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介绍一种用于观看左右格式3D影片的便携式观看器的制作方法

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泰宁新闻网 http://www.tainingxinwen.cn 2020-10-18 23:24 出处:网络
这里介绍的介绍一种用于观看左右格式3D影片的便携式观看器的制作方法,下面小编带你了解详细情况。

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本实用新型属于立体视觉成像技术,特别是涉及一种观看左右格式3d影片能够形成立体视觉的装置。



背景技术:

对于一个三维实物,左眼和右眼分别看到的左眼图像和右眼图像两者有细微差别。人们通过拍摄或绘画把左眼图像和右眼图像分别制作成平面的左图和右图,拼在一起做成“左右格式3d图片”,简称“左右图”;对这种左右图,借助某种观看装置,使得观看者左眼只能看到左图并且右眼只能看到右图,则当双眼同时观看时在适当的条件下会形成立体视觉。

现在有许多网站存有大量可供下载的左右格式3d影片(包括3d视频和3d照片),人们很希望能够通过手机播放这些影片来欣赏立体影视节目。为此有人发明了“左右透镜观看器”,它是左右眼分别通过左右透镜来看手机屏幕上播放的左右图;这种观看器以相当高的放大倍数把左右图的画面放大,特别是其透镜系统的设计有如下效果:使得左透镜所形成的左图虚像与右透镜所形成的右图虚像其轮廓线所包围的平面区域基本重合或者有相当大的部分重合,因此双眼同时观看时很容易形成立体视觉。但是使用透镜系统就必须考虑它对眼睛健康的影响和制造成本问题。现在市面上出售的高级“头戴式虚拟现实眼镜”对眼睛的健康没有影响,但是它昂贵的价格并不是大家都能接受的;而低成本的左右透镜观看器普遍存在如下严重问题:由于透镜的放大倍数很高而且其成像质量较差,很多人用它观看3d影片时会有眩晕感觉,观看的时间长了眼睛会感到疲劳,甚至出现头疼、恶心等症状,如果经常如此观看会对眼睛有损伤。

于是又有人转向不用透镜的技术路线,试图用历史上早就有的“隔板观看器”来看手机播放的3d影片。它是把一个隔板垂直地放置在左右图之间,使得处于隔板另一端的双眼,左眼只能看到左图并且右眼只能看到右图;后来又有人作改进,把左右图和隔板放在一个“暗盒”里,以减少外界杂散光线对形成立体视觉的严重干扰。这种隔板型观看器的制作成本非常低。用它观看左右图时,由于左右图发出的光线并不经过透镜系统的大幅度变换,而是直接进入眼睛,因此“当能够形成立体视觉时”,只要左右图的尺寸不是过大,即使长时间观看也不会有眩晕、疲劳等不适,“双眼视觉学”的研究已经证明,经常用这种隔板型观看器观看左右图,不仅不会损伤眼睛,反而还能够提高视觉神经系统的立体视觉成像能力,这个论断可参见《双眼视觉学》一书(2018年第三版,王光霁主编,人民卫生出版社出版)其中第七章第四节“视觉训练”。这里说的是“当能够形成立体视觉时”的情况,问题是观看者用这种观看器观看3d影片时是不是都能够迅速地形成立体视觉。

前些年,有人针对手机播放左右格式3d影片的需求,生产了上述有暗盒的隔板型观看器在市面销售,但是购买和使用者寥寥,主要的原因是:由于3d影片上左图和右图其区域是分离的,又没有透镜系统把两区域图像转换成为相叠合的形式,以致很多人使用这种观看器观看时,往往反复尝试,所看到的左图形像与右图形像其轮廓线所包围的平面区域总是不相重合,即难以实现“平面融像”,更难以形成立体视觉,在很长时间找不到感觉的情况下,往往就失去了观看的意愿。

为了解决上述问题,最近我们申请了一个专利,提出了一个在观看器上用特制的卡片式幻灯片及外部光源来诱导训练观看者产生立体视觉的方法(见已公布的专利,申请公布号为110812149a),用这个方法经过几十秒或几分钟的训练后,多数人再用隔板型观看器观看手机播放的3d影片时能够迅速形成立体视觉。这个方法的意义至少是,可以使广大的人群以非常廉价的观看器来体验3d视频的乐趣。

