多层显示器上的图像渲染的多帧分解方法与流程

背景技术：

1、显示视觉信息通常通过使用控制向所有方向发光的多个小像素的颜色和亮度的显示器来实现。关于这种显示器上的三维场景的信息通常表示为该3d场景的单个2d图像投影。这可能不是观看3d场景的最佳方式。尽管存在改善视觉体验的多个显示范例，但是可以争辩的是，最佳视觉体验将由可以根据位置和观看方向而产生亮度和颜色的任何任意分布的显示器产生。这种亮度分布通常被称为光场或全光功能。具有足够精度的光场显示器能够显示人类观看者难以识别的合成光场。

2、人类的大脑部分地通过接收来自用于定向每只眼睛的肌肉的信号来感知和确定观察对象的深度。这种眼睛会聚使用简单的三角测量方法来估计物距。大脑将眼睛的相对角取向与所确定的焦深相关联。连接到单眼晶状体的眼肌自动地调节该晶状体的形状，使得眼睛聚焦到与两只眼睛会聚的距离相同的距离。正确的视网膜聚焦提示(cue)导致在观察的焦平面之外的物体上的自然图像模糊和自然的动态视差效应。在自然环境中，眼睛会聚和视网膜聚焦提示是相干的。正确的视网膜聚焦提示可能需要非常高的角密度光场，这可能涉及产生某些挑战(例如，产生能够发射必要光线的足够精确的3d显示器)。另外，人造图像的渲染可能需要高度的保真度。

技术实现思路

1、根据一些实施例的操作用于发射多个发射光束的显示设备(该显示设备被配置为使得发射光束中的至少一者包含来自多个内部光学路径的贡献)的示例方法可以包括：确定至少第一发射光束的目标光束值；将所述目标光束值分成多个光束值分区(partition)，每个光束值分区与所述内部光学路径中对所述第一发射光束有贡献的对应一个内部光学路径相关联；以及至少部分地基于所述光束值分区，选择沿着所述内部光学路径中对所述第一发射光束有贡献的的至少一个内部光学路径的至少一个透明度可控像素的透射率值。

2、对于示例方法的一些实施例，选择所述透射率值包括迭代地调整多个透明度可控像素的透射率值，以减小多个误差项之和，每个误差项是(i)出射光束的光束值分区与(ii)所述内部光学路径之一的对应贡献之间的平方差。该迭代调整可被执行以基本上最小化所述多个误差项之和。

3、对于示例方法的一些实施例，至少多个误差项可被表示为(li,p-di,plitarget2，其中li，,p是内部光学路径p对发射光束i的贡献，其中litarget是发射光束i的目标光束值，以及其中di,plitarget是波束值分区。

4、对于示例方法的一些实施例，li,p是因子的乘积，所述因子可包括沿所述光学路径p的至少一个透明度可控像素的至少一个透射率值和贡献强度常数ci,p。

5、对于示例方法的一些实施例，选择透射率值可以包括：选择透射率值以基本上最小化以下表达式的值：其中：i是发射光束上的索引；p是内部光学路径上的索引；wi是与相应光束i相关联的加权；ci,p是与内部光学路径p对出射光束i的贡献成比例的贡献强度常数；m是复用帧的数量；m是复用帧上的索引；n是透明度可控像素层的数量；n是在透明度可控像素层上的索引；f(n,p,i)是层n内沿内部光学路径p的到发射光束i的透明度可控像素的索引；tn,m,f(n,p,i)是复用帧m期间层n内透明度可控像素f(n,p,i)的透射率值；di,p是分区常数；以及是发射光束i的目标光束值。

6、对于示例方法的一些实施例，其中选择透射率值可包括：选择透射率值以基本上最小化以下表达式的值：其中：i是发射光束上的索引；p是内部光学路径上的索引；ci,p是与内部光学路径p对出射光束i的贡献成比例的贡献强度常数；n是透明度可控的像素层的数量；n是在透明度可控像素层上的索引；f(n,p,i)是层n内沿内部光学路径p的到发射光束i的透明度可控像素的索引；tn,f(n,p,i)是层n内透明度可控像素f(n,p,i)的透射率值；di,p是分区常数；以及是发射光束i的目标光束值。

7、对于示例方法的一些实施例，其中选择透射率值可包括：选择透射率值以基本上最小化以下表达式的值：其中：i是发射光束上的索引；p是内部光学路径上的索引；wi是与相应光束i相关联的加权；ci,p是与内部光学路径p对出射光束i的贡献成比例的贡献强度常数；n是透明度可控像素层的数量；n是在透明度可控像素层上的索引；f(n,p,i)是层n内沿内部光学路径p的到发射光束i的透明度可控像素的索引；tn,f(n,p,i)是层n内透明度可控像素f(n,p,i)的透射率值；di,p是分区常数；以及是发射光束i的目标光束值。

