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  • 科技魔方

    微軟專利為AR/VR漏光提出解決方案:漏光補償,用漏光值更新呈現像素

    AR/VR

    2022年05月16日

      搭載LCD屏幕的AR/VR頭顯都需要應對一個潛在挑戰:“漏光”。作為漏光的一個示例,如果一個純綠色像素通過濾光片漏出一點點紅光,你永遠不會知道有一點點紅光透過綠色像素漏出,如智能手機或平板電視。但在虛擬現實中,輕微的紅光會通過透鏡折射,而由于紅光、綠光和藍光通過光學元件的折射不同,所以不同顏色的漏光會分離,并可能導致渲染圖像中出現微妙的彩色拖影,從而出現顏色條紋。

      需要指出的是,漏光偽影與色差偽影不同。色差通常表現為相反的紅色/藍色條紋,而漏光則可以顯示為紅色/青色、綠色/洋紅或藍色/黃色條紋(取決于面板設計)。這會影響頭顯的整體色彩,因為漏光偽影會在單一顏色通道中增加光線。

      針對這個問題,微軟在名為“Light leak correction for mixed reality devices”的專利申請中提出了自己的解決方案。

      簡單來說,通過訪問漏光值,系統可以獲得由顯示系統的像素呈現的顏色值。然后,系統可以在漏光補償操作中利用漏光值來生成更新的顏色值以供像素呈現。

      在一個實施例中,漏光補償操作可以是從與顏色值的顏色通道相關聯的亮度值中執行減法的減法操作,從而生成更新的顏色值。例如,當紅光通過綠色濾光片出現漏光,漏光補償操作可以包括計算紅光泄漏百分比與綠色通道亮度值的乘積,并從紅色通道亮度值中減去所述乘積。然后,系統可以令像素顯示更新的顏色值,從而補償已經發生的漏光。

      圖2示出了配置為向圖像檢測器顯示顏色值的示例像素200。在一個實施例中,像素200可以是顯示系統114(例如LCD面板)的若干像素之一。像素200可配置為呈現不同的顏色值以形成圖像,例如與其他像素組合。

      背光202可配置為向各種液晶元件204發射白光。液晶元件204可配置為選擇性地將光穿過液晶元件204向濾光片206發射。各種濾光片206可配置為發射預定顏色的光。

      圖2示出了與紅色濾波器224相關聯的第一液晶元件204、與綠色濾波器226相關聯的第二液晶元件204以及與藍色濾波器228相關聯的第三液晶元件204。這樣,由液晶元件204選擇性地發射的白光可以影響通過濾光片206發射并由像素200輸出的紅光、綠光或藍光的量。

      液晶元件204可以通過顯示電路208進行控制,以控制選擇性地向濾光片206傳輸的光量。例如,顯示電路208可以選擇性地通過不同的液晶元件204提供電流,以致使液晶元件204的液晶以允許光通過的方式對齊。允許通過液晶元件204傳輸的光量可由顯示電路208提供給液晶元件204的電流量控制。

      顯示電路208可以配置為根據不同的顏色通道控制不同的液晶元件204。例如,根據RGB顏色模型,圖2在概念上表示顯示電路208與紅色通道210、綠色通道212和藍色通道214相關聯。

      圖2同時描繪了紅色通道210控制流向與紅色濾波器224相關聯的液晶元件204的電流,綠色通道212控制流向與綠色濾波器226相關聯的液晶元件204的電流,藍色通道214控制流向與藍色濾波器228相關聯的液晶元件204的電流。

      這樣,顯示電路208可以根據不同的顏色通道選擇性地向分離的液晶元件204提供分離的電流,從而令分離的白光量向濾光片206傳輸,并獲得不同顏色的期望水平。

      顯示系統114的像素200可配置為通過與不同顏色通道相關聯的濾光片206傳輸單獨數量的光,以根據顏色值216提供各種復合顏色輸出。但如前所述,諸如LCD屏的濾光片206或無法以最佳方式工作,并導致漏光。例如,通過綠色濾光片226傳輸的光可以包括綠光和一定的紅光。

      圖3顯示了光學元件302從綠色濾光片226接收的綠光可以根據實線304衍射,而光學元件302從綠色濾光片226接收的紅光可以根據虛線306衍射。這種衍射可能會導致通過濾色片206的漏光,從而導致圖像重影偽影。

      針對這種情況,微軟提出了一種解決方案。

      圖4示出了使用漏光值402來校正與像素200的濾光片206相關聯的漏光的示例。漏光值可以基于與顯示系統114的一個或多個濾光片206相關聯的測量漏光。例如,對于與特定顏色或顏色通道相關聯的濾色片,漏光值可以表示通過與不同于特定顏色/顏色通道的漏光顏色/顏色通道相關聯的濾色片所傳輸的彩色光百分比。

