Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
.
2 ~
PROCEDE ~T DISPOSITIE` D'OPTIMISATION Dl~S
:PI3RFORMANCES l~'lJN ÆC~AN M~RICIE:t. A Cl~ISTAUX
I.I~UIDES EN PONCrrION I)R L'ANGLE D'OBSER1VATION
La présente invention se rapporte à un procédé et à
5 un dispositif d'optimisation des performances d1un écran
matriciel à cristaux liquides en fonction de l'angle
d'observation .
Un problème souvent rencontré par les utilisateurs
d'écrans à cristaux liquides (LCD), ut31isant en particulier les
0 cristaux liquides nématiques en hélice, est la dégradation de la
lisibilité des images présentées lorsqua l'on s'écarte d'un axe
d'observation normal à l'écran.
Cette dégradation est caractérisée par une baisse du
contraste et une dérive colorimétrique (désaturation ou
l 5 inversion des couleurs) .
Ce phénomène est principalement lié au fait qu'un
écran LCD possède un champ d'observation limlté.
Ce champ d'observation se réduit encora plus lors de
présentation d'images contenant des teintes de gris, par exemple
20 de l'unagerie synthétique, nécessitant un traitement de type
anti-aliasing, pour améliorer la qualite d'image.
On compense, selon l'état de l'art, cette dégradation
des perormances par un ajustement global des tensions
d'adressage de l'écran à cristaux liquides, grâce à un
25 potentiomètre de commande placé à proximité de l'écran.
La présente invention a pour objet un procédé
- permettaIlt d'obtenir automatiquement une lisibilité optimale des
images presentées sur un écran à cristaux liquides, quelle que
soit la position de l'observateur par rapport à l'écran, donc
30 quelle que solt la direction d'observation, ainsi qu'un
dispositif de mise en oeuvre de ce procédé.
Le procédé conforme à l'invention, pour l'optimisation
des performances d'un écran matriciel à crlstaux llquides en
~onction de l'angle d'observationJ consiste à diviser l'espace
2 0 ~ ~ r~ ~ 1
d'observation, représenté par uno demi-sphère, on ava~lt de
l'écran, en zones é]émentaires correspondant aux cliferellts
emplacements où pourrn se trouver l'observateur pour regarder
l'imago, à associor un traitement particuller de l'image à
5 présonter sur l'écran à chaque zone, en déterminant pour
chaquo zone un ensemble de microplages, composées elles-mêmes
de plusieurs pixels de l'écran, dont on détermine expérimen-
talement le niveau de luminance de chaque pixal, et le niveau de
chrominanco de chaque microplage, en l~onction de l'angle
10 d'observation, pour obtenir une lisibilito optirrlale, à mémorise:r
ces valeurs, puis, en utilisation normale, à détecter la
position de l'observateur par rapport à l'écran, et à modifier
l'un au moins un des paramètres du traitemont de l'image à
présentar sur l'écran en fonction des valeurs mémorisées et
15 correspondant à l'angle d'observation détecta.
Le dispositif conforme à l'invention comporte un
disposltif de détection de la position de l'observateur par
rapport à l'écran, relié par un dispositi~ de traltement à un
dispositif de pondération de caractéristiques de luminosité
20 et/ou de colorimétrie des images à présenter sur un écran ~
cristaux liquides, le dispositif de t:raitement déterminant, à
partir des informations fournies par le dispositi de détection,
los donnéos nécossaires à la ponderation.
La prosente invention sera mieux comprise à la lecturo
25 de la description détaiUée d'un mode de réalisation, pris ~i
titre d'exemple non limitati, et illustré par le dossin annoxé,
sur lequol:
- la :eigure 1 ost un bloc-diagramme simplifié d'un dispositi
d'optimisation conorme à l'invontion;
30 - la Pigure 2 est un bloc-diagramme d'un circuit de $raitement
du disposlt~f do l'invention;
- les figures 3 et 4 sont respectivement des blocs-diagrammes de
la mémoira d'ecran et du s~lrcuit de corrélation du circuit de la
figure 2;
2 ~
- la ~igure 5 est un diagramme expliquant l'adressage de Ia
mémoire d'écran du dispositif de l'invention, pour différentes
positions d'une microplage;
- la figure 6 est un diagramme des différentes etapes du
traitement de microplages selon l'invention;
- la Eigure 7 est un bloc-diagramme de la chaîne de traitement
d'images du dispositif de l'lnvention;
- la figure 8 esl: un schéma simpliié d'une unité de traitement
dédiée pouvant faire partie de la chaîne de traitement de la
l 0 figure 7 ;
- les figures 9 à 11 sont des dlagrammes illustrant la détection
de direction d'observation seIon le procédé de l'invention, et
- la fi~ure 12 est un graphique montrant quatre exemples de
valeurs d'amplitudes de plages d'un jeu de microplages en
l 5 fonction de différents angles d'observation .