相邻接的左右两图中单个图的水平方向长度(简称“单图宽度”)越大,实现平面融像(进而形成立体视觉)的难度越大;单个图的竖直方向长度(简称“单图高度”)的大小对形成立体视觉没有影响。观看者经过较长时间的训练后,可以在单图宽度大到80毫米时仍然能够形成立体视觉,但是要想轻松舒适地长时间观看3d影片,单图宽度必须小于两眼瞳距。成人两眼瞳距约为60~65毫米,因此单图宽度一般不要超过60毫米,即左右图总宽度最大为120毫米(这约等于手机屏幕长边的尺寸)。需要指出的是,这并不意味着观看者用观看器所看到的立体形像其水平尺度仅只有60毫米,实际情况是比60毫米大得多。这是基于以下两个因素:(i)成像原理和实验都证明,这种立体成像方式有放大作用,即双眼所看到立体形像比单眼所看到的单图形像要大一些,(ii)由于所看到立体形像并不在左右图的位置而是在左右图后面一定距离处,所以在保持观看舒适性的前提下双眼可以离左右图近一些。与观看手机播放的2d影片作比较:设3d影片左右图中单图的画面其宽为116/2=58毫米其高为60毫米,设2d影片的画面其宽为116毫米其高也为60毫米,实验证明,在双眼与所看到的形像保持同样距离的前提下,用观看器观看3d影片所看到的立体形像比双眼观看2d影片所看到的形像,在宽度上前者为后者的0.7倍以上,在高度上前者为后者的1.4倍以上,因此就宽度与高度的乘积而言,两者差不多是相同的。用手机观看2d影片,虽然看到的形像远小于电视和电影,但是已经被大众所接受,成为平时经常的行为;因此,在现今有了快速形成立体视觉的诱导训练法的情况下,用隔板型观看器观看手机播放的3d影片也有可能被越来越多的人接受,流行起来。

为了使这个花很少的钱就能欣赏3d影视的好事流行起来,还需要解决一个问题:用隔板型观看器观看3d影片时,眼睛与所形成的立体形像的距离要与眼睛看书的距离一样才舒适,这就要把观看器的暗盒做成为一个长达二、三百毫米的盒子,这使得携带起来很不方便。过去有人发表了这样一个专利:把暗盒做成可以伸缩的“套筒结构”,使用时拉开,而不使用时缩回成原体积的一半;但是这仍然不够便携。如何使观看器在不使时可以压缩得不占体积,在使用时又能迅速地张开成立体,而且使观看器的制作成本仍然很低,这是值得研究的。



技术实现要素:

本实用新型的目的是提供一种观看左右格式3d影片的隔板型观看器,它主要是用于观看手机播放的3d视频,因此要解决在观看器不使用时的便携问题,并且还要使其制作成本很低。

为描述技术方案做预备,先约定某些特别名词的含义:(i)所谓“左右格式3d影片”,不仅指动态的左右格式3d视频,还包括静态的左右格式3d照片,它们的画面都是左右图;(ii)所谓“左右图播放器”,包括手机等电子播放器,还包括“卡片式幻灯片”,这里的卡片式幻灯片其显示左右图的方式是:外环境中的光线照射到幻灯片的背面,光线透过左右图发生散射,形成了左右图的亮光。

本实用新型的技术方案为以下(一)~(五)所述。

(一)一种观看左右格式3d影片的隔板型观看器,它的结构为:有一个暗盒,暗盒内有一个隔板,隔板垂直于暗盒的前后端面,并且把暗盒内的空间分成左右两部分,暗盒的前端面上有左右两个观察孔,暗盒的后端面上有一个左右图亮光的入光窗口,并且后端面上还有把“左右图播放器”固定在其上的装置,整个结构满足如下条件:当左右眼分别通过左右观察孔同时向暗盒内观看时,左图的亮光只能被左眼看到,并且右图的亮光只能被右眼看到;这个结构的特征在于:

(1)暗盒的形状为长方体,它由如下的六个片相连接构成:“上位平面片”、“下位平面片”、“左侧面片”、“右侧面片”以及“前端盒盖片”和“后端盒盖片”,其中凡连接于公共边的两个片都能够以公共边为折痕在无阻碍时作折叠;上下位平面片与左右侧面片以最长边相连接,围成一个截面为矩形的长筒,称为“四面长筒”;前端盒盖片上有一条从左至右的折痕线把它分成“端面片”和“定位舌片”两个部分,端面片的下边沿与四面长筒的下位平面片的前边沿相连接,端面片把四面长筒的前端口遮盖而成为暗盒的前端面,而以折痕线与端面片相连接的定位舌片在折成与端面片垂直后紧贴在四面长筒的上位平面片的上表面上,并且与之用“粘扣带”实现粘连接;后端盒盖片也是分为“端面片”和“定位舌片”两个部分,其布局和连接结构与前端盒盖片类似,即端面片把四面长筒的后端口遮盖而成为暗盒的后端面,定位舌片紧贴在四面长筒的上位平面片的上表面上并与之用粘扣带实现粘连接;整个布局和连接结构能够使暗盒成为一个稳固的长方体盒子;

(2)作为前端盒盖片的一部分的“端面片”,它的中间线的左右两边分别凿有左观察孔和右观察孔;作为后端盒盖片的一部分的“端面片”,它的中间部位凿有左右图亮光的入光窗口,并且附有弹性绷带,能够把左右图播放器固定在端面片上;

(3)在四面长筒内有一个用软布性材料做成的隔板,隔板是一个矩形长条,上下边沿连接于上下位平面片内侧表面的中间线;

(4)把上述处于使用状态的观看器立体结构转变为便携状态的“扁平结构”能够按下述方式实现:把前后端盒盖片的定位舌片与上位平面片之间的粘扣带连接解离,把四面长筒连同筒内隔板按以下方式实现折叠:在四面长筒的左右侧面片上事先分别做一条折痕线,折痕线把侧面片分成全等的上下两部分,折叠时把两条折痕线向筒内方向移动,以致每个侧面片的上下两部分所构成的二面角由180o变为0o,四面长筒的上下位平面片也随之接近到最近的距离,筒中的软布性隔板也随之折叠而处于上下位平面片之间的夹缝中;然后对于前后两个盒盖片,以其与下位平面片的连接边为折痕,把其端面片和定位舌片两个部分伸展成平面后整个平铺在上位平面片上,并且用粘扣带实现粘连接。

(二)根据(一)所述的隔板型观看器,制作所述暗盒的片材用硬纸片或者用敷贴有不透光材料的塑料片。

(三)根据(一)或(二)所述的隔板型观看器,把所述暗盒的内表面及隔板的表面涂覆黑色材料,以减少表面的反光作用。

(四)根据(一)或(二)所述的隔板型观看器,为了防止外界杂散光线从暗盒后端的缝隙漏入暗盒,对于后端盒盖片的端面片部分,在其左右边沿附加阻挡光线的材料。

(五)根据(四)所述的隔板型观看器,所述阻挡光线的材料采用有弹性的绒毛线或者有弹性的泡沫塑料。

以下来说明本实用新型的技术方案的有益效果。

本技术方案所提出的这种隔板型观看器,在使用时能够迅速地张开成立体结构,不使用时能够迅速地折叠成扁平结构,解决了不使用时的便携问题,并且制作这种隔板型观看器的成本显然相当低。

