JP2004274642A - 3次元映像情報の伝送方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】2次元のテクスチャ画像と、前記テクスチャ画像の各画素毎に付加される奥行き情報とで構成される3次元映像情報の伝送方法であって、送信側において、前記2次元のテクスチャ画像のR、G、Bの画像データの中に、前記テクスチャ画像の各画素毎に付加される奥行き情報を挿入し、前記R、G、Bの画像データと前記R、G、Bの画像データ中に挿入された奥行き情報とを、テレビジョン放送用などの従来の2次元映像の伝送路を使用して受信側に伝送し、受信側において、受信した前記R、G、Bの画像データの中から前記奥行き情報を抜き出し、前記2次元のテクスチャ画像のR、G、Bの画像データと、前記テクスチャ画像の各画素毎に付加される奥行き情報とを再構成する。
【選択図】 図3
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、3次元映像情報の伝送方法に係わり、特に、3次元映像情報を既存のテレビジョン放送用などの従来の2次元映像の伝送路を利用して伝送する3次元映像情報の伝送方法に関する。
【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。
一方、3次元映像システムの端末に用いる表示装置の立体表示方式として、パララックス・ステレオグラム(1903年、米国、F.E.Iveが提案)が古くから提案されている(非特許文献1参照)
【0003】
なお、本願発明に関連する先行技術文献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
【非特許文献1】
泉 武博監修、NHK放送技術研究所編、「3次元映像の基礎」、
オーム杜、p.145
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
前述したDFD方式の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)、あるいは、パララックス方式の3次元表示装置を、例えば、一般の家庭内に設置し、既存のテレビジョン放送網を利用して、前述した3次元表示装置に立体像を表示するための3次元映像情報を伝送することにより、家庭内において、一般のユーザが、静止画あるいは動画の3次元立体像を観察することが可能である。
しかしながら、前述した3次元映像情報を伝送する場合に、前面の表示面に表示する2次元映像データと、後面の表示面に表示する2次元映像データ、あるいは、右目用の2次元映像データと左目用の2次元映像データとを伝送する必要があり、既存のテレビジョン放送網を利用して、前述した3次元映像情報を伝送することができない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次元映像情報を、テレビジョン放送網などの従来の2次元映像のを利用して伝送することが可能な3次元映像情報の伝送方法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。
本発明は、2次元のテクスチャ画像と、前記テクスチャ画像の各画素毎に付加される奥行き情報とで構成される3次元映像情報の伝送方法であって、送信側において、前記2次元のテクスチャ画像のR、G、Bの画像データ中に、前記テクスチャ画像の各画素毎に付加される奥行き情報を挿入し、前記R、G、Bの画像データと前記R、G、Bの画像データ中に挿入された奥行き情報とを、テレビジョン放送用などの従来の2次元映像の伝送路を使用して受信側に伝送し、受信側において、受信した前記R、G、Bの画像データ中から前記奥行き情報を抜き出し、前記2次元のテクスチャ画像のR、G、Bの画像データと、前記テクスチャ画像の各画素毎に付加される奥行き情報とを再構成することを特徴とする。
【0007】
また、本発明では、前記伝送される前記2次元のテクスチャ画像のR、G、Bの画像データのサイズが、伝送可能な画像データのサイズに比して小さい場合に、送信側において、前記2次元のテクスチャ画像のR、G、Bの画像データの余白部分に、前記テクスチャ画像の各画素毎に付加される奥行き情報を挿入する。また、本発明では、送信側において、前記2次元のテクスチャ画像のR、G、Bの画像データの3ライン毎に、1ライン分の前記奥行き情報を挿入する。
また、本発明では、送信側において、前記2次元のテクスチャ画像のR、G、Bの画像データの3画素毎に、1画素分の前記奥行き情報を挿入する。
また、本発明では、送信側において、前記2次元のテクスチャ画像のR、G、Bの画像データの帰線期間内に、前記奥行き情報を挿入する。
【0008】
【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4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4ないし図9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5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。
【0009】
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4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。
【0010】
