JP2004214764A - ３次元映像システム - Google Patents

Abstract

【課題】３次元映像データをネットワークを介して伝送する場合に、伝送するデータ量を少なくすることが可能な３次元映像システムを提供する。
【解決手段】３次元映像データ、音声データ、文字データを蓄積するサーバと、前記サーバとネットワークを介して接続され、３次元映像データ、音声データ、文字データを通信表示できる３次元映像端末装置とから構成される３次元映像システムであって、前記ネットワークを介して伝送される３次元映像データとして、２次元のテクスチャ画像情報と、前記テクスチャ画像情報の各画素毎に付加される奥行き情報を使用する。前述３次元映像端末装置は、入力手段を有し、前記サーバは、前記入力手段から入力されたデータに基づき、任意視点方向からの３次元映像データを生成し、前記３次元映像端末装置に送信する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、３次元映像システムに係わり、特に、３次元映像データを伝送する際に有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明者らは、立体視の生理的要因間での矛盾を抑制でき、かつ簡便に、眼鏡を用いないで３次元立体像が表示可能な、ＤＦＤ（Depth Fused 3D）方式の３次元表示装置を提案している（例えば、特許文献１、２参照）。
前述した提案済みの３次元表示装置は、複数の表示面に２Ｄ化像を表示し、この複数の表示面に表示される２Ｄ化像の、輝度あるいは透過度を各表示面毎に変化させて３次元立体像を表示するものである。
なお、このＤＦＤ方式の３次元表示装置の表示原理については後述する。
【０００３】
なお、本願発明に関連する先行技術文献データとしては以下のものがある。
【特許文献１】
特許第３０２２５５８号公報
【特許文献２】
特願２０００−１２４０３６号
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図２は、従来の一般的なクライアント・サーバシステムの概略構成を示すブロック図である。
同図において、１０はクライアント、１１は処理手段、１２は表示手段、１３は入力手段、２０はサーバ、３０はネットワークである。
図２に示すような３次元映像システムにおいて、クライアント１０の表示手段１２が、前述した３次元表示装置（例えば、前面の表示面と後面の表示面を有する３次元表示装置）を備えているとすると、サーバ２０は、前面の表示面に表示する２次元映像情報と、後面の表示面に表示する２次元映像情報とを伝送する必要があり、サーバ２０とクライアント１０との間のネットワーク３０として、高速で大容量なネットワークが必要になる。
このように、前述の各特許文献に記載の３次元映像データを、ネットワークを介して、サーバ２０から、クライアント１０に転送する場合、例えば、インターネットのＷｅｂ環境上で３次元立体像によるグラフィックス環境を構築する場合に、サーバ２０とクライアント１０との間で高速大容量なネットワークが必要になるという問題点があった。
【０００５】
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、３次元映像データをネットワークを介して伝送する場合に、伝送するデータ量を少なくすることが可能な３次元映像システムを提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
即ち、本発明は、３次元映像データ、音声データ、文字データを蓄積するサーバと、前記サーバとネットワークを介して接続され、３次元映像データ、音声データ、文字データを通信表示できる３次元映像端末装置とから構成される３次元映像システムであって、前記３次元映像データとして、２次元のテクスチャ画像情報と、前記テクスチャ画像情報の各画素毎に付加される奥行き情報を使用することを特徴とする。
また、本発明では、前記３次元映像端末装置が、入力手段を有し、前記サーバが、前記入力手段から入力されたデータに基づき、任意視点方向からの３次元映像データを生成し、前記３次元映像端末装置に送信する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
なお、実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