On a représenté en figure 1 le schéma synoptique du
dispositif de l'invention. Ce dispositif comporte
essentiellement: un dispositif 1 de détection de la position de
la tête de l'observateur 2, d'un écran 3 à cristaux liquides
(LCD) faisant partie d'un dispositif de visualisation 4J qui est
relié au dispositif de détection 1 par un dispositiP de
traitement 5. Le dispositif de visllalisation 3 est par ailleurs
relié à un générateur d'images 6 (images synthétiques et/ou
vidéo) .
On va décrire ci-dessous di~férents dispositifs connus
de détection de la position de la têt0 d'un observateur, pouvant
être utilisés en tant que dispositiE 1.
- Dispositif de détection de type électromagnétique:
Un dispositif électromagnétique de detection de
position est généralement composé de trois éléments:
- une source de référence, encore appelée radiateur, dont le
rôle est d'émettre un champ magnétique de référence positionnant
ainsi l'origine et l'orientation du repère tridimensionnel lié
l'espace d'evolution.
~g~
Cetto source est généralement placée a pro~cimité de l'écran de
visualisation;
- un capteur de position dont le rôle est de recevoir sui~ant
trois directions de l'espace, le rayonnement cle référence émis
5 par la source.
Le niveau energétique reQu suivant les trois clirections est
caractéristique des position et orientation du capteur par
rapport à la source de ré~érence.
Ce capteur est généralement porte par l'observateur;
l O - une unité de contrôle dont le rôle est de piloter la source et
le capteur électromagnétique, de traiter les signaux issus du
capteur pour en extraire les informations de posi$ions (trois
distances) et d'orientation (trois angles) de celui-ci par
rapport à la source, de transmottre ces informations de manière
l 5 cyclique et automatique sur une liaison informatique de type
série à la cadence de 30 Hz par exempIe.
Les performances moyennes de tels dispositifs, pour
une distance source-capteur < 700 mm sont:
- précision de positionnement > 7 mrn ~valeur moyenne);
20 - précision d'orientation > 1.5 (valeur moyenne).
- Dispositif de détection de type électro-optiqu0:
Un dispositif électro-optique de détection de position
est généralement constitué de:
- une source d'émission optique, cornme par exemple une diode
25 électro-luminescente émettant un rayonnement infrarouge sous un
angle solide de 180.
Cette source est généralement portée par l'observateur;
- - deux photo-capteurs de sur~ace sensible 10 mm x 10 mm
environJ associés à une optique permettant d'imnger la source
30 sur la surface active des capteurs.
Chaque détecteur permet de connaître la position de la source
dans un plan de l'espace.
L'intersection de deux plans de l'espace iudicieusemont choisis
permet de déterminer la troisième dimension.
2 ~
Ces photo-capteurs sont généralement situés à proxi~nite de
l'écran de visuallsation;
- une unité de contrôle dont le rôle est de calculer, à partir
des in~ormations fournies par les capteurs, la position de la
5 source dans l'espace d'observation, d'émettre cette position
( trois distances ~ de manière cyclique et automatique sur une
liaison informatique de type série, à la cadence de 30 Hz par
exemple. La précision de tels dispositifs est de l'ordre de 1 mm
pour une distance d'observation de 1 m.
l 0 Tout autre dispositif de détection de position peut
être utilisé dans l'invention, même si ses performances sont
inférieures à celles des deux dispositifs précédents. On peut
également mettre en oeuvre des dispositifs de détection de la
direction du regard de l'observateur.
l 5 Par exemple un dispositif posséclant une précision
meilleure que 20 mm pour une distance d'observation de 1 m
assure le positionnement des frontières des di~férentes zones à
mieux que 1,2.