8、对于示例方法的一些实施例，其中选择透射率值可包括：选择透射率值以基本上最小化以下表达式的值：其中：i是发射光束上的索引；p是内部光学路径上的索引；ci,p是与内部光学路径p对出射光束i的贡献成比例的贡献强度常数；m是复用帧的数量；m是复用帧上的索引；n是透明度可控像素层的数量；n是在透明度可控像素层上的索引；f(n,p,i)是层n内沿内部光学路径p的到发射光束i的透明度可控像素的索引；tn,m,f(n,p,i)是复用帧m期间层n内透明度可控像素f(n,p,i)的透射率值；di,p是分区常数；以及是发射光束i的目标光束值。

9、对于示例方法的一些实施例，确定至少所述第一发射光束的所述目标光束值可以基于表征光场的信息。

10、对于示例方法的一些实施例，可以使用非负张量因子分解(non-negative tensorfactorization，ntf)来执行透射率值的选择。

11、对于示例方法的一些实施例，可以基于对应的贡献强度常数ci,p来选择每个分区常数di,p的值。

12、对于示例方法的一些实施例，可以选择每个分区常数di,p的值以与对应的贡献强度常数ci,p成比例。

13、对于一些实施例，该方法还包括：至少部分地基于所述光束值分区，选择在所述内部光学路径中的至少一者的开始处的至少一个发光元件的亮度值(或表示光输出的其他值)。

14、根据一些实施例的示例装置可以包括：处理器，被配置为至少执行：确定用于显示设备的至少第一发射光束的目标光束值，所述显示设备可操作以发射多个发射光束，所述显示设备被配置为使得所述发射光束的至少一个包括来自多个内部光学路径的贡献；将所述目标光束值分成多个光束值分区，每个光束值分区与所述内部光学路径中对所述第一发射光束有贡献的对应一个内部光学路径相关联；以及至少部分地基于所述光束值分区，选择沿着所述内部光学路径中的对所述第一发射光束有贡献的至少一个内部光学路径的至少一个透明度可控像素的透射率值。

15、示例装置的一些实施例还可以包括：发光层；以及覆盖所述发光层的至少两个空间光调制器层，所述空间光调制器层包括多个透明度可控像素，所述多个透明度可控像素包括所述至少一个透明度可控像素，其中所述内部光学路径从所述发光层延伸穿过所述至少两个空间光调制器层。

16、对于示例装置的一些实施例，多个所述内部光学路径可以穿过至少一个分束元件。

技术特征：

1.一种用于渲染光场的方法，包括：

2.一种用于渲染光场的装置，包括：

3.根据权利要求1所述的方法或权利要求2所述的装置，其中所述slm包括堆叠的空间光调制器(slm)，其中每个所述内部光学路径穿过所述slm的相应透明度可控像素，且其中所述选择透射率值包括：选择所述slm的所述透明度可控像素的透射率值。

4.根据权利要求1所述的方法或权利要求2所述的装置，其中所述选择所述透射率值包括：迭代地调整所述透射率值，以减小所述误差项的所述总和。

5.根据权利要求1所述的方法或权利要求2所述的装置，其中所述误差项被表示为

6.根据权利要求5所述的方法，其中，li,p是因子的乘积，所述因子包括位于沿所述光学路径p的至少一个透明度可控像素的至少一个透射率值和贡献强度常数ci,p。

7.根据权利要求5所述的方法，每个分区常数di,p的值是基于相应的贡献强度常数ci,p而被选择的。

8.根据权利要求1所述的方法或权利要求2所述的装置，其中所述选择所述透射率值包括：选择透射率值以基本上最小化以下表达式的值

9.根据权利要求1所述的方法或权利要求2所述的装置，其中所述选择所述透射率值包括：选择透射率值以基本上最小化以下表达式的值

10.根据权利要求1所述的方法或权利要求2所述的装置，其中所述选择所述透射率值包括：选择透射率值以基本上最小化以下表达式的值

11.根据权利要求1所述的方法或权利要求2所述的装置，其中所述选择所述透射率值包括：选择透射率值以基本上最小化以下表达式的值

12.根据权利要求1所述的方法或权利要求2所述的装置，其中确定至少所述出射光束的所述目标光束值是基于表征光场的信息的。

13.根据权利要求1所述的方法或权利要求2所述的装置，其中，所述透射率值的所述选择是通过使用非负张量因子分解(ntf)而被执行的。

14.根据权利要求1所述的方法，其中，还包括：至少部分地基于所述光束值分区，在至少一个所述内部光学路径的开始处，选择至少一个发光元件的光输出。

15.根据权利要求2所述的装置，其中所述显示设备还包括：

技术总结描述了用于使用显示设备来显示光场的系统和方法，其中多个内部光学路径对每个相应输出光束有贡献，并且其中每个光学路径穿过所述显示的至少一个透明度可控像素。在示例方法中，目标光场被分区成多个光场分区，其总和为所述目标光场。每个光场分区与所述内部光学路径的子集相关联。选择所述显示设备的像素值以最小化每条路径对其相应光场分区的贡献中的总误差。本文所述的方法可用于选择包括衍射元件(例如，衍射光栅)的显示设备中的像素值。技术研发人员：朱卡-塔帕尼·马基宁,M·阿拉马基受保护的技术使用者：PCMS控股公司技术研发日：技术公布日：2024/10/10