以下幾類(lèi)1.包含快門(mén)技術(shù)，但沒(méi)有快門(mén)同步裝置，難以形成穩(wěn)定的動(dòng)畫(huà)畫(huà)面；2.包含機(jī)械式快門(mén)技術(shù)和附加的電子式快門(mén)同步裝置，但技術(shù)可行性很低，相對(duì)成本很高；3.采用光源自控的頻閃燈技術(shù)，但仍然存在電子式快門(mén)同步裝置的缺點(diǎn)，且高速頻閃燈的使用壽命有限。4.采用狹縫板式快門(mén)技術(shù)，但對(duì)單幀畫(huà)面的大小有較大的限制，且畫(huà)面照明亮度和顯像質(zhì)量成倍降低。在連續(xù)單幀畫(huà)面排列方面，大多采用將與最終形成的動(dòng)畫(huà)畫(huà)面等大的單幀畫(huà)面、以首尾相接的方式進(jìn)行排列；還有包含壓縮-放大還原處理過(guò)程方法的，即將與最終動(dòng)畫(huà)畫(huà)面等大的單幀畫(huà)面信息預(yù)先壓縮，在回放時(shí)，通過(guò)附加裝置將壓縮后的單幀畫(huà)面放大還原，形成最終動(dòng)畫(huà)畫(huà)面，能達(dá)到較高的幀切換速率和較大的動(dòng)畫(huà)畫(huà)面寬度。
經(jīng)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?9801448，專(zhuān)利名稱(chēng)為向移動(dòng)觀眾顯示圖像的設(shè)備，該設(shè)備包括多個(gè)安裝在表面上的圖象，和一塊安裝在該表面與觀眾之間的狹縫板，其中狹縫板猶如一個(gè)快門(mén)，用于產(chǎn)生動(dòng)畫(huà)效果。圖象表面和狹縫板之間的距離決定伸展效果。該技術(shù)中包含典型的狹縫板式快門(mén)技術(shù)和預(yù)壓縮-放大還原技術(shù)，能夠形成具有同步快門(mén)和較高幀切換速率的隧道動(dòng)畫(huà)畫(huà)面。但仍存在如下不足1.每個(gè)單幀畫(huà)面前方都安裝了狹縫板，觀眾通過(guò)狹縫板看到的每個(gè)單幀畫(huà)面上有縱向的黑色條紋，導(dǎo)致畫(huà)面亮度的成倍損失，動(dòng)畫(huà)畫(huà)面亮度也因此成倍降低。若要增強(qiáng)光源，就會(huì)增加硬件成本，同時(shí)等距間隔的縱向黑色條紋，還使單幀畫(huà)面的信息量成倍降低。2.使用預(yù)先壓縮圖像增加畫(huà)面的可用幀速率，相對(duì)于壓縮前的單幀畫(huà)面，預(yù)壓縮圖像的壓縮比例越高，其信息損失就越大，單幀畫(huà)面的精度則大大降低。3.使用嵌在狹縫板空隙中的透明實(shí)心圓棒作為伸展放大預(yù)壓縮畫(huà)面的方法，隨著觀眾離畫(huà)面距離的變化，畫(huà)面的比例會(huì)產(chǎn)生失真。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有各種技術(shù)的不足，提出一種基于柱鏡光柵的隧道動(dòng)畫(huà)實(shí)現(xiàn)方法，使其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本很低，并且在工程上實(shí)際可行性很大的隧道動(dòng)畫(huà)實(shí)現(xiàn)方法，該方法能夠在動(dòng)畫(huà)畫(huà)面寬度一定的條件下使畫(huà)面切換速率成倍提高，并具有同步快門(mén)功能，能夠形成流暢的，適合人眼觀看的動(dòng)畫(huà)畫(huà)面。而且，本發(fā)明形成的動(dòng)畫(huà)畫(huà)面具有更高的亮度，單幀畫(huà)面的信息量不損失，更高的動(dòng)態(tài)畫(huà)面精度，在任意位置都能看到比例不失真的動(dòng)畫(huà)畫(huà)面，并且動(dòng)畫(huà)畫(huà)面始終出現(xiàn)在觀眾視野的正中位置。