基于插灰帧提高3D图像显示质量的解决方案

　　2 插灰帧技术降低3D串扰和图像模糊原理

　　由图2(c)可知，在左右眼的图像序列中插入灰帧后，使左右眼图像间增加了1/(2H)时间间隔，可以使左右眼的图像完全分离开，有效减轻了主动快门式3D显示的串扰问题。

　　液晶显示装置部分原理图如图3所示，由源驱动器、门驱动器、液晶单元集、以及VCOM电压产生电路组成。

　　液晶单元集由m×n个像素组成(如图3第3部分所示)，每个像素单元包含一个TFT(薄膜晶体管)和像素电容器，像素电容器包含显示电极和公共电极，并且显示电极与TFT的源极相连，所有公共电极连接在一起与VCOM电压相连。

　　为了避免液晶面板在显示画面时出现闪烁现象以及使液晶分子可以向两个不同方向发生交替偏转，公共电极(VCOM)的电压值设置在像素信号的中值附近。像素电容器两端的不同电压是导致液晶分子发生不同角度偏转的主要原因。偏转角度的不同致使液晶分子透光度不同，从而可以显示不同的亮度，由不同亮度的像素单元矩阵就构成了显示画面。

　　图像模糊以及图像拖尾现象的出现，部分主要原因是像素电容器充放电速度慢和液晶分子响应时间长所引起的。当显示运动画面时，由于相邻两帧图像差别比较大，像素电容器两端电压需要进行较大的跳变，液晶分子需要向两个方向偏转，响应时间(偏转时间)会相应延长，从而导致了图像模糊、图像拖尾等现象。

　　在显示3D画面时，如图2和图4所示：第一帧为灰帧(G)、SW为正极性控制信号，则源驱动器输出的Si为正极性像素信号， Si通过TFT向像素电容器预充电至电压值为Ug+、充电时间为1/(2H)，如图4所示;像素电容器电压使得液晶分子发生偏转、偏转角度为￠g+，如图5所示。当显示Rn''帧时、SW依然为正极性控制信号，源驱动器输出的Si仍然为正极性像素信号，Si通过TFT向像素电容器继续充电至电压值为U+、充电时间同样为1/(2H)，如图4所示;像素电容器电压使得液晶分子继续同向偏转、偏转角度至￠+，如图5所示。下一个灰帧、SW为负极性控制信号，则源驱动器输出的Si为负极性像素信号， Si通过TFT向像素电容器反向预充电至电压值为Ug-、充电时间为1/(2H)，如图4所示;以及使得液晶分子发生反向偏转、偏转角度为￠g-，如图5所示。同样当显示Ln''帧时液晶分子继续反向偏转，偏转角度至￠-。

　　由于插入灰帧使得像素电容器得到预充电，液晶分子预先偏转了一定角度，减小了液晶分子需要偏转的角度，同时在图像信号到来时能够使得液晶分子迅速偏转并有较大角度的偏转，使得液晶分子响应加快，降低了图像模糊和拖尾等现象。

　　3 方法验证

　　如图4、图5所示。在灰帧(G)时间段如果不做任何处理(空闲时间)或插入全黑帧，也能有效避免主动快门式3D显示的串扰问题。但是如插黑帧曲线所示，插入黑帧图像内容的像素电压值为零，没有对像素电容器进行预充电，液晶分子的响应时间将延长会导致图像模糊，同时偏转的角度将减小会导致亮度降低。

　　4 结束语

　　文章对现有的快门眼镜式3D图像显示技术进行改进，提出一种基于插灰帧提高3D图像显示质量的解决方案。该方案对原始3D图像帧进行倍频后，在左右眼图像帧中插入灰帧，使左右眼的图像完全分离开，有效减轻了主动快门式3D显示的串扰问题;以及在灰帧期间对像素电容器进行了预充电、使得液晶分子偏转了一定的角度，减少了左眼(或右眼)图像信号到来后液晶分子需要偏转的角度，缩短了液晶分子的偏转时间、加快了响应速度，很好解决了图像模糊、拖尾问题。

　　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]Javidi B,Okano F.Three-Dimensional Television,Video, and Display Technologies[M].New York,USA:Spring,2002
　　[3]陈兆林.快门式3D液晶电视重影消除研究[J].电视技术,2012,36(16):29-32
　　[4]Chiang C Y,Chen K T,Chang Y C,et al.The effect of crosstalk for stereoscopic 3D dynamic moving image[C].SID Symposium Digest of Technical Paper,Los Angeles,USA:SID,2009:1-4
　　[5]庞志勇,谭洪舟,朱雄泳,等.基于盲信号处理方法的LCD运动图像去模糊研究[J].中山大学学报(自然科学版),2010,49(2):17-21