［本発明の基本となる３次元表示装置の表示原理］
図５は、本発明の基本となる３次元表示装置の概略構成を示す図であり、前述の特許文献１に図１として図示されている３次元表示装置である。
同図に示す３次元表示装置は、観察者１００の前面に複数の表示面、例えば、表示面（１０１，１０２）（表示面１０１が表示面１０２より観察者１００に近い）を設定し、これらの表示面（１０１，１０２）に複数の２次元像を表示するために、２次元表示装置と種々の光学素子を用いて光学系１０３を構築する。
以下、図５ないし図１０を用いて、本発明の基本となる３次元表示装置の表示原理について説明する。
図６に示すように、観察者１００に提示したい３次元物体１０４を、観察者１００の両眼の視線方向から、前述の表示面（１０１，１０２）へ射影した像（以下、「２Ｄ化像」と呼ぶ）（１０５，１０６）を生成する。
【０００８】
この２Ｄ化像の生成方法としては、例えば、視線方向から物体１０４をカメラで撮影した２次元像を用いる方法、あるいは別の方向から撮影した複数枚の２次元像から合成する方法、あるいはコンピュータグラフィックによる合成技術やモデル化を用いる方法など種々の方法がある。
そして、図５に示すように、前記２Ｄ化像（１０５，１０６）を、各々表示面１０１と表示面１０２の双方に、観察者１００の右眼と左眼とを結ぶ線上の一点から見て重なるように表示する。
これは、例えば、２Ｄ化像（１０５，１０６）の各々の中心位置や重心位置の配置と、各々の像の拡大・縮小を制御することで可能となる。
本発明の基本となる３次元表示装置の重要な要点は、前記構成を有する装置上で、２Ｄ化像（１０５，１０６）の各々の輝度を、観察者１００から見た総体的な輝度を一定に保ちつつ、３次元物体１０４の奥行き位置に対応して変えることである。
【０００９】
その変え方の一例を以下に述べる。なお、ここでは、白黒図面であるため、分かりやすいように、以下の図面では輝度の高い方を濃く示してある。
例えば、３次元物体１０４が表示面１０１上にある場合には、図７に示すように、この上の２Ｄ化像１０５の輝度を３次元物体１０４の輝度に等しくし、表示面１０２上の２Ｄ化像１０６の輝度はゼロとする。
次に、例えば、３次元物体１０４が観察者１００より少し遠ざかって表示面１０１より表示面１０２側に少し寄った位置にある場合には、図８に示すように、２Ｄ化像１０５の輝度を少し下げ、２Ｄ化像１０６の輝度を少し上げる。
さらに、例えば、３次元物体１０４が観察者１００よりさらに遠ざかって表示面１０１より表示面１０２側にさらに寄った位置にある場合には、図９に示すように、２Ｄ化像１０５の輝度をさらに下げ、２Ｄ化像１０６の輝度をさらに上げる。
【００１０】
遂に、例えば、３次元物体１０４が表示面１０２上にある場合には、図１０に示すように、この上の２Ｄ化像１０６の輝度を３次元物体１０４の輝度に等しくし、表示面１０１上の２Ｄ化像１０５の輝度はゼロとする。
このように表示することにより、観察者（人）１００の生理的あるいは心理的要因あるいは錯覚により、表示しているのが２Ｄ化像（１０５，１０６）であっても、観察者１００にはあたかも表示面（１０１，１０２）の中間に３次元物体１０４が位置しているように感じられる。
即ち、例えば、表示面（１０１，１０２）にほぼ等輝度の２Ｄ化像（１０５，１０６）を表示した場合には、表示面（１０１，１０２）の奥行き位置の中間付近に３次元物体１０４があるように感じられる。
前述した表示面に２次元像を表示するための２次元表示装置としては、例えば、ＣＲＴ、液晶ディスプレイ、ＬＥＤディスプレイ、ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイ、ＦＥＤディスプレイ、プロジェクション型ディスプレイ、線描画型ディスプレイなどを用い、光学素子としては、例えば、レンズ、全反射鏡、部分反射鏡、曲鏡、プリズム、偏光素子、波長板などを用いる。
【００１１】
［実施の形態］
本実施の形態の３次元映像システムは、図２に示すものと同じであるので図示は省略する。
但し、本実施の形態の３次元映像システムにおいて、表示手段１２は、前述した３次元表示装置を備え、処理手段１１は、サーバ２０から伝送される３次元映像データから、前面の表示面と後面の表示面に表示する２Ｄ化像（１０５，１０６）を生成する。