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6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7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8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。
【0011】
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9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。
【0012】
[実施の形態]
本実施の形態では、既存のテレビジョン放送網を利用して、3次元映像情報が伝送される。
図1は、本発明の実施の形態の3次元映像情報の伝送方法において、既存のテレビジョン放送網を利用して伝送される3次元映像情報を説明するための模式図である。
図1に示すように、本実施の形態の3次元映像情報の伝送方法において、既存のテレビジョン放送網を利用して伝送される3次元映像情報は、2次元のテクスチャ画像(R、G,Bの輝度情報)と、テクスチャ画像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。
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、既存のテレビジョン放送網を利用して伝送される奥行き情報(Z情報)に応じて、既存のテレビジョン放送網を利用して伝送される2次元のテクスチャ画像(R、G,Bの輝度情報)の輝度(あるいは、透過度)を2つに分配して、2つの2次元画像を生成することにより、2D化像(105,106)を生成することができる。
【0013】
図2は、本実施の形態の伝送方法により伝送された3次元映像情報に基づき、3次元立体像を表示する3次元表示装置を示すブロック図である。
この図2に示す3次元表示装置10は、例えば、一般の家庭内に設置されるものであり、11は映像信号復号手段、12は3次元映像信号生成手段、101は前面の表示面、102は後面の表示面である。なお、表示面(101,102)の構成方法については、前述の各特許文献を参照されたい。
映像信号復号手段11は、アンテナあるいはケーブルを介して受信した信号から映像信号を復号する手段であり、従来のカラーテレビジョンと同等な機能を有する。
また、3次元映像信号生成手段12は、前面の表示面101と後面の表示面102に表示する2D化像(105,106)を生成する手段である。
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、送信側(例えば、放送局)では、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、3次元表示装置10に対して送信する。
3次元表示装置10の3次元映像信号生成手段12は、当該Z情報に基づき、受信し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。
これにより、観察者には、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、3次元立体像が観察される。
【0014】
このように、本実施の形態では、伝送する3次元映像情報として、2次元のテクスチャ画像と、奥行き情報とを伝送するようにしたので、前面の表示面に表示する2次元映像データ(R、G,B)と、後面の表示面に表示する2次元映像データ(R、G,B)とを伝送する場合に比して、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、この奥行き情報(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。
本実施の形態の3次元映像情報を構成する2次元のテクスチャ画像(R、G,Bの輝度情報)は、既存のテレビジョン放送網で伝送されるR、G,Bの輝度情報と同じであるので、この2次元のテクスチャ画像(R、G,Bの輝度情報)は、既存のテレビジョン放送網を利用して伝送することが可能である。
しかしながら、本実施の形態の3次元映像情報を構成する奥行き情報(Z情報)は、そのまま、既存のテレビジョン放送網を利用して伝送することができない。そこで、本実施の形態では、この奥行き情報(Z情報)を、2次元のテクスチャ画像中に挿入して伝送する。
【0015】
以下、奥行き情報を、2次元のテクスチャ画像中に挿入する方法について説明する。
(1)2次元のテクスチャ画像のR、G、Bの画像データのサイズが、伝送可能な画像データのサイズに比して小さい場合、2次元のテクスチャ画像のR、G、Bの画像データの余白部分に、奥行き情報(Z情報)を挿入する。
例えば、図3に示すように、伝送可能な画像データが、アスペクト比が4:3の画像データであり、2次元のテクスチャ画像のR、G、Bの画像データが、伝送可能な画像データ内に収まる、アスペクト比が16:9の画像データである場合、2次元のテクスチャ画像のR、G、Bの画像データの上下に、余白部分が生じるので、その部分に奥行き情報(Z情報)を挿入する。
この(1)の手法のように、2次元のテクスチャ画像のR、G、Bの画像データに余白部分がない場合は、以下の方法で、2次元のテクスチャ画像のR、G、Bの画像データに、奥行き情報(Z情報)を挿入する。
(2)2次元のテクスチャ画像のR、G、Bの画像データの3ライン毎に、1ライン分の奥行き情報(Z情報)を挿入する。
(3)2次元のテクスチャ画像のR、G、Bの画像データの3画素毎に、1画素分の奥行き情報(Z情報)を挿入する。但し、この(2)、(3)の方法では、画質が低下する。