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明基于柱鏡光柵成像技術(shù)，結(jié)合隧道動(dòng)畫(huà)形成原理，在隧道內(nèi)壁沿列車(chē)車(chē)窗行進(jìn)軌跡，設(shè)定相互關(guān)聯(lián)的柱鏡光柵層和圖片層，圖片層上打印有經(jīng)過(guò)以下編碼的單幀畫(huà)面序列對(duì)每一個(gè)單幀畫(huà)面進(jìn)行編碼，均按圖片層單元寬度縱向分割并壓縮，形成壓縮后的單幀畫(huà)面片斷，將每個(gè)單幀畫(huà)面的壓縮后的片斷，以多幅單幀畫(huà)面的編碼與疊進(jìn)穿插的方式分配并打印在圖片層單元中，并通過(guò)單幀畫(huà)面定義和設(shè)計(jì)成彼此間隔，設(shè)定內(nèi)容單幀與快門(mén)單幀，實(shí)現(xiàn)頻率倍增的同步快門(mén)，產(chǎn)生帶有環(huán)境色光和背景動(dòng)畫(huà)效果的動(dòng)畫(huà)畫(huà)面。
本發(fā)明可以歸納為四個(gè)步驟(1)設(shè)定相互關(guān)聯(lián)的柱鏡光柵層和圖片層，(2)對(duì)每一個(gè)單幀畫(huà)面進(jìn)行編碼，(3)多幅單幀畫(huà)面的編碼與疊進(jìn)穿插，(4)設(shè)定內(nèi)容單幀與快門(mén)單幀。
1.設(shè)定相互關(guān)聯(lián)的柱鏡光柵層和圖片層在隧道內(nèi)壁，沿著與列車(chē)行進(jìn)時(shí)車(chē)窗運(yùn)動(dòng)相平行的軌跡，將結(jié)構(gòu)參數(shù)和性能完全相同的柱狀透鏡緊密排列，形成一個(gè)柱鏡光柵層，柱鏡光柵層后方是圖片層，即柱鏡光柵層位于觀眾視點(diǎn)和圖片層之間。圖片層上是緊密排列的圖片層單元，柱鏡光柵層的每一個(gè)柱狀透鏡寬度等于每一個(gè)圖片層單元的寬度，每一個(gè)柱狀透鏡和其后方的圖片層單元相對(duì)應(yīng)。柱鏡光柵層的總長(zhǎng)度等于圖片層的總長(zhǎng)度，也等于所有圖片層單元寬度之和。經(jīng)過(guò)編碼的單幀畫(huà)面被分配在圖片層單元中，打印在圖片層上。在圖片層的后方，或者在柱鏡光柵層與圖片層的上下兩側(cè)，設(shè)置必須的照明設(shè)備。柱鏡光柵層，圖片層和照明設(shè)備通過(guò)一定的構(gòu)架固定在隧道內(nèi)壁上。
2.對(duì)每一個(gè)單幀畫(huà)面進(jìn)行編碼對(duì)每一個(gè)單幀畫(huà)面按相同的規(guī)則進(jìn)行編碼，動(dòng)畫(huà)畫(huà)面寬度與每張單幀畫(huà)面寬度相等為a，圖片層單元的寬度為b，將第n張單幀畫(huà)面縱向分割成a/b條(a能被b整除)單幀畫(huà)面片斷，此時(shí)每條單幀畫(huà)面片斷的寬度均為b，且和圖片層單元相對(duì)應(yīng)。將每條單幀畫(huà)面片斷的寬度從b壓縮到c。壓縮比例k為b/c，k＞1。此時(shí)每個(gè)圖片層單元內(nèi)各有一條壓縮后的單幀畫(huà)面片斷，且c＜b。將壓縮后的單幀畫(huà)面片斷編號(hào)為(n)(-m)，(n)(-m+1)，(n)(-m+2)，…，(n)(-3)，(n)(-2)，(n)(-1)，(n)(0)，(n)(1)，(n)(2)，(n)(3)，…，(n)(m-2)，(n)(m-1)，(n)(m)，其中(n)(0)在壓縮前是位于單幀畫(huà)面正中的那條單幀畫(huà)面片斷，(n)(-m)在壓縮前是位于單幀畫(huà)面最左邊的那條單幀畫(huà)面片斷，(n)(m)在壓縮前是位于單幀畫(huà)面最右邊的那條單幀畫(huà)面片斷。
