一种眼镜式3D电视系统的设计

3 软件系统实现

　　眼镜式3D电视系统的软件框架逻辑图如图3所示。软件系统基于嵌入式Linux操作系统，按照不同功能分为六个逻辑层，包括嵌入式硬件平台层、系统引导和驱动层、内核管理层、中间件层、文件系统和API层、以及应用程序层。

　　嵌入式硬件平台层基于TV SoC的CPU内核，包括DDR、EMMC等，是软件系统的最底层和整个软件系统依赖的最基础层。系统引导和驱动层包括嵌入式Linux操作系统引导程序Bootloader、Linux系统底层驱动、多媒体硬件驱动;Bootloader启动和引导软件系统运行;Linux系统底层驱动和多媒体硬件驱动是Linux内核访问硬件的唯一接口，部分驱动采用加载方式实现、例如摄像头设备。内核为Linux2.6，内核管理层包含内核运行所必须的进程管理、内存管理、文件系统管理、设备管理和内核API等模块。中间件层包括各种播放接口，如数字电视、浏览器，实现了各种接口统一。文件系统和API层中，文件系统负责文件在外部存储器上的管理，提供存取、共享、保护等;而API则为系统运行提供接口、以及为上层应用程序提供接口，例如H.264和MPEG 4等编解码API、JPEG和OSD菜单等应用程序接口。应用程序层是软件系统的最顶层，是人机交互的窗口、如UI界面;也是用户编写应用程序的窗口，可方便集成各种特色应用功能，如音乐相册、下载搜索、网络邻居等。

4 关键技术实现

　　1. 偏光和快门3D共平台技术

　　3D电视系统通过软件设置使LVDS输出行交错格式的3D RGB信号驱动偏光3D屏，让左右眼图像以行交错的形式输出在液晶屏上，其中奇数行像素显示左(右)眼图像，偶数行则显示右(左)眼图像;用户佩戴偏光眼镜实现左右眼图像分离，呈现3D显示。而通过软件设置使LVDS输出帧系列格式的3D RGB信号驱动快门3D屏，让左右眼图像以连续帧的形式输出在液晶屏上，其中奇数帧显示左(右)眼图像，偶数帧则显示右(左)眼图像，并通过红外信号IR发送帧同步信号Sync，用户佩戴快门眼镜实现左右眼图像分离，呈现3D显示。

　　同时，系统对3D图像信号先进行插值平滑处理后、再进行了边界增强处理，有效解决了偏光式3D图像隔行出现的边缘锯齿及图像失真、并保证清晰度不降低;以及通过Over Driver提升液晶屏的响应时间、并进行分区控制LED背光的状态，有效降低了快门式3D图像的串扰和重影问题。

　　2. 3D格式自动识别及转换技术

　　无论蓝光DVD、USB设备、还是网络点播3D视频，其格式一般为side-by-side、Top and bottom、Line alternating、Frame sequential、Field alternating、2D+depth、或Frame packing等。3D电视系统能够自动识别接收的3D视频信号格式，并自动转换成行交错或帧系列格式输出。

　　3. 2D到3D、3D到2D信号转换技术

　　3D电视系统通过对2D视频信号的运动视差、色彩、纹理、光影等信息，估算出每个像素点的深度信息并形成深度图，根据深度图中各个像素点的深度信息，重新绘制具有深度信息的像素点来形成立体图像，实现2D转3D。

　　在3D转2D中，3D电视系统仅仅获取左眼或右眼图像信息，并进行动态估算和插值，形成完整的2D图像，实现2D转3D。

　　4. 景深调节技术

　　不合理的3D显示将严重影响3D显示效果以及影响人们的身心健康，例如3D显示太过强烈将对人的眼睛尤其是对儿童的眼睛造成伤害，3D显示太过轻微则立体感不明显。一般来说景深越大3D显示越强烈，而景深越小3D显示越轻微。3D电视系统按照用户实际观看距离、影片类型、视觉感受要求等情况，并依据3D视频内容的色彩、运动速度等信息来动态调整景深，实现改变3D电视的3D显示效果，为电视用户提供舒适的3D体验。

5 应用情况

　　目前采用该系统的多个偏光式3D电视产品和多个快门式3D电视产品已经量产上市，涵盖32英寸至65英寸，其中偏光式3D电视产品包括E83、E750等系列，快门式3D电视产品包括E65、E70等系列，市场销售规模达到百万台。

6 结束语

　　本文提出一种基于高集成度TV SoC和嵌入式Linux操作系统的眼镜式3D电视系统的设计，详细阐述了其3D电视系统原理、硬件和软件的实现、以及系统中的关键技术实现。系统可快速应用于偏光式和快门式3D电视产品，具有可扩展性和延续性，能够带给用户良好的3D体验，具有广泛的应用价值。采用该系统的3D电视产品目前已经大规模产业化应用，带来了良好的社会经济效益。

参考文献：
　　[1]王琼华.3D显示技术与器件[M].北京:科学出版社,2011
　　[2]中国投影网.从3D显示技术发展历程及现状看其走势[EB/OL].(2012-02-03).http://www.ty360.com/2012/2/2012_1_47550_1.htm
　　[3]中国3D产业研究院.全球3D产业发展八大趋势[J].中国新通讯,2011,13(10):100-103
　　[4]Javidi B,Okano F.Three-Dimensional Television,Video,and Display Technologies[M].New York,USA:Spring,2002
　　[5]张兴,郑成武,李宁.液晶材料与3D显示[J].液晶与显示,2012,27(4):448-455

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