      繼續在綠色濾光片226泄漏紅光的示例,光泄漏值402可以包括對通過綠色濾光片226傳輸的構成紅光的光的百分比指示。系統可以獲得漏光值402,并將其用于以各種方式糾正或補償漏光。例如,圖4示出了從圖像顏色值236向漏光值402延伸的箭頭,其指示漏光值402的一個或多個分量基于圖像顏色值236的一個或多個分量。

      產生圖像顏色值236的測試圖像232或312可以采用各種形式。測試圖像可以捕獲配置為顯示僅包括紅光、綠光和藍光的顏色值的一個或多個像素,以便以聚焦方式測量單獨的紅色、綠色和藍色濾光片的漏光。

      以圖2中的測試圖像232為例,基于像素200(或多個像素)的測試圖像確定漏光值402,而不需要在像素200和捕獲像素200的圖像檢測器230之間進行任何光學干涉??梢曰跍y試圖像232獲得圖像顏色值236。

      在一個實施例中,根據需要校準或修改圖像顏色值236,使得圖像顏色值236將可預測地或直接對應于在沒有漏光的情況下提供給像素200的顏色值216??梢栽趫D像顏色值236和提供給像素200用于顯示的顏色值216之間進行比較,以確定與像素200的一個或多個濾光片206相關聯的漏光值402。這種比較可以以各種方式實現,例如通過轉換到顏色空間并測量歐氏距離。

      基于確定的圖像顏色值236和顏色值216之間的色差,可以確定或生成漏光值402。如上所述,漏光值402可以表示通過特定濾光片傳輸的光的百分比。

      在一個實施例中,漏光值402可能取決于像素200顯示的光的亮度。例如,綠色濾光片226可在第一亮度條件下泄漏第一量紅光,但可在更高亮度條件下泄漏更多紅光。

      可以在各種情況和/或以各種方式獲得或觀察用于確定漏光值402的測試圖像。例如在校準顯示系統114期間,可以使用用于捕獲測試圖像的圖像檢測器230從顯示系統114的用戶的預期視角捕獲測試圖像,以生成漏光值402來校準顯示系統114。在一個實施例中,為了光泄漏校正的目的專門捕獲測試圖像,而在其他情況下,測試圖像可能已經存在于校準顯示系統114的其他校準步驟中。

      所以,可以至少部分地基于測試圖像中存在的一個或多個圖像顏色值236來確定漏光值402。漏光值402可用作輸入,并用于校正或補償與一個或多個像素200的一個或多個濾光片206相關聯的漏光。

      例如,漏光值402可用作輸入,用于生成、更新或修改后續顏色值,以便通過像素200(或其他像素)的一個或多個濾光片206進行顯示。漏光補償操作404通過修改顏色值216以減少其一個或多個分量值以補償將通過像素200的一個或多個濾光片206漏光來生成更新的顏色值406。

      一般而言,漏光補償操作404可以包括:(1)計算特定顏色的漏光值402;以及與漏光特定顏色的濾色片相關聯的顏色值216的分量的乘積;(2)從特定顏色的顏色值216的分量中減去乘積。

      作為說明性示例,當像素200配置為根據RGB顏色模型顯示顏色值216時,漏光值402可指示像素200的綠色濾波器226漏出5%的紅光,而像素200的藍色濾波器228漏出4%的綠光。在不補償漏光的情況下,像素200在圖像傳感器或用戶看來可能好像正在顯示(204、107、199)顏色值,并且在光學干涉的地方可能會發生重影。

      因此,可以對顏色值216的紅色值218和綠色值220執行漏光補償操作404,以生成更新的紅色值408和更新的綠色值410,從而用于更新的顏色值406,并由像素200顯示。例如,為了確定更新后的紅光值408,可以計算紅光泄漏值5%和綠光值220的乘積,對應于RGB標度上的5個亮度值。

      可以從紅色值218中減去所述乘積,以提供更新的紅色值408,從而補償將通過綠色濾光片226泄漏的紅光的方式降低更新顏色值406的紅色通道的亮度。根據上述示例,這一減法可以為更新的顏色值406提供(194)的更新的紅色值408。

      另外,為了確定更新后的綠光值410,可以計算綠光泄漏值4%和藍色值222的乘積,對應于RGB刻度的8個亮度值??梢詮木G色值220中減去所述乘積,從而提供更新的綠色值410。根據上述示例,這一減法可以為更新的顏色值406提供(91)的更新的綠色值410。

      所以,漏光補償操作404可根據RGB顏色模型提供(194、91、199)的更新顏色值406。系統可以使用更新的顏色值406觸發像素200的顯示。更新的顏色值406可寫入幀緩沖器,并提供給顯示電路208或由顯示電路208獲得,以根據各種顏色通道進行顯示。在一個實施例中,可以根據各種顏色通道通過相應的液晶元件204施加電流,并且可以通過像素200的濾光片206透射光。

      名為“Light leak correction for mixed reality devices”的微軟專利申請最初在2020年10月提交,并在日前由美國專利商標局公布。

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    來源:映維網

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