按以下方法調(diào)整每條壓縮后的單幀畫(huà)面片斷在其所處圖片層單元中的相對(duì)位置(n)(0)的中軸線與其所在圖片層單元的中軸線重合，(n)(-1)和(n)(1)的中軸線與其所在圖片層單元的中軸線之間的垂直距離為r(1)，(n)(-2)和(n)(2)的中軸線與其所在圖片層單元的中軸線之間的垂直距離為r(2)，以此類(lèi)推，(n)(-m)和(n)(m)的中軸線與其所在圖片層單元的中軸線之間的垂直距離為r(m)，滿(mǎn)足0＜r(1)＜r(2)＜…＜r(m)＜(b-c)/2。至此完成第n張單幀畫(huà)面的編碼。以上編碼規(guī)則確保當(dāng)觀眾直視于圖片層上的(n)(0)位置時(shí)，通過(guò)柱鏡光柵層對(duì)圖片層上單幀畫(huà)面片斷的折射作用，觀眾能在柱鏡光柵層上看到完整的第n張單幀畫(huà)面的虛像。按上述規(guī)則將第n張單幀畫(huà)面經(jīng)過(guò)編碼分配到相應(yīng)的圖片層單元中后，每個(gè)圖片層單元中各有一條第n幀的單幀畫(huà)面片斷，并留有c/b的空間，為相鄰單幀畫(huà)面片斷的疊進(jìn)穿插預(yù)留了位置。
3.多幅單幀畫(huà)面的編碼與疊進(jìn)穿插按完全相同的編碼規(guī)則，將第(n+1)張單幀畫(huà)面處理成壓縮后的單幀畫(huà)面片斷(n+1)(-m)，(n+1)(-m+1)，…，(n+1)(0)，(n+1)(1)，…，(n+1)(m)，其中壓縮比例k相同，(r+1)(m)＝r(m)。將第(n+1)幀壓縮后的單幀畫(huà)面片斷，按疊進(jìn)穿插的方式，分配到圖片層單元中①(n+1)(0)的中軸線與(n)(0)的中軸線之間距離為g，且g＜a/2，即疊進(jìn)；②每個(gè)圖片層單元中，相鄰兩條壓縮后的單幀畫(huà)面片斷不發(fā)生重疊，即穿插。疊進(jìn)與穿插同步實(shí)現(xiàn)，沒(méi)有穿插就無(wú)法疊進(jìn)。當(dāng)觀眾沿軌跡方向平移g時(shí)，會(huì)由直視(n)(0)位置變?yōu)橹币?n+1)(0)位置，通過(guò)柱鏡光柵層對(duì)圖片層上單幀畫(huà)面片斷的折射作用，觀眾就會(huì)從看到第(n)張單幀畫(huà)面虛像變成第(n+1)張單幀畫(huà)面虛像，即實(shí)現(xiàn)第(n)幀與第(n+1)幀的切換。疊進(jìn)穿插的方式能實(shí)現(xiàn)與車(chē)速同步的幀切換功能，并成倍提高幀切換頻率。將所有單幀畫(huà)面均按上述編碼規(guī)則處理，并連續(xù)地以疊進(jìn)穿插方式分配到圖片層單元中，打印在圖片層上。當(dāng)列車(chē)在軌跡方向車(chē)速為v時(shí)，單幀畫(huà)面的幀切換頻率為v/g。
4.設(shè)定內(nèi)容單幀與快門(mén)單幀將同步幀切換改進(jìn)為同步快門(mén)，內(nèi)容單幀是指第(2n-1)張單幀畫(huà)面，快門(mén)單幀是指第(2n)張單幀畫(huà)面(將圖片層單元上沒(méi)有壓縮后單幀畫(huà)面片斷的部分也就近歸入快門(mén)單幀)。在本發(fā)明中所指的單幀畫(huà)面，與傳統(tǒng)意義上的單幀畫(huà)面定義有所不同傳統(tǒng)意義上的單幀畫(huà)面對(duì)應(yīng)于本發(fā)明中的內(nèi)容單幀。內(nèi)容單幀和快門(mén)單幀彼此間隔。內(nèi)容單幀攜帶著形成最終動(dòng)畫(huà)畫(huà)面內(nèi)容的信息，快門(mén)單幀上沒(méi)有信息或攜帶有少量與內(nèi)容單幀無(wú)關(guān)的信息。