【0016】
(4)2次元のテクスチャ画像のR、G、Bの画像データの帰線期間内に、奥行き情報(Z情報)を挿入する。
本実施の形態において、2次元のテクスチャ画像(R、G,Bの輝度情報)は、NTSC方式、あるいは、HDTV方式の信号に変換された後、既存のテレビジョン放送網を介して伝送される。
そこで、NTSC方式、あるいは、HDTV方式の信号における、帰線期間内に、奥行き情報(Z情報)を挿入して伝送することができる。
なお、前述の(1)〜(3)の方法の場合でも、2次元のテクスチャ画像と、この2次元のテクスチャ画像の中に挿入された奥行き情報(Z情報)とは、NTSC方式、あるいは、HDTV方式の信号に変換された後、既存のテレビジョン放送網を介して伝送される。
以上説明したように、本実施の形態によれば、2次元のテクスチャ画像(R、G,Bの輝度情報)と、テクスチャ画像の各画素毎に付加される奥行き情報(Z情報)とで構成される3次元映像情報を、既存のテレビジョン放送網を利用して伝送することが可能となる。
【0017】
なお、前述の説明では、3次元表示装置10が、2つの表示面を備える場合について説明したが、3次元表示装置10は3以上の表示面を有するものでもよい。
また、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、図2に示す3次元表示装置10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、図2に示す3次元表示装置10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、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。
さらに、本実施の形態の3次元映像情報の伝送方法は、図2に示す3次元表示装置10は、パララックス方式の3次元表示装置の場合にも適用可能である。
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。
【0018】
【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。
本発明の3次元映像情報の伝送方法によれば、3次元映像情報を、テレビジョン放送網などの従来の2次元映像の伝送路を利用して伝送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次元映像情報の伝送方法において、既存のテレビジョン放送網を利用して伝送される3次元映像情報を説明するための模式図である。
【図2】本実施の形態の伝送方法により伝送された3次元映像情報に基づき、3次元立体像を表示する3次元表示装置を示すブロック図である。
【図3】本発明の実施の形態の3次元映像情報の伝送方法において、奥行き情報(Z情報)を、2次元のテクスチャ画像(R、G,Bの輝度情報)中に挿入する方法の一例を説明するための図である。
【図4】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5】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6】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。
【符号の説明】
10…3次元表示装置、11…映像信号復号手段、12…3次元映像信号生成手段、100…観察者、101,102…表示面、103…光学系、104…3次元物体、105,106…2D化像。
Claims (5)
- 2次元のテクスチャ画像と、前記テクスチャ画像の各画素毎に付加される奥行き情報とで構成される3次元映像情報の伝送方法であって、
送信側において、前記2次元のテクスチャ画像のR、G、Bの画像データ中に、前記テクスチャ画像の各画素毎に付加される奥行き情報を挿入し、前記R、G、Bの画像データと前記R、G、Bの画像データ中に挿入された奥行き情報とを、テレビジョン放送用などの従来の2次元映像の伝送路を使用して受信側に伝送し、
受信側において、受信した前記R、G、Bの画像データ中から前記奥行き情報を抜き出し、前記2次元のテクスチャ画像のR、G、Bの画像データと、前記テクスチャ画像の各画素毎に付加される奥行き情報とを再構成することを特徴とする3次元映像情報の伝送方法。 - 前記伝送される前記2次元のテクスチャ画像のR、G、Bの画像データのサイズが、伝送可能な画像データのサイズに比して小さく、
前記送信側において、前記2次元のテクスチャ画像のR、G、Bの画像データの余白部分に、前記テクスチャ画像の各画素毎に付加される奥行き情報を挿入することを特徴とする請求項1に記載の3次元映像情報の伝送方法。 - 前記送信側において、前記2次元のテクスチャ画像のR、G、Bの画像データの3ライン毎に、1ライン分の前記テクスチャ画像の各画素毎に付加される奥行き情報を挿入することを特徴とする請求項1に記載の3次元映像情報の伝送方法。
- 前記送信側において、前記2次元のテクスチャ画像のR、G、Bの画像データの3画素毎に、1画素分の前記テクスチャ画像の各画素毎に付加される奥行き情報を挿入することを特徴とする請求項1に記載の3次元映像情報の伝送方法。
- 前記送信側において、前記2次元のテクスチャ画像のR、G、Bの画像データの帰線期間内に、前記テクスチャ画像の各画素毎に付加される奥行き情報を挿入することを特徴とする請求項1に記載の3次元映像情報の伝送方法。
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