また、サーバ２０は、３次元映像データ、音声データ、文字データを蓄積する蓄積手段（ベータベース）を有している。
図１は、本発明の実施の形態の３次元映像システムにおいて、ネットワーク上を伝送されるデータ量を説明するための模式図である。
本実施の形態の３次元映像システムでは、サーバ２０からクライアント１０へ伝送する３次元映像データは、図１に示すように、２次元のテクスチャ画像情報（Ｒ、Ｇ，Ｂの輝度情報）と、テクスチャ画像情報の各画素毎に付加される奥行き情報（Ｚ情報）とから構成される。
【００１２】
前述したように、本発明の基本となる３次元表示装置の重要な要点は、２Ｄ化像（１０５，１０６）の各々の輝度を、観察者１００から見た総体的な輝度を一定に保ちつつ、３次元物体１０４の奥行き位置に対応して変えることである。
したがって、サーバ２０からクライアント１０へ伝送する３次元映像データとして、図１に示すように、２次元のテクスチャ画像情報（Ｒ、Ｇ，Ｂの輝度情報）と、テクスチャ画像情報の各画素毎に付加される奥行き情報（Ｚ情報）とを使用することにより、クライアント１０において、前面の表示面に表示する２次元映像情報と、後面の表示面に表示する２次元映像情報とを生成することが可能である。
例えば、表示面（１０１，１０２）の奥行き位置の中間に３次元物体１０４がある場合、サーバ２０は、Ｚ情報として、表示面（１０１，１０２）の奥行き位置の中間位置のデータを、クライアント１０に対して送信する。
クライアント１０は、当該Ｚ情報に基づき、送信された輝度情報を一対一に分割し、表示面（１０１，１０２）にほぼ等輝度の２Ｄ化像（１０５，１０６）を表示することにより、表示面（１０１，１０２）の奥行き位置の中間付近に３次元物体１０４をあるように、３次元立体像を表示することが可能となる。
【００１３】
図３は、サーバ２０が、前面の表示面に表示する２次元映像情報（Ｒ、Ｇ，Ｂ）と、後面の表示面に表示する２次元映像情報（Ｒ、Ｇ，Ｂ）との２つをクライアント１０に伝送する場合に、ネットワーク上を伝送されるデータ量を説明するための模式図である。
ネットワーク上を伝送される２次元映像情報の各色（Ｒ、Ｇ，Ｂ）毎のビット数と、Ｚ情報のビット数とが同一であるとすると、図３に示す場合には、前面の表示面に表示する２次元映像情報（Ｒ、Ｇ，Ｂ）のと、後面の表示面に表示する２次元映像情報（Ｒ、Ｇ，Ｂ）とを伝送する必要があるが、本実施の形態では、２次元のテクスチャ画像情報（Ｒ、Ｇ，Ｂの輝度情報）と、奥行き情報（Ｚ情報）とを伝送すればよいので、図２に示す場合と比して、本実施の形態では、ネットワーク上を伝送されるデータ量を２／３に減少することが可能となる。
なお、このＺ情報は、視線方向から３次元物体１０４をカメラで撮影する際に、カメラ位置から３次元物体１０４までの距離を、距離測定装置で測定し、その距離データに基づき生成することができる。
また、前述の説明では、２次元のテクスチャ画像情報（Ｒ、Ｇ，Ｂの輝度情報）と、奥行き情報（Ｚ情報）とから成る３次元映像データを、サーバ２０からクライアント１０に対して伝送する場合について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、クライアント１０から他のクライアント１０に対して３次元映像データを伝送する場合にも適用可能である。
【００１４】
［実施の形態の変形例］
本実施の形態において、クライアント１０の入力手段１３から、サーバ２０に対して、表示する３次元立体像を向きを変更するための、視点設定指示データを送信し、サーバ２０が、当該視点設定指示データに基づき、任意の視点方向からの３次元映像データ（２次元のテクスチャ画像情報（Ｒ、Ｇ，Ｂの輝度情報）と、奥行き情報（Ｚ情報））をリアルタイムに生成し、クライアント１０に送信する。
これにより、クライアント１０は、任意の視点方向からの３次元立体像を表示することが可能となる。
なお、前述の説明では、クライアント１０の表示手段１２が、前面の表示面と後面の表示面とを備える３次元表示装置である場合について説明したが、クライアント１０の表示手段１２は、複数の表示面を備える３次元表示装置であってもよい。
この場合のＺ情報の一例を、図４を用いて説明する。
図４では、サーバ２０が、８ビットで、０から２５５までのＺ情報を生成してクライアント１０に伝送し、クライアント１０では、例えば、０から６３までのＺ情報により、表示面を構成する表示装置（ＬＣＤ１）と表示装置（ＬＣＤ２）との間で、輝度を分配し、また、６４から１２７までのＺ情報により、表示装置（ＬＣＤ２）と表示装置（ＬＣＤ３）との間で、輝度を分配する。