通過(guò)兩種單幀畫(huà)面，觀眾所見(jiàn)的幀切換順序由…(2n-1)，(2n)，(2n+1)…，變?yōu)椤瓋?nèi)容單幀，快門(mén)單幀，內(nèi)容單幀…，即相鄰兩幅內(nèi)容單幀的切換被快門(mén)單幀遮擋。由于幀切換頻率與列車(chē)上觀眾運(yùn)動(dòng)的速度v同步，因此快門(mén)單幀的切換頻率，即快門(mén)開(kāi)合頻率，也和車(chē)速v同步，從而實(shí)現(xiàn)同步快門(mén)功能?？扉T(mén)開(kāi)合頻率即傳統(tǒng)意義上的幀切換頻率為v/2g，。由于快門(mén)單幀也是打印在圖片層上的單幀畫(huà)面，所以可進(jìn)一步設(shè)計(jì)快門(mén)單幀所攜帶的少量信息可以設(shè)定快門(mén)單幀的色彩，若色彩明度與內(nèi)容單幀的平均明度相近，就能使人眼在快門(mén)開(kāi)合頻率較低時(shí)也難以察覺(jué)到閃爍，并為動(dòng)畫(huà)畫(huà)面蒙上環(huán)境色光；可以將快門(mén)單幀作為一種信息簡(jiǎn)單的內(nèi)容單幀使用，為最終動(dòng)畫(huà)畫(huà)面蒙上一層有效的背景動(dòng)畫(huà)，如浮云、氣流、繁星、光帶等效果。
本發(fā)明的有益效果如下(1)a一定時(shí)，快門(mén)開(kāi)合頻率成倍提高。在車(chē)速為55km/h，a為1m時(shí)，快門(mén)開(kāi)合頻率至少達(dá)到每秒30次以上即傳統(tǒng)意義上的幀切換頻率。在車(chē)速下降或a更大以形成更寬廣的動(dòng)畫(huà)畫(huà)面時(shí)，快門(mén)開(kāi)合頻率仍能在每秒24次以上，形成流暢的動(dòng)畫(huà)畫(huà)面，且快門(mén)開(kāi)合頻率與車(chē)速完全同步，能形成單一，穩(wěn)定的動(dòng)畫(huà)畫(huà)面。(2)通過(guò)設(shè)定快門(mén)單幀，可減小快門(mén)與內(nèi)容的明度差，使人眼在快門(mén)開(kāi)合頻率較低時(shí)也難以察覺(jué)令人不適的閃爍感，同時(shí)，進(jìn)一步設(shè)定后的快門(mén)單幀還能形成背景動(dòng)畫(huà)，豐富動(dòng)畫(huà)畫(huà)面內(nèi)容，具有背景動(dòng)畫(huà)的隧道電影畫(huà)面，能夠充滿(mǎn)車(chē)窗的全部面積，以形成包圍列車(chē)的虛擬環(huán)境。(3)柱鏡光柵層和圖片層都是透光材料，整個(gè)方法對(duì)于圖片層后方或是柱鏡光柵層上下兩側(cè)的光源照明，幾乎沒(méi)有任何遮擋，因此動(dòng)畫(huà)畫(huà)面亮度很高，同時(shí)減少了燈管數(shù)量，能源消耗相對(duì)較低。(4)觀眾觀看動(dòng)畫(huà)時(shí)，每個(gè)單幀畫(huà)面顯示瞬間，柱鏡光柵都通過(guò)光學(xué)作用屏蔽了該幀以外所有的信息，因此每個(gè)單幀畫(huà)面都未受任何遮擋。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本方法的信息量損失幾乎為0。(5)動(dòng)畫(huà)畫(huà)面的動(dòng)態(tài)精度更高。在編碼過(guò)程中采用的壓縮比例k為b/c，當(dāng)k為800％時(shí)，就能滿(mǎn)足疊進(jìn)穿插的要求，使快門(mén)開(kāi)合頻率足夠快，原圖像的壓縮程度、信息損失都大大降低，柱鏡光柵層還原后的單幀畫(huà)面虛像精度也相應(yīng)大大提高，從而使動(dòng)畫(huà)畫(huà)面的動(dòng)態(tài)精度更高。(6)具有穩(wěn)定的畫(huà)面長(zhǎng)寬比例，無(wú)論觀眾位置如何變化，只要觀眾直視柱鏡光柵層，動(dòng)畫(huà)畫(huà)面就出現(xiàn)在觀眾視野的正中位置，使觀眾始終能夠看到最完整的畫(huà)面。