关于用这种隔板型观看器观看3d影片的效果,再说明以下几个问题。

(i)就平时观看三维实物来说,人们的立体视觉能力存在不小差异;如果到电影院看3d电影,能够正常形成立体视觉的人约占总人数的70%。用隔板型观看器观看3d影片,形成立体视觉的难度又大了许多,这是因为射向两眼的光不是来自同一个发光区域。对射向两眼的光分别来自左图和右图这两个分离区域的情况,即使平时立体视觉能力较强的人也有可能长时间尝试仍然找不到立体成像的感觉,其主要原因是,他们的双眼往往习惯性地只是注视左右图画面本身,而形成立体视觉的关键是必须把视觉神经调整为对左右图后面一定距离之处注视,而调整视觉去注视一个看不见的位置是有难度的。为此,我们已公布的一个专利(申请公布号为110812149a),提出了一个用实物来诱导双眼去注视这个位置的方法,以注视时所看到的景象来检验视觉神经是否真正进入了应有的“注视状态”,通过练习在下意识中“记住”这个应有的状态,再用隔板型观看器观看3d影片,便能自动进入这个应有的状态,立即产生立体视觉。因此,本实用新型所提出的观看器,再配合所述的诱导训练法,可以使大量的人以非常廉价和简便的方式欣赏立体影视节目。

(ii)使用本实用新型所述观看器观看左右图,左右图中每个单图的宽度不宜过大,一般要小于双眼瞳距;其原因如下:三维实物上的一个光点射向两眼的两条光线其交点即此光点,而左右图上对应于此光点的一对光点如果做得其距离大于瞳距,则这两个光点分别射向两眼的两条光线其交点位于观看者脑后,这种情况与双眼观看三维实物的情况大不相同,虽然视觉神经系统仍有可能把如此的一对光点融合成一个光点形像,但所调用的视觉神经成像机制与平时双眼观看三维实物的机制很不一样,调用这种特殊机制会使视觉神经相当紧张、劳累,长期这样做可能不利于视觉神经健康。如果左右图满足每个单图的宽度小于瞳距这个条件,则左右图的两图案中对应于三维实物上一个光点的两个光点分别射向两眼的两条光线一般是反向延长线相交于左右图后面的某点,视觉神经由这一对光点所射光线形成一个光点形像的机制,与双眼观看三维实物上一个光点的成像机制类似,因此比较容易形成立体视觉,形成后便可以像平时观看三维实物那样轻松地观看3d影视了,不会有眩晕等不适感觉,长期如此欣赏节目也不会影响视觉神经健康,还有进一步提高视觉神经立体成像能力的作用。用手机播放左右图,要调整单图宽度,只需调整二倍于它的左右图总宽度,这可以用诸多播放器软件来实现,例如从网站可下载的“mx播放器”,它不仅可以在保持画面“宽高比”的情况下无级别地任意放缩画面大小,还可以分级别地改变宽高比。初次用观看器看左右图,为了较容易形成立体视觉,可使单图宽度小一些(例如为30~40毫米),以后再逐渐加大,逼近双眼瞳距。

(iii)使用所述观看器观看3d影片,能看到的立体形像的大小问题:假定把左右图中单图的宽度已经调整为60毫米(未超过双眼瞳距),来讨论这个问题;网站上供下载的3d影片,有不少其左右图中单图是采用4:3格式的画面(即宽高比为4:3),按此比例则单图画面的大小为60毫米×45毫米(指其宽为60毫米其高为45毫米),用观看器所看到的立体形像将扩大1.4倍,即立体形像的大小为84毫米×63毫米,这个大小已比较令人满意。网站上供下载的3d影片还有不少是“左右半宽”格式,即其左图和右图在横向被压缩为正常影片的一半,如果直接播放这种格式,所看到的立体形像相当大,但有严重的横向扁化失真,若是看动画片尚能接受,若是看真人片难以接受;可以用“mx播放器”把影片调整成“左右全宽”格式来播放,但这时立体形像的高度偏小;如果调整为“左右三分之二宽”格式,横向扁化的失真已不严重,却可以使立体形像较大,观看效果较佳。另外,如果戴一副通常的老花眼镜,再用观看器看3d影片,因为这种眼镜的放大倍数不高(低于1.5),一般不会造成严重的眩晕、疲劳等不适,却可以使所看到的立体形像相当大,相当令人满意。