なお、図４において、１５は処理部、１６は表示制御部（グラフィックカード）、３５はスイッチである。
【００１５】
また、表示手段１２を構成する各表示装置（ＬＣＤ１〜５）は、透過型表示装置（例えば、液晶表示装置）である。表示装置が透過型表示装置（例えば、液晶表示装置）である場合の、３次元立体像の表示方法については、前述の特許文献２を参照されたい。
さらに、前述の説明では、例えば、３次元物体全体の奥行き位置を、前面の表示面と後面の表示面とに表示される２Ｄ化像を用いて表現する場合について主に述べたが、本実施の形態のクライアント１０の表示手段１２は、前述の各特許文献に記載したように、３次元物体自体が有する奥行きを表現する装置としても使用できる。
同様に、本実施の形態のクライアント１０の表示手段１２は、前述の各特許文献に記載したように、３次元物体自体が移動する場合にも使用できる。
２Ｄ化像が３次元的に移動する場合、利用者の左右上下方向への移動に関しては通常の２次元表示装置の場合と同様に表示面での動画再生によって可能であり、奥行き方向への移動に関しては、前述の各特許文献に記載したように、前面の表示面と、後面の表示面に表示される２Ｄ化像の輝度（あるいは、透過度）の変化を時間的に行うことで、３次元像の動画を表現することができる。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【００１６】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
本発明によれば、３次元映像データをネットワークを介して伝送する場合に、伝送するデータ量を少なくすることが可能な３次元映像システムを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の３次元映像システムにおいて、ネットワーク上を伝送されるデータ量を説明するための模式図である。
【図２】一般的なクライアント・サーバシステムの概略構成を示すブロック図である。
【図３】サーバが、前面の表示面に表示する２次元映像情報と、後面の表示面に表示する２次元映像情報との両方をクライアントに伝送する場合に、ネットワーク上を伝送されるデータ量を説明するための模式図である。
【図４】本発明の実施の形態の３次元映像システムの変形例の概略構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の基本となる３次元表示装置の概略構成を示す図である。
【図６】本発明の基本となる３次元表示装置において、各表示面に表示する２Ｄ化像の生成方法を説明するための図である。
【図７】本発明の基本となる３次元表示装置の表示原理を説明するための図である。
【図８】本発明の基本となる３次元表示装置の表示原理を説明するための図である。
【図９】本発明の基本となる３次元表示装置の表示原理を説明するための図である。
【図１０】本発明の基本となる３次元表示装置の表示原理を説明するための図である。
【符号の説明】
１０…クライアント、１１…処理手段、１２…表示手段、１３…入力手段、１５…処理部、１６…表示制御部、２０…サーバ、３０…ネットワーク、３５…スイッチ、１００…観察者、１０１，１０２…表示面、１０３…光学系、１０４…３次元物体、１０５，１０６…２Ｄ化像、ＬＣＤ１〜５…表示装置。

Claims (2)

1. ３次元映像データ、音声データ、文字データを蓄積するサーバと、
   前記サーバとネットワークを介して接続され、３次元映像データ、音声データ、文字データを通信表示できる３次元映像端末装置とから構成される３次元映像システムであって、
   前記ネットワークを介して伝送される３次元映像データとして、２次元のテクスチャ画像情報と、前記テクスチャ画像情報の各画素毎に付加される奥行き情報を使用することを特徴とする３次元映像システム。
2. 前記３次元映像端末装置は、入力手段を有し、
   前記サーバは、前記入力手段から入力されたデータに基づき、任意視点方向からの３次元映像データを生成し、前記３次元映像端末装置に送信することを特徴とする請求項１に記載の３次元映像システム。

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