(7)所需的裝置結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)潔，無(wú)需附加任何電子或機(jī)械控制設(shè)備，使用的部件如普通燈箱、柱鏡光柵層、打印圖片層等，都是已得到廣泛應(yīng)用的普通材料。所有部件都容易獲取和加工，成本很低，且維護(hù)和更新都十分方便。本方法無(wú)需和列車(chē)進(jìn)行數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)，只需將相關(guān)裝置安裝在隧道內(nèi)壁即可使用，施工十分簡(jiǎn)便，更便于實(shí)際的工程操作和運(yùn)營(yíng)推廣。


圖1是本發(fā)明方法具體實(shí)現(xiàn)流程2是單幀畫(huà)面切換效果的坐標(biāo)說(shuō)明中A.柱鏡光柵層 B.圖片層 C.圖片層單元 F.壓縮后的單幀畫(huà)面片斷R.壓縮后單幀畫(huà)面片短的中軸線 M.圖片層單元的中軸線具體實(shí)施方式

在圖1中，假設(shè)所要形成的動(dòng)畫(huà)畫(huà)面，由傳統(tǒng)意義上的單幀畫(huà)面…，(2n-1)，(2n+1)，…連續(xù)依次切換而形成。其中…，(2n-1)，(2n+1)，…為傳統(tǒng)意義上單幀畫(huà)面序列中每個(gè)單幀畫(huà)面的編號(hào)，每個(gè)單幀畫(huà)面寬度為b，約等于列車(chē)車(chē)窗的寬度。假設(shè)柱鏡光柵層(A)中每個(gè)柱狀透鏡寬度為a。
①在傳統(tǒng)意義上的單幀畫(huà)面序列基礎(chǔ)上，形成以下新的單幀畫(huà)面序列…，內(nèi)容單幀，快門(mén)單幀，內(nèi)容單幀，快門(mén)單幀，…，對(duì)應(yīng)的單幀畫(huà)面編號(hào)為…，(2n-1)，(2n)，(2n+1)，(2n+2)，…，其中(2n-1)，(2n+1)…為內(nèi)容單幀，即傳統(tǒng)意義上的單幀畫(huà)面，(2n)，(2n+2)…為快門(mén)單幀，每個(gè)單幀畫(huà)面寬度為b。
②圖片層(B)中，每個(gè)圖片層單元(C)寬度等于每個(gè)柱狀透鏡寬度等于a。
③在新的單幀畫(huà)面序列中，將每個(gè)單幀畫(huà)面縱向分割成b/a條，每個(gè)單幀畫(huà)面都有b/a條單幀畫(huà)面片斷。每條片斷的寬度為b。
④將每個(gè)單幀畫(huà)面的b/a條單幀畫(huà)面片斷的寬度從b壓縮至c，c＜b，形成壓縮后的單幀畫(huà)面片斷(F)。將壓縮后的單幀畫(huà)面片斷(F)編號(hào)如下第(2n-1)張單幀畫(huà)面的壓縮片斷(F)編號(hào)為(2n-1)(-4)，(2n-1)(-3)，(2n-1)(-2)，(2n-1)(-1)，(2n-1)(0)，(2n-1)(1)，(2n-1)(2)，(2n-1)(3)，(2n-1)(4)，所有單幀畫(huà)面的壓縮片斷(F)編號(hào)方式與其相同。
⑤調(diào)整每個(gè)單幀畫(huà)面的壓縮后的片斷(F)在其對(duì)應(yīng)圖片層單元(C)中的位置如下將第(2n-1)張單幀畫(huà)面的壓縮后片斷的中軸線(R)與其所在圖片層單元的中軸線(M)間距相應(yīng)編號(hào)為r(4)，r(3)，r(2)，r(1)，r(0)，r(1)，r(2)，r(3)，r(4)，其中0＝r(0)＜r(1)＜r(2)＜r(3)＜r(4)，[r(4)-r(3)]＝[r(3)-r(2)]＝[r(2)-r(1)]＝[r(1)-r(0)]。對(duì)每個(gè)單幀畫(huà)面的壓縮后片斷(F)做上述調(diào)整。