附图说明

图1是用于观看左右格式3d影片的可折叠观看器的结构示意图,该图以观看器正在折叠中的形态来反映观看器的结构特征。

具体实施方式

以下对本实用新型的技术方案,给出具体实施例,结合附图,进行更详细的说明。

图1显示了本实用新型所提出的观看器的具体结构以及使用状态与便携状态之间的转换;从图中可以看到,上位平面片1的下面是下位平面片,右侧面片被折痕2.1分成上半部分2.2和下半部分2.3,两部分构成一个二面角,左侧面片具有类似的结构;上下位平面片和左右侧面片在公共边相连接,围成一个长筒,长筒内有软布性隔板3;左右两个侧面片所折成的两个二面角能够张开成180o,叠合成0o,这使得长筒或成为长方体形态,或成为扁平片形态;前端盒盖片被折痕4.1分成端面片部分4.2和定位舌片部分4.3,后端盒盖片具有类似的结构;前端盒盖的端面片4.2内,凿有右观察孔4.4和左观察孔,后端盒盖的端面片的中间部位凿有左右图亮光入光窗口5.1,该端面片上还附有绑定手机等左右图播放器用的弹性绷带5.2和另一条弹性绷带;要使观看器处于使用状态,只需把所述长筒张开成长方体形态,把前端和后端的盒盖以其端面片遮盖住长筒的端口,再把定位舌片铺在上位平面片1上,并且用粘扣带6等来实现连接固定即可;要使观看器处于便携状态,只需解除两个定位舌片与上位平面片1的连接,把长筒折叠成扁平片形态,再把前后端的盒盖片展成平面后整个平铺在上位平面片1上,并且用粘扣带实现连接固定即可。

观看器的尺寸:暗盒的长度约为150~300毫米,由能否实现舒适观看来确定,若暗盒较短,就需要双眼离观察孔较远,本实施例取暗盒长度为220毫米;暗盒的宽度和高度視手机屏幕的尺寸来确定;后端面的入光窗口的宽度为110~130毫米,高度与手机屏幕短边相同,本实施例取入光窗口为120毫米×60毫米;前端面两个观察孔之间的挡光条的宽度约为10~30毫米,其宽度要确保左图不被右眼看到,右图不被左眼看到。

制作观看器的片材可以用硬纸片或贴有黑纸的塑料片;只需用一张片材裁切出包含暗盒六个片的平面片初样,用胶水粘固隔板和各个粘扣带,再穿接上捆绑手机等用的绷带,进行扣合粘接便制作成观看器。如果采用较薄的片材制作四面长筒,只要把盒盖片加厚,仍然能稳定地支撑起立体暗盒,不使用时把观看器折叠成扁平片后,还可以再做一次折叠,这使面积折半,更便于携带。

还要指出,左右图亮光以外的杂光,会严重干扰立体视觉的形成,还会使人产生眩晕感觉。因此,要严防外界杂散光线从暗盒后端缝隙进入盒内,为此可以在后端盒盖的端面片左右边沿处附加堵缝阻光的材料,例如粘贴有弹性的绒毛线、泡沫塑料等,以使暗盒不漏光;还要把暗盒内表面和隔板表面都涂成黑色并且粗糙化,以减小表面的反光作用;用良好的暗盒,才能保证看到亮丽突显的立体形像。

本实用新型的技术方案的基本特征在于,利用盒盖的扣合和拉离使得观看器暗盒能够张成稳固的立体结构和缩成便携的扁平结构;上述具体实施例是对技术方案的详细说明,但不是对实用新型的保护范围的限定,凡在本实用新型基本特征之下所做的等同替换、类同改进等,均落在本实用新型的保护范围之内。


技术特征:

1.一种观看左右格式3d影片的隔板型观看器,它的结构为:有一个暗盒,暗盒内有一个隔板,隔板垂直于暗盒的前后端面,并且把暗盒内的空间分成左右两部分,暗盒的前端面上有左右两个观察孔,暗盒的后端面上有一个左右图亮光的入光窗口,并且后端面上还有把“左右图播放器”固定在其上的装置,整个结构满足如下条件:当左右眼分别通过左右观察孔同时向暗盒内观看时,左图的亮光只能被左眼看到,并且右图的亮光只能被右眼看到;这个结构的特征在于:

(1)暗盒的形状为长方体,它由如下的六个片相连接构成:“上位平面片”、“下位平面片”、“左侧面片”、“右侧面片”以及“前端盒盖片”和“后端盒盖片”,其中凡连接于公共边的两个片都能够以公共边为折痕在无阻碍时作折叠;上下位平面片与左右侧面片以最长边相连接,围成一个截面为矩形的长筒,称为“四面长筒”;前端盒盖片上有一条从左至右的折痕线把它分成“端面片”和“定位舌片”两个部分,端面片的下边沿与四面长筒的下位平面片的前边沿相连接,端面片把四面长筒的前端口遮盖而成为暗盒的前端面,而以折痕线与端面片相连接的定位舌片在折成与端面片垂直后紧贴在四面长筒的上位平面片的上表面上,并且与之用“粘扣带”实现粘连接;后端盒盖片也是分为“端面片”和“定位舌片”两个部分,其布局和连接结构与前端盒盖片类似,即端面片把四面长筒的后端口遮盖而成为暗盒的后端面,定位舌片紧贴在四面长筒的上位平面片的上表面上并与之用粘扣带实现粘连接;整个布局和连接结构能够使暗盒成为一个稳固的长方体盒子;

(2)作为前端盒盖片的一部分的“端面片”,它的中间线的左右两边分别凿有左观察孔和右观察孔;作为后端盒盖片的一部分的“端面片”,它的中间部位凿有左右图亮光的入光窗口,并且附有弹性绷带,能够把左右图播放器固定在端面片上;

(3)在四面长筒内有一个用软布性材料做成的隔板,隔板是一个矩形长条,上下边沿连接于上下位平面片内侧表面的中间线;

(4)把上述处于使用状态的观看器立体结构转变为便携状态的“扁平结构”能够按下述方式实现:把前后端盒盖片的定位舌片与上位平面片之间的粘扣带连接解离,把四面长筒连同筒内隔板按以下方式实现折叠:在四面长筒的左右侧面片上事先分别做一条折痕线,折痕线把侧面片分成全等的上下两部分,折叠时把两条折痕线向筒内方向移动,以致每个侧面片的上下两部分所构成的二面角由180o变为0o,四面长筒的上下位平面片也随之接近到最近的距离,筒中的软布性隔板也随之折叠而处于上下位平面片之间的夹缝中;然后对于前后两个盒盖片,以其与下位平面片的连接边为折痕,把其端面片和定位舌片两个部分伸展成平面后整个平铺在上位平面片上,并且用粘扣带实现粘连接。

2.根据权利要求1所述的隔板型观看器,制作所述暗盒的片材用硬纸片或者用敷贴有不透光材料的塑料片。

3.根据权利要求1或2所述的隔板型观看器,把所述暗盒的内表面及隔板的表面涂覆黑色材料,以减少表面的反光作用。

4.根据权利要求1或2所述的隔板型观看器,为了防止外界杂散光线从暗盒后端的缝隙漏入暗盒,对于后端盒盖片的端面片部分,在其左右边沿附加阻挡光线的材料。

5.根据权利要求4所述的隔板型观看器,所述阻挡光线的材料采用有弹性的绒毛线或者有弹性的泡沫塑料。

技术总结
本实用新型属于立体视觉成像技术,公开了一种用于观看左右格式3D影片的便携式观看器;它包括一个暗盒,暗盒内有软布性隔板,暗盒是由左右侧面和上下位平面围成的长筒以及能够盖住长筒前后端口的前后盒盖构成,前盒盖上有左右观察孔,后盒盖上有左右图的入光窗口以及绑定手机等左右图播放器的绷带,整个结构使得双眼观看时左眼只能看到左图并且右眼只能看到右图,以此来形成立体视觉;当不使用此观看器时能够把前后盒盖拉开然后把各部分折叠成一个扁平片,以便于携带;使用时又可以迅速张开成为稳定的立体结构;该观看器的制作成本甚低,再结合已公布的另一专利所提出的立体视觉训练法,可以使大量的人以非常廉价和简便的方式欣赏立体影视节目。

技术研发人员:梁方豪;其他发明人请求不公开姓名
受保护的技术使用者:安阳师范学院;梁方豪
技术研发日:2020.02.25
技术公布日:2020.06.26

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