Le dispositif de visualisation 3 est du type de celui
20 décrit dans le brevet français 2 619 982 de la Demanderesse. Ce
dispositif connu est avantageusement modifié de la façon
suivante pour pouvoir fonctionner en temps réel avec une grande
définition, en utilisant la mémoire écran pour procéder à la
corrélation des microplages, cette mémoire écran étant organisce
25 de manière identlque à celle des pixels des micropLagcs, et
associée à un bus d'adressage matricé.
On a représenté en figure 2 le schéma synoptique d'un
mode de réalisation du dispositif de commande de l'écran 3,
faisant partie du dispositif de visualisation 4 (à savoir un
30 circuit faisant partie de l'lmité 12 décrits ci-dessous en
référence à la figure 7).
Ce dispositif de commande est relié au générateur
d'images 6. Ce générateur 6 est relié, par une ligne 7A, ~ un
circuit cle gestion 7, et par un bus 8A à un générateur de
microplages 8. Le générateur 6 est par ailleurs relié, par une
2 0 ~
ligne de commande d'aclressage 6~, au circuit de gestion 7 et à
UIl générateur d'nclresses 9. Ce générateur 9 adresse une
mémoire écran 1OJ et est relié, par un bus 10A, à un circuit 11
de permutatiorl et de corrélation. Le bus 10A comporte une
S liaison 11A vels la memoire 10 et liaison 11B vers le c~rcuit 1l.
L'unlté fonctionnslle comportant les éléments 7 à 11
sera dénornmée ici unité de traitement par microplages, et
reférencée 12 dans son ensemble.
Le bloc de gestion 7 assure div0rses fonctions. Il
lO contrôle, par la ligne 13J le générateur d'adresses 9 selon le
mode d'accès à l'unlté 12, accès en écriture en traitement
d'image, accès en lecture en affichage d'image. Le bloc 7
fournit au générateur 8, sur la ligne 14, les paramètres de
sélection de microplage, établis comme mentionné dans
15 ~R-A-2 619 982J Ia sélection s'effectuant à partir des données
d'image fournies par le générateur 6 sur le bus 8A. Le bloc 7
contrôle, par la llgne 15, les moyens de permutatlon, décrits
ci-après, du bloc 11.
Pour un afficheur de structure quad, les paramètres
20 de sélection de microplage sont fournis sur six bits, dont deux
bits de codage de la structure quad et quatre bits de codage
des conditions d'observation. Pour un aEIicheur de structure
trioJ ces paramètres sont fournis quatre bits de codage de la
structure trio et deux bits de codage des conditions
25 d'observation.
Le bloc 7 contrôle aussi la mémoire d'écran 10 par
l'intermédlaire du bloc de génération d'adresses 9 et de la
ligne 16) et l'adresse par un bus d'adressage 17.
La mémoire d'écran 1S) (figure 3) est constituée d'une
30 matrice de mémoires élémentaires, ou boîtiers mémoires, 181 à
1816, organisées de manière identique à celle des pixels des
microplages de tr~itement, avec en l'espèce seize mémoires RAM
de capaclté de 64 K mots de 4 bits chacune. Le bus 17
d'adressage de la mémoire 10 se divise en un bus adresse
colonnes 19C et un bus ~dresse lignes l9L et qui permet
,
d'aclresser simultanement tous les boîtiers, (pAr exemple en
30 ns ), pour écrire ou lire une matrice de pixels de même
structure que les microplages de traltement. Lors, par exemple,
;le l'écriture d'une microplage dans la mémoire d'écran 10, les
5 pixels de la microplage sont alnsi écrits respectivement dans
toutes les mémoires élémentaires de la mémoire d'écran. Toutes
les mémoires éIémentaires d'une même colonne reçoivent par lo
bus I9C la même adress~ at toutes les mémoires élémentaires
d'une même ligna reçoivent par Ie bus I9L la même adresse.
On notera que les informations de lecture de la
mérnoire écran 10, pour l'aefichage sur l'écran sont issues sur
une ligne 20, de façon séquentielle, par l'intermédiaire
(puisqu'il s'agit d'une mémoire matricielle~ d'un multiplexeur
21 contrôle par la ligne 16. La présentation des pixels s~r une
15 ligne de l'écran d'affichage, par exemple, s'effectue par envoi
simultané de la succession des quatre pixels, de même adresse
ligne, de~ quatre mémoires élémsntaires respectives de la ligne
correspondante de la mémoire d'écran. Les adresses colonnes
sont incrémentées ici de 4 après chaque accès à la mémoire
20 d'écran. Les lignes de la mémoire d'écran sont ici lues 4 par 4,
c'est-à-dire rIue les adresses lignes sont incrémentées de 4
toutes les 4 lignes.
Par convention, et on peut en considérer d'autres, les
adresses ligne et colonne de base délivrées par le générateur 6
25 sur la ligne 6A correspondent aux coordonnées, sur l'écran
d'affichage, du point commun aux quatre pixels centraux de la
microplage associée. Les adresses des différentes mémoires
élémentaires I81 ~i I8I6 sont détermlnées à partir des
coordonnées X, Y du pixel de l'écran à traiter, délivrées ici
30 par le générateur synthétique de symboles, ou par le
convertisseur analogique-numérique associé au générateur vidéo.
En mode traitement d'image, le générateur 9 fournit
ici 4 adresses colonnes AD:RXI-ADRX4 et 4 adresses lignes
AD~RYI-ADRY4, en l'espèce sur 8 bits, les coordonnées X et
4 ~
Y étant fournies sur 10 bits chacune, de la manlè:re suivante,
non exclusiv0 de 1'1nvention:
ADRXl= (X~ l pour ln lère colonne ds boîtiers ;
ADRX2= X /4 pour la 2ème colonne de boîtiers;
ADRX3=(X-1)/4 pour la 3ème colonne de boîtiers;
ADRX~=(X-2)/4 pour la 4eme colonne de boîtiers;
ADRYI=(Yl-l)/4 pour la lère ligne de boîtiers;
ADRY2= Y /4 pour la 2eme ligne de boîtiers;
ADRY3=(Y-1)/4 pour la 3ème ligne de boîtiers;
AD:E~Y4=(Y-2)/4 pour la 4ème ligne de boîtiers;
En mode af~ichage sur l'écran, l'adresse de base X, Y
est produite dans le générateur 9 pour, comme développé
ci-dessus, provoquer une lecture de la mémoire d'écran, les
adresses appliquées aux mémoires élémentaires étant déterminées
comrne en mode écriture~
Le bloc lI (figure 4) assure, dans des circuits 22,
par exemple de type "PAL", la permutatlon des données
fournies, sur la ligne 8B, par 18 genérateur de microplages 8,
sous le contrôle, par la ligne 15, du bloc de gestion 7 et, dans
des circuits 23, par exemple de type "PAL", la corrélation des
données ainsi réorganisées avec les donnees Iues en mémoire
d'écran, par la ligne lIB, avant d'écrire, par la .ligne llA, les
microplages corrélées dans la mérnoire d'écran 10, les lignes llA
et lIB étant regroupées, au niveau de la mémoire d'écran IO,
dans le bus IOA (figure 3). Les circuits de permutation 22
assurent, avant corrélation, la cohérence entre les microplages
issues du générateur de microplages 8 et celles qui sont lues en
mémoire d'écran I0, pour que les pixels respectifs de même
couleur se correspondent et puissent être corrélés.
A titre d'exemple, les seize élé~ments d'une microplage
fournie par le générateur 8 sont repérés par les seize premières
lettres de l'alphabet disposées cornme suit:
A B C D
E 1~ G H
I J K L
2~$~
M N O P
Sur la fig~ure 5 sont représentes quatre positlon-
nernents de microplages dans la mémoire d'écran correspondant à
quatre adressages dlEférents X, Y. En haut à gauche est
illustrée la position initiale de la microplage pour des
coordonnées X, Y fournissant des adresses identiques dans tous
les boîtiers de la mémoire d'écran 10. Dans cette position, il y
a correspondance dlrecte entre les éléments de la m:lcropIage et
ceux de la matrice lus dans la mémoire d'ecran 10: ll n'y a pas
de permutation ~ effectuer. En haut à droite sur la flgure 5 est
illustré le pavé d'éléments lus dans la mémoire d'écran
correspondant h une incrémentation d'une unité de la coordonnée
X, c'est-à-dire à un déplacement horizontal vers la droite d'un
pixel; la correspondance entre les éléments de la mémoire et
l 5 ceux de la microplage implique un decalage de ces derniers d'un
élément vers la gauche:
B C D A
F G H E
J K I, I
N O P M
Ainsi, dans la direction horizontale, quatre cas de
perMutation sont possibles, suivant le decalage nécessaire, de O
à 3, compte-tenu de la valeur de X. Il en est de même dans la
direction verticale, compte-tenu de la valeur de Y. Globalement,
25 pour des coordonnées X, Y quelconques du centre de la
microplage, sei~e cas dif~érents de permutation peuvent surgir,
sous la commande, par la ligne 15, du bloc de gestion 7. En bas
à gauche sur la figure 5 est représentée la microplage AVeC une
incrémentation d'une unité de la coordonnée Y; en bas à droite
30 est représentée la microplage avec une incrémentation de cieux
unités des deux coordonnées X et Y.
Les circuits de corrélation 23 fonctionnent en
parallèle sur tous les éléments de la microplage et de la
matrice des éléments mémoires. Ils mettent ici en oeuvre la
fonction SUP(A, B) ou SOMME(A, B) pour un couple d'un plxel
2~9~
de la microplage et du pixel correspondant lu dans la mémoire
d'écran, par la ligne 11B. Dans le cas de la fonction SUP(A,
B), c'est le pixel de plus forte luminance qui est ré-inscrit en
mémoiro d'écran par la ligne :L1A.
Le Eonctionnement de l'unité de traltement 12 est du
type aléatoire (image synthétique) ou séquentiel (image video)
en entrée, et ici, séquentiel en sortie. Il pourrait cl'ailleurs
être aussi aléatoire en sortie. On notera que l'affichage
séquentiel est particulièrement bien adapté aux écrans plats
l 0 matriciels couleur tels que les écrans à cristaux liquldes ~LCD) .
En référence a la flgure 6, le traitement par
microplages comporte une étape 24 de détermination des adresses
de la memoire d'écran 10 suivie d'une étape 25 de lecture de la
mémoire, une étape 26 de détermination des paramètres de
l 5 sélection de microplage suivie d'une étape 27 de génération de
microplage et d'une étape 28 de permutation, une étape 29 de
corrélation suivant les deux étapes 25 et 28, se terminant
sensiblement en même temps, et précédant une étape 30
d'écriture dans Ia mémoire. Comme l'unité de traitement 12 ne
traite que des polnts contenant de l'lnformation, le temps de
présentation des images du système qui vient d'être décrit n'est
pas limité par la vitesse de traitement; il ne dépend que de la
vitesse de genération des consignes du générateur d'lrnages 6.
Ainsi, les sept étapes 24-30, pour une consigne, sont exécutées
dans le présent exemple en 100 ns correspondant à la fourniture
de la consigne comprenant les coordonnées X, Y, la couleur et la
position fine (bits de demi-pixel).
On a représenté en figure 7 le bloc-diagran~me de la
chaîne de traitement d'~nages du dispositif de l'invention. Le
générateur d'images 6 est relié à l'unité de traitement de
microplages 12 dont la sortie est reliée, via une interface 31 à
l~écran couleurs à cristaux liquides 3. L'unité de traitement
est par ailleurs reliée à un dispositif de génération de code de
zone 32 commandé par un dlspositi~ 33 de détection d'orientation
du regard de l'observatellr. Ce dispositif de détection peut être
9 ~ ~
11
l'un de ceux decrits ci-clessus. La sortle du dispositif
generateur de codes 32 est reliée au bus 8A (voir figure 2).
Le dispositi~ 32 de génération de codes de ~ones a
pour rôlos de:
5 - dialoguer avec le dispositif de détection de position 33, par
exemple via une liaison informatique de type série 34, aEin de
recevoir des inforrnations d'orientation du regard de
l'observateur;
- déterminer à partir de ces informations la zone de l'espace
l 0 correspondante et en déduire le code de zone à transmettre
- transmettre ce code de 20ne à l'unité de traitement de
microplages 12, par exemple via une liaison informatique de type
parallèle 35 ~reliée au bus 8A), ou directement sous forme de
bits discrets.
l 5 Pour réaliser ce dispositif de génération de codes de
zones 32, on peut simplement utiliser un micro-ordinateur, par
e~emple de type PC, sur un port série duquel on connecte l'un
des dispositifs de détection de position décrits ci-dessus, et
dont on relie un port parallèle au circuit 12. Il suffit alors
20 d'établir un programme simple de gestion du micro-ordinateur
pour lui faire remplir les rôles cités ci-dessus et explicités
ci-dessous .
On peut également réaliser le dispositif 32 à l'aide
d'un calculateur dédié, construit par exemple à partir d'un
25 micro-contrôleur tel que le 68HC11. Un program~e transcrit en
langage machine et implanté dans la mémoire morte du calculateur
lui fait alors remplir les mêmes rôles qu'au micro-ordinateur
précité .
On peut considérer que le générateur de microplages 8
30 (figure 2) de l'unité 12 est composé de plusieurs "catalogues",
chaque catalogue étant associé à un code uIllque codant les
conditions d'observation de l'écran 3.
On a représenté en figure B le schema synoptique d'un
tel calculateur déclié (dispositiP 5 de la figure 1). Le
micro-contrôleur 36 est relié par la liaison série 34 au
2~94 L
détecteur 33. Ses bus d'adresses st de donnees, réforencés 37
dans leur ensemble, sont reliés à une mémoire morts de
prograrr~ne 3~, à une interface 39 et à une mémoire morte
contenant uns table ou catalogue de valeux s de tangentss
5 d'angles d'obssrvation et d'angles ds limites angulaires. La
sortie de l'interface 39 est reliée par la liaison 35 à l'unité
12. Le micro-contrôleur 36 recoit par la liaison 34, les
coordonnées du capteur 33, va cherchsr dans la mémoire 40 les
v~leurs corr~spondantes d'angles d'observation (détaiUés
l0 ci-dessous en référencs aux figurss 10 et 11), les compare aux
limites angulaires (comme expliqué ci-dessous en référence à la
figure 9) et en déduit le code de zone correspondant.
Dans lo cas du mode de réalisation faisant appel à un
micro-ordinateur, pour constituer l'unité 32, il faut interposer
l 5 entre l'unité 12 et ce micro-ordinateur une interPace recevant
de ce dernier les codes de conditions d'observation sur une
liaison informatlque parallèle.
L'unité 32 code les conditions d'observation de
l'écran de la façon suivante. On peut considérer l'espace
20 d'observation comme étant une demi-sphère en avant du plan de
l'écran. Selon l'invention, on découpe cette clemi-sphère en
zones à l'intérieur desquelles l'observateur peut se trouvQr
pour regarder l'écran. On suppose qu'à l'intérieur d'une même
zone l'observateur a pratiquement la même perception de l'écran,
25 que~le que soit sa position dans cette zone. On associe alors à
chaqus zone un traitement particulier ds l'image de l'écran.
Pour simplifier le codage, on peul:, pour des raisons de
symétrie, réduire la demi- sphère à un quart de demi- sphère à
l'intérieur duquel on définit une frontière angulaire
30 horizontale et une frontière anguiaire verticale.
On va exposer ci-dessous un exemple simpls de codage
associé aux diPPérentes zones d'une deml-sphère.
On a représenté en figure 9 un exernpls ds découpage
de ladit~ demi-sphère en zones élémentaires. On fait coïncider
le centre de l'écran LCD 3 avec l'orlgine O dss ax~s cl'lm
2 ~
13
système cartésien spatial Ox, Oy, O~, le plan (xOy) étant le
plan de l'écrnn et du dessin. L'axe Oz est dirigé vers le haut
du dessin, l'axe Oy vers 1A droite, et l'axe Ox vers
l'observateur du dess;n et de l'écran. On a trace sur cette
S igure la demi-sphère d'observation 41 centrée en O. Sur cette
demi-sphère, on a tracé deux l~lites angulaires horizontales ou
"parallèles" 42 (à ordonnee z positlve) et 43 ~à ordonnée z
négative). La valeur absolue de la "latitude" de ces llmites
angulaires est par exemple de 45. On a d'autre part tracé des
10 limites angulaircs ~erticales ("méridiens") 44 (à abscisse y
positive) et 45 (à abscisse y négative). La valeur absolue de la
"longitude" de ces limites est par exemple également de 45. Les
plans (xOy~, (yOz) et ~zOx) découpent cette demi-sphère en
quatre quarts de demi-sphère. Dans chacun de ces quarts, deux
l 5 des limites angulaires correspondantes determinent quatre zones
d'observation. On référence 46 le parallèle de latitude 0
("équateur") et 47 le méridien se trouvant dans le plan (Oz,
Ox). On va examiner par exemple le quart de ~ sphère dont
tous les points ont des coordonnées positives.
Une première zorle d'observation, codée 00, est
délimitée par les limites 46, 47 et les limites 42 et 44. La
deuxième, codé0 O1 est délirnitée par 42, 44, 46 et le plan
(yOz). La troisième, codée 10, est délimitée par 44, 42 et 47.
I,a quatrième, codée 11, est la zone restante, c'est-à-dire ceUe
25 délimitée par 44, 42 et le plan (yOz). La détermination des
. zones pour les trois autres quarts de demi- sphère se déduit par
symétrie par rapport au plan (zOx) ou (xOy).
Bien entendu, le nombre de zones de la demi-sphère
n'est pas nécessair0m0nt de quatre, et peut être supérieur à
30 c0tte valeur. Il peut être adapté en fonction des performances
mesurées de l'écran, ou en fonction des conditions amblantes
(température, luminisité, . . . ), et/ou en fonction des ima~es
affichées sur l'ecran.
Ainsi, pour coder la direction d'observation de
l'écran 3, il suffit de relier par une droite la tête (ou
l'l
l'oeil) de l'observateur au centre O de l'écran et détermineI
dans quelle zone passe cette droite.
On peut alors drosser le tableau ci-dessous, dans
lequel on entend par limites inférieure et supérieure le Pait
5 que la position angulaire de l'observateur est supérieure ou
inférieure à la limite considérée. Les codes sont, bien entendu,
arbitrairement choisis.
Ainsi, par exernple pour la zone 01, la position
angulaire de l'observateur est inérieure (en valeur absolue) à
10 la position angulaire des limltes horizontales 42, 43
(inférieure à 45 pour l'exemple précité), et est supérieure (en
valeur absolue) à la position angulair0 des limites verticales
44, 45 (supérieure à 45 pour l'axemple précité.
C~>deLimite verticale Limite ~horiionta].e
00inf érieure inf érieure
01supérieure inférieure
10inférieure supérieure
11supérieure superieure
De fac,on concrète, on fixe sur la tête de
l'observateur un capteur de position 48 de l'un des types
25 précités, et on définit la direction d'observation comme une
droite reliant le capteur de position au centre de l'écran.
Cette droite est le résultat de l'intersection de deux
plans, un plan horizontaX P1 nppelé "azimut" (rotation du
capteur autour de l'axe Oz), défini par la droite D "direction
30 d'observatlon" et l'axe Oy, et un plan vertical P2 appelé
"élévation" (rotation du capteur autour de l'axe Oy), déflni par
la droite "direction d'observation" et l'axe Oz (figure 10).
La direction d'observation est parfaitement déterminée
si l'on sait mesurer deux angles, un angle o~ cleflni comme étant
l'écart angulaire entl e les plans "élevation" et xOz, un angle ~3
2Q~4:1
cléEini comme étant l'écart angulaire entre les plans "az~mut et
x~)y .
Un simple calcul trigonométrique, à partir des
coordonnées x, y, z issues du capteur de p~sition permet de
5 determlner les angles oLet 13.
Les anglas N et 13 se calculent par proJection da la
position M du capteur sur les plans x0z tpoint Mv) et x0y (point
Mh) (voir figure l:L).
On détermine ainsi:
o~ = AlAN {y/x3
TAN ( z/x )
(ATAN étant la fonction arc tangente, et x, y z étant les
coordonnées de la position de l'observateur dans le repère 0~yz.
Ces angles définissant la direction d'observation vont
l5 permettre, par comparaison avec les l~mites angulaires des zones
de l'espace, de déterminer le code à transmettre à l'unité 12.
Pour déterminer la valeur angulaire des l~nites de
~ones, on peut, dans un premier temps, fi~er arbitrairement les
limites angulaires des zones à 45, et utiliser des Jeux de
20 microplages calculés à partir des mesures de la réponse
électro-optique de l'afficheur, en fonction de l'angle de vue,
dans les plans horizontaux et verticaux.
I.a position des limites pourra ensuite êtr0 affinée
d'après les résultats d'un test d'évaluation, consistant ~L
25 présenter sur l'afflcheur à une populatlon d'observateurs une
figure de test dont ils auront à jllger de la lisibilité.
Selon l'exemple précité, on utilise seulement deux
bits pour coder les conditions d'observation relatives à la
position de l'utilisateur, définissant ainsi quatrQ ~ones
30 differentes de l'espace d'observation, et donc quatre
ltraitements (ou jeux de microplages) différents.
Un jeu de microplages est cornposé par exelTIple de 1024
microplages calculées en ~onction de la couleur à générer, des
caractéristiques de l'afficheur utilisé, de la définltlon du
générateur d'images par rapport ~ celle de l'afficheur.
16
Une microplage est elle-meme un polygone comportant
plusiours pixels, par exemple 102'1.
On a representé en figure 12 un exemple simpliPié
(microplages 4x4) de quatre zones de microplages corrsspondant
5 aux quatre zones précitées. I~3s codes de ces zones sont les
suivants .
Zones de code 00:
Elles correspondent ~ une direction d'observatlon
proche de la normale à l'écran. Dans ces régions, la réponse de
l0 l'afficheur est optimale, et le traitement de l'image sera ait
en vue d'améliorer sa qualité (anti-aliasing, irisatlons . . . ) .
On utilise dans ce cas un ~eu de mlcroplages dites "de
référence". Les niveaux de luminance des différentes microplages
du jeu de microplages présentent, selon leurs diagonales, une
l 5 allure sensiblement gaussienne .
Zones de code 01:
La direction d'observation s'écarte ortement de la
normale à l'écran dans le plan horizontal. Dans ce cas,
l'afficheur commence à avoir una réponse degradée (inversion du
20 contraste pour les teintes de gris da faible niveau, derive
colorimétrique). Visuellement, l'épaisseur apparente des traits
affichés a tendance à diminuer. Il devi0nt donc necessaire, pour
assurer la lisibilité de l'image, de modifier le traitement qui
lui est appliqué en utillsant un ~eu de microplages dont le
25 profil de luminosité a été légèrement renforcé.
- Zones de code 10:
La direction d'observation s'écarte fortement de la
normale à l'écran dans le plan vertical. Comme ci-dessus,
l'afficheur présente des difficultés à afficher correctement les
30 images. Dans la pratique on observe que la réponse électro-
optic~ue d'un écran LCD n'est pas symétrique. L'angle de vue est
généralement plus fermé dans le plan vertical que dans le plnn
horizontal. C'est pour cette raison que le dispositif invente
autorise des traitements différents pour les plans horizontaux
et verticaux.
~ ~ ,
9 ~ ~
17
Pour ces ;~ones on utilise donc un jeu de microplages
moyennement renforcees.
Zones de code 11:
I,a direction d'observation s'écarte fortement de la
5 normale à l'écran dans les deux plans. Dans ce cas d'observation
le plus défavorable, si l'on veut assurer la lisibilite de
l'image il faut utiliser un jeu de microplages saturées (absence
de niveau de gris). La qualité de l'image est, bien sûr,
légèrement dégradée, rnais c'est sans irnportance vu les
l0 conditions d'observation.
Le dispositif de l'invention fonctionne en temps réel.
En fait, la prise en compte des conditions d'observation pour ce
qui est de la direction d'observation n'est uniquement limitée
que par la rapidité du système de détection de position à
15 mesurer la position de l'observateur.
Ainsl, pour l'exemple de réalisation (écran LCD à
1024 x :L024 pixels, à répartition QUAD des points images, et
dynamique de seize niveaux de luminance~, la mesure de la
position de l'observateur se fait à la fréquence de 30 Hz (soit
20 toutes les 33 ms), le calcul et le transfert du code à appliquer
à l'unité 12 se fait en 1 ms, et la prise en compte d'une
modification des conditions d'observation par l'unité 12 se fait
à 100 Hz (soit toutes les 1S) ms).
On voit ainsi que le dispositif de l'invention permet
25 d'adapter l'irnage à l'observateur en 1/30ème de seconde, ce qui
est suEfisant même pour un déplacement rapide de l'utillsateur.
~ ,