⑥將每個(gè)單幀畫(huà)面的壓縮后片斷(F)，以疊進(jìn)穿插的方式排列在圖片層(B)上的圖片層單元(C)內(nèi)。相鄰兩個(gè)單幀畫(huà)面中軸線的間距為g，由于疊進(jìn)穿插使g＜b，如本實(shí)施例中b＝3g，使幀切換頻率提高了3倍。若將一個(gè)內(nèi)容單幀切換到下一個(gè)內(nèi)容單幀作為一次塊門(mén)開(kāi)合，則快門(mén)開(kāi)合頻率即傳統(tǒng)意義上的幀切換頻率提高了1.5倍。
⑦將全部單幀畫(huà)面的壓縮后片斷(F)按⑥所示的疊進(jìn)穿插方式依次排列在圖片層(B)上的圖片層單元(C)內(nèi)。
⑧將圖片層單元(C)內(nèi)沒(méi)有壓縮后單幀畫(huà)面片斷(F)的部分，也就近歸入快門(mén)單幀的壓縮后片斷(F)中。至此完成圖片層(B)的編碼制作打印。
⑨將圖片層(B)置于柱鏡光柵層(A)后方，柱鏡光柵層(A)位于觀眾視點(diǎn)和圖片層(B)之間。每一個(gè)柱狀透鏡和其后方的圖片層單元(C)相對(duì)應(yīng)。柱鏡光柵層(A)的總長(zhǎng)度等于圖片層(B)的總長(zhǎng)度。在隧道內(nèi)壁，沿著與列車(chē)行進(jìn)時(shí)車(chē)窗運(yùn)動(dòng)相平行的軌跡，將柱鏡光柵層(A)和對(duì)應(yīng)圖片層(B)，以及必要的照明設(shè)備，通過(guò)一定的構(gòu)架固定安裝在隧道內(nèi)壁。當(dāng)列車(chē)在隧道內(nèi)駛過(guò)裝置，乘客就能在車(chē)窗外看到顯示在柱鏡光柵層(A)上的動(dòng)畫(huà)畫(huà)面。
在圖2中，假定列車(chē)車(chē)速為v，坐標(biāo)橫軸x為列車(chē)行駛距離，坐標(biāo)縱軸y為列車(chē)行駛時(shí)間，橫軸刻度與縱軸刻度相對(duì)應(yīng)y＝x/v。橫軸上的刻度間距為g，縱軸上的刻度間距為g/v。
在(x1，y1)，乘客看見(jiàn)第(2n-1)張單幀畫(huà)面，在(x2，y2)看見(jiàn)第(2n)張，在(x3，y3)看見(jiàn)第(2n+1)張，在(x4，y4)看見(jiàn)第(2n+2)張，…，以此類(lèi)推。即乘客能看見(jiàn)與車(chē)速同步的單幀畫(huà)面切換效果，幀切換頻率為v/g。
因?yàn)榈?2n-1)，(2n+1)…張單幀畫(huà)面為內(nèi)容單幀，第(2n)，(2n+2)…張單幀畫(huà)面為快門(mén)單幀，所以乘客能看見(jiàn)內(nèi)容單幀與快門(mén)單幀的交替切換，即帶有同步快門(mén)的動(dòng)畫(huà)畫(huà)面，快門(mén)開(kāi)合頻率即傳統(tǒng)意義上的幀切換頻率為v/2g。
權(quán)利要求
1.一種基于柱鏡光柵的隧道動(dòng)畫(huà)實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，基于柱鏡光柵成像技術(shù)，結(jié)合隧道動(dòng)畫(huà)形成原理，在隧道內(nèi)壁沿列車(chē)車(chē)窗行進(jìn)軌跡，設(shè)定相互關(guān)聯(lián)的柱鏡光柵層和圖片層，圖片層上打印有經(jīng)過(guò)以下編碼的單幀畫(huà)面序列對(duì)每一個(gè)單幀畫(huà)面進(jìn)行編碼，均按圖片層單元寬度縱向分割并壓縮，形成壓縮后的單幀畫(huà)面片斷，將每個(gè)單幀畫(huà)面的壓縮后的片斷，以多幅單幀畫(huà)面的編碼與疊進(jìn)穿插的方式分配并打印在圖片層單元中，并通過(guò)單幀畫(huà)面定義和設(shè)計(jì)成彼此間隔，設(shè)定內(nèi)容單幀與快門(mén)單幀，實(shí)現(xiàn)頻率倍增的同步快門(mén)，產(chǎn)生帶有環(huán)境色光和背景動(dòng)畫(huà)效果的動(dòng)畫(huà)畫(huà)面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于柱鏡光柵的隧道動(dòng)畫(huà)實(shí)現(xiàn)方法，其特征是，所述的設(shè)定相互關(guān)聯(lián)的柱鏡光柵層和圖片層，具體如下在隧道內(nèi)壁，沿著與列車(chē)行進(jìn)時(shí)車(chē)窗運(yùn)動(dòng)相平行的軌跡，將結(jié)構(gòu)參數(shù)和性能完全相同的柱狀透鏡緊密排列，形成一個(gè)柱鏡光柵層，柱鏡光柵層后方是圖片層，圖片層上是緊密排列的圖片層單元，柱鏡光柵層的每一個(gè)柱狀透鏡寬度等于每一個(gè)圖片層單元的寬度，每一個(gè)柱狀透鏡和其后方的圖片層單元相對(duì)應(yīng)，柱鏡光柵層的總長(zhǎng)度等于圖片層的總長(zhǎng)度，也等于所有圖片層單元寬度之和，經(jīng)過(guò)編碼的單幀畫(huà)面被分配在圖片層單元中，打印在圖片層上，在圖片層的后方，或者在柱鏡光柵層與圖片層的上下兩側(cè)，設(shè)置必須的照明設(shè)備，柱鏡光柵層，圖片層和照明設(shè)備固定在隧道內(nèi)壁上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于柱鏡光柵的隧道動(dòng)畫(huà)實(shí)現(xiàn)方法，其特征是，所述的對(duì)每一個(gè)單幀畫(huà)面進(jìn)行編碼，具體如下對(duì)每一個(gè)單幀畫(huà)面按相同的規(guī)則進(jìn)行編碼，動(dòng)畫(huà)畫(huà)面寬度與每張單幀畫(huà)面寬度相等為a，圖片層單元的寬度為b，將第n張單幀畫(huà)面縱向分割成a/b條單幀畫(huà)面片斷，a能被b整除，此時(shí)每條單幀畫(huà)面片斷的寬度均為b，且和圖片層單元相對(duì)應(yīng)，將每條單幀畫(huà)面片斷的寬度從b壓縮到c，壓縮比例k為b/c，k＞1，此時(shí)每個(gè)圖片層單元內(nèi)各有一條壓縮后的單幀畫(huà)面片斷，且c＜b，將壓縮后的單幀畫(huà)面片斷編號(hào)為(n)(-m)，(n)(-m+1)，(n)(-m+2)，…，(n)(-3)，(n)(-2)，(n)(-1)，(n)(0)，(n)(1)，(n)(2)，(n)(3)，…，(n)(m-2)，(n)(m-1)，(n)(m)，其中(n)(0)在壓縮前是位于單幀畫(huà)面正中的那條單幀畫(huà)面片斷，(n)(-m)在壓縮前是位于單幀畫(huà)面最左邊的那條單幀畫(huà)面片斷，(n)(m)在壓縮前是位于單幀畫(huà)面最右邊的那條單幀畫(huà)面片斷。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于柱鏡光柵的隧道動(dòng)畫(huà)實(shí)現(xiàn)方法，其特征是，按以下方法調(diào)整每條壓縮后的單幀畫(huà)面片斷在其所處圖片層單元中的相對(duì)位置(n)(0)的中軸線與其所在圖片層單元的中軸線重合，(n)(-1)和(n)(1)的中軸線與其所在圖片層單元的中軸線之間的垂直距離為r(1)，(n)(-2)和(n)(2)的中軸線與其所在圖片層單元的中軸線之間的垂直距離為r(2)，以此類(lèi)推，(n)(-m)和(n)(m)的中軸線與其所在圖片層單元的中軸線之間的垂直距離為r(m)，滿(mǎn)足0＜r(1)＜r(2)＜…＜r(m)＜(b-c)/2，至此完成第n張單幀畫(huà)面的編碼，按上述規(guī)則將第n張單幀畫(huà)面經(jīng)過(guò)編碼分配到相應(yīng)的圖片層單元中后，每個(gè)圖片層單元中各有一條第n幀的單幀畫(huà)面片斷，并留有c/b的空間，為相鄰單幀畫(huà)面片斷的疊進(jìn)穿插預(yù)留了位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于柱鏡光柵的隧道動(dòng)畫(huà)實(shí)現(xiàn)方法，其特征是，所述的多幅單幀畫(huà)面的編碼與疊進(jìn)穿插，具體如下按完全相同的編碼規(guī)則，將第n+1張單幀畫(huà)面處理成壓縮后的單幀畫(huà)面片斷，其中壓縮比例k相同，(r+1)(m)＝r(m)，將第n+1幀壓縮后的單幀畫(huà)面片斷按疊進(jìn)穿插的方式分配到圖片層單元中①(n+1)(0)的中軸線與(n)(0)的中軸線之間距離為g，且g＜a/2，即疊進(jìn)；②每個(gè)圖片層單元中，相鄰兩條壓縮后的單幀畫(huà)面片斷不發(fā)生重疊，即穿插，疊進(jìn)與穿插同步實(shí)現(xiàn)，將所有單幀畫(huà)面均按上述編碼規(guī)則處理，并連續(xù)地以疊進(jìn)穿插方式分配到圖片層單元中，打印在圖片層上，當(dāng)列車(chē)在軌跡方向車(chē)速為v時(shí)，單幀畫(huà)面的幀切換頻率為v/g。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于柱鏡光柵的隧道動(dòng)畫(huà)實(shí)現(xiàn)方法，其特征是，所述的設(shè)定內(nèi)容單幀與快門(mén)單幀，具體如下將同步幀切換改進(jìn)為同步快門(mén)，內(nèi)容單幀是指第2n-1張單幀畫(huà)面，快門(mén)單幀是指第2n張單幀畫(huà)面，內(nèi)容單幀和快門(mén)單幀彼此間隔，內(nèi)容單幀攜帶著形成最終動(dòng)畫(huà)畫(huà)面內(nèi)容的信息，快門(mén)單幀上或攜帶有少量與內(nèi)容單幀無(wú)關(guān)的信息，通過(guò)兩種單幀畫(huà)面，觀眾觀看時(shí)，相鄰兩幅內(nèi)容單幀的切換被快門(mén)單幀遮擋。
全文摘要
一種基于柱鏡光柵的隧道動(dòng)畫(huà)實(shí)現(xiàn)方法。屬于光學(xué)顯示技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明基于柱鏡光柵成像技術(shù)，結(jié)合隧道動(dòng)畫(huà)形成原理，在隧道內(nèi)壁沿列車(chē)車(chē)窗行進(jìn)軌跡設(shè)定柱鏡光柵層和其后方的圖片層，圖片層上打印有經(jīng)過(guò)以下編碼的單幀畫(huà)面序列將每個(gè)單幀畫(huà)面均按圖片層單元寬度縱向分割并壓縮，形成壓縮后的單幀畫(huà)面片斷，將每個(gè)單幀畫(huà)面的壓縮后的片斷，以疊進(jìn)穿插的方式分配并打印在圖片層單元中，并通過(guò)將單幀畫(huà)面定義和設(shè)計(jì)成彼此間隔的內(nèi)容單幀與快門(mén)單幀，實(shí)現(xiàn)頻率倍增的同步快門(mén)，產(chǎn)生動(dòng)畫(huà)畫(huà)面。該方法提高了畫(huà)面切換速率高，具有同步快門(mén)功能，而且，形成的動(dòng)畫(huà)畫(huà)面具有更高的亮度，單幀畫(huà)面的信息量不損失，更高的動(dòng)態(tài)畫(huà)面精度，且不失真。
文檔編號(hào)G09F19/12GK1560827SQ200410016420
公開(kāi)日2005年1月5日 申請(qǐng)日期2004年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月19日
發(fā)明者李繼龍, 張帆 申請(qǐng)人:張帆, 李繼